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

ливающего сумматора, выход первого генератора соединен с третьим входом накапливающего сумматора, первыми входами упра-вления первого и второго регистров, вторым входом блока стро- бирования, первый выход которого соединен с первым входом второго триггера с вторым входом управления второго регистра, выходы которого соеди- ;нены с первой группой входов второго блока сравнения, второй выход блока стробирования соединен с вторым входо управления первого регистра, выходы (которого соединены с вторыми группами входов первого и второго блоков сравнения, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом второго триг :Гера, выход которого и выходы второго :И третьего счетчиков являются выхо- :дами преобразователя, i 2. Преобразователь поп. 1, о т л и- чагощийся тем, что блок стробирования содержит счетчик и дешифратор, первый вход счетчика является первым входом блока, а второй вход объединен с входом управления дешифратора и является вторым входом блока, выходы счетчика соединены с информационными входами дешифратора, выходы которого являются первым и вторым выходами блока,

3. Преобразователь по п.1,0 т л и- чающийся тем,что накапливающий сумматор содержит два блока элементов И, сумматор, регистр, элементы ИЛИ-НЕ и задержки, информационные входы блоков элементов И являются первой и второй группами входов накапливающего сумматора, а управляющее входы являются первым и вторым входами накапливающего сумматора и соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого через элемент задержки соединен с первым входом управления регистра, второй вход управления которого является третьим входом накапливающ - - го сумматора, а выходы являются вько- дами накапливающего сумматора и соединены с первой группой входов сумматора, одноименные выходы блоков элементов И объединены и соединены с второй группой входов сумматора,

Изобретение относится к автоматике и вьтислительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных перемещений.

Целью изобретения является повьщ1е- ние помехоустойчивости преобразова- . теля.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя, на фиг, 2 - структурная схема накапливающего сумматора; на фиг. 3 - структурная скема 6jfoKa стробирования.

Преобразователь содержит,блок 1 осветителей, светофильтр 2, растр 3, линейку 4 фотоприемников, генератор 5, компаратор 6, аналого-цифровой преобразователь (А1Щ) 7, счетчик 8, делитель 9 частоты, триггер 10, на- капливающий сумматор 11, регистры 12- 14,, блок 15 стробирования, счетчик t6, элементы И 17-19, счетчик 20, триггер 21, генератор 22, блоки 23 и 24 сравнения, цифроаналоговый пре-

образователь С11АП) 25 и делитель 26 напряжения. Накапливающий сумматор 11 содержит блоки 27 и 28 элементов И, сумматор 29, регистр 30, элемент ИЛИ-НЕ 31 и элемент 32 задержки, а блок 15 стробирования содержит счетчик 33 и дешифратор, 34.

Повышение помехоустойчивости прет образователя осуществляется за счет улучшения его помехозапщщенности от воздействия внешних дестабилизирующих факторов (дополнительные источники излучения, фонблики, изменение температуры окружающей среды, опорного и управляющих напряжений и т.д.) на результат измерения, Для этого выбирается на линейке 4 : фо топриемников участок, соответствующий периоду комбинационной оптической полосы, и с него снимается общий суммарный сигнал, который берется в качестве опорного. Затем снимается сигнал уже не i со всего выбранного участка на линейке 4 фотоприемни-ков, а только с его

половины и сравнивается с опорным/ Таким образом, любые внешние засветки, изменение температуры окружающей среды и так далее, редут к изменению как опорного сигнала, так и информацион- , соответствующего смещению комбинационной оптической полосы, а результат получается достоверным (так как отношение этих сигналов сохраняется) .

Кроме того, в преобразователе происходит автоматическая регулировка опорного напряжения при снятии грубого отсчета. Опорное напряжение Ug изменяется синхронно с изменением опорного сигнала, соответствующего всему выбранному участку линейки 4 фотрприемников, и, тем самым, происходит повьшзение помехозаш,ищенности, При этом исключается влияние рассогласования фаз показаний грубого и точного отсчетов.

Использование одного и того же участка линейки 4 фотоприемника для снятия точного отсчета (точный отсчет соответствует доли ячейки фотоприемника) уменьшает влияние на результат измерения разброса чувствительности фотоприемников.

Блок 1 осветителей представляет собой лампу накаливания с нитеобразным телом свечения, расположенным перпендикулярно оптической оси преобразователя и направлению расположения фотоприемников в линейке 4, светофильтр 2 - плоскопараллельную пластинку, изготовленную из материала с избирательным пропусканием света, растр 3 - периодическую структуру, состоящую из темных и светлых полос, выполненных на стекле методами фотолитографии, причем период растра

Т Р + U,

где Р - период расположения фотоприемников в линейке 4; U - значение дискретности муаровой полосы.

Линейка 4 .фотоприемников представляет собой фотоприемную линейку на приборах с зарядовой связью (ПЗС) с периодом Р и количеством элементов

схемы К155ИЕ7. Делитель 9 частоты выполнен на микросхемах К155ТМ2 с дифференцирующей цепочкой. Триггеры 10 и 21 представляют собой микросхемы К155ТМ2, блоки 27 и 28 элементов И собраны на микросхемах К155ЛА8, сумматор 29 - К155ШЗ, регистр 30 - К155ИЕ7, элемент ИЛИ 31 - К155ЛЕ1, элемент 32 задержки - К 155АГ1, счетчик 33 - К155ИЕ7, дешифратор 34 - К155И04, блоки 23 и 24 сравнения - К564ИЛИ2, 1ЩТ 25 - К250ПА1, делитель 26 .напряжения - 26-ти резистивный . делитель напряжения. ..

Преобразователь работает следующим образом.

Свет из блока 1 осветителей поступает через светофильтр 2 на сопряженные растр 3 и линейку 4 фотоприемников. Б исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть последних фотоприемников линейки 4. Оставшаяся часть линейки 4 вместе с 25 растром 3 образует комбинационные

оптические полосы с периодом К равным

15

20

30

тг - Т-Р

к -

где Т - период растра 3; Р - период линейки 4.

Сигналом с выхода генератора 5 устанавливается в исходное состояние

3g ст;етчик 8, делитель 9, триггер 10, сумматор 11, регистры 12-14, блок 15 стробирования и счетчик 16. В течение одного цикла опроса линейки 4 осуществляется точный и грубый отсчеты.

40 Формирование точного отсчета осуществляется следующим образ.ом. Импульсы опроса генератора 5 поступают на соответствующие входы линейки 4 фотоприемников. Сигналы на выходе линейки

45 фотоприемников появляются синхронно с импульсами опроса второй фазы. Одновременно импульсы опроса второй фазы поступают на входы счетчика 8 и через

. элемент 18 - на входы сумматора 11

50 и регистра 14. Сумматор 11 при этом работает следующим образом, подаче на вход блока 15 импульса начальной установки регистр 30 устанавливается в исходное состояние. В мо- 10 (к1200 ЦЛТ), генератор 3 - трех- gg мент прихода импульса на первый (вто- фазный генератор, выполненный на рой управляющий вход блока 27 (28) К-триггерах, компаратор б - микросхе- элементов И) он пропускает на входы

сумматора 29 цифровой код с соответствующей группы информационных входов.

му К521САЗА, АЦП 7 - микросхему

К1407ПБ1., счетчики 8, 16 и 20, микро

схемы К155ИЕ7. Делитель 9 частоты выполнен на микросхемах К155ТМ2 с дифференцирующей цепочкой. Триггеры 10 и 21 представляют собой микросхемы К155ТМ2, блоки 27 и 28 элементов И собраны на микросхемах К155ЛА8, сумматор 29 - К155ШЗ, регистр 30 - К155ИЕ7, элемент ИЛИ 31 - К155ЛЕ1, элемент 32 задержки - К 155АГ1, счетчик 33 - К155ИЕ7, дешифратор 34 - К155И04, блоки 23 и 24 сравнения - К564ИЛИ2, 1ЩТ 25 - К250ПА1, делитель 26 .напряжения - 26-ти резистивный . делитель напряжения. ..

Преобразователь работает следующим образом.

Свет из блока 1 осветителей поступает через светофильтр 2 на сопряженные растр 3 и линейку 4 фотоприемников. Б исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть последних фотоприемников линейки 4. Оставшаяся часть линейки 4 вместе с растром 3 образует комбинационные

оптические полосы с периодом К равным

тг - Т-Р

к -

где Т - период растра 3; Р - период линейки 4.

Сигналом с выхода генератора 5 устанавливается в исходное состояние

3g ст;етчик 8, делитель 9, триггер 10, сумматор 11, регистры 12-14, блок 15 стробирования и счетчик 16. В течение одного цикла опроса линейки 4 осуществляется точный и грубый отсчеты.

40 Формирование точного отсчета осуществляется следующим образ.ом. Импульсы опроса генератора 5 поступают на соответствующие входы линейки 4 фотоприемников. Сигналы на выходе линейки

45 фотоприемников появляются синхронно с импульсами опроса второй фазы. Одновременно импульсы опроса второй фазы поступают на входы счетчика 8 и через

. элемент 18 - на входы сумматора 11

50 и регистра 14. Сумматор 11 при этом работает следующим образом, подаче на вход блока 15 импульса начальной установки регистр 30 устанав

Сумматор 29 отслеживает сумму Двоичных чисел, находящихся на его Информационных входах. Полученная Сумма по задержанному элементом 32 Импульсу записывается с выходов сумм topa 29 в регистр 30,

Выходные сигналы линейки 4 фото- ||1риемников преобразуются А1Ш 7 в со- фтветствующий цифровой код и поступа фт на входы сумматора 11, на выходах ijcoToporo последовательно устанавлива тся цифровой код, соответствующий умме значений сигналов опрошенных отоприемников. Счетчик 8 подсчитывает количество опрошенных с начала- |дикла фотоприемников линейки А, и

К

iiepe3 каждые опрошенных фотоприймников (соответствующих 1/4 части комбинационной оптической полосы) на аго выходе пс является импульс записи поступающий на входы делителя 9 и блока 15, который работает следующим образом.

При подаче импульса начальной установки на вход счетчик 33 устанавливается в исходное соотношение. При поступлении тактовых импульсов на вход блока 15 изменяется цифровой код на адресных входах дешифратора ;34 и синхронно с этим тактовые им- Ьульсы появляются на его соответствующих выходах.

Блок 15 пропускает первый импульс записи на входы регистра 12 и триггера 21, устанавливая последний в исходное состояние. По первому импулсу записи цифровой код, соответствующий сумме значений сигналов фотоприемников, опрошенньк к данному моменту времени, переписывается с выходов .сумматора 11 в регистр 12. Второй импульс записи блок 15 пропускает на вход регистра 13, который анало- г ичным образом запоминает цифровой код, соответствукиций сумме значений сигналов фотоприемн 1ков, опрошенных к данному моменту времени, т.е. , в момент прихода второго импульса записи в регистрах 12 и 13 записаны цифровые коды S,, и S, + S, соответствующие сумме значений сигналов фотоприемников, образующих соответственно 1/4 и 1/2 периода К комбинационной полосы.

Цифровой код S, поступает на входы блока 24 со сдвигом влево на один

S

0

5

0

5

0

5

0

разряд, что означает умножение данного числа на 2, цифровой код S, -f S поступает на информационные входы блока 24 без преобразования.

Если S,+ , то на выходе блока 24 появляется сигнал, перебра- сываюпшй триггер 21. Это означает, что сумма сигналов фотоприемников, образующих вторую четверть S периода К комбинационной полосы, больше суммы сигналов фотоприемников, образующих первую четверть S, периода К крмбинационной полосы.

Каждым импульсом второй фазы генератора 5, поступаю1Дим через элемент 18 на вход регистра 14, в последний переписывается цифровой код с выходов блока 15. После опроса К/Р фотоприемников сигналом с выхода делителя 9 перебрасывается триггер 10, запрещая,тем самым, прохождение импульсов опроса второй фазы генератора 5 через элемент 18 на входы сумматора 11 и регистра 14. Одновременно останавливается счетчик В. В этот момент в регистре 14 находится цифровой код Sj., соответствую дий сумме значений сигналов фотоприемников, образующих один период К комбинационной полосы. Значение Sg. остается постоянным при любых перемещениях линейки 4 фотопри- . емников относительно растра 3. После измерения состояния триггера 10 импульсы высокой частоты с генератора 24 через элемент 19 поступают на вход сумматора 11 и через элемент 17 на вход счетчика 16. С каждым тактовым импульсом, поступающим на вход блока 15, цифровой код S на его выходах увеличивается на число Sj., записанное в регистре 14.

Цифровой код S, S с выходов регистра 13 поступает на входы блока 23 со сдвигом влево на п разрядов (п определяется заданной точностью снятия точного отсчета и равно числу отт счетов при смещении линейки 4 фотоприемников в пределах одного периода Р/2), что означает умножение данного числа на 2«п.

Как только цифровой код S, поступающий без преобразования с выхода сумматора 11 на информационные входы блока 23, превышает цифровой код n(S + Sj), находящийся на опорных входах, на выходе блока 23 появляется сигнал, запрещающий прохождение высокочастотных импульсов через элемент 17 в счетчик 16 точного отсчета.

Смещение линейки 4 фотоприемников на расстояние Р/2, т.е. в пределах одного полупериода линейки 4 фотоприемников, ведет к изменению кода m счетчика 16 точного отсчета с О до п. Смещение линейки 4 фотоприемников в пределах другого ее полупери- ода ведет к обратному изменению кода m счетчика 16 точного отсчета, т.е. с п до 0. Состояние триггера 21 позволяет судить, какому полупериоду Р/2 в данный момент соответствует цифровой код счетчика 16 точного отсчета., В пределах первого полупериода Р/2 значение 83 S,, поэтому триггер 21 всегда находится в исходном состоянии. В пределах второго полупериода Р/2 S S и триггер 21 устанавливается в противоположное исходному состояние. В моменты, когда S,

цифровой код га счетчика

16 точного отсчета имеет экстремаль- ные значения (п или 0), поэтому соответствующее перемещение линейки 4 фотоприемников относительно растра 3 определяется однозначно. В пределах первого полупериода Р/2 цифровой код m счетчика 16 точного отсчета соответствует смещению линейки 4

. Р Ш

фотоприемников на величину --. В

2 -п

пределах второго полупериода Р/2 цифровой код m счётчика 12 точного от-

JS

счета соответствует смещению линейки 4 фотоприемников на величину

Формирование сигнала грубого от- счета осуществляется следующим образом, После изменения состояния триггера 10 импульсы опроса второй фазы генератора 5 перестают поступать через элемент 18 на вход ЦАП 25, на выходе которого сохраняется мащуяжет ние,соответствующее последнему цифровому коду, поступающему к, -второму моменту на его входы, т.е. S.

Напряжение U, снимаемое с выхода делителя 26 напряжения и поступающее на вход компаратора 6, устанавливается (за счет вь1бора коэффициента деления k делителя 26 напряжения,

, К . равным к Тр- середине диапазона

изменения выходных сигналов линейки 4 фотоприемников. При .опросе ocge- щенныхфотоприемников линейки 4, выходной сигнал с которых превьппает значение , на выходе компаратора 6 появляются сигналы, возвращающие счетчик 16 грубого отсчета в исходное состояние. Только при опросе последних перекрытых темным краем растра 3 ячеек линейки 4 фотоприемников циф- ровой код, соответствующий ихгколи- честву, сохраняется Б счетчике 16 грубого отсчета.

OXff

Й1

yp

i 1 s k/ k

S;

/ vT/ V лч t ti i

t

yv л

,лл л

i U

.11III

4

I

4i

t i

nfyfffu/ mi/

i; pffe/O/ffff

-- oxgn/ j ou/j/vw TtKtgd/u

yv л

75

Установочный Вход

6bijf(

-.

3

2-« 5АЛГЛ

3J

.