Преобразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/24 

112773942

Изобретение относится к автомати- рии КГ 312) трггнзисгорах, тактовый ке и предназначено для использования в устройствах, преобразующих линейное неремещение в цифровой код.

Цель изобретения - новышение точгенератор 8,: распределитель 9 им пульсов, дешифратор 10 и блок 14 выполнено на микросхемах 155. а

5 ПЗУ 12 - на 556РТ4.

ности преобразователя.

На фиг,1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - один из вариантов выполнения блока обработки сигналов-, на фиг. 3 - временные диаграм:-1Ы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь содерзкит источник 1 света, злектрооптический затвор 2 р метки 3 и кодовые окна 4 на подвижной шкале 5, оптическую систему 6j линей-ку 7 фотонриемникова тактовый генератор 8, распределитель 9 liMnyjibcOBs дешифратор 10, формирователь 11 сигналов, постоянное запоминающее устройство Q Sy) 12, диф- ферешдиальный усилитель 13, блок 14 обработки сигналов, которьй содержит компаратор 15, одновибратор 16, регистр 17, мажоритарный элемент 18, элемент И .39, триггер 20, элементы 21, 22 и 23, инвертор 24, элемент И--НЕ 25, инвертор 26 элемент И 27, делители 28 и 29 частоты,, одно вибратор 30, триггер 31, счетчик.32j регистры 33 и 34,

В конкретном исполнении источник

1света представляет собой лампу на- калива1шя, электрооптический затвор

2выполнен на основ е электрооптического модулятора МЛ-3, подвижная шкала 5 прозрачный материап с нанесенными на него меткают 3 и кодовыми окнами 4 5 причем кодовые окна 4 представляют собой набор трех1: азряд ньгх двоичных слов 000, 001, 010., 011 и др. (единице соответствует ггро зрачный участок, нулю - непрозрачньш Размер метки 3 в два раза меньше., чем один разряд кодового окна 4, что позволяет различать их при обработке информации в блоке 14 обработ.ки сигналов Оптическая система 6 - это набор линз с соответствующ ми фoкycнь и расстояниями, линейка 7 фоз оприемников выполнена по интегральной технологии, формироват-эль сигналов может состоять из аналоговой ячейки памяти и буферного усилителя с высоким входным сопротивлением, дифференциал усилитель 13 и формироват-ель 1 1 выполнены на полевых (серии, КП 350) и биполяршях fceрии КГ 312) трггнзисгорах, тактовый

генератор 8,: распределитель 9 импульсов, дешифратор 10 и блок 14 выполнено на микросхемах 155. а

ПЗУ 12 - на 556РТ4.

Преобразователь работает следующим образом,

С тактового генератора 8 поступают импульслз 35 на вход распределнтеля 9, На выходах последнего форг-с- - руются сигналы 36, 37 и 38, По приходу сигнала 36 на вход ПЗУ 12 выбирается ранее записанная команда по первому адресу 5 дешифрируется депшф- ратором 10 и сигнал поступает на управляюищй вход, злектрооптического затвора 2„ Э.пектрооптический затвор имеет быстродействие 0 МГц и перекрывает свет .01 источника . В момент времени и с выбранного фото- приемн 1ка линейки 7 электрический сигнал 40, соответствующий сигналу темнового тока .и фоновых засветок, поступает в формирователь 11, После чего по сигнал.1у дешифратора 10 в момент времени t.y электрооптический затвор 2 устанавливается на пропускание света, и па входе того же фотоприемника появляется сигнал 39, соответствуюидай оптической информации. При этом дешифратор 10 переводит . формирователь 11 в режим хранения ранее записанной и} формации (тем- ток +фон) и выводит ее на од:ин

из входов дифференцпгапьпого усилителя 13, На выходе Д - фференц11ального у силителя 1 3 формирует ся р аз ко сигпаЛ; т,е, полезный сигнал, соответствующий оптической информации,

который по прнходу тактируюгдего импульса 37 с распределителя 9 в мо мант времени tj saimoyBaercH в информационный регистр блока 14,

С выхода де фференциального усилителя 13 по сигналу 37 распределителя 9 через компаратор 15 и одновибратор 16 пос7 з пает иггформация в регистр 17. Запись ньформадии осушест- вляется по сиг.нат:а.-, поступающим на управ.п:яюищй вход рег истра 17 через элементы И-НЕ 22 li 23 с распределителя 9, Процесс записи информации со всех последующи; фотоприемников линейки 7 длится до тех пор, пока элемент И 19 не обнаружит метку 3 подвижной шкалы 5 (код метки 3 и расстояние между ней и кодовым ок.ном 4 подвижной шкалы 5 известны-). В момент обнаружения метки 3 элемент И 19 выдает сигнал, по которому триггер 20 опрокидывается и запрещает поступление сигналов через элемент 22 с распределителя 9 на счетчик 32 (в счетчике таким образом образуется код, соответствующий положению метки 3 относительно линейки 7) . При этом на входах элемента 25 устанавливаются разрешающие потенциалы, которые через инвертор 26 поступают на один вход элемента 27. На второй вход элемента 27 поступают тактовые импульсы 37 генератора 8 через распределитель 9 и инвертор 24. С выхода элемента 27 сигналы поступают на делитель 28, с выхода которого каждый второй импульс поступает на тактовый вход регистра 17 (один разряд кодового окна перекрывает десять фртоприемников линейки 71. Таким образом в регистре 17 заносится информация с каждого второго фотоприемника, перекрытого изображением .кодового окна 4 подвижной шкалы 5 (перекрыто тридцать фотоприемников линейки 7 . Выход делителя 28 соединен с входом делителя 29 на 15, выходной сигнал которого определяе завершение полного цикла считывания кодового окна 4, Выходы регистра 17 поступают на входы мажоритарного элемента 18, На входы всех разрядов мажоритарного элемента 18 . поступают по пять сигналов с регистра 17 и выходной сигнал элемента 18 определяется большинством логических значений (например, если поступают на входы одного разряда 01011, то на его выходе будет 1 и т.д.). Информация из счетчика 32 и мажоритарного элемента 18 импульсом с одновибрато- ра 30, который запускается делителем 29, записывается в регистры 33 и 34 (в регистре 33 - код о положении мет- ки 3 относительно линейки 7, а в регистре 34 - код кодового окна 4 на подвижной шкале 5).

Таким образом осуществляется компенсация дестабилизирующих.факторов и разброса темновых токов в автоматическом режиме, т.е. схема преобразователя отслеживает любые изменения температуры окружающей среды, фоновой засветки и т.д.

в результате

чего изменяется амплитуда опорных сигналов. Сигнал на входе блока 14 представляет собой только полезный сигнал, не зависящий от паразитных

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сигналов, Наличие мажортгтарного элемента 18 значительно уменьшает вероятность ошибочного считывания трехразрядного кода кодового окна 4.

Преимуществом преобразователя является повышение точности измерения за счет исключения влияния паразитных сигналов на результат измерений. Неравномерность темнового тока фотоприемников линейки 7 может достигать несколько десятков, а в случае ных линеек - до ста процентов от ста процентов от среднего уровня темнового сигнала. Значительное влияние на величину данной неравномерности и на абсолютное значение темнового тока оказывает изменение тем- пературы окружающей среды, В достаточно больших пределах может меняться и фоновая засветка линейки 7 фотоприемников в зависимости от условий работы прибора. В преобразователе-прототипе сочетание всех изложенных дестабилизирук)щих факторов может привести к тому, что в любом месте линейки 7 фотоприемников может возникнуть паразитный сигнал, тождественный полезному сигналу от изображения метки 3 и кодового окна 4 подвижной шкалы 5, что приводит к погрешности в отсчете результата измерения. Кроме того, могут возникнуть ошибки и при считывании символов кодового окна 4 Онако наличие мажоритарного элемента 18 позволяет уменьшить вероятность ошибки так как каждый разряд определяется по пяти сигналом фотоприемников, а не по одному (как в известном устройстве.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в код, содержащий источник света и последовательно расположенные подвиж- ную; шкалу, оптическую систему и линейку фотоприемкиков, отличающийся тем, что, с целью повы- . шения точности преобразователя, в него введены электрооптический затвор, тактовый генератор, распределитель импульсов, дешифратор, формирователь сигналов, постоянное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель, блок обработки сигналов, электрооптический затвор расположен на оптической оси между источником света и подвижной шкалой, выход тактового генератора соединен с входом

распределителя импульсов, первьй выход которого соединен с входом опроса линейки фотоприемников, второй выход - с первым входом блока обработки сигналов, а третий выход - с входом постоянного запоминающего устройства и первым входом дешифратора, выход постоянного запоминающего устройства соединен с вторым входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом электрооптического затвора, а второй выход - с первым входом формирователя сигналав, выход которого соединен с первым входом дифференциапьного усилителя, выход линейки фотоприемршков соединен с вторыми входами формирователя сигналов и дифференциального усшштепя, выход которого соединен с вторым входом блока обработки сигналов,

2..Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок обработки сигналов содержит компаратор, два одновибратора, мажоритарный элемент, три регистра, два элемента И, два триггера, счетчик, четыре элемента И-НЕ, два инвертора и два делителя частоты, вход первого инвертора является первым входом блока, вход компаратора является вторым входом блока, выход компаратора соединен с входом первого одновибратора ,, выход которого соединен

с первым входом управления первого регистра, информационные входы которого, соединены с й)1ходами мажоритарного элемента, а выходы соединены с входами первого элемента И, выход которого соединен с входом первого триггера, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов Й-НЕ, выход которого соединен с вторым входом управления первого регистра, второй выход первого триггера соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетчика и вторым входом третьего элемента И-НЕ, вход первого инвертора соединей с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, а выход соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и входом второго делителя частоты, выход которого соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с входами управления второго и третьего регистров и с входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом второго инвертора, выход котрого соединен с вторым входом второго элемента И.

фиг.1

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования 3 устройствах преобразования линейных перемещений в код. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий источник света, подвижную шкалу, оптическую систему, линейку фотоприемников, введены электрооптический затвор, тактовый генератор, распределитель импульсов, дешифратор, формирователь сигналов, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), дифференциальный усилитель, блок обработки сигналов. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, которые с помощью распределителя импульсов поступают последовательно на входы ГОУ, блока обработки сигналов и дешифратор. Дешифратор управляет работой электрооптического затвора. При закрытом затворе с линейки фотоприемников поступают сигналы темнового тока и фоновых засветок. При открытом затворе на выходе линейки фотоприемников формируются информационные сигналы. При этом в формирователе сигналов по команде с дешифратора хранится ранее записанная информация. На выходе дифференциального усилителя формируется разностной сигнал, который образует полезную информацию, поступающую в блок обработки сигналов. Таким образом, на выходе преобразователя формируется информация, свободная от помех, тем caNfciM точность преобразователя, определяется только параметрами полезных оптических сигналов. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

т

LTL

36

я

W

ipuss

Составитель-Ю,Котов Редактор М.Петрова Тгхред Л.Олейник , Корректор С.Шекмар

Заказ 6760/57Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4