Устройство для получения счетных импульсов

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

250546

Союз Соеетскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29.11.1968 (№ 1223526/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.VI11.1969. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания З.I I.1970

Кл. 42m, 15/46

МПК б 06f

УДК 531.12.085.083.

722 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Сосете Министров

СССР

Автор изобретения

Б.М. Кубланов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЧЕТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Предлагаемое устройство относится к обЛасти автоматичеакого измерения, контроля и слежения за положением дви жущей ся прямолинейной или вращающейся круговой шкалы (диффракционных, или .масштабных, или штриховых решеток,,магнитных или ем костных меток или других) относительно неподвижной последовательности .позиционных чувствительных элементов.

Известны успройства,получения счетных им|пульсов .на прямом и реверсном выходах в зависимости от направления движения объектов отнооительно чувствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементыы.

В известных устройствах определение счетных импульсов Iso направлению д вижения решают по отношению только к одной точке пространства.

Предлагаемое устрой ство отличается тем, что с целью, разделения импульсо|в по нескольким каналам в зависимости от ктоследовательности их поступления оно соде|ржит ячейки запоминания аида предыдущего движения, входы которых подключены IK соответствующим входным каналам. Пер вый:выход каждой t-ой ячейки соединен с .соопветствующим дополнительным входом .каждой (t+1) -й ячейки, а второй выход каждой (i+1)-й ячейки связан с другим до полнительным входом

i-ой ячейки, причем третьи выходы всех ячеек объединены IH подсоединены к зажиму импульсов прямого счета, четвертые выходы

5 всех ячеек также объединены и,подключены к зажиму импульсов обратного счета устройства. Кроме того, предлагаемое устройство отличается тем, что с целью унификации элементов схемы каждая ячейка запоминания

10 вида предыдущего движения содержит схему задержки, триггерный регистр, триггер со .счетным вхо|дом, а также;первую, вторую третью, четвертую и пятую схемы,совпадения, причем выход схемы задержки подключен к

15 входу триггера и к выходу ячейки, другие ,входы которого, выведены к внешним зажимам, выход тр иггера подключен ко входам разрешения первой, второй и третьей схем совпадения, вторые входы подключены к ря20 ду входных зажимов ячейки, причем один из зажимов связан со,входом схемы задержки.

Схема совпадения связана ico входом триггера со счетным, входом. Выходы триггера,подключены к перовым входам четвертой и пятой

25 схем совпадения, ко,вторым входам которых подсоединены первый и второй выходы триггеры,со счетным входом.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, в котором используется предлагаемое

30 устройство; на фиг. 2 — первый .вариант блок250546

3 схемы предлагаемого устройства; на фиг. 3— блок-;схема, стандартной ячейки, входящей в состав предлагаемого устройства; на фиг. 4— второй вариант блок-,схемы предлагаемого устройства; на фиг. 5 — третий вариант блоксхемы предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство .входит,в состав устройств (с м. фиг. 1), позволяющих, производить измерения ли нейных размеров и .перемещений. Устройство содержит датчик 1 перемещений, устройство 2 получения счетных импульсов в зависимости от направления перемещения и рввероивный счетчик 8. Датчик

1 перемещений предста вляет собой позиционные чувствительные элементы, TBIKHB как обкладки конденсаторов, магнитные головки, фотоэлементы — фотодиоды и фотоумножители, относительно которых первмещается подвижная .щкала, состоящая из металлических или диэлектрических меток, мапнитных меток, интервалов освещенности или затемнения, интврференционных полос и т. д. Позиционные чувствительные элементы:могут быть расположены |в .некоторой закономерности, например в виде интервалов, образующих нониус подвижной шкалы, могут также определенным образом ра вномерно делить интервалы подвижной IIJKBJIbI. Датчик перемещений выдает импульсы на некотором;количестве шин 4. В зависимости от направления движения подвижной шкалы им пульсы выдаются последовательно от одной шины к другой.

Предлагаемое устройство предназначено для получения импульсов:прямого и обратного движений для |выдачи их на реверсивное счетное у стройство IIIo шинам 5 и б сложения и вычитания IcooTlBGTcTBGHHo.

Реверсивное счетное устройство tHBKBIIIJIHвает импульсы того или иного знаlка в зависимости от,направления пврвмещения, определяя размер измеряемого перемещения.

Схема (см. фиг. 2) состоит из QlcTBHBIBJLH ваемых триггеров 7 — 9, схем 10 — 12 задержки, устанавливаемых триггеров 13 — 15 ico счетным, входом и Ico входом гашения, схем совпадения 1б — 80 и собирательных ячеек 31 и 32. Успройство (icM. фиг. 2) предназначено для опрвделения им пульсов на правления перемещения, т. е. прямого и обратного счета для случая, если количество позиционных чувствительных элементов кратно трем (случаи, если количество чувствительных элементов не кратно трем, будут приведены ниже).

На входе 88 блок-схемы объединяются через схему «ИЛИ» (не,представленную,на чертеже) или подаются, выходы позиционных чувствительных элементов с,но|мерами 1, 4, 7,...

На вход 34 аналогично подаются выходы чувствительных элементов ic номерами 2, 3, 8,...

На вход 85 подаются выходы чувствительiHbIx элементов, кратных грем, т. е. 3, 6, 9,...

15 го

Выходные сигналы устройства формируются на;выходах Зб и 37.

Выход 8б форм,и рует счетные импульсы реверса, а выход 37 — прямого, счета. Те или иные импульсы служат для,сложения или для вычита ния количества интервалов изме,ряемого размера.

Возможны четыре случая движения образца и связанной ic ним .подвижной шкалы. При безусловно прямом движении движущиеся метки подвижной шкалы пересекают чувствительные элементы в порядке возрастания их номера. Безусловнорвверсивное движение ха,рактеризуется тем, что при нем движущиеся метки или штрихи подвижной шкалы пересекают чувствительные элементы в порядке убывания их номера. При у словнопрямом движении (изменение направления движения с ревврсивного;на,прямое) одна из меток шкалы сначала, пересекает элемент с данным номером,в реверси|вном направлении, вслед за тем этот же элемент .пересекается при смене направления движения, т. е. в;прямом направлении. Условнореверсное движение — это изменение нап ра вления движения с прямого движения,на рвввраное. При этом движении чувствительный элемент с данным номером, пересекается также два раза в обратном порядке.

Все эти,случаи охватывают все возможные движения, если импульсы уз|кие.

Предлагаемое устройство (см. фиг. 2) осуществляет выдачу импульсов прямого,счета для случая безусловнопрямого движения,следующим образом.

TIyicTb предшествующее движение было, например, i= 1, 4, 7, ..., а последующее стало

i=2,5,8,...

Это означает, что после, предшествующего движения остался включенным триггер 7, с выхода которого подаются стробирующие на.пряжения подпора на схемы, совпадения 1б—

18. Триггеры 8 и 9 .после этого движения выключены, и на остальные схемы совпадения

19 — 24 стробирующие напряжения не посту.пают.

С поступлением им пульса на вход 85 выдается второе,стробирующее напряжение на схему сонпадвния 18, которая срабатывает, и с ее выхода выдается импульс на собиратель,ную ячейку 82, т. е. на выход поступает импульс прямого счета. Од|новременно с каждым поступлением входного импульса происходит соответствующая установка устройства через схемы 10 — 12 задержки для определения вида им пульса последующего движения. С приходом любого им пульса на вход 88 через схему 10 включается триггер 7 и выключаются трипгвры 8 и 9;,с .приходом импульса на вход

85 через,cxeiMy 11,включается триггер 8 и выключаются триггеры 7 и 9, и с приходом импульса на вход 85 через схему 12 включается триггер 9 и выключаются триггеры 7 и 8.

Если происходит переход, характерный для безуслов нс прямого движения i, то от предшествующего движения остается включенным

250546

i 1-й триггер, в .результате чего поступивший импульс заставляет срабатывать одну из схем совпадения: 18, или 21, или 24.

Выход сработавшей схемы совпадения выдает импульс на собирательную ячейку 82, т. е. импульс прямого счета. При этом происходит подготовка схемы для любото возможного, последующего движения, т. е. через соответствующую задержку включается триггер данного входа и выключаются два других.

Если имеет место безусловнореверсное движение, то с каждым поступающим импульсом сохраняется установка схемы через задержки, но такой им пульс выдается на выход Зб.

Это будет следствием того, что в предыдущий момент остается включенным тот триггер, который имеет, вход с номером i+1. Это означает, что с приходом безусловнореверсного импульса срабатывает одна из схем совпадения: lб, или 19, или 22. Указанные схемы совпадения запускают собирательную ячейку 81, которая выдает импульсы на выходе Зб.

Если имеет место смена направления дви жения с реверсного на прямое, т. е. имеет место условно прямое движение, то .в предшествующий момент один из триггеров 18 — 15, имеющих счетный вход, .подготавливает цепи образования импульса прямого движения, выдаваемого на ячейку 82.

Пусть для определен ности это будет триггер 14. В предшествующий момент поступает импульс на вход 84. Этот импульс через задержку включает триггер 8 и выключает триггеры 7 и 9.

Поскольку в предшествующий момент было реверсное движение, это означает, что триггер 14 установлен от схемы совпадения 22, и на схему совпадения 28 со стороны триггера

14 поступает напряжение под пора. С поступлением последующего — второго импульса на тот же вход 84 срабатывает схема совпадения

20, выдающая второй стробирующий импульс на схему совпадения 28. Последняя схема срабатывает и запускает собирательную ячейку 82, т. е. выдается импульс безусловнопрямого движения. При срабатывании схемы совпадения 20 на счетный вход триггера 14 поступает импульс, который по заднему фронту перебрасывает этот триггер. После этого стробирующее напряжение снимается со схемы со впаде ния 28 и подается на схему совпадения 27. Это означает, что схема подготовлена для реализации последующей схемы направления движения с реверсного Hà прямое, которое осуществляется, если придет третий импульс на тот же счетный вход 84.

Если имеет место смена направления движения с прямого на реверсное, то отличие от рассмотренного заключается в том, что в предшествующий момент один из триггеров

18 — 15 со счетным входом подготавливает цепи обпазования импульса реверсного движения. Для рассмотренного входа 84 от схемы совпадения 18 устанавливается триггер 14 в обратную сторону, так что будет выдано под10

Z5

65 пирающее напряжение на схему совпадения

27. С приходом, второго импульса на вход 84 эта схема сработает, и,собирательная ячейка

81 выдает импульс реверса. Аналогичным образом работают схемы, включающие триггеры 18 и 15 со счетными входами.

Так, если повторно поступает импульс на вход 88, то он через схему совпадения inepeдается на од ну,из подготовленных во время предыдущего движеяия схем совпадения 25 и 2б, Срабатывание той или иной схемы совпадения 25 или 2б определяется установкой триггера 18;со счетным входом,во время предыдущего движения. Если повторно поступает импульс на вход 85, то он через схему совпадения 28 аналогично передается на вход одной,из схем совпадения 29 или 80.

Установка триггера 15 во время предыдущего движения определяет, какая из у казанных схем сов падения срабатывает.

Можно подразделять схему (см. фиг. 2),по повторяющимся элементам, выполняющим аналогичные функции, на три одинаковые ячейки или три элементарные схемы.

Ячейка (см. фиг. 3) запоминает,вид предыдущего движения, производит анализ последующего движения и выявляет вид получаемого импульса. Схема ячейки имеет основной вход 88, вход 89 безусловнопрямого движения, вход 40 безусловнореверсного движения, входы 41 — 48 установки триггера при безусловнопря мом и безусловнореверсном движениях, вход 44 установки триггера со счетным входом для осуществления условнопрямого движения и вход 45 установки того же триггера для осуществления условнореверсного движения. Схема также содержит выход 4б установки, выход 47 установки реверса, выход 48 установки прямого счета,,выход 49,реверса и выход 50 .прямого счета, ячейку 51 задержки, триггер 52.и триггеры 58 со счетным входом, схему совпадения 54 — 58.

Для реализации,количества входов, которые кратны трем (ом. фиг. 2),,необходимо соединить между собой в кольцо три ячейки (см. фиг. 3) .

Если требуется определить импульсы направления перемещения от количества входов

4, 7, 10 и т. д., т. е. У=Зк+1, то необходимо соединить ячейки так, как это изображено на фиг. 4. На фиг. 4 пер вые три ячейки 59 — бl со входами б2 — б4 образуют,рассмотренную уже и изображенную на фиг. 2 схему, у которой количество входов кратно трем. Одновремен но образуется и замкнутый контур из четырех ячеек, который реализуется и проявляет себя только с последним сигналом на вход б5. Для образования этого контура добавляется ячейка бб. Схема (см. фиг. 4) содержит диоды б7 (лучше, если вместо диодов будут поставлены эмиттерные повторители, необходимые для раз вязки сигналов). Выхо дные сигналы фор мируются на схемах б8 и б9

«ИЛИ» с выходами 70 и 71.

250546

Для случая, если количество сигналов от позиционных элементов будет Зк+2, то используется схема,,изображенная на фиг. 5.

Схема состоит из ячеек 72 — 7б, номера выходов и входов которых соответствуют этим же номерам ячейки, изображенной,на ф иг. 3.

Входные сигналы от датчиков поступают на входы 77 — 81.

Первые т ри ячейки образуют кольцевую схему, аналогичную той, которая изображена на фиг. 2, т. е, эта кольцевая схема, реализует количество входов, кратных трем. Одновременно реализуется схема с обходом, кратным пяти, .на ячейках 72 — 7б. Эта схема реализуется только тогда, когда поступают Зк+1 и

Зк+2 входные импульсы. С приходом этих импульсов схема замыкается в кольцевую, кратную пяти. Диоды 82 (лучше эмиттерные повторители) используются для .развязки |сигналов. Выходные сигналы формируются,схемами 88 и 84;на выходах 85 и 8б. Схемы (см. фиг. 2, 4 и 5) реализуют все возможные виды входов на любую комбинацию позиционных элементов.

Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что оно,не только учитывает предысторию движения, но и устанавливается от каждого импульса. В этой связи устройство работает без накопления запомненных .состояний и устойчиво к сбоям.

Предмет изобретения

1. Устройство для получения счетных импульсов на прямом и реверсном выходах в зависимости от,направления движения объектов относительно чу|вствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементы, отличающееся тем, что, с целью разделения импульсов по нескольким канала м в зависимости от последовательности их,поступления, оно содержит ячейки запоминания вила пре5 дыдущего движения, входы;которых подключены к соответствующим входным каналам, первый выход каждой -ой ячейии соединен с соответствующим дополнительным .входом каждой (i+1)-й ячейки, а второй выход каж10 дой (i+1)-й ячейки связан с други м допол,нительным входом -ой ячейки, причем третьи .выходы всех ячеек объединены и подсоедине,ны к зажиму импульсов прямого счета, четвертые,выходы всех ячеек также объединены

15 и подключены к зажиму импульсов обратного счета устройства.

2. Устройство по,п. 1, отличающееся тем, что, с целью унификации элементов схемы, каждая ячейка запоминания вида предыду20 щего движения содержит схему задержки, триггер ный регистр, триггер со,счетным входом, а также первую, .вторую, третью, четвертую .и пятую схемы совпадения,,причем .выход схемы задержки подключен к входу триг25 гвра и,к выходу ячейки, другие входы которого выведены .к внеш|ним зажимам, выход триггера подключен ко входам разрешения первой, второй и третьей схем совпадения, вторые .входы подключены к ряду,входных

З0 зажимов ячейки, причем один из зажимов связан со,входом схемы задержки, схема совпадения связана со входом триггера со счетным входом, выходы триггера,подключены к первым входам четвертой и пятой схем

35 совпадения, ко вторым входам которых подсоединены первый и второй выходы триггера со счетным входом, 250546

62 б7

4 иг 4

Составитель В. А. Богатырев

Редактор Е. В. Семанова Техред Л. Я. Левина Корректор А. П, Васильева

Заказ 3776/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Я-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2