ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ Российский патент 2013 года по МПК G02F7/00 

Изобретение относится к функциональным кодоимпульсным устройствам, преобразующим один двухпозиционный код двоичной системы счисления в другой вид той же системы счисления.

Прототипом принят преобразователь "яркость излучения - код" [1], содержащий непрозрачный корпус из двух частей, в первой части которого расположен блок цветных светофильтров, во второй части расположены микролинза /объектив/, закрепленная в непрозрачной перегородке, последовательно расположенные друг за другом по оси микролинзы и под углом 45° к ней полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде и фотоприемники по числу микрозеркал, оптические соединенные со своими микрозеркалами, вне корпуса содержит импульсные усилители по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр с числом разрядов по числу импульсных усилителей, дешифратор и блок индикации, и содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и элемент И.

Принцип преобразования в том, что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Излучение от излучателя собирается микролинзой и направляется на центры микрозеркал. Поток излучения проходит сквозь полупрозрачные микрозеркала, число которых соответствует наибольшей величине изменяемой яркости. Результат измерения является многоразрядным двоичным кодом из одних единиц. Отраженное от микрозеркала излучение поступает в свой фотоприемник, электрический импульс с которого усиливается в импульсном усилителе, формируется по длительности и амплитуде и поступает в соответствующий разряд регистра, в котором число разрядов соответствует числу микрозеркал. Частота выдачи результатов устанавливается в делителе частоты. Время преобразования определяется временем срабатывания фотоприемника и импульсного усилителя. Недостаток прототипа: преобразует яркость излучения только в один вид двоичного кода.

Цель изобретения - преобразование двоичного натурального кода с весами 8=4-2-1 параллельно в два вида кодов двоичной системы счисления: в двоичные коды, которые содержат один сигнал, являющийся старшим разрядом кода, комбинации которых N=2^n-1, 0000100000; в двоичные коды, содержащие последовательно следующие единицы в разрядах кода после сигнала в старшем разряде кода, 0001111111, комбинации которых N=2ⁿ-1.

Техническим результатом является получение на выходе преобразователя параллельно двух видов кодов двоичной системы счисления, которые также полноценно могут использоваться различными функциональными кодоимпульсными устройствами.

Сущность изобретения - введение в преобразователь кодов, содержащий преобразователь "яркость излучения - код" и генератор тактовых импульсов, преобразователя "двоичный код - яркость излучения" и преобразователя "двоичный код комбинации 2^n-1 - двоичный код комбинации 2ⁿ-1". Схема преобразователя кодов - на фиг.1; функциональная схема преобразователя кодов - на фиг.2, преобразователь "двоичный код комбинаций 2^n-1 - двоичный код комбинаций N=2ⁿ-1" - на фиг.3. Преобразователь 1 кодов /фиг.1/ содержит преобразователь 2 "двоичный код - яркость излучения", генератор 3 тактовых импульсов /ТИ/, преобразователь 4 "яркость излучения - код 2^n-1" и преобразователь 5 "двоичный код комбинации 2^n-1 - двоичный код комбинации 2ⁿ-1", объединенные в непрозрачном корпусе 6.

Преобразователь 2 "двоичный код - яркость излучения" /фиг.2/ содержит по числу разрядов в коде шестнадцать ключей 7_1-16, управляющие первые входы ключей 7 являются информационными первым - шестнадцатым входами преобразователя 1 кодов и преобразователя 2 "двоичный код - яркость излучения", на которые поступают сигналы двоичных разрядов натурального двоичного кода с весами 8-4-2-1 и комбинаций N=2ⁿ.

Сигнальные входы ключей объединены и подключены к выходу 160 кГц генератора 3 тактовых импульсов, вторые управляющие входы U_з ключей 7 подключены к выходам своих ключей, чтобы проходящий через ключ 7 импульс сразу же его закрывал. Преобразователь 2 содержит импульсный световой излучатель 8, включающий по числу ключей 7 шестнадцать импульсных светодиодов белого излучения, объединенные в соответствующем корпусе и подключенные к выходам своих ключей 7_1-16. Каждый светодиод на излучающей стороне имеет нейтральный светофильтр с кратностью коэффициента поглощения излучения светодиода соответственно веса обслуживаемого им разряда кода и соответственно принципа двоичного кода, значения которых в таблице 1.

Таблица 1 Номер разряда 1 2 3 4 5 6 7 … 16 % пропуска излучения 100% 50% 25% 12,5 6,25 3,12 1,56 … 0,0026% Кратность светоф-ра - 2^х 4^х 8^х 16^х 32^х 64^х … 32768^х Коэффициент поглощения - 0,5 0,75 0,875 0,937 0,968 0,984 … 0,99968

Преобразователь 4 /фиг.2/ включает непрозрачный корпус 9, в верхней части которого расположена микролинза 10, выполняющая роль микрообъектива, оптическая ось которой совпадает с оптической осью импульсного светового получателя 8. По оптической оси микролинзы 10 и под углом 45° к ней последовательно друг за другом на соответствующем расстоянии расположены и жестко закреплены шестнадцать идентичных по размерам полупрозрачных микрозеркал 11_1-16, каждое ив которых имеет светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному на следующее микрозеркало как 1:0,5 [2 с.223]. На стороне корпуса 9, к которой повернуты микрозеркала 11 расположены соответствующие фотоприемники 12_1-16, принимающие отраженные от микрозеркал излучения и выдающие электрические импульсы в свои импульсные усилители 13_1-16. Преобразователь 4 включает шестнадцать импульсных усилителей 13, которых по числу фотоприемников 12 и семнадцать ключей 14_1-17. Вход каждого импульсного усилителя 13 подключен к выходу своего фотоприемника 12, а выходы импульсных усилителей 13 подключены каждого параллельно к первому управляющему входу U_от своего ключа 14 и к второму управляющему входу U_з предыдущего по нумерации ключа 14. Выход импульсного усилителя 13₁₆ подключен к первым управляющим входам U_от двух ключей 14₁₆ и 14₁₇. Сигнальные входы ключей 14_1-16 объединены и подключены к выходу ключа 14₁₇, второй управляющий вход U_з которого подключен к его выходу: прошедший импульс закрывает ключ 14₁₇. Сигнальный вход ключа 14₁₇ подключен к выходу генератора 3 тактовых импульсов. Выходами преобразователя 4 являются выходы ключей 14_1-16, которые являются "выходами 1" преобразователя 1 кодов и имеют комбинации N=2^n-1, приводимые в таблице 2.

Таблица 2 Десятичный код Двоичные коды N=2^n-1 1 /2⁰/ 0000000001 n=1 2^1-1=1 2 /2¹/ 0000000010 n=2 2^2-1=2¹ 4 /2²/ 0000000100 n=3 2^3-1=2² 8 /2³/ 0000001000 n=4 2^4-1=2³ 16 /2⁴/ 0000010000 n=5 2^5-1=2⁴ 32 /2⁵/ 0000100000 n=6 2^6-1=2⁵ 64 /2⁶/ 0001000000 n=7 2^7-1=2⁶ 128 /2⁷/ 0010000000 n=8 2^8-1=2⁷ 256 /2⁸/ 010000000 n=9 2^9-1=2⁸ 512 /2⁹/ 1000000000 n=10 2^10-1=2⁹ 1024 /2¹⁰/ 10000000000 n=11 2^11-1=2¹⁰   и т.д.    

"Выходы 1" являются и информационными входами 1-16 преобразователя 5 "двоичный код комбинаций N=2^n-1 - двоичный код комбинаций N=2ⁿ-1", который включает шестнадцать ключей 15_1-16 и пятнадцать диодов Д_1-15. Сигнальные входы ключей 15_1-16 объединены и подключены к выходу генератора 3 тактовых импульсов. Первый управляющий вход каждого ключа 15 подключен к выходу своего разряда в преобразователе 4 /фиг.3/, вторые управляющие входы U_з каждого ключа 15 подключены к выходу своего ключа для закрытия его после прохождения импульса. Диоды соединены последовательно, вход каждого диода, начиная с Д₁, подключен к выходу своего ключа, выход диода подключен к входу следующего диода по цепочке и к выходу следующего ключа. Импульс, прошедший ключ 15, проходит последовательную цепочку диодов и размножившись по ним является выходным кодом с преобразователя 5, комбинации двоичных кодов с преобразователя 5 представляют N=2ⁿ-1 и являются "выходами 2" преобразователя 1 кодов, таблица 3.

Таблица 3 № Десятичные коды Двоичные коды комбинаций N=2ⁿ-1 1 0 0000000000 =0 2⁰-1=0 2 1 0000000001 =1 2¹-1=1 3 3 0000000011 =2 2²-1=3 4 7 0000000111 =3 2³-1=7 5 15 0000001111 =4 2⁴-1=15 6 31 0000011111 =5 2⁵-1=31 7 63 0000111111 =6 2⁶-1=63 8 127 0001111111 =7 2⁷-1=127 9 255 0011111111 =8 2⁸-1=255 10 511 0111111111 =9 2⁹-1=511 11 1023 1111111111 =10 2¹⁰-1=1023 12 2047 11111111111 =11 2¹¹-1=2047 13 4095 111111111111 =12 2¹²-1=4095 14 8191 1111111111111 =13 2¹³-1=8191 15 16383 11111111111111 =14 2¹⁴-1=16383 16 32767 111111111111111 =15 2¹⁵-1=32767

Работа преобразователя 1 кодов, фиг.2, 3.

Сигналы с 1-16 выходов разрядов АЦП /фиг.1/ поступают на парам управляющие входы U_от ключей 7_1-16 /фиг.2/ и синхронно открывают их. Через открытые ключи 7 проходят по одному импульсу 160 кГц с генератора 3 тактовых импульсов и запитывают свои светодиоды в импульсном излучателе 8. Светодиоды излучателя 8 синхронно выдают световые импульсы с яркостью соответственно своих нейтральных светофильтров. Микролинза 10 суммирует излучения светодиодов и направляет получение на центры полупрозрачных микрозеркал 11, с которых световые импульсы отражаются в свои фотоприемники 12, с выходов которых электрические импульсы поступают на входы своих импульсных усилителей 13, с которых усиленные до соответствующей величины и сформированные по длительности импульсы поступают на первые управляющие входы U_от своих ключей 14 и на вторые управляющие входы U_з предыдущих ключей 14, закрывая их. Яркость луча после каждого микрозеркала 11 ослабляется в два раза. К моменту поступления отраженного луча, например от микрозеркала 11₃, ключи с 14₁₇ по 14₄ уже будут закрыты, а ключи 14₂ и 14₁ еще не будут открыты: яркость отраженного луча после прохождения микрозеркал 11₆-11₃ ослабла настолько, что фотоприемники 12₂ и 12₁ уже не срабатывают. Ключ 14₁₇ открывается сигналом U_от с выхода импульсного усилителя 13₁₆ в момент прохождения лучом от микрозеркала 11₁₆ и остается открытым до прихода импульса 160 кГц с блока 3. С приходом импульса 160 кГц он поступает параллельно на сигнальные входы всех ключей 14, из которых в этот момент открыт только один ключ 14₃, ключи 14_16-4 уже закрыты, ключи 14_1,2 не открыты. С выходов 1 преобразователя 4 кода /фиг.3/ следуют комбинации двоичных кодов N=2^n-1, которые поступают в параллельном виде и в преобразователь 5: импульс старшего разряда кода 0000000001000000 открывает один ключ 15₁₀, на выход которого поступает импульс и проходит по диодам Д_10-15, с выходов этих диодов и следует код 0000000001111111 на "выходы 2", комбинации этих кодов на "выходах 2" соответствуют: N=2ⁿ-1. Таким образом заявляемый преобразователь 1 кодов преобразует натуральные двоичные коды комбинаций N=2ⁿ на "выходах 1" в двоичные коды комбинаций N=2^n-1, на "выходах 2" в двоичные коды комбинаций N=2ⁿ-1 /таблицы 2, 3/, и в зависимости от назначения цифровых систем предлагаемый преобразователь может использоваться кодоимпульсными устройствами.

Использованные источники

1. Патент РФ №2419116 01, кл. G02F 7/00, бюл.14 от 20.05.11.

2. Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказнов. Теория оптических систем. М, 1973, с.223.

3. Н.П. Сергеев, Н.П. Вашкевич. Основы вычислительной техники. М, 1988, с.25, 26, 75, 86, 209.

4. В.Н. Тутевич. Телемеханика. М, 1985, с.51, 57, 231.

5. В.А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение. М. 1982, с.268, 289, 308.

Изобретение относится к функциональным кодоимпульсным устройствам, преобразующим один двухпозиционный код двоичной системы счисления в другой вид той же системы счисления. Техническим результатом является получение на выходе преобразователя кодов параллельно двух видов кодов двоичной системы счисления для использования функциональными кодоимпульсными устройствами. Результат достигается введением в преобразователь кодов преобразователя "двоичный код - яркость излучения" и преобразователя "двоичный код комбинации 2^n-1 - двоичный код комбинации 2ⁿ-1". 3 ил., 3 табл.

Преобразователь кодов, содержащий генератор тактовых импульсов и преобразователь "яркость излучения - код", включающий непрозрачный корпус, в верхней части которого расположена микролинза, по оптической оси которой последовательно друг за другом и под углом 45° к ней расположены идентичные по размерам и жестко закреплены полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов, на стороне корпуса, к которой повернуты микрозеркала, расположены соответствующие фотоприемники по числу микрозеркал, входы фотоприемников оптически соединены с отражающими сторонами соответствующих полупрозрачных микрозеркал, вне непрозрачного корпуса по числу фотоприемников расположены импульсные усилители, входы которых подключены к выходам своих фотоприемников, отличающийся тем, что в преобразователь кодов введены преобразователь "двоичный код - яркость излучения" и преобразователь "двоичный код комбинаций 2^n-1 - двоичный код комбинаций 2ⁿ-1", которые и преобразователь "яркость излучения - код" объединены в непрозрачном корпусе, преобразователь "двоичный код - яркость излучения" содержит по числу разрядов в коде ключи и импульсный световой излучатель, первые управляющие входы U_от ключей являются информационными входами преобразователя кодов, сигнальные входы всех ключей объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, вторые управляющие входы U_з ключей подключены, каждого, к выходу своего ключа, импульсный световой излучатель включает по числу ключей шестнадцать импульсных идентичных светодиодов белого излучения, объединенные в соответствующем корпусе, входы светодиодов подключены к выходам соответствующих ключей, каждый светодиод на излучающей стороне имеет нейтральный светофильтр с кратностью коэффициента поглощения излучения светодиода соответственно веса обслуживаемого им разряда кода и соответственно принципа двоичного кода, оптическая ось импульсного светового излучателя совпадает с оптической осью микролинзы преобразователя "яркость излучения - код", в который введены семнадцать ключей, выходы импульсных усилителей с первого по пятнадцатый подключены каждый к первому управляющему входу U_от своего ключа и параллельно к второму управляющему входу U_з последующего по нумерации ключа, выход шестнадцатого импульсного усилителя подключен параллельно к первым управляющим входам U_от шестнадцатого и семнадцатого ключей, вход семнадцатого ключа подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход этого же ключа подключен параллельно к сигнальным входам первого - шестнадцатого ключей и к своему второму управляющему входу U_з, выходы первого - шестнадцатого ключей являются "выходами 1" преобразователя кодов, которые являются и информационными входами преобразователя "двоичный код комбинаций 2^n-1 - двоичный код комбинаций 2ⁿ-1", выходы которого являются первым - шестнадцатым "выходами 2" преобразователя кодов, преобразователь "двоичный код комбинаций 2^n-1 - двоичный код комбинаций 2ⁿ-1" содержит шестнадцать ключей и пятнадцать диодов, подключенные последовательно друг за другом, сигнальные входы ключей объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, первый управляющий вход U_от каждого ключа подключен к выходу соответствующего разряда преобразователя "яркость излучения - код", вторые управляющие входы U_з ключей подключены к выходу своего ключа, вход каждого диода подключен к выходу своего ключа, начиная с первого, выход диода подключен параллельно к выходу следующего ключа и к входу следующего диода, выходы всех ключей являются выходами преобразователя "двоичный код комбинаций 2^n-1 - двоичный код комбинаций 2ⁿ-1" и "выходами 2" преобразователя кодов.