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

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первьй блок формирования выходного кода выполнен на первых и вторых формирователях прямоугольных сигналов, дифференциаторах, элементах И а также инверторе, триггере и реверсивном сигнале, входы первого и второго формирователей прямоуголных сигналов являются входами

блока, выход первого формирователи прямоугольных сигналов соединен

через инвертор с первым входом и непосредственно с вторым входом триггера, выходы которого через соответствующие дифференциаторы соединены с информационными входами элементов И, управляющие входы которых соединены с выходами второго формирователя прямоугольных сигналов и с выходом управления

блока, а выходы первого и второго элементов И соединены с соответствющими входами реверсивного счетчика.

3. Преобразователь по п. 1, отличающий ся тем, что второй блок формирования выходного кода выполнен на усилителе, преобразователе напряжение - код, постоянном запоминающем устройстве и вычитающем устройстве, вход усилителя является первым входом блока, а выход - входом преобразовтеля напряжение-код, выходы которого соединены с первой группой входов вычитающего устройства, вторая группа входов которого соединена с выходами постоянного запоминающего устройства, вход управления вычитающего устройства является вторым входом блока.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕ- . ЩЕНИЯ В КОД, содержащий осветитель, оптически соединенньй через кодовую шкалу со щелями с первым и вторым фотоприемниками, расположенными вдоль направления перемещения кодовой шкалы со щелями на расстоянии В k q о + а о / , где k 0,1,2,..., ел о - период щелевой щелей кодовой шкалы, выходы первого и второ.го фотоприемников соединены с одноименными входами первого блока формирования выходного кода, отличающийся тем, что, с целью поБьш1ения точности преобразователя в него введены второй блок формиро вания выходного кода, первый и второй узкополосные интерференцион ныв светофильтры, расположенные под углом V к кодовой щкале со щелями, первый узкополосный интерференционный светофильтр расположен на одной оптической оси между осветителем и кодовой шкалой со. щелями, а второй узкополосный интерференционный светофильтр распоi ложен на одной оптической оси между кодовой шкалой со щелями и пер(Л вым и вторым фотоприемниками, первый вход второго блока формирос вания выходного кода соединен с выходом второго фотоприемника, выход управления первого блока формирования выходного кода соединен с вторым входом второго блока формирования выходного кода.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования линейных и угловых перемещений в код при аналогоцифровом преобразовании информации

Целью изобретения является увеличение точности преобразователя за счет устранения влияния дифракции и рассеивания светового потока на форму сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя} на фиг. 2 - эпюра сигнала в канале точного отсчёта (ТО) преобразователя на фиг. 3 - гр.афик зависимости длины волны середины полосы пропускания узкополосного светофильтра от угла наклона его поверхности относительно поверхности кодовой шкалы; на фиг. 4 - функциональные схемы первого и второго блоков формирования выходного кода на фиг. 5 - временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь содержит осветитель 1, узкополосных интерференционный светофильтр 2, кодовую шкалу 3 со щелями, ускополосный интерференционный светофильтр 4, фотоприемники 5 и 6, первый блок 7 формирования выходного кода (в S Ji грубого отсчета), второй блок 8 форми5 рования выходного кода (кода точного отсчета), блок 7 формирования

выходного кода содержит формирова. тели 9 и 10 прямоугольных сигналов,

инвертор 11, триггер 12, дифферен0- циаторы 13 и 14, элементы И 15 и 16, реверсивный счетчик 17, а блок 8 формирования выходного кода содержит усилитель 18, постоянное запоминающее устройство 19, преобразователь

5 20 напряжения в код (ПНК), вычислитель 21 .

Узкополосные интерференционные светофильтры 2 и 4 обладают свойством пропускания монохроматического

0 светового потока с длиной волны А- строго зависящей от угла падения светового потока на поверхность светофильтра. График на фиг. 3 иллюстрирует изменение длины волны ft р пропускаемого светового потока от угла У наклона светофильтра 2 или 4 относительно поверхности кодовой шкалы 3. Отклонение угла падения монохроматического светового потока с длиной волны от угла (90- у) приведет к тому, что светофильтр 4 не пропустит через себя световой поток, и сигнал на выходе фотоприемников 5 и 6 будет равен нулю. Преобразователь работает следующим образом. Монохроматический световой пото с осветителя 1 (фиг. 1) попадает на светофильтр 2, который пропустит лучи, падающие на него только под углом (90- У). Сформированный в нем параллельный для.данной длины волны световой пучок рассеивается и отклоняется от основного направления вследствие дифракции, образуя паразитную составляющую светового сигнала. Прошедший через кодовую шкалу 3 световой поток далее попадает на светофильтр 4, где из смеси полезного и паразитного световых сигналов описанным способом выделяется параллельный световой пучок, являющийся полезны сигналом., который попадает на фото приемники 5 и 6. В фотоприемниках 5 и 6 световые сигналы преобразуют ся в пропорциональные электрические сигналы (фиг. 5 а , 8i , тонкая линия). С выхода фотоприемника 5 электрические сигналы параллельно пост пают в блок 7 формирователя выходного кода (ТО) на выход формировавателя 9 прямоугольных сигналов (ФПС), а с выхода фотоприемника 6 электрические сигналы поступают на вход формирователя 10 (фиг. 4) блока 7. Сформированные прямоуголь ные сигналы с выхода формирователя 9 (фиг. 5 а , жирная линия), посту пают на вход R и через инвертор на вход 5 триггера 12. Сигналы с прямого и инверсного выходов триггера 12 поступают на входы дифференциаторов 13 и 14 соответственно. С выхода дифференциатора 13 снимаются положительные импульсы (фиг. 5 В ) при изменении сигнала на выходе формирователя 9 от О к и при движении кодовой шкалы 3 как вправо, так и влево. Аналогично с выхода дифференциатор 14 снимаются дополнительные импуль (фиг. 5 Q ,е ) при изменении сигнала на выходе формирователя 9 от О к и, при движении кодовой шкалы 04 3 вправо или влево. За дискретные точки грубого отсчета координаты перемещения выбраны передние (согласно эпюрам) фронты сигналов выхода формирователя 9. Для исключения срабатывания реверсивного счетчика 17 по задним фронтам сигналов с выхода формирователя 9 используются сигналы с выхода формирователя 10 (фиг. 5S , жирная линия), смещенные относительно CHI налов с выхода формирователя 9 на величину По I Эти сигналы откры вают элементы И 15 и 16 для прохоя ния сигналов с дифференциатора 13 (на суммирование) и с дифференциа ра 6 (на вычитание) , совпадающих тол ко с передними фронтами сигналов с выхода формирователя 9. С выходе элементов И 15 и 16 сигналы поступают на соответствующие входы реверсивного счетчика 17, на выходе которого формируется код ГО. Сигнал с выхода усилителя 18 поступает на ПНК 20, где преобразуется в дйоичный код (N,,,, ) пропс циональный амплитуде сигнала. Для устранения неоднозначности кодирования в диапазоне ТО используется управляющий сигнал, снимаемы с выхода формирователя 10 (фиг. 5 жирная линия), который равен логи кому О (и 0) на возрастающем участке информационного сигнала с выхода усилителя 18 и равен логической 1 ( U Ц,) при нисходящем участке информационного сигнала. На выходе вычислителя 21 формируется код ТО ( N по след щему алгоритму: при , .nirNnHKiipv , гдеНрнк °f преобразователя 20 напряжения в код; пэк мяхсГ пн.- число, занесенное в ПЗУ 19. Шкала кода ТО смещена относител но шкалы кода ГО на Оо/4 поэтому при дальнейшей обработке информаци необходимо вводить соответствующие поправки. При использовании в качестве информационного сигнала для канала ТО сигнала с выхода фотоприемника 6, а сигнала с выхода

формирователя 9 в качестве управляющего, необходимость ввода поправок отсутствует. Каждый импульс с дифференциаторов 15 и 16 совпадает с точкой нулевого отсчета шкалы кода ТО (фиг. 5 и, тонкая линия).

В результате нелинейность сигнала уменьшается, что создает возможность уменьшить период дискретизации в 4-8 раз. Таким образом, введением светофильтров 2 и 4 можно добиться увеличения точности на 2 - 3 и более двоичных разрядов.

Если интерполяция сигнала фотоприемника 5 в блоке 8 осуществляет с достаточно высокой разрешающей способностью (серийно выпускаемые преобразователи напряжения в код имеют разрешающую способность в 10-12 двоичных разрядов), то точность канала ТО определяется лишь стабильностью и степенью нелинейности позиционной характеристики фтоприемника 5 (6). Стабильность характеристики фотоприемника 5(6) может быть достаточно высокой (охват источника цепью оптической отрицательной обратной связи

позволяет уменьшить температурный коэффициент до 0,001-0,05, |Позтому разрешающая способность R

5 канала ТО оптической коррекции с помощью светофильтров 2 и 4 определяется в основном степенью нелинейности позиционной характеристики фотоприемника 5

10 или 6

supjy(x)|.

где X - координата перемещения

кодовой шкалы.

Так, вследствие уменьшения нелинейности позиционной характеристики в 4-8 раз соответственно увеличивается в 4-8 раз и точность канала ТО при неизменном периоде кодовой . шкалы 3.

Чтобы добиться такого же эффекта известными методами необходимо существенно увеличить количество шагов квантования кодовой шкалы в ГО, что, например для преобразователей угловых перемещений в код, приводит к увеличению диаметра кодирующего диска и всего преобразователя в целом.

1187270

НоЗ ГО