Преобразователь перемещения в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - эпюры сигналов, поясняющие его работу.

Преобразователь перемещения в код соедержит формирователь 1 трапецеидальных сигналов, включающий в себя четыре пары излучателей 2 и 3, 4 и 5 6 и 7, 8 и 9 (например, светодиодов) двоичную кодовую шкалу 10 и щели 11-18 диафрагмы 19, пары фотоприемников 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27, сумматоры 28-31 аналоговых сиг .налов, блок 32 формирования старших разрядов, состоящий из компараторов 33-36 и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37-39, двухполупериодные выпрямители-ограничители 40-43, сумматоры 44-47 аналоговых сигналов, коммутатор 48 аналоговых сигналов, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 49.

Кодовая школа 10 выполнена из активных и пассивных участков одинаковой длины с периодом 8S , где О - квант преобразования младшего из группы старших разрядов преобразователя. Вдоль пассивных участков кодовой шкалы 10 равномерно с шагом 9S +кТ, где к - 0,1,2,..., расположены четыре основных фотоприемника 21, 23, 25, 27 и четыре дополнитель- ных фотоприемника 20, 22, 24, 26, расположенных вдоль активных участков кодовой шкалы 10 также равномерно и с периодом 9 S + кТ, но смещенных относительно основных фотоприемников 21, 23, 25, 27 на половину (т/2) периода кодовой шкалы 10. Ше- ли 11-18 диафрагмы 19 выполнены шире номинальной, равной Т/8 ширины для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов и увеличения площади освещенности фотоприемников 20-27.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

При перемещении в направлении, указанном на фиг. 1 стрелкой, кодовой шкалы 10 относительно неподвижных соосно расположенных осветителей 2-9, щелей 11-18 диафрагмы 19, з которыми расположены фотоприемники 20-27, активные (прозрачные) и пассиные (непрозрачные) участки кодовой шкалы 10 в первом полупериоде переме

0

5

0

5

5

0

0

5

0

щения постепенно открывают щели 12, 14, 16 и 18 и одновременно с ними закрывают щели 11, 13, 15 и 17. Во втором полупериоде перемеш.ения активные участки кодовой шкалы 10 открывают щели 11, 13, 15 и 17 и одновременно с этим пассивные участки кодовой шкалы 10 закрывают щели 12, 14, 16 и 18. Это приводит к появлению на выходах фотоприемников 20-27 трапецеидальных аналоговых сигналов.

Сигналы с выходов фотоприемников 20, 22, 24 и 26 поступают на и нвер- тирующие, а сигналы с выходов фотоприемников 21, 23, 25, 27 - на неинвертирующие входы сумматоров 28-31 аналоговых сигналов, настроенных на коэффициент передачи 0,5. На выходах сумматоров 28-31 формируются текущие значения усредненных трапецеидальных аналоговых сигналов, сдвинутых на 1/8 периода Т кодовой шкалы 10 (фиг. 2 а, б, в, г), которые являются первым, вторым, третьим и четвертым выходными сигналами формирователя 1 трапецедильных сигналов, поступающих на информационные входы формирователя 32 старших разрядов преобразователя. В формирователе 32 старших разрядов (т+1, т+2, т+3) преобразователя перемещения в код при переходе нарастающими и убывающими ветвями трепецеидальных сигналов нулевых уровней с отрицательной области в положительную и, наоборот, с положительной области в отрицательную (см. фиг. 2 а, б, в, г) уровни сигналов на выходах компараторов 33-36 принимают значение логической 1 или логического О (фиг. 2н,

0,п, р), дальнейшее преобразование (суммирование по модулю 2) которьпс с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37-39 приводит к появлению на выходных шинах т+1, т+2, ш+З старших разрядов кодовых комбинаций 000,

001,010, 011, 100, 101, 110, 111 (фиг. 3 с, т, у) за время перемещения кодовой шкалы 10 на величину одного периода, равного 85,

Сигналы с выходов формирователя 1 трапецеидальных сигналов поступают также и на входы двухполупериодных выпрямителей-ограничителей 40-43, на выходах которых формируются одно- полярные периодические сигналы (фиг. 3 д, е, ж, з), амплитуда ограничения которых стоит в строгом со-

ответствии с величиной перемещения, равной 1/16 периода кодовой шкалы 10. Причем сигнал с выхода выпрямителя-ограничителя 40 поступает на инвертирующий вход сумматора 44 и на неинвертирующий вход сумматора 45. Сигнал с выхода выпрямителя-ограничителя 41 поступает на инвертирующий вход сумматора 45 и на неинвертирую- щий вход сумматора 46. Сигнал с выхода третьего выпрямителя-ограничителя 42 поступает на инвертирующий вход сумматора 46 и на неинвертирующий вход сумматора 47. Сигнал с вы- хода выпрямителя-ограничителя 43 поступает на инвертирующий вход сумматора 47 и на неинвертирующий вход сумматора 44. Это позволяет сформировать на выходах сумматоров 44-46, 47 периодические аналоговые сигналы (фиг. 2 и, к, л, м), содержащие в своем составе линейно нарастающие участки, начало и конец которых совпадают с границами старших разрядов. На выходах сумматоров 44-47 формируются участки только линейно нарастающих сигналов, которые по отношению к исходным нарастающим и к убывающим ветвям трапецеидальных сигналов пространственно сдвигаются на 1/6 периода кодовой щкалы 10 до совпадения их начала и конца с рани- цами переключения старших разрядов. Кроме того, формирование только линейно нарастающих сигналов исключа- ет операцию по инвертированию выходных кодов младших разрядов при аналого-цифровом преобразовании убывающих ветвей трапецеидальных сигналов. Кодовой комбинации 00 старщих разрядов т+2, т+1 (фиг. 2 т, с) соответствует участок линейно нарастающего- сигнала сумматора 44 (фиг. 2 и), комбинации 01 - нарастающий сигнал cy lмaтopa 45 (фиг. 2 к), комбинации 10 - сумматора 46 (фиг. 2 л), комбинации 11 - сумматора 47 (фиг. 2 м) . Таким образом, по кодовым комбинациям 00, 01, 10, 11 первого и второго младших из группы старших раз- рядов на вход АЦП 49 через первый, второй, третий, четвертьй информационные входы коммутатора 48 поступают сигналы (фиг. 2,ф) первого-четверто- го сумматоров 44-47, ,

На выходах АЦП 49 в каждом интервале перемещения, равном 1/8 периода кодовой шкалы 10, формируется

т-разрядный двоичный арифметический код младших разрядов преобразователя . За время перемещения кодовой шкалы 10 на величину одного периода равного SS , на выходных пшнах преобразователя перемещения в код будет сформировано текущее значение кода от 000 00... О в начале периода- до 111 1 1 ... 1 в конце периода перемещения .

Формула изобретения Преобразователь перемещения в код содержащий первый, второй, третий и четвертый излучатели, оптически соединенные через последовательно расположенные двоичную кодовую шкалу и щелевую диафрагму с первым, вторым, третьим и четвертым фотоприемниками, первый, второй, третий и четвертый ко мпараторы, выходы первого и третьего компараторов соединены с входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго: и четвертого компараторов соединены с входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШЖ, выходы второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами группы старших разрядов преобразователя, последовательно соединенные коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами группы младших разрядов преобразователя, выходы первого и второго младших из группы старших разрядов преобразователя соединены с входами управления коммута- тора аналоговых .сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены с первого по четвертый двухполупериодные вьшрямители- ограничители, с первого по восьмой сумматоры аналоговых сигналов, с пятого по восьмой осветители и с пятого по восьмой фотоприемники, пятые, шестые, седьмые и восьмые осветители и фотоприемники смещены на половину периода кодовой шкалы относительно первых, вторых, третьи и четвертых излучателей и фотоприемников соответственно, выходы первого и пятого, второго и щестого, третьего и седьмого, четвертого и восьмого фотоприемников соединены с вхо5

дами соответственно первого, второго, третьего и четвертого сумматоров аналоговых сигналов, выходы которых соединены с входами одноименных двухполупериодных выпрямителей- ограничителей и с первыми входами одноименных компараторов, вторые входы компараторов подключены к шине нулевого потенциала, выход первого двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с первыми входами пятого и шест.ого сумматоров аналоговых сигналов, выход второго двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вторым входом

0

5

156

шестого и первым входом седьмого сумматоров аналоговых сигналов, выход третьего двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вторым входом седьмого и первьгм входом восьмого сумматоров аналоговых сигналов, выход четвертого двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вторым входом пятого и вторым входом восьмого сумматоров аналоговых сигналов, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого сумматоров аналоговых сигналов соединены с информационными входами коммутатора аналоговых сигналов,

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения в код. С этой целью в преобразователь, содержащий четыре излучателя, кодовую шкалу, щелевую диафрагму, четыре фотоприемника, формирователь старших разрядов, состоящий из компараторов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, коммутатор аналоговых сигналов и аналого- цифровой преобразователь, введены с пятого по восьмой осветители, с пятого по восьмой фотоприемники, смешенные по отношению к первым четырем осветителям и фотоприемникам на половину периода кодовой шкалы, с первого по четвертый двухполупериод- ные выпрямители-ограничители, а также с первого по восьмой сумматоры аналоговых сигналов. Сигналы с первых четьфех фотоприемников поступают на инвертирующие, а с остальных фотоприемников - на неинвертирующие входы четырех сумматоров аналоговых сигналов, на выходах которых формируются тpeпe eидaльныe аналоговые сигналы, сдвинутые на 1/8 периода кодовой шкалы. С выходов этих сумматоров аналоговые сигналы поступают на входы компараторов, опорные входы которых связаны с шиной нулевого потенциала, с выходов компараторов сформированные логические сигналы с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразуются в код старших разрядов преобразователя. С помощью двухполу- периодных выпрямителей входные сигналы первых четырех сумматоров преобразуются в однополярные и подаются на входы остальных четырех сумматоров аналоговых сигналов. На выходах этих сумматоров формируются периодические аналоговые сигналы, содержащие линейно нарастающие участки, начала и концы которьк совпадают с границами переключения старших разрядов. По кодовым комбинациям первого и второго младших разрядов из группы старших разрядов коммутатора аналоговых сигналов линейно на-г растающие сигналы с выходов остальных четырех сумматоров поступают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На выходе АЦП в каждом интервале, равном 1/8 периода кодовой шкалы, формируется код младших разрядов. За время перемещения на величину одного периода на выходных шинах преобразователя перемешивания в код будет сформировано текущее значение кода. 2 ил. S сл 4ib О ел ел