Преобразователь перемещения в код Советский патент 1985 года по МПК H03M1/24 

Изобретеппе относится к автомати ке и вычислительной технике и может бь1ть использовано в системах контро ля положения подвижных элементов. Целью изобретения является расши рение диапазона измеряемых перемещений. 1а фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 расположение линейки блока фотоприемников относительно оптического изображения кодового элемента-, на фиг. 3 - варианты возможных положений светового штриха от кодового эл мента относительно линейки блока фото приемников; на фиг. 4 - структурная схема блока формирования выходного сигнала. Преобразователь содержит излучатель 1, кодовый элемент 2, оптическ линзу 3 (в качестве фокусирующего элемента вместо оптической линзы 3 может быть использована оптическая система из набора линз), блок 4 фот приемников, блок 5 формирования импульсов, блок 6 обработки выходного сигнала, а также пороговые элементы 7-8, элементы 9, 10 задержки, элементы 11-13 И, элемент 14 сравне ния кодов и элемент 15 ИЛИ. На фиг. 2, кроме того, показаны изображения лийейной шкалы 16 кодов го элемента 2, изображение 17 прозрачных участков шкалы кодового эле мента 2, изображение 18 непрозрачны участков шкалы кодового элемента 2, а также линейка 19 блока 4 фотоприемников, регистр 20 и регистр 21 фо точувствительных ячеек, состоящие из фоточувствительных и нефоточувст вительных областей 22 и 23 соответственно. Линейная шкала кодового элемента состоит из дорожки прозрачных и непрозрачных участков, расположенных в соответствии с кольцевым способом отображения кодовых комбинаций, В этом случае, если блок 4 фотоприемников содержит N фоточувствительных ячеек, то возможна реализация 2 -1 комбинаций, при этом длина L кодовой шкалы, используемая при измерении, составит L (2 - 1) Да - Г, . где да- размер фоточувствительной ячейки вдоль линии перемещения;Г - коэффициент увеличения оптической линзы 3 (или оптической системы). Преобразователь работает следующим образом. При изменении положения линейки 19 блока 4 фотоприемников, оптически связанной с кодовым элементом 2 и расположенной вдоль линии перемещения, происходит засвечивание различных ячеек блока 4 фотоприемников световым излучением от излучателя 1, прошедшим через прозрачные участки шкалы кодового элемента 2 и сформированным в световые штрихи оптической линзой 3. Величина световых штрихов не должна превышать шага линейки 19 блока 4 фотоприемников. При этом на выходе линейки образуется определенная последовательность электрических импульсов, представляющая собой некоторое число в последовательном двоичном коде, величина которого соответствует одному из возможных 2-1 положений объекта перемещения. Величина неоднозначности состояний фотоприемников линейки 19 при попадании светового штриха на границу двух соседних фоточувствительных ячеек устраняется применением линейки 19 блока 4 фотоприемников, состоящей из двух, сдвинутых на 0,5 шага линейки, регистров 20 и 21 блока 4 фотоприемников и блока 5 формирования импульсов, выполняющего анализ состояний засвеченных фотоприемньгх ячеек и формирующего выходной кодовый сигнал. При последовательном смещении линейки 19 блока 4 фотоприемников относительно кодового элемента 2 в соответствии с фиг. 3 возможны следующие состояния на выходах регистров 20 и 21. Световой штрих (положение I) заI 2 свечивает ячейки п- и п- регистов 20 и 21. В этом случае на выхоах регистров считываются числа а, , причем а а . Световой штрих (положение II) асвечивает ячейки П; и п , ре 7 гистра 20 и ячейку п регистра 21. выхода регистра 20 считывается исло А, а + 8 , с выхода региста 21 - А 2 а, причем а. + & а (так как с ячейки п;,считывается азряд более старший, чем с п;). Световой штрих (положение III) засвечивает ячейку п.регистра 20 и ячейку П; регистра 21. С выхода регистра 20 считывается число С выхода регистра 21 - Световой штрих (положение IV) засвечивает ячейку п- регистра 20 и ячейки п ип, регистра 21. С выхода регистра 20 считывается число А| а- , с выхода регистра 21 7У||1 П1( . + 8, причем а -f 5 5 А а Если применить алгоритм отсчета А А,, если А( А , . А А, если А, А , то, в этом случае, положение линейки 19 блока 4 фотоприемников относи тельно шкалы кодового элемента 2 можно регистрировать с точностью до шага линейки 19 блока 4 фотоприемников. Схема, реализующая описанньй алгоритм отсчета, приведена на фиг. 4. Сигналы с выходов регистров 20 и 21 линейки 19 блока 4 фотоприемников в виде импульсов с амплитудами, пропорциональными площади засветки ячеек блока 4 фотоприемников поступают на входы пороговых элемен тов 7, 8, на выходах которых формируются импульсы постоянной амплитуды, представляющие собой последовательный двоичный код. Код с выходов пороговых элементов 7, 8 поступает в блок 14 сравнения кодов и через э менты 9, 10 задержки на первые вход элементов 11-13 И. Элементы 9, 10 предназначены для согласования моме тов прихода импульсов на входы элементов 11-13 И. Если блок 14 сравне ния кодов выдает сигнал, что А i А 314 то код А) через элементы 11 или 12 И проходит на выходной элемент 15 ИЛИ. Если Aj «i А, то срабатывает элемент 13 И и код А2 через элемент 15 ИЛИ проходит на выход преобразователя. Работа схемы синхронизируется импульсами тактового генератора управления линейкой 19 блока 4 фотоприемников. Кодовая информация, полученная с блока 5, однозначно определяет положение объекта. Для представления этой информации в удобном для пользователя виде служит блок 6 обработки выходного сигнала. Он осуществляет декодирование сигналов от блока 5 и построен с использованием известных схемных решений (типа постоянных или ассоциативных запоминающих устройств), применяемых в ЭВМ (например, в вычислительном устройстве Электроника ДЗ-28). Введение в преобразователь для определения положения объекта кодового элемента 2, выполненного в виде линейной кодовой шкалы с кольцевым отображателем кодовых комбинаций, блока 4 фотоприемника, действующего с использованием принципа зарядовой связи и выполненного в виде двух регистров 20, 21 фоточувствительных ячеек, смещенных друг .относительно друга, и соответствующего блока 5 формирования выходного сигнала позволяет расширить диапазон регистрируемых положений на несколько десятков порядков без снижения точности и упростить конструкцию и процесс изготовления кодового элемента 2.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕН В КОД, содержащий излучатель, опти чески соединенный через кодовый эл мент, оптическую линзу с блоком фо топриемников, выходы которого соед нены с блоком формирования импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого перемещения, в него введен блок обработки выходного сигнала, содержащий два пороговых элемента, два элемента задержки, три элемента И, элемент ИЛИ и элемент сравнения кодов, кодовьш элемент выполнен в виде линейной кодовой шкапы с кольцевым отображением кодовых комбинаций, а блок фотоприемников вьшолнек в виде линейки из двух регистров фоточувствительных ячеек, которые смещены друг относительно друга на половину шага, выходы блока формирования импульсов соединены с входами соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих элеменюв задержки и с информационными входами элемента сравнения кодов, выходы элемента сравнения кодов соединены с первыми входами элементов И, вторые входы первых двух элементов И соединены с выходом одного элемента задержки, второй вход последнего элемента И соединен с выходом пос леднего элемента задержки, выходы всех элементов И соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом преобразователя.