Способ преобразования перемещения в код и устройство для преобразования перемещения в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/24 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах программного управления станками, в системах управления оптическими телескопами.

Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код.

На фиг. приведена функциональная схема преобразователя перемещения в код, реализующего предлагаемый способ, для случая углового перемещения; на фиг.2 - диаграммы, поясняющи способ преобразования.

Преобразователь перемещения в код содержит кодовый элемент J с измерительной дорожкой (не показана), индикаторный элемент 2 с щелевыми диаф- рагмами (не.показаны), источники 3 и 4 излучения, фотоприемники 5 и 6, услители 7 и 8, компараторы 9 и 10, блоки 11 и 12 выделения максимального значения сигнала, каждый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, регистр 14, ци- фроаналоговый преобразователь (ЦДЛ) 15, элемент И 16 и формирователь 17 фронтов, делители 18 и 19 напряже- ния, блоки 20 и 21 вычитания, блок 22 формирования выходного кода и источники 23 и 24 напряжения.

Измерительная дорожка кодового элемента 1 представляет собой равно- мерно чередующиеся прозрачные и непрозрачные участки с шагом W.

Неподвижные щелевые диафрагмы индикаторного элемента 2 сдвинуты дру относительно друга на величину

W (К+-), где К - целое число, приче

активные участки щелей меньше активного участка измерительной дорожки кодового элемента 1.

Преобразователь перемещения в ко в соответствии с предлагаемым способом работает следующим образом.

При перемещении кодового элемент 1 относительно щелевых диафрагм ин дикаторного элемента 2 излучение источников 3 и 4 излучения, модулированное сопряжением измерительной дорожки с щелевыми диафрагмами,попадает на фотоприемники 5 и 6, в кото рых Преобразуется в аналоговые сигналы трапецеидальной формы, сдвинутые друг относительно друга на /2.

Q

s

0 0

5

5

Эти сигналы.поступают на входы усилителей 7 и 8, с выходов которых усиленные сигналы (фиг.2а, б) поступают на первые входы компараторов 9 и 10, на вторые входы которых подаются опорные (пороговые) напряжения Unop и пор2 источников 23 и 24, равные половине максимального значения соответствующих сигналов. На выходах компараторов 9 и 10 формируются сигналы (фиг.2в,г) прямоугольной формы, сдвинутые относительно друг друга на .

Одновременно сигналы с выходов усилителей 7 и 8 (фиг,2а,б) поступают на первые входы блоков 11 и 12 выделения максимального значения сигналов, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов компараторов 9 и 10 соответственно. На третьи входы блоков 11 и 12 поступают сигналы с выходов компараторов 10 и 9

соответственно. 1

Выделение максимального значения сигналов Производится следующим образом.

Сигнал и (фиг.2а) трапецеидальной формы с выхода усилителя 7 поступает на вход АЦП 13 блока 11. На выходе АЦП 13 формируется код Up

N и,.

N.

где Upf, - напряжение на опорном входе АЦП 13; и..,,,, максимальный код на выходе

Д О Kt,

АЦП 13, являющийся цифровым эквивалентом входного сигнала. Код с выходов АЦП 13 поступает на входы регистра 14, выходы которого соединены с входами ЦАП 15.

Сигнал прямоугольной формы (фиг.2в с выхода компаратора 9 поступает на первый вход элемента И 16, на второй вход которого поступают импульсы (фиг.2д) с выхода формирователя 17 фронтов, формирователь 17 по переднему и заднему фронтам сигналов прямоугольной формы (фиг.2в,г) формирует узкие импульсы (фиг,2д).

При этом элемент И 6 пропускает на выход импульсы (фиг.2е), когда на его втором входе присутствует сигнал логической единицы, Эти импульсы поступают на вход Запись регистра 14 в момент, когда сигнал U, достигает своего максимального значения U,,,, в

диапазоне ч, - Q,, т.е. при плоской вершине сигнала. Поэтому в регистр 14 всегда будет записан код, являющийся цифровым эквивалентом максимал него значения сигнала U.

N.

Ч

. ы

IT

и оп

Код Nn с выходов регистра 14 поступает на цифровые входы ЦАП 15, на аналоговый вход которого подано напряжение, равное

Напряжение на выходе ЦАП 15

и

СП

NP N,.

Таким образом при перемещении кодового элемента 1 на выходе ЦАП 15 блока 11 всегда присутствует напряжение, равное максимальному значению

сигнала Ц ( напряжение пос- вании перемещения в первый и второй

тупает на делитель 18 напряжения с коэффициентом деления 2, выход которого соединен с входом блока 20 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал и с выхода усилителя 7. Так как величина напряжения на выходе делителя 18 равна , то на выходе блока 20 вычитания формируется симметричный относительно нуля

аналоговые сигналы, сдвинутые друг относительно друга на /2, формировании первого и второго постоянных опорных сигналов, формировании треть 25 его и четвертого аналоговых сигналов и преобразовании третьего и четвертого аналоговых сигналов в выходной код, отличающийся тем.

что, с целью повышения точности пре- сигнал трапецеидальной формы (фиг.2ж) . образования, в нем первый и второй

Аналогичным образом на выходе бло- аналоговые сигналы преобразуют в сока 12 формируется напряжение, равное максимальному значению сигнала U (фиг.26), которое через делитель 19 поступает на один вход блока 21 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал Uj с выхода усилителя 8. На выходе блока 21 также формируется симметричный относительно нуля

35

ответствующие коды и одновременно сравнивают первый и второй аналоговые сигналы с одноименными постоянными опорными сигналами, по результатам сравнения формируют первый и второй сигналы прямэугольной формы, код, соответствующий второму аналоговому сигналу в момент совпадения

0

5

соответствующих сигналов при /8, Поэтому максимальные значения интерполируемых сигналов могут быть отличны друг от друга.

Изменение максимумов сигналов от дестабилизирующих факторов приведет к пропорциональному изменению напряжений на выходах соответствующих делителей 18 и 19 напряжения, что соответственно не приведет к асимметрии сигналов на выходах блоков 20 и 2 и, следовательно, снизит вероятность погрешности.

Формула изобретения

1. Способ преобразования перемещения в код, основанный на преобразоаналоговые сигналы, сдвинутые друг относительно друга на /2, формировании первого и второго постоянных опорных сигналов, формировании треть- 25 его и четвертого аналоговых сигналов и преобразовании третьего и четвертого аналоговых сигналов в выходной код, отличающийся тем.

аналоговые сигналы преобразуют в со5

ответствующие коды и одновременно сравнивают первый и второй аналоговые сигналы с одноименными постоянными опорными сигналами, по результатам сравнения формируют первый и второй сигналы прямэугольной формы, код, соответствующий второму аналоговому сигналу в момент совпадения

Изобретение относится к автома- матике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками и в системах управления оптическими телескопами. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код, основанного на преобразовании перемещения в первый и второй аналоговые сигналы с помощью кодового элемента, щелевых диафрагм и двух фотоприемников, формировании с помощью блоков вычитания третьего и четвертого аналоговых сигналов и преобразовании их в код блоком формирования выходного кода. Первый и второй аналоговые сигналы с помощью соответствующих аналого-цифровых преобразователей преобразуют в код и одновременно сравнивают с опорными сигналами. По pe3yjibTaTaM сравнения формируют сигналы прямоугольной формы и для моментов совпадения фронта одного из них с единичным значением другого коды, соответствующие первому и второму аналоговым сигналам, преобразуют в пятый и шестой g аналоговые сигналы соответственно. В первом- и втором блоках вычитания /J из текущих значений соответственно первого и второго аналоговых сигналов вычитают заданные части соответственно шестого и пятого аналоговых сигналов, которые получены с помощью двух делителей напряжения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. Ьо со со ел

сигнал трапецеидальной формы, сдвину- о Фронта первого сигнала прямоугольной

тый относительно выходного сигнала блока II на Т( /.,

Напряжения с выходов делителей 18 и 19 и сигналы с выходов блоков 20 и 21 вычитания поступают на входы блока 22 формирования выходного кода.

Блок 22 (не раскрыт) содержит формирователь кода октанта, на выходах которого формируются три старших разряда выходного кода. ЭТими разрядами управляются коммутаторы, которые пропускают на вход собственного АЦП сигнал и и соответствующее ему опорное напряжение, сформированное на выходе делителя 18 напряжения, или сигнал Uj, и соответствующее ему опорное напряжение с делителя 19. Величины опорных напряжений собственного АЩ1 блока 22 выбираются равными значениям

45

50

55

формы с единичным значением второго сигнала прямоугольной формы, пре- - образуют в пятый аналоговый сигнал, код, соответствующий первому аналоговому сигналу в момент совпадения фронта второго сигнала прямоугольной формы с единичным значением первого сигнала прямоугольной формы, преобразуют в шестой аналоговый сигнал, третий аналоговый сигнал формируют, путем вычитания заданной части значения пятого аналогового сигнала из второго аналогового сигнала, а четвертый аналоговый сигнал формируют путем вычитания заданной части значения щестого аналогового сигнала из первого аналогового сигнала.

2, Устройство для преобразования перемещения в код, содержащее два ис5

0

5

формы с единичным значением второго сигнала прямоугольной формы, пре- - образуют в пятый аналоговый сигнал, код, соответствующий первому аналоговому сигналу в момент совпадения фронта второго сигнала прямоугольной формы с единичным значением первого сигнала прямоугольной формы, преобразуют в шестой аналоговый сигнал, третий аналоговый сигнал формируют, путем вычитания заданной части значения пятого аналогового сигнала из второго аналогового сигнала, а четвертый аналоговый сигнал формируют путем вычитания заданной части значения щестого аналогового сигнала из первого аналогового сигнала.

2, Устройство для преобразования перемещения в код, содержащее два ис51

точника излучения, оптически соеДи- :ненных через измерительную дорожку кодового элемента, и неподвижные щелевые диафрагмы, сдвинутые одна относительно другой на величину

W (К I ),

где W - шаг измерительной дорожки кодового элемента; К - целое число, с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с первыми входами одноименных блоков вычитания йыходы которых соединены с первым и вторым входами блока формирования выходного кода, первый и второй дели тели напряжения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока формирования выходного кода, первый и второй источники опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства, в него введены два компаратора и два

4397356

блока выделения максимального значения сигнала, выходы первого и второго фотоприемников соединены с рервы- „ ми входами одноименных блоков выделения максимального значения сигнала и с первыми входами одноименных компараторов, выходы первого и второго источников опорного напряжения сое- 10 динены с вторыми входами одноименных компараторов, выходы которых соединены с вторыми входами одноименных блоков выделения максимального зна, чения сигнала, выход первого компа- 15 ратора соединен с третьим входом второго блока выделения максимального значения сигнала, выход второго компаратора соединен с третьим входом первого блока выделения максимально- 20 го значения сигнала, выходы первого и второго блоков выделения максимального значения сигнала через одноименные делители напряжения соединены с вторыми входами соответственно пер- 25 вого и второго блоков вычитания.

Физ.1

Ь VV

3

I П

I III I

ж

J1

Фие.2