Преобразователь перемещения в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/24 

кодовой шкалы на выходах фотоприемников формируются сигналы, которые усиливанзтся я ограничиваются сверху и снизу. Эти сигналы формируют опорные напрйжения на опорных входах компараторов, которые с помощью блока формирования кода, выполненного на элементах исключающее ИЛИ, формируют старшие разряды выходного кода преобразователя. При этом в зависимости от величины перемещения кодовой шкал сигналы на опорных входах компараторов будут либо высокие, либо низкие. Сформированные в соответствие с этим алгоритмом сигналы выходного кода

1 ,

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования перемещения в код.

Цель изобретения - повышение функциональной надежности преобразователя

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Преобразователь содержит источник 1 питания, излучатели 2-5, кодовую шкалу 6, диафрагму 7 со щелями 8, фотоприемники 9-12, усилители-ограничители 13-16, усилители 17 и 18, инверторы 19 и 20, компараторы 21-24, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 25, коммутатор 26, блоки 27 и 28 формирования кода, которые содержат элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШИ 29 и 30 соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении кодовой шкалы 6 относительно излучателей 2-5, диаф- рагмы 7 и фотрприемников 9-12 на выходах последних формируются сигналы, которые поступают на входы усилителей-ограничителей 13-16. На опорные входы усршителей ограничителей 13-16 от источника подаются напряжения,значения которых определяют степень ограничения информационных сигналов сверху и снизу. Трапецеидальные сигналы с выходов .усилителей-ограничителей 13-16 поступают на информационные входы коммутатора 26, входы

старших разрядов управляют работой преобразователя при формировании его младших разрядов. Это осуществляется путем переключения сигналами старпшх разрядов сигналов фотоприемников,поступающих в коммутатор. В зависимости от состояния входов управления коммутатора на его выход проходят сигналы того или иного фотоприемника, которые преобразуются в цифровой код с по- мощью АЦП. С выходов АЦП сигналы поступают на входы блока формирования кода младших разрядов преобразователя, где они преобразуются в двоичный арифметический код. 1 ил.

компараторов 21-24, инверторов 19 и 20 и усилителей 17 и 18.

По мере перемещения кодовой шкалы 6 относительно фотоприемников 9-12,

расположенных непосредственно за щелями 8 диафрагмы 7, сигналы поступающие на информационные входы компараторов 21-24 периодически, два раза на период перемещения кодовой шкалы

6, пересекают сигналы, поступающие на опорные входы тех же компараторов, что приводит к последовательному переключению компараторов 21 - 24 из состояния О в состояние 1 и,

наоборот, из состояния 1 в О. При дальнейшей параллельной обработке сигналов компараторами 21-24 в пределах каждого периода перемещения кодовой шкалы 6 на выходах блока 28

последовательно с дискретом перемещения if формируются все комбинации двоичного арифметического кода, которые управляют работой коммутатора 26 и формируют старшие разряды преобразователя с помощью блока 28, вьшолненг- ного на элементах ИСКЛЮЧАМЦЕЕ ИЛИ 30. Два младших разряда блока 28 служат для управления работой коммутатора 26. При этом в зависимости от значения кода на управляющих входах к выходу коммутатора 26 подключается фотоприемник 9, 10, 11 или 12. Сигналы этих фотоприемников затем поступают на вход АЦП 25. Результат преобразования.с выхода АЦП 25 проходит

без изменения на выход блока 27 при нулевом потенциале на вькоде компаратора 24 и инвертированный пр и единичном потенциале.

По мере перемещения шкалы 6 в направлении, указанном стрелкой на чертеже, на выходе усилителя-ограничителя 13 формируется линейно нарастающее напряжение, которое управляющим кодом 00 старших разрядов через коммутатор 26 подключается на вход АЦП 25, где преобразуется в двоич- ньш код, поступающий на выходные шины младших разрядов преобразователя терез блок 27. Сигнал с этого усилителя-ограничителя 13 поступает также на информационный вход компаратора 21, на опорный вход которого через инвертор 19 поступает сигнал с усилителя-ограничителя 1.5, являющийся высоким опорным уровнем для компаратора 21. При увеличении напряжения на выходе усилителя-ограничителя 13 до величины верхнего опорного уровня на выходе АЦП 25 формируются кодовые комбинации двоичного арифметического кода младших разрядов. Как только уровень напряжения на выходе ограничителя 13 станет больше опорного уровня, срабатывает компаратор 21 и на выходе младшего разряда появляется 1, т.е. код на выходных шинах старших разрядов изменил свое состояние с 000 на 001. Кодом 01 к выходу компаратора 26 подключается сигнал фотоприемника 10 через усилитель-ограничитель 14, который к моменту перемещения.увеличивается только до нижнего опорного уровня, вследствие чего на выходных шинах младших разрядов блока 27 устанавливаются нулевые потенциалы. Таким образом, при перемещении кодовой шкалы 6 на расстояние, равное величине дискрета 1 /8 периода кодовой шкалы 6, на выходе преобразователя формируются сигналы выходных кодов от 000 00...000 до 000 11...111.

При дальнейшем передвижении кодовой шкалы 6 в пределах интервала cf АЦП 25 преобразует сигнал фотоприемника 10 в двоичный арифметический код На опорный вход компаратора 22 поступает с усилителя-ограничителя 16 сигнал фотоприемника 12 через инвертор 20, понижающий входной сигнал, до уровня верхнего опорного.

В момент превышения линейно нарастающим сигналом фотоприемника 10

0

5

0

5

0

5

опорного уровня инвертора 20 срабатывает компаратор 22. На его выходе устанавливается уровень 1, что приводит к изменению кода на шинах старших разрядов с предьщущего 001 в следующее 010 состояние, т.е. код старших разрядов блока 28 увеличивается на единицу и к входу АЦП 25 под-| ключается выход фотоприемника 11 через усилитель-ограничитель 15, коммутатор 26. За время перемещения шкалы 6 в пределах ч на выходе АЦП 2 сформируется код младших разрядов преобразователя от минимального 001 00...О до максимального 001 11...1 значений. После аналогичных преобразований в пределах перемещения с/ код на выходе преобразователя увеличивается с 010 00.. .0 до 010 11... 111, При этом сигнал фотоприемника 11 превьппает опорный уровень на входе компаратора 23 и код на выходе старших разрядов преобразователя увеличивается еще на одну единицу, т.е. становится равным 011, а к входу АЦП 25 через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 16, комлутагор- 26 подключается линейно нарастаюощй сигнал фотоприемника 12, который в пределах перемещения (/. преобразуется в код младших разрядов преобразователя, поступает на вькодные шины младших разрядов без изменения. Код на выходе преобразователя увеличится с 011 00...О до 011 11... 111.

В момент превьшгенйя сигналом фотоприемника .12 опорного уровня, сформированного фотоприемником 10 через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 14, усилитель 18, срабатывает компаратор 24, код на вькодных шинах старших разрядов блока 28 увеличивается на единицу, принимая значение 100, старший разряд преобразователя изменяет свое состояние с О на 1, на вход АЦП 25 кодом 00 подключается выходной линейно убывающий сигнал фотоприемника 9 через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 13, коммутатор 26. Сигналы на выходах АЦП 25 принимают значения от 00...000 в

начале интервала e/ j ДО конце интервала cf, т.е. код на выхо- де преобразователя увеличивается с 100 00...000 до 100 11... 111, так как на входы управлений блока 27 постудает высокий логический уровень старшего-разряда блока 28 преобразователя. В момент, когда линейно убывающий сигнал фотоприемника 9 становится мейьше опорного сигнала фотоприемника 11, сформированного через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 15 и инвертор 19, срабатывает с 1 в О компаратор 21, Выходной код старших разрядов преобразователя изменяет значение с 100 на 101, на вход АЦП 25 через последовательно соединенные усилитель-ограничитель 14, коммутатор 26 подключается линейно убывающий сигнал фотоприемника 10. Выходной код преобразователя за интервал перемещения о увеличивается с 101 000...000 до 101 111...111.

За время перемещения кодовой шкалы 6 на величину одного периода,равного St/ , в направлении указанном стрелкой на фиг. 1, на выходных шинах преобразователя сформируется текущее значение выходного кода от 000 00...О в начале периода до 111 11... 1 в конце периода перемещения .

Таким образом, использование текущего значения информационных сиг- .налов фотоприемников 9-12 для формирования опорных сигналов позволяет преобразователю автоматически подстраиваться под изменения информационных сигналов связанных, например, с уменьшением интенсивности излучателей 2-5, вызванной их старением, воздействием температуры окружающей среды и др., факторов, что повышает его помехоустойчивость.

Ограничение амплитуды сигналов фотоприемников 9-12 исключает погрешности от разброса параметров фотоприемников 9-12 и излучателей 2-5, упрощает эксплуатацию преобразователя и электронную схему обработки сигналов фотоприемников, что в целом повьшает его функциональную надежность.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий четыре излучателя, опти- 55 ческй соединенные через кодовую шка- , лу, выполненную из равномерно чере0

5

0

5

5

0

5

0

5

0

дующихся активных и пассивных участков с периодом 2 с/ , где п - натуральное число больше единицы; } - вес младшего разряда группы старших разрядов выходного кода преобразователя, и диафрагму с 2 щелями шириной с четырьмя фотоприемниками, источник питания, коммутатор, первый, второй, третий и четвертый информационные входы которого подключены к первым входам соответствующих компараторов, выходы которьк соединены с соответствующими входами первого блока формирования кода, первый, второй и третий выходы которого являются группой выходов старших разрядов преобразователя, второй и третий выходы первого блока формирования кода соединены с первым и вторым входами управления коммутатора, второй блок формирования кода, выходы которого являются группой выходов младших разрядов преобразователя, а вход управления соединен с первым выходом первого блока формирования кода, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности преобразователя, в него введены четьфе усилителя-ограничителя, два усилителя, два инвертора и аналого-цифровой преобразователь, выходы всех фотоприемников соединены с информационными входами одноименных усилителей-ограничителей, выходы которьк соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, первые входы первого и второго компараторов подключены к входам соот- ветствуюш 1х усилителей, входы третьего и четвертого компараторов подключены к входам соответственно первого и второго инверторов, выходы первого и второго усилителей соединены с вторыми входами соответственно третьего и четвертого компараторов, выходы первого и второго инверторов соединены с вторыми входами со- oтвeтcтвyюш ix компараторов, первый и второй выходы источника питания сое - динены с опорными входами аналого- цифрового преобразователя и всех усилителей-ограничителей, выход коммутатора соединен с информационным входом .аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами второго блока формирова ния кода.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразователях линейных перемещений в код.Для повышения функциональной надежности в преобразователь, содержащий излучатели 2-5, кодовую шкалу 6, диафрагму 7 со щелями В., фотоприемники 9-12, источник 1 питания, коммута-- тор 26, два блока 27, 28 формирования кода, компараторы 21-24, введены два усилителя 17, 18рДва инвертора . 19, 20, аналого-цифровой преобразователь 25 (АЦЦ) и четьфе усилителя- ограничителя 13-16. При перемещении 0 D О 0 (Л со а со 4: а Ю