Преобразователь перемещения в код Советский патент 1983 года по МПК G08C9/00 

4 ОО

Изобретение относится к измерительной, технике и может быть использовано для измерения -величины углового или линейного перемещения движущихся объектов, например, для . определения текущей координаты издел,ия или его составных частей.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий датчик, перемещения, счетно-вычислительный блок преобразователь масштаба, в состав котороговходят пересчетная схема, блок управляемых ключей и распреде,литель Cl }

.Определение кода перемещения производится в счетно-вычислительном блоке по сигналам датчика путем .последовательной записи с помощью распределителя в каждый двоичный разряд пересчетного устройства его значения, задаваемого в блоке управляемых ключей в-двоичном коде-. Однако из-за наличия большого ког личества ячеек задержки распределителя известное устройство обладает низким быстродействием, что ограничивает область его применения. Кроме того, при ручном управлении преобразованием масштаба в известном устройстве из-за большого количества органов управления не обеспечивается оперативность управления, а ограничение задания коэффициента преобразования масштаба только значениями двоичной дроби, меньше учитываемой единицы, также ограничивает применение данного устройства.

Известно устрой.ство для измерения перемещения, -содержащее датчик перемещения, датчик направления перемещения, генератор импульсов, блок коммутации, блок управляемых ключей преобразователь кода, двоично-десятичный счетчик, триггерыпамяти, элементы И и ИЛИ f2

Быстродействие этого устройства достаточно высоко (все преобразование осуществляется за 3 такта ), однако громоздкость управления преобразованием масштаба в двоичном коде а также задание коэффициента преобразования только значениями двоичной дроби, всегда меньше учитываемой в счетно-вычислительном блоке единицы длины, ограничивает его применение..

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому- является преобразователь перемещения в код, содержащий датчик перемещения, двоично-десятичный счетчик, генератор импульсов, блок управляемых ключей, блок обработки информации, элементы (Памяти, элементы ИЛИ СЗ 3Недостатком преобразователя являются его ограниченные ф нкциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности оперативного задания эталонных и измеряемых величин пре5 . образова-теля..

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий-датчик перемещения, элемент ИЛИ, двоично-де1.0 сятичный счетчик, первый блок управляемых ключей и преобразователь кода, введены .второй блок управляемых ключей, формирователь импульсов, блок шифраторов, элемент задерж

5 ки, выходы двоично-десятичного счетчика подключены к входам формирователя импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока шифраторов, выхода которого соединены с соответствующими входами ,первого и второго блоков управляемых ключей, выход, первого из которых подключен к преобразователю кода, а выход второго блока :упраапяемых ключей соединен через.элемент

5 задержки с первым входом элемента . ИЛИ, выход-которого, соединен со счетным входом младшей дво- ичн9-десятичного счетчика, в-тррой вход элемента ИЛИ соединен с выхо- . .

0 дом датчика перемещения,

-На фиг. 1 представлена блок схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - пример выполнения формирователя и-шифратора; на

5 фиг, 3 - пример выполнения блока уп-: равляемых ключей. . Преобразователь перемещения в код (фиг. 1 ) содержит датчик 1 перемещёния, элемент ИЛИ 2,- двоичио-деся

Q тичный-счетчик 3, формирователь 4 импульсов, блок 5 шифраторов, первый б и второй 7 блокиуправля-емых ключей, элемент 8 задержки, преобразователь 9 кода..

5 Датчик перемещения подключен к . одному из в содов элемента ИЛИ 2, выход которого соединен с входом двоично-десятичного счетчика 3, разрядные выходы которого подключены к

0 соответствующим входам формирователя. 4 импульсов, соединенного выходё1МИ с входами блока 5 шифраторов, выходы которых подключены к соответствующим входам блоков б и 7 управляемых клюс чей, выход блока 7 упраГв.ляемых ключей через элемент 8 задержки соедиг ней с другим входом элемента ИЛИ 2, выход блока б управляя емых ключей подклк чен к счетному входу преобра- зователь 9 кода, выход которого яв ляется выходом, устройства.

Двоично-десятичный счетчик 3 содержит последовательно соединенные двоично-десятичные декады 10 (счетчики). На фиг. 1 изображены две. декады 10.1 и 10.2, на практике крлиf

чество декад счетчика 3 выбирается исходя из требований, предъявляемых к устройству., ,

Формирователь 4 импульсов включает в себя собственно формирователи 11.1 и 11.2 (по количеству декад 5

счетчика 3) импульсов. Каждый из формирователей 11.1 и 11.2 конструктивно может -быть, выполнен по схеме, иэoбpa)feннoй на фиг. 2, т.е. содержит одновибраторы12.1 и 12.2, Ю элемент ИЛИ 13, стробированный дешиф ратор 14 двоично-десятичного кода в позиционный. Входы одновибраторов :.12.1 и.12.2 (прямой и инверсный со- у ответственно) объединены с первым «с кодовь1м входом дешифратора 14 и являются первым разрядным входом с выхода декады с весом 2. Остальные декадные выходы с весами.21 2 и 2

соединены с соответствуклцими. входами дешифратора 14. Треугольниками на 20 входных (выходных Jшинах обозначен импульсный характер поступакадих (выходящих) сигналов.

Блс1К 5;. шифраторов включает в се|бя шифраторы 15.1 .и 15.2 (по коли- 25 честву, декад в пересчетной схеме 3) , конструкция которых идентична (фиг.2). Ши й5атор 15.1 содержит элементы ИЛИ 16.. 1 - 16.4, число входов которых соответственно равно 8,4,2 и 1. Циф- 30 рами 17г-25 обозначены входы шифратора 15.1. . , ;

. Блоки б и 7 управляемых ключей могут быть ностроеяы по схеме (фиг.З) И содержатрегистры 26.1 и 26. 35 разрядов 10и 10 соотве- ственно ,и элемент И-ИЛИ 27. .. . ;

Преобразователь- перемещения -в . .кодработает следующим образом,Формировател-и 11.1 и 11.2 выра- 40 батывают на с.воих выходах поочередаю короткиеимпульсы-(дл1чтельность определяется дл,ительностью импульсоэ одновибраторов. 12-.la 12-. 2 J при .изменении кода на их входах, а именно- 45 при каадом переходе сигнала в первом двоичном разряде Л Предположим, что на входы формирователя 11.1 (фиг.2) поступает код 0000. в статическом состоянии одновибраторы 12.1 и 12.2 JQ не в фа батывают сигналов и на стробирующий вход С.ёшифратора 14 сигнал ве поступаетГ следовательно, на его выходах импульсы не; вьфабатываются. С. первого импульса в декаду 10 .1 (фиг. 1), на входе формирователя. -11.1 станет код 0001,, который по. кодовым входам дешифратора 14 подготовит первый выход. При этом изменении входного кода формирователя 11.1 срабатывает одновибратор 12.1 (запускается переходом сигнала, из О в 1 в разряде 2г):, короткий импульс-.-которого через- элемент ИЛИ 13 пройдет на вход , С дешифратора 14, на время действия этого импульса 5

на первом выходе дешифрато.ра 14 сформируется выходной сигнал. С при. ходом второго импульса на вход декады ЮЛ (фиг. ) на входах формирователя 11.1 станет код 0010. При этом коде в дешифраторе Г4 будет подготовлен второй выход от. перехода сигнала вразряде . из 1 в О сработает одновибратор 12.2, импульс которого через элемент ИЛИ 13 пройдет на вход С дешифратора 14 и обеспечит- формирование короткого выходного импульса на второй выходе дешифратора 14. При Последующих изме-. нениях входного кода формирователь 11.1 импульсов будет формироват.ь поочередно на своих выходах коротки.е сигналы.. .

Входные шины элеме нтов . ИЛИ 16 сгруппированы и подключены к выходам соответствующих фбрмирователей 11 таким образом, что при полном пересчете импульсов в соответствукядей декаде10 на выходы элементов ИЛи 16 пройдут 8,4, импульс соответственно, из которых в блоках 6 и 7 будут сгруппированы числа от О до 9 без потери информации из-за совпадения импульсов в объединяемых группах а именно яа вход дешифратора 15.-1 (фиг. 2) пройдут такты (условно): по шине А-Т1,Т2,ТЗ,Т4,Т6,Т7,.Т;8,Т9 до .ши.не Б-Т1,ТЗ,Т7,Т9; по шине б -Т2, Т6-} по Шине Г-Т5. На входы регистров-26.1 и 26.2 поступают коды значений А(в блоке 6 и Ng в дополдительном коде (в блоке 7). Дополнительный код значения Ы может быть получен в -накопителе этого параметра (не показ ан) путем вы-читания входных импульсов .N3 параметра из ПОЛНОЙ емкости счетчика этого накопителя. При.необходимости дополнительный код параметра N может быть получен в блоке 7 тем .же способом. Для .этого ре.гистры 26.i . и 26.2, HanpHMiep, типа к155ИЕ7,должны быть заменены счетчиками реверсивными, например, типа К155ИЕ6, соединенными последовательно (для. организации операции счета в двоич-. но-десятичнрм коде). В .блоках 6- и 7 управляемых ключей производится преобразование (масштабирование) по-, тока импульсов перемещения, поступаюдего с датчика 1 на вход 10 счетчика 3,. с учетом коэффициента преобразования, определяемого отношением А /N , где А .- значение эталонного участка пути (или .угла поворота) в соответствующих единицах измерения, на котором при данных соответств чопдах технологических условиях при перемещении изделия укладалваетсяМд импульсов с датчика 1 перемещения. Узлы для сбора информации о значениях АЗ и Nj не показаны.

разрядные выходы регистров (счетчиков;) 26.1 и 26.2 подключены к первым входам элементов И элемента И-ИЛИ 27. К вторым входам элементов И элемента И-ИЛИ 27 подключены выход шифраторов 15 блока 5 шифраторов. Причем выходыА,б,В, Г шифратора 15.1 младшего разряда подключены к входам тех элементов И элемента И-ИЛИ 27, на другие входы которых подается информация старшего разряда А g (Nд) т.е. с элемента- 26. 2. Иными словами включение выходов регистров (счетчиков ) 26.1 и 26.2 и шифраторов 15.1 и 15.2 на входах элементов И элемента И-ЙЛИ 27 блоков 6 (7 ) выполнено по дёкадно встречно, а внутри декад согласно, т.е. выход 2 регистра 26.2 и.шина Г (1) шифратора 15.1 включены на один элемент И, выход 2 регистра 26.2 и шина В (2) шифратора 15.1 - на другой элемент И элемента И-ИЛИ 27 и т.д. Блок 6 (7 ) управляемых ключей функционирует следующим образом. На управляющий вход каждого элемента И-ИЛИ 27 с выходов регистров (счетчиков) 26.1 и 26.2 подается управля ющий сигнал О или Jl. Причем при сигнале 0. с выхода регистра 26 импульсы с выхода шифраторов 15 бло ка 5 через соответствующий эл емент И-ИЛИ 27 не проходят, а при сигнале 1 проходят. Так, при сигнале 1 на выходе разряда 2° регистра 26.2 (остальные разряды имеют сигнал О. на выход элемента И-ИЛИ .27 будут про ходить импульсы по шине Г с выхода шифратора 15.1 блока 5, т.е. один импульс из десяти отсчитанных декадой 10.1. При сигнале 1 на выходе 2 регистра 26.2 будут проходить им пульсы по шине В с выхода шифратора 15.1, т.е. два из десяти и т.д. На выходе элемента И-ИЛИ 27, а значит, на выходе блока 6 (7 ) будет иметь место преобразованная последователь ность импульсов, поступающих на вхо счетчика 3 с учетом кода, заданного в регистре 26. Очевидно, что на выход блока 6 пройдет последовательность входных импульсов N )( счетчика 3, прямо пропорциональная коду АЭ в регистре 26 этого блока, т.е. N(, tt Ад. А на выход блока 7 по контуру, состоящему из последовательно соединенных элемента ИЛИ 2, блоков 3-7 и элемента пройдет последовательность входных импульсов NJJ счетчика 3, прямо пропорциональная коду, заданному тоже в регистре 26 блока 7, т.е. дополнительному коду Ng, а именно . N. Сказанное выше очевидно из приведенной формулы, согласно которой при N )( N 3 по контуру пройде: N ,импульсов. А поскольку, через элемент ИЛИ 2 на вход счетчика 3 поступает последовательность импульсов-с датчика 1 перемещения и последовательность N, импульсов через контур, то на входе счетчика 3 будет сумма последовательностейN V -к N, X к или с учетом выше изложенных выражений ,. -N + N АОП м Е, -NAT NX м - Xfj Полное перемещение X будет определяться выражением - . . где - код регистров 26 в блоке 6, выраженное в единицах емкости Е регистра 26.. . С учетом других вышеизложенных выражений получим т.е. полное перемещение пропорци-онально количеству импульсов с датчика 1 перемещения изделия, преобразованному устройством с учетом коэффициента преобразования --гт Элемент 8 задержки обеспечивает временный сдвиг импульсов, проходя1ДИХ с выхода блока 7 управляемых ключей на вход элемента ИЛИ 2, относительно импульсов с выхода датчи-ка 1.. Преобразователь 9 кода является выходным блоком устройства для измерения перемещения и содержит, кроме счетно--вычислительного узла, табло для индикации величины перемещения и/или узел вывода информации в другое устройство, например в систему управления положением перемещаемого изделия. Преобразователь перемещения в код в целом работает следующим образом.. Сначала в блоки 6 и 7 вводится коэффициент масштабирования импульсов датчика 1, равный отношению АЭ . Счетчик 3 и преобразователь 9 установлены в исходное состояние. При перемещении объекта импульсы с датчика 1 через элемент ИЛИ 2 проходят на вход счетчика 3, т.е. счетный вход декады 10.1, при каждом изменении кода которой в формирователе 4 будет сформирован импульс, который по шине (с выхрда блока 4 ), соответствующей коду декады 10.1, поступит на соответствующий вход блока 5 шифаторов. в последнем пришедший импульс согласно коду шифраторов 15 будет направлен по одной из выходных

Шин А, б, В, Г на вхо/1Ы блоков 6 и 7 yпpaвляe Iыx ключей. .

В блоках d и 7согласно описанным принципам осуществляется масштабирование цены импульса с учетом вписан- yv. -

ного в них коэффициента . с выхода

- .. Э

блока б управляемыхключей на вход выходного преобразователя 9 устройства проходит импульсно-число вой код импульсов, цена деления каждого иэ .которых .равна принятой- единице измерения, например,- 1 мм, 1 м, 1. ..и т.п. . . . - .. ,: Из рассмотрения структуры коэффициента масштабирования и работы узлов и устройства следует, что, вопервых, коэффициент масштабирования в устройстве задается -дробью, оба . операнда которой- могут быть кодамир широком ди-апазоне значений (практически в диапазоне всей разрядной сетки узлов устройства , .а, во-вторых, операнды коэффициента масштабирования задаются автоматически в общепринятом и наиболее распространенном двоично-десятичном коде без ис- . пользования дополнительного оборудования для деления одного операнда на другой или применения-для э.той. цели ручного труда. .

Все это дает возможность- автоматизировать процесс калибрЪвки при масштабировании импульсов в преоб-, разрвателях перемещения в код, а значит повысить эксплуатационные возможности и обеспечить использование предлагаемого изобретения на современном высокопроизводительном оборудовании. . Фиг.1 Вымд

Фиг. 2.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий датчик перемещения, элемент ИЛИ, двойчно-деся тичный счетчик, первый блок управляемых ключей и преобразователь ко- , да, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй блок управляемых ключей, формирователь импульсов, блок шифраторов, элемент задержки, выходы двоично-десятичного счетчика подключены к входам формирователя импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входаьт блока шифраторов,- выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго блоков управляемых ключей, выход первого из которых подключен к преобразователю кода, а выход второго блока управля емых ключей соединен через элемент задержки с первым входом элемента S ИЛИ, выход, которого соединен со . счетным входом младшей декады двоично-десятичного счетчика, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом датчика перемещения