Преобразователь перемещения в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/22 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и предназначено для преобразования линейных и угловых положений объектов в цифровой код. Известен преобразователь пер мецений в код, содержащий блок излуча телей, оптически соединеннь1й через кодовую шкалу и щелевую диафрагму с фотоприемниками, суммирующий усилитель, формирователь и счетчик l . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре образователь перемещения в код, содержапргй блок питания, излучатели, оптически соединенные через кодовый элемент и щелевую диафрагму с фото|приемниками, выходы которых соединены с соответствующими входами бло ка формирования выходного кода 2. Однако известные преобразователи характеризуются недостаточно высокой точностью. Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения в код. Поставленная цель достигается те что в преобразователь перемещения в код, содержащий блок питания, излучатели, оптически соединенные через кодовый элемент и щелевую диафрагму с фбтоприемниками, выходы которых соединены с соответствующими входам блока формирования выходного кода, введены порогозадающие элементы, а лцели щелевой диафрагмы выполнены с шагом, обеспечивающим нониусное сопряжение кодового элемента и щелево диафрагмы, первые выводы порогозада ющих элементов объединены и подключены к полсёкительному выходу блока питания, вторые выводы порогозадающих элементов подключены к первым выводам соответствующих фотоприемни ков и к входам блока формирования выходного кода, вторые выводы фотоприемников соединены с отрицательным выходом блока питания. , Блок фор в{рования выходного кода содержит по числу фотоприемников оптронные пары, усилители, компараторы, ключевые элементы, а также шифратор, два триггера, два распределителя и реверсивный счетчик, кат каждого излучателя оптронной пары соединен с соответствующим входом формирования выходного кода и .кроме последнего, - с анодом излу-, 342 чателя последующей оптронной пары,катод излучателя последней оптронной пары соединен с анодом излучателя первой оптронной пары, аноды и катоды приемников оптронных пар соединены с соответствующими входами одноименных усилителей, выход каждого усилителя через компаратор соединен с инверсным входом одноименного ключевого элемента и, кроме первого, - с прямым входом предьщущего ключевого элемента, выход первого компаратора соединен с прямым входом последнего ключевого элемента, выходы ключевых элементов соединены с соответствующими входами шифратора, выходы первого и последнего ключевых элементов соединены с R-входами первого и второго триггеров соответственно и с первыми входами первого и второго распределителей, выходы второго и предпоследнего ключевых элементов соединены с .S-входами первого и второго триггеров соответственно, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго распределите лей соответственно, выходы которых соединены с входами реверсивного счетчика, а выходы шифратора и реверсивного счетчика являются выходами преобразователя. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - структурная схема блока формирования выходного кода. Преобразователь перемещения в код содержит кодовый элемент 1, щелевую диафрагму 2, излучатели 3, фотоприемники 4, порогозадающие элементы 5, блок 6 формирования выходного кода, в который входят усилители 7, оптронные пары 8, компараторы 9, ключевые элементы 10, распределители 11, триггеры 12, шифратор 13, реверсивный счетчик 14, а также блок питания (не показан). Преобразователь перемещения в код работает следующим образом. Перемещение щелевой диафрагмы 2 относительно кодового элемента 1 приводит к неравномерному засвечиванию фотоприемников 4 излучателями 3 в силу нониусного выполнения щелей диафрагмы 2 и кодового элемента 1. Предположим, что четвертый сверху фотоприемник 4 полностью засвечен излучателем 3. В результате точка 15 ,(фиг. 1 и 2) имеет наиболее низкий потенциал по сравнению с аналогичны3ми точками 16 и 17. Следовательно, (ТОК в катодных цепях фотоприемников 4 будет направлен от точки 16 к точ ке 15 и от точки 17 к точке 15. Направление тока в остапьных цепях по казано стрелками на фиг. 1 и 2. Точ 15 является единственной точкой, в которую входят токи. Этот признак используется блоком 6 формирования выходного кода (фиг. 2). Так, в цепях, расположенных вверх от точки 1 (фиг. 1 и 2 оптроны 8 находятся в проводящем состоянии, поэтому выход ной положительный сигнал усилителей близок к нулю, т.е. на входах ключе вых элементов 10 через компараторы поступают сигналы, соответствующие О, а в цепях, расположенных вниз от точк:и 15, оптроны 8 находятся в запертом состоянии, выходной положительный сигнал усилителей 7 высокий, что соответствует сигналу 1 на входах ключевых элементов 10. Срабатывать будет только тот из клю чевых элементов 10 (т.е. на его выходе появится сигнал, соответствующий 1), у которого на одном входе б дет сигнал, соответствующий 1, а на другом, - соответствующий О. Такие входные сигналы могут быть. ТОЛЬКО у ключевого элемента 10, свя занного с цепями, включающими наибо лее освещенный фотоприемник 4. Выходной сигнал сработавшего ключевого элемента 10, соответствующий 1 поступает на соответствующий вход шифратора 13, на выходе которого по является числовой код р двоичной системе. Если сигналы, необходимые для срабатывания, поступают на ключевой элемент 10, связанный с входом О ига атора 13, то может сработать пе вый распределитель 11, но при условии, если предьщущим бып включен ключевой элемент 10, связанный с входом 7 шифратора 13, т.е. если первый триггер 12 на прямом выходе имеет сигнал, соответствующий О. 1344 При срабатывании первого распределителя 11 на вход.+ счетчика 14 поступает импульс. Счетчик 14 этот импульс суммирует. Диалогично, если сигнал, необходимый для срабатывания, поступает на ключевой элемент 10, связанный с входом 7 шифратора 13, то может сработать второй распределитель 11, но при УСЛОВИИ, если предьщущим бып включен ключевой элемент 10, связанный с входом О шифратора 13. При этом импульс поступает на вход - счетчика 14. Входы 1 и 6 шифратора 13 подведены к входам обоих триггеров 12 с целью гашения информации на них. Цифровой код в двоичной системе счисления, характериз тощий величину перемещения .кодового элемента t, составляется из низших разрядов, сформиг рованных сигналами на выходе шифратора 13, старших разрядов - сигналами на выходе реверсивного счетчика 14. Компараторы 9 необходимы для обеспечения стабильного срабатьгоания элементов схемы. Порогозадающие элементы 5 должны быть регулируемыми, так как изменением их сопротивления можно скомпенсировать разброс параметров фотоприемников 4. Щели кодового элемента 1 имеют шаг а, а щели щелевой диафрагмы 2 имеют шаг, отличающийся от а, и его величина определяется точностью преобразователя. Так, если требуемая точность должна быть равна 0,1 а, то шаг меясду шелями щелевой диафрагмы 2. может иметь одно из значений 0,9а, 1,9а, 2,9а и т.д. или 1,1а, 2,1а, 3,1а и т.д. В таком случае на щелевой диафрагме 2 должно быть всего 10 щелей. Поскольку в предлагаемом преобразователе используется двоичная система счисления, то на щелевой диафрагме 2 выполнено 8 щелей, расположенных с шагом 2,875а. Точность отсчета при этом равна 0,125а.

г

1/

uЛ Фиг.1

/

Выход

jer jgr -ь

s «,

Дад s

4

.51i

4JY

AT 4

/«

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий блок питания, излучатели, оптически соединенные через кодовый элемент и щелевую диафрагму с фотоприемниками, выходы которых соединены с соответствующими входами блока формирования выходного кода, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности преобразователя, в него введены порогозадающие элементы, а щели .щелевой диафрагмы вьшолнены с шагом, обеспечивающим нониусное сопряжение кодового элемента и щелевой диафрагмы, первые выводы порогозадающих элементов объединены и подключены к положительному выходу блока питания, вторые выводы.порогозадающих элементов подключены к первым выводам соответствующих фотоприемников и к входам блока формирования выходног.о кода, вторые выводы фотоприемников соединены с отрицательным выходом блока питания. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что блок формирования вькодного кода содержит по числу фотоприемников оптронные пары, усилители, компараторы, ключевые элементы, а также шифратор, два триггера, два распределителя и реверсивный счетчик, катод каждого излучателя оптронной пары соединен с соответствующим входом блока формирования выходного кода и, кроме последнего, - с анодом излучателя последующей оптронной пары, катод излучателя последней оптронной пары соединен с анодом излучателя первой оптронной пары, аноды и катоды приемников оптронных пар соединены с соответствующими входами одноименных усилителей, выход кавдого усилителя через компаратор соединен с W инверсным входом одноименного клюс: чевого элемента и, кроме первого, с прямым- входрм предыдущего ключевого элемента, выход первого- компаратора соединен с прямым входом последнего ключевого элемента, выходы ключевых элементов соединены с.соот-. 4 4 ветствующими входами шифратора, выходы первого и последнего ключевых элементов соединены с R -входами ОО 4 первого и второго триггеров соответственно и с первыми входами первого и второго распределител-ей, выходы второго и предпоследнего ключевых элементов соединены с S -входами первого и второго триггеров, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго распределителей соответственно, выходы которых сое- . динены с входами реверсивного счетчика, а выходы шифратора и реверсивного счетчика являются вь1ходами преобразователя.