Преобразователь перемещения в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/06 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для цифрового представления величин, заданных в виде механических перемещений. Известен преобразователь перемещения в код, содержапрй источник света, оптически соединенный через кодовую шкалу с фотоприемниками точного и грубого отсчетов, выходы кото рых соединены с входами первого и второго формирователей кода, выход первого из которых -соединен непосред ственно и через блок вычитания едини цы с блоком выдачи кода грубого отсчета, а выходы второго - с блоком выдачи кода точного отсчета и через блок управления - с соответствующими входами блока вьщачи.кода грубого отсчета Л . Недостатком преобразователя является сложность его конструкции. Наиболее близким техническим реше нием к изобрете1- ию является преобразователь перемещения в код, содержаа ий осветитель, оптически связанный с двумя диафрагмами, первая из которых оптически связана через кодовую шкалу с фотоприемниками канала грубо го отсчета, подключенными к соответствующим входам блока формирователя кода грубого отсчета, вторая диафраг ма оптически связана через дорожку младшего разряда кодовой шкалы с одним торцом фокона, другой торец кото рого оптически сопряжен с кодирующими фотоприемниками канала точного отсчета, преобразователь кода Грея в двоичный код, амплитудный анализатор, выход которого соединен с входом преобразователя кода Грея в дво ичный код 2J . Недостатками известного преобразователя являются громоздкость и сложность конструкции преобразовате ля. Цель изобретения - упрощение кон струкции цреобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемеще ния в код, срдержаш ш осветитель, оптически связанный с двумя диафраг мами, первая из которых оптически связана через кодовую шкалу с фотоприемниками канала грубого отсчета, подключенными к соответствуюпдтм вхо дам формирователя кода грубого отсч та, вторая диафрагма оптически связ ,2 на через дорожку младшего разряда кодовой шкалы с одним торцом фокона, другой торец которого оптически сопряжен с кодирую1 1ими фотоприемниками канала точного отсчета, преобразователь кода Грея в двоичный код, введены масштабные усилители,блок определения модуля разности сигналов, компараторы, кодируюшз е фотоприемники канала точного отсчета выполнены в виде Р-разрядной двоичной кодовой матрицы длиной , где V - линейное увеличение фокона, ад - период дорожки младщего разряда кодовой шкалы, в канале точного отсчета кодируюmjie фотоприемники каждого разряда включены параллельно мелоду собой и подключены к входу соответствуюш его масштабного усилителя, выходы масштабных усилителей, кроме выхода масштабного усилителя старшего разряда, подключены к первой группе входов блока определения модуля разности сигналов, выход масштабного усилителя старшего разряда соединен с входом компаратора старшего разряда и с второй группой входов блока определения модуля разности сигналов, выходы которого соединены с входами компараторов остальных разрядов, выходы всех компараторов и выход мла,цшего разряда формирователя кода грубого отсчета соединены с соответствуюпщми входами преобразователя кода Грея в двоичный код. На фиг. 1 представленга функциональная схема преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя перемещения в код; на фиг, 3 - функциональная схема блока определения модуля разности сигналов. Преобразователь содержит осветитель 1, оптически связанный через диафрагму 2 и кодовую шкалу 3 с фотоприемниками 4, подключенными к соответствующим входам формирователя 5 кода грубого отсчета;,осветитель 1 оптически связан через Д1 афрагму 6 , расположенную на расстоянии Kfj , где , 2,..., ад - период дорожки младшего разряда кодовой шкалы 3, от диафрагмы 2 и через дорожку младшего разряда кодовой шкапы 3 с меньшим торцом фокона 7, больший торец которого оптически сопряжен с кодирующими фотоприемниками 8, подключенными к соответствующим масштабным усилителям 9, выходы которых, кроме выхода масштабного усилителя 9 старшего разряда точного отсчета, подключены к первым входам блока 10 определения модуля разности сигналов, а выход масштабного усилителя 9 стар .шего разряда соединен с вторыми входами блока 10, йыходы которого, а также выход масштабного усилителя 9 старшего разряда через компараторы 11соединены с соответствуюш11ми входами преобразователя 12 кода Грея в двоичный код, выход младшего разряда формирователя 5 соединен с входом старшего разряда преобразователя 12кода, Кодируюшие фотоприемники 8 выполнены (например, методом фотолитографии) в виде Р-разрядной двоичной кодовой матрицы длиной , где V линейное увеличение фокона, , - период дорожки младшего разряда кодовой шкады. Блок 10 определения модуля разнос ти сигналов содержит усилители 13-15 диоды 16 и 17, резисторы 18 - 21 и И-конденсатор 22. Преобразователь работает следующим образом. .Световой поток с осветителя 1, формируясь в узкий луч считывания в диафрагме 2, проходит через кодовую шкалу 3 и попадает на фотоприемники 4, на выходах которого генерируются электрические сигналы, поступающие на соответствуюш 1е входы формировате ля 5 кода грубого отсчета. С выхода формирователя 5 снимается параллельный двоичный код грубого отсчета, соответствующий определенному положе ниш кодовой шкалы относительно считывания, (на фиг. 2а показана эпюра младшего разряда кода грубого отсчета). В диаграмме 6 световой поток с осветителя 1 формируется в луч считьшания, ширина которого достаточна для полной засветки отверстия дорожки младшего разряда кодовой ижалы 3. При перемещении кодовой шкалы 3 относительно луча считывания формируемого диафрагмой 6, на входной торец фокона 7. проецируется изображение дорожки младшего разряда кодовой шкалы 3, которое с V-кратным увеличением передается на выходной торец фокона 7. Оптическое изображение воспринимается кодируюшими фотоприемниками 8, с выходов которых снимаются сигналы, пocтyпaюtцlie на соответствующие масБ табные усппители 9. На фиг, 26,в, Г5Д жирной линией показаны эпюры напряжений на выходе масштабных усилителей 9 соответственно 2-го, 2-го, 3-го, 4-го разрядов точного отсчета. С выходов масштабных усилителей 9, кроме выхода масштабного усилителя 9 старшего разряда, сигналы поступают на первую входов блока 10. С выхода масштабного усилителя старшего разряда сигнал поступает на вторлпо группу входов блока 10 (тонкая линия на фиг. 2- в, г, д). С выходов блока 10 сигналы поступают в соответствующие компараторы 1 1 , форм1 р пош 1е фронты прямоуголь,ных импульсов по серединам фронтов входных сигналов (фиг. 2б,в,г,д). На компаратор 10 старшего разряда сигнал приходит непосредственно с масштабного усилителя 9 старшего разряда. Как видно из фиг. 2, сигналы на выходе компараторов 11 представляют собой циклический код Грея, в качестве старшего смещенного разряда которого используется младший разряд грубого отсчета, „, „V 1аким образом, при одинаковой точности с базовым объектом в предложенном преобразователе достигнуто существенное упрощение конструкции за счет сокращения числа каналов электронной частИ; что позволяет, в свою очередь, значительно ыеньшить затраты на изготовление преобразователя. Так, сумма экономии только от сокращения числа фоконов составит 600 руб. на один образец (вместо 16 фоконов стоимостью 40 руб. калздый используется только один фокон). Кроме того, формирование кода Грея в ТО позволяет после преобразования его в натуральный двоичный код в два раза повысить разрешающую способность,- а также произвести согласование грубого и точного отсчетов, чем и определяется технико-экономический эффект изобретения.

Фиг./ Q- -.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержавший осветитель, оптически связанный с двумя диафрагмами, первая КЗ которых оптически связана через кодов о шкалу с фотоприемниками канала гр убого. отсчета, подключенными к соответствующим входам формирователя кода грубого отсчетаJ вторая диафрагма оптически связана через дорожку ьшадшего разряда кодовой шкалы с одним торцом фокона, другой торец которого оптически сопряжен с кодирующими фотоприемниками канала точного отсчета, преобразователь кода Грея 3 двоичный код, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введены масштабные yci-шители, блок определаннл модуля разности сигналов, компараторы5 фотоприемники кана.па точного отсчета выполнены в виде Р разрядной двоичной кодовой матрицы длиной , где V - линейное увеличение, фокона. 5 а период дорожки младшего разряда кодовой шка,пъ1, в каяале точного отсчета кодирующие фотоприемники каждого разряда включены паратшельно между собой и подключены к входу соот.ветствун.щего масштабного усилителя, выходь масштабных усилиС телей, 1фоме выхода масштабного усиS лит в-пя старшего разряда, подключены к первой группе входов блока определен:-1я модуля разности сигналов, выкод масштабного усилителя старшего разря,п,а соед11нен с входом кo fflapaтoра старше.го разряда и с второй груп(ивА пой входов блока определения модуля ХшА. разности сигналов, выходы которого ГчЭ сор-динень с входами компараторов осО тальшк разрядов, выходы всех компараторов и выход младшего разр5эда фороо сю М11рователя кода грубого отсчета сое динены с соответствующими входами 00 преобразователя кода Грея в двоичНЪ Й КОД .