Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/22 

129

образователь выполнен из нескольких зависимых нониусных каналов, В каждом HOHJEiycHOM канале осветители оптически связаны с фотоприемниками.4 через подвижную диафрагму 3с окнами 2, а фотоприемники 4 расположены нониаль- но по отношению к окнам 2 диафрагмы 3 в преобразователе. Диафрагмы 3 всех нониусных каналов жестко скреплены между собой. Окна 2 диафрагмы 3 выполнены для старшего канала с шагом, равным диапазону п зеобразования, а дпя каждого последующего нониусного канала - с шагом, равным величине шага дробления предыдущего нониусного канала. Десятичный вес фотоприемника 4 в нониусном канале определен его местоположением и равен целому числу отсчетных единиц (шагу квантования)

1

Изобретение относится к автомати-, ке и вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления объектами для связи с аналоговыми источниками информации, а также для использования в измери- тельной технике.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение габаритов преобразователя.

На фиг,1 представлен преобразователь угла поворота вала в код с тремя нониусш.1ми каналами; на г,2 - рас- полож ие входов фотоприемников по отношению к окнам диафрагмы для трех нониусных каналов; на (|мг,3 - выполнение формирователя отсчетного сигнала младшего разряда; на фиг,4 - вьтолнение каждого из формирователей отсчетного сигнала промежуточных и старшего разрядов; на фиг,5 - диаграммы, поясняющие работу преобразователя угла поворота вала в код.

Преобразователь угла поворота вала в код содержит входной вал 1, нониус- ные каналы, каждый из которых выполнен в виде осветителя (не показан), оптически соединенного через окна 2 дифрагмой 3 с фотоприемниками 4, блок 5 обработки, состоящий из сумматора 6, шифраторов 7 по числу нони8

младшего нониусного канапа. В каждом нониусном канале все фотоприемники 4 подключены к формирователям 8-10 отсчетного сигнала, который блокирует несколько одновременно засвеченнык фотоприемников 4 .: по старшинству их десятичного веса. Включение отсчетного сигнала осуществляется нулевьп-i сигналом из формирователя отсчетного сигнала предыдущего младтего нониусного канала по концам засветки фотоприемников 4,а удержание - началами засветки, Отсчетный сигнал на выходе формирователя имеет десятичный вес приоритетного засвеченного фотоприемника, который переводится шифратором 7 в двоичный код. Выходы шифраторов 7 всех нониусных каналов подключены к сумматору 6. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

усных каналов, формирователя 8 отсчетного Сигнала младшего разряда, формирователя 9 отсчетного сигнала старшего разряда и формирователей 10 от-, счетного сигнала промежуточных разрядов, и неподвижную диафрагму 11,

установленную против фотоприемников 4, Формирователь 8 отсчетного сигнала младшего разряда вьшолнен из п элементов И 1 2 и п элементов НЕ 13,выходы элементов И 12 являются выходами формирователя 8 отсчетного сигнала , формирователи 9 и 10 отсчетного сигнала старшего и промежуточных разрядов выполнены из п элементов НЕ 14,из 2п

элементов И 15 и п элементов ИЛИ 16, третьи входы нечетных и четных элементов И 15 объединены и являются прямым и инверсным управляющими входами формирователя 9 отсчетного сигнала старшего

разряда, выходы элементов ИЛИ 16 являются выходами формирователей 9 и 10,

Преобразователь работает следуюшим образом.

Через окна 2 подвижной диафрагмы 3, установленные на входном валу, осветитель засвечивает фотоприемники 8 - 10 каждого из нониусных каналов, В каждом нониусном канале все

п фотоприемников 4 подключены к п

312989

ходам соответствующих формирователей -10 отсчетного сигнала. Единственый отсчетный сигнал канала появлятся на одном из п выходов каждого з формирователей 8-10. Этот отсчет- с ый электрический сигнал имеет весовое значение А. i M отн.ед, , которое соответствует шагу квантоваия данного нониусного канала и которое всегда - целое десятичное число fO ли нуль, где i - номер приоритетного засвеченного фотоприемника 4 нониусного канала; относительная отсчетная единица нониусного канала, к - номер нониусного канала. Формиро-f5 ватели 8-10 ОтЬчетного сигнала связаны между собой синхронизирующими цепями, по которым проходят- Управляющие сигналы. Затем отсчетный сигнал с выхода каждого формирователя 8-10 направля- 20 ется на вход соответствующего шифратора 7, где десятичное изображение его веса переводится в двоичное зображение. Двоичные числа с выходов шифраторов 7 всех нониусных каналов 25 поступают на входы сумматора 6, двоичное число на выходных шинах которого является окончательным результатом преобразования, Каждд 1й фотоприемник 4 (фиг,2) расположен на расстоянии, 30 кратном отсчетной единице (шагу квантования) нониусного канала Ч от окна 2 диафрагмы 3, т.е. налицо принцип нониального расположения фотоприемников 4, которые можно располагать в 35 любом порядке с переменным шагом, что дает известную свободу конструирования. При перемещении диафрагмы 3 ее окна 2 последовательно перекрывают фотоприемники 4, обеспечивая 40 их засветку от осветителя. Каждый фотоприемник 4 имеет свое весовое значение в зависимости от того, на сколько отсчетных единиц (квантов) Ч| он отстоит от окна 2 диафрагмы 3, 45 соответствующего нулевому положению преобразователя. Если количеству таких единиц соответствует номер фото- приемника 4 в нониусном канале, то

. равно 0,1 ,2, . ,., (п ), а весовое 50 значение сигнала каждого фотоприемника А: i-Ч.,

.| отн.ед. Полный отсчет преобразователя

N

В iz:

. К--1

А55

где N - количество нониусных каналов.

с O

5 0 5 0 5 0 5

0

5

Для того, чтобы с нониусного канала снять отсчет, необходимо сфорьш- ровать единственЕГый отсчетный сигнал, т.е. обеспечить однозначность считывания информации. Это достигается путем одновременного засвечивания нескольких фотоприемников 4, число .

которых будет равно п Т,,,

к

откуда следует, что ширину чувствительной площадки фотоприемкика 4 можно увеличить, обеспечив максимальную чувствительность, а необходимое оличество п одновременно засвечен-. 1ЫХ фотоприемников 4 подобрать, варьируя шириной окна j диаифрагмы в лределах значительного шага, который быстро возрастает при переходе к старшим нониусным каналам. Энергоемкость считываюш;их лучей при этом максимальна.

Алгоритм формирования отсчетного сигнала нониусного канала, управляемого нулевым сигналом предыдущего младшего канала, показан (диаграмма, фиг.5) на примере канала с клличест- вом л фотоприемников 4 (п 5), где 17 - сигнал засветки фотоприем- ника 4 нониусного канала; 18 - зона фop шpoвaния отсчетного сигнала; 19 - зона отсутствия управлякяцего сигнала; 20 - управляющей сигнал (I Ом) предыдущего младшего канала: для нониусного канала младшего из промежуточных - это сигнал засветки фотоприемника 4 - l,, для остальных нониусных каналов - нулевой отсчетный сигнал на выходе формирователя 10 предыдущего разряда; 2 - зона наличия управляющего сигнала; 22 - отсчетный сигнал нониусного канала.

Ширина сигнала 17 засветки, .равная 4 (Рассчитывается такой величины (за счет изменения ширины окна j ), чтобы в- зоне I8 формирования отсчетного сигнала совпадали начало засветки старшего по номеру I фотоприемника 4 и конец засветки младшего, при этом концы засветки фотоприемников.4 были бы в зоне 19 отсутствия управляющего сигнала 20, а их начала - в зоне 21 наличия управляющего сигнала. Тогда отсчетный сигнал 22 нониусного канала легко формируется в соответствии со следующими логическими выражениями:

51298918

/4ЛЗ/ЛОм У ОЛ /Лбм отсчетиый

/OA4/AOM V lA2M6M - С/1ЛО/ЛОм1У 2ЛЗМбм - C/ZAl/AOMlVtaAAMOMl

С/ЗЛ2/ЛОм У 4АбЛбм - Откуда видно, что концы и начала засветки фотоприемников 4 сблокированы по старшинству номера фотоприемника 4, причем включение отсчетно- го сигналА 22 происходит сигналом 19 по концам засветки, а его удержание - началами сигналов 17 засветки Формирование отсчетного сигнала в канале младшего разряда осуществляется только по старшинству засвеченного фотоприемника 4, т.е. ОЛ1, ДЛ2, 2ЛЗ/Т1 -1АО. Однако количество фотоприемников 4 в этом канапе можно уменьшить вдвое, т.е. 0,5 п, если все п отсчетных сигналов 22 формировать по началам и концам засветки фотоприемников 4. Зоны 21 и 19 (фиг,2) определяют требования к точности нанесения кромок окон 2 диафрагмы 3 и расположения чувствительных плош;адок фотоприемников 4, Поэтому для снижения этих требований в нониусном канале младшего из промежуточных разрядов управ- сигналом следует взять более широкий сигнал (17) засветки (фиг.5) фотоприемника 4 с номером i О нониусного канала младшего разряда (фотоприемник 4 -IP, фиг. 2), а не нулевой отсчетный сигнал 22 шириной Vu сформированный на выходе формирователя 8, Это возможно, потому что начала этих сигналов совпадают . Для управления остальными каналами годен только нулевой отсчет ный сигнал предыдущего канала, но его ширина if уже достаточно .велика и быстро возрастает при переходе к более старшим каналам.

Формула изобретения

1, Преобразователь угла поворота вала в код, содержашлй нониусный канал преобразования, выполненный в виде осветителя, оптически соединенного через окна диафрагмь, установленной на входном валу с фотоприемниками, расстояние между которыми

6

0;

1; 2; 3;

4

15

20

25

30

35

40

45

50

55

кратно шагу квантования нониусного канала, и блок обработки, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и уменьшения габаритов преобразователя, в него введены дополнительные нониусные каналы, блок обработки выполнен в виде сумматора, формирователей отсчетного сигнал младшего, промежуточных и старшего разрядов и, по числу нониусных каналов шифраторов, выходы формирователей отсчетного сигнала младшего и старшего разрядов соединены с входами соответствующих шифраторов,, выходы которых соединены с входами сумматора, вход нулевого отсчета формирователя отсчетного сигнала млгздше- го разряда соединен с прямь М и инверсным управляющими входами формирователя отсчетного сигнала первого промежуточного разряда, прямой и инверсный управляющие входы каждого форми-с рователя отсчетного сигнала последующего разряда подключены к выходу нулевого отсчета формирователя отсчетного сигнала предь-щущего разряда, остальные выходы которого соединены с входами соответствующего шифратора, выходы которого соединены с соотзет- ствуюш 1ми входами сумматора, при этом диафрагмы нониусных каналов жестко соединены между собой, окна диафрагмы каждого нониусного канала

выполнены с шагом п Ч к - и 1 ...

шириной j п, Ч,, - . где п

в нониусном канале; Ч - отсчетная единица нониусного

канала;

(f - отсчетная единица соседнего старшего нониусного канала; п - количество фотоприемникэв , расположенных против окон диафрагмы; - Ширина чувствительной, п.пощадки фотоприемника;

к - номер нониусного канала,

выходы фотоприемников каждого нониус к -к К -к количество фотоприемников

712

ного канала соединены с входами соответствующего формирователя отсчетного сигнала блока обработки,

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем что фор- мирователь отсчетного сигнала младшего разряда выполнен из п элементов

И и п элементов НЕ, первые входы элементов И являются входами формирователя отсчетного сигнала младшего разряда и соединены с входами соответствующих элементов НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом последнего элемента И, выход каждого последующего элемента НЕ соединен с вторым входом предыдущего элемента И, выходы элементов И являются выходами формирователя отсчетного сигнала младшего разряда,

3,Преобразователь по п.1, о т - лич ающийся тем, что,каждый из формирователей отсчетного сигнала промежуточных и старшего разряда выполнен из 2п элементов И, из п эле188

ментов НЕ и п элементов ИЛИ, первые входы первого и последнего элементов И, первые входа: каждых двух последующих элементов И попарйо объединены,явт ляются прямыми входами формирователя . отсчетного сигнала старшего разряда и соединены с.входами соответствующих элементов НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с вторыми входами п-го и 2п-го элементов И, выход каждого последующего i-ro элемента НЕ соединен с вторыми входами i-ro и (1+п)-го элементов И, где i равняется 2(п-1),выход п-го элемента НЕ соединен с вто- рыми входами l-T o и (п+1)-го элементов И, третьи входы нечетных и четных элементов И соответственно объединены и являются прямым и инверсны управляющими входами формирователя отсчетного сигнала старшего разряда, выходы двух смежных элементов И попарно подключены к входам соответствующих элементов ШШ, выходы которых являются выходами формирователя отсчетного сигнала.

6« :iiil - /ft

i О 1 г:5 Ч 5

К-1

1г-г

Ч2-п

п.0

iy-z

.1

Г

W

.J

,чФиг.У

J „.. J

Составитель С.Жичкина Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор Н.Демчик

899/60

Тираж 902Подписное

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

Сра2.5

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для связи системы автоматического управления с аналоговыми источниками информации. Целью изобретения является повьшение точности и уменьшение габаритов преобразователя. Для достижения целя пре I , k( I I I (Л to ф СХ) со 00