Преобразователь угол-код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к аналого- цифровому преобразованию информации, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.

Целью изобретения является повы- i шение технологичности преобразователя.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя угол-код; нясЬиг.2временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь угол - код содержит кодовый диск 1, разрядную дорожку 2, дорожку 3 дискретизации отсчетов, считывающие элементы 4 и 5 разрядов , считывающие элементы 6 и 7 дискретизации отсчетов, пороговые элементы 8-11, элементы И 12-15, элементы ИЛИ 16-19, формирователи 20 и 21 импульсов, RS-триггеры 22 и 23, счетчики 24 и 25 по модулю п, реверсивный сдвиговый регистр 26, дешифратор 27, вход 28 обнуления, выходы 29 преобра- зователя. Кодовый диск 1 содержит одну разрядную дорожку 2 из 2 квантов с расположением двоичных градаций на разрядной дорожке 2 таким образом, что 2 кодовых комбинаций любых п последовательных квантов х не повторяются по всей длине разрядной дорожки 2. Например, на разрядной дорожке 2 кодового диска 1 нанесен код двоичной

f а- j-, 1 1 ,М+1 ,

где двоичная последовательность -Га;Я представляет собой псевдослучайную последовательность максимальной длины с периодом М 2 -1, получаемую с помощью n-разрядного сдвигового ре- гистра с сумматорами по модулю два в цепи обратной связи, в которой к числу последовательно расположенных п-1 нулей добавлен ноль. Причем символам 1 последовательности |а;i соответствуют активные, а символам 0м - пассивные участки разрядной дорожки 2, равные по величине кванту х разрядной дорож- ки 2 кодового диска 1. Дорожка 3 дискретизации отсчетов выполнена с шагом равным кванту х разрядной дорожки 2 кодового диска 1 (где шаг дорожки 3 дискретизации1 отсчетов содержит равны по величине один активный и один пассивный участки дорожки 3 дискретизаци отсчетов). Дорожка 3 дискретизации отсчетов и разрядная дорожка 2 кодового диска 1 сфазированы друг относительно друга по границам квантов. Считывающи элемент 6 дискретизации отсчета сдви- нут вдоль дорожки 3 дискретизации отсчетов относительно считывающего элемента 4 разрядов на угловую величину j гах, где m О, 1, 2.

Считывающий элемент 4 дискретиза- ции отсчета сдвинут по углу на величину ot

(4k + 1) в сторону отставания по фазе относительно считывающего элемента 6 дискретизации отсчета, k О, 1, 2... Считывающий элемент 5 разрядов, размещенный на разрядной дорожке 2 кодового диска 1, сдвинут в сторону отставания по фазе относительно считывающего элемента 4 разрядов на угловую величину Cf хп, где п -число разрядов преобразователя..

В преобразователе угол - код угловые сдвиги считывающего элемента 4 дискретизации отсчета относительно считывающего элемента 6 дискретизации отсчета, а также считывающего элемента 5 разрядов относительно считывающего элемента 4 разрядов выполнены в сторону отставания по фазе на угловые величины( и (о соответственно, которые следует понимать как сдвиги считывающих элементов 5 и 4 относительно считывающих элементов 4 и 6 вдоль дорожек 2 и 3 кодового диска 1 в одну и ту же сторону, например против хода часовой стрелки, при условии принятого возрастания кода на разрядной дорожке 2 кодового диска 1 в направлении хода часовой стрелки, сдвиг считывающего элемента 6 дискретизации отсчета вдоль дорожки 3 дискретизации отсчетов относительно считывающего элемента 4 разрядов на угловую величину j производится независимо от принятого возрастания кода.

Способы получения псевдослучайных двоичных последовательностей максимальной длины (ПСДПМД) с периодом М 2П -1 известны. Например, способ получения ПСДПМД при помощи сдвигового регистра с сумматорами по модулю два в цепи обратной связи для пригоден для генерирования последовательностей с периодом М до - . Последовательность Ја; i

1,М+1 представляет собой также ПСДПМД с периодом М 2М-1, в которой к числу последовательно расположенных (п-1) нулей добавлен нуль.

Рассмотрим преобразователь угол - код, выполненный трехразрядным ().

Для получения псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины (ПСДПМД) с периодом М 2 -1 7 необходим примитивный многочлен h(x) третьей степени. Выбираем многочлен h(x) x +jc+l. При получении соответствующей ПСДПМД необходимо использовать трехразрядный сдвиговый

5 16

регистр с г ммп 1ором по модулю два в цепи обратной , где характер обратных связей определяется полиномом h(x). В данном примере трехразрядный сдвиговый регистр генерирует ПСДТТМД с периодом М ,. ..0010111 . . . Далее получаем последовательность а; , где i 1,8. Для этого к двум последовательно расположенным нулям (так как в данном случае п-1 ) ПСДПМД добавляем ноль. Таким образом, последовательность принимает вид Ја| 00010111. Последовательность fa.Z определяет число квантов разрядной дорожки 2 кодового диска 1, которое в данном примере равно восьми. Отсю360° ..а

да величина кванта х 45 .

о

Определяем угловую величину Ц , на ко торую должен быть смещен вдоль разрядной дорожки 2 считывающий элемент 5 разрядов относительно считывающего элемента 4 разрядов. В примере Ц х.п 135°. Таким образом, считывающий элемент 5 разрядов должен быть смещен вдоль разрядной дорожки, 2 против хода часовой стрелки относительно считывающего элемента 4 разрядов на угол 135 . Теперь рассмотрим построение дорожки 3 дискретизации отсчетов. Шаг дорожки 3 дискретизации отсчетов должен быть выполнен равным по величине кванту х 45° разрядной дорожки 2 и содержать равные по величине один активный и один пассивный участки.

Преобразователь угол - код работает следующим образом.

Рассмотрим сначала работу тракта дискретизации отсчета, который включает в себя дорожку 3 дискретизации отсчетов, считывающие элементы 6 и 7 дискретизации отсчета, пороговые элементы 10 и 11, формирователи 20 и 21 импульсов, элементы И 14 и 15.

При вращении кодового диска 1 считывающие элементы 6 и 7 дискретизации отсчета могут находиться как над активным (на фиг.1 заштрихованы), так и над пассивными (на фиг.1 не заштрихованы) участками дорожки 3 дискретизации отсчетов. При нахождении считывающих элементов 6 и 7 дискретизации отсчета над активными участками дорожки 3 дискретизации отсчетов с пороговых элементов 10 и 11 снимается высокий, а при нахождении считывающих элементов 6 и 7 дискретизации от

93986

счета над пассивными участками дорожки 3 дискретизации отсчетов низкий потенциал напряжения (фиг.2а, е). При этом формирователи 20 и 21 импульсов выдают на своих выходах импульсы в моменты прихода с порогового элемента 10 заднего и переднего фронтов сигнапа соответственно (фиг.26,

JQ в,г,д) и соответствуют вращению кодового диска 1 как по ходу часовой стрелки (Лиг. 2в,д)так и против хода часовой стрелки (фиг.26,г). При вращении кодового диска 1 против хода часовой

5 стрелки сигнал с порогового элемента 11 (фиг.26,е) разрешает прохождение импульсов с формирователя 20 импульсов через элемент И 15 (фиг.2ж), а при врагценип кодового диска 1 по ходу

20

часовой стрелки сигнал с порогового

элемента 11 (фиг.2д,е) разрешает прохождение импульсов с формирователя 21 импульсов через элемент И 14 (фиг.2з). Таким образом, импульсы с выходов элементов И 14 и 15 снимаются в моменты прохождения считывающими элементами 4 и 5 разрядов центров квантов х разрядной дорожки 2 кодового диска 1. Рассмотрим работу преобразователя

угол - код в целом. Перед началом работы преобразователя импульсом с входа 28 устанавливаются в нулевое сое- тояние триггер 23 и через элементы ПЛИ 17 и 18 счетчики 24 и 25 по моду- (

лю п. При вращении кодового диска 1 против хода часовой стрелки импульса с выхода элемента И 15 начинают поступать на счетный вход счетчика 25 по модулюп, через элемент ИЛИ 18 на вход установки в нулевое состояние счетчика 24 по модулю п, через элемент ИЛИ 16 - на тактовый вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 и на R-вход триггера 22. Первым импульсом с выхода элемента И 15 триггер 22 устанавливается в единичное состояние, и сигнал, соответствующий высокому уровню напряжения, с его прямого выхода начинает поступать на

один вход элемента И 12 и на один из управляющих входов n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26, на второй управляющий вход которого поступает сигнал низкого уровня с инверсного

выхода триггера 22. Одновременно при вращении кодового диска 1 против хода часовой стрелки сигналы, снимаемые считывающим элементом 4 разрядов с разрядной дорожки 2, в виде высокого

7 16

напряжения, соответствующего активным участкам разрядной дорожки 2, и низкого- уровня напряжения, соответствующего пассивным участкам разрядной дорожки 2, через пороговый элемент 8 начинают поступать на другой вход элемента И 12 и далее через элемент И 12 на информационный вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26. По импульсам, которые подаются на тактовый вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 с выхода элемента ИЛИ 16, информационные сигналы, поступающие на прямой вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26, начинают последовательно справа налево заполнять ячейки памяти п- разрядного реверсивного сдвигового регистра 26. После поступления п-го импульса с выхода элемента И 15 на счетный вход счетчика 15 по модулю п на его выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 19 устанавливает триггер 23 в единичное состояние, и сигнал, соответствующий высокому уровню напряжения, с его прямого выхода начинает поступать на управляющий вход дешифратора 27, после чего с дешифратора 27 может быть осуществлен съем информационных сигналов об угловом положении кодового диска 1 . После поступления n-го импульса на тактовый вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 в нем фиксируется информация из единиц и кулей, соответствующая активным и пассивным участкам разрядной дорожки 2, причем кодовый диск 1 поворачивается при этом на угловую величину ( х«п. При дальнейшем вращении кодового диска 1 против хода часовой стрелки каждым последующим импульсом, поступающим на тактовый вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26, осуществляется сдвиг его содержимого на один разряд влево с одновременным поступлением информационных сигналов на прямой вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 в виде высокого или низкого уровня напряжения, которые соответствуют активному или пассивному участкам разрядной дорожки 2. При поступлении на тактовый вход п-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 2П тактов, начиная с n-го, в нем последовательно фиксируются 2 различных состояний, что соответствует полному

0

5

3988

обороту кодового диска 1. Дешифратор 27 после поступления на его разрешающий вход сигнала высокого уровня с прямого выхода триггера 23 осуществляет преобразование 2 различных кодовых комбинаций n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 в выходной n-разрядный код, например обыкновенный двоичный код. Дешифратор 27 также последовательно с приходом тактовых импульсов на n-разрядный реверсивный сдвиговый регистр 26 преобразует кодовые комбинации регистра 26 в выходной код преобразователя.

В случае трехразрядного преобразователя угол - код (см.линейную развертку кодового диска на фиг.1) после третьего такта работы при вращении кодового диска 1 против хода часовой стрелки в трехразрядном реверсивном сдвиговом регистре 26 фиксируется информация из трех сигналов низкого уровня в виде 000. При дальнейшем вращении кодового диска 1 в том же направлении в трехразрядном реверсивном сдвиговом регистре 26 последовательно фиксируются сигналы в виде кодовых комбинаций 001, 010, 101, 011, 111, ПО, 100, 000, 001... Если в качестве дешифратора 27 в устройстве будет использовано постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), то кодовые комбинации, соответствующие 2Л различ0

5

0

5

0

5

0

5

ным состояниям n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26, будут являться адресами для ПЗУ, по которым в нем будут записаны коды (например, обыкновенный двоичный код), соответствующие различным угловым положениям кодового диска 1, Для трехразрядного преобразователя угол - код и преобразования 1 угла поворота вала в обыкновенный двоичный код состояния трехразрядного реверсивного сдвигового регистра 26-000 соответствует информация, записанная в ПЗУ-000, состоянию 001- 001, 010-010, 101-011, 011-100, 111- 101, 110-110, 100-111.

При вращении кодового диска по ходу часовой стрелки импульсы с выхода элемента И 14 начинают поступать на счетный вход счетчика 24 по модулю п, через элемент ИЛИ 17 - на вход установки в нулевое состояние счетчика 25 по модулю п, через элемент ИЛИ 16 - на тактовый вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 и на R-вход триггера 22.

10

15

25

Первым импульсом с выхода элемента И 14 триггер 22 устанавливается в нулевое состояние и сигнал, соответствующий высокому уровню напряжения, с егс инверсного выхода начинает поступать на второй вход элемента И 13 и второй управляющий вход п раэрядного реверсивного сдвигового регистра 26, на первый управляющий вход которого поступает сигнал низкого уровня напряжения с прямого выхода триггера 22. Одновременно при вращении кодового диска 1 по ходу часовой стрелки сигналы, снимаемые считывающим элементом 5 с разрядной дорожки 2, в виде высокого уровня напряжения,соответствующего активным участкам разрядной дорожки 2, и низкого уровня напряжения, соответствующего пассивным участ-,,. кам разрядной дорожки 2, через пороговый элемент 9 начинает поступать на первый вход элемента И 13 и далее через элемент И 13 на реверсивный вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26. По импульсам, которые подаются на тактовый вход п-разрядно- го реверсивного сдвигового регистра 26 с выхода элемента ИЛИ 16 информационные сигналы, поступающие на реверсивный вход регистра 26, начинают последовательно слева направо запол- нять ячейки памяти n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26, После поступления n-го импульса с выхода элемента И 14 на счетный вход счетчи- ка 24 по модулю и на его выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 19 устанавливает триггер 23 в единичное состояние и сигнал, соответствующий высокому уровню напряжения, с его прямого выхода начинает поступать на разрешающий вход дешифратора 27, после чего с дешифратора 27 может быть осуществлен съем информационных сигналов об угловом положении кодового диска 1. После поступления на тактовый вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 n-го импульса в нем фиксируется информация, состоящая из нулей и единиц, соответствующих активным и пассивным участкам разрядной дорожки 2, причем кодовый диск 1 повернется на угловую величину с . При дальнейшем вращении кодового диска 1 в направлении хода часо вой стрелки каждым последующим импульсом, поступающим на тактовый вход n-разрядного реверсивного сдвигового

30

40

45

50

, 55

10

,.

9398|°

регистра 26, осуществляется сдвиг его содержимого на один разряд вправо с одновременным поступлением новых информационных сигналов на реверсивный вход n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 в виде высокого или низкого уровня напряжения, которое соответствует активному или пассивному участку разрядной дорожки 2. При поступлении на тактовый вход п15

25

,,.

30

40

45

50

55

разрядного реверсивного сдвигового регистра 26 2 тактов, начиная с п-го, в нем последовательно зафиксируются 2 различных состояний, что соответствует полному обороту кодового диска 1 .

Рассмотрим реверсивный режим работы преобразователя угол - код.

При повороте кодового диска 1 на угловую величину .-n по ходу часовой стрелки или против хода часовой стрелки триггер 23 устанавливается в единичное состояние и сигнал, соответствующий высокому уровню напряжения, с его прямого выхода поступает на разрешающий вход дешифратора 27, а в n-разрядном реверсивном сдвиговом регистре 26 содержится информация об угловом положении кодового диска 1. При изменении направления вращения кодового диска 1 первым же импульсом с выхода элемента И 14 или 15 происходит переключение триггера 22. При этом сигналом высокого уровня напряжения с его прямого или инверсного выхода осуществляется подключение к прямому или реверсивному входу п-разряд- ного сдвигового регистра 26 считывающего элемента 4 или 5 разрядов соответственно. Сигналы с прямого и инверсного выходов триггера 22 служат для организации реверсивного режима работы n-разрядного реверсивного сдвигового регистра 26. Таким образом, в преобразователе угол - код первые (п-1) тактов (квантов х) являются подготовительными, после чего может осуществляться любой из рассмотренных выше режимов работы преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь угол - код, содержащий кодовый диск с разрядной дорожкой, выполненной в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности, первый и второй считывающие эле- менты разрядов, расположенные напротив разрядной дорожки и установленные друг относительно друга на расстоянии пх, где п - разрядность преобразователя, ах- величина кванта преобразователя, два элемента отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности преобразователя , в него введены два считывающих элемента дискретизации отсчета, два элемента И, два формирователя импульсов, четыре элемента ИЛИ, два RS-триггера, два счетчика по модулю п, реверсивный сдвиговый регистр, дешифратор, кодовый диск снабжен дорожкой дискретизации отсчетов, выполненный равномерно квантованной с периодом квантования х, разрядная дорожка выполнена в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины с периодом М - 2 -1, в которой к числу последовательно расположенных п-1 нулей добавлен нуль, первый и второй считывающие элементы дискретизации отсчетов установлены против дорожки дискретизации отсчетов на расстоянии Об

X

т (4k + 1) друг от друга, где k

0

5

0

5

входами соответственно третьего и четвертого элементов И, выход второго считывающего элемента дискретизации отсчетов соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с S-входом первого RS-триггера, первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и счетным входом первого счетчика по модулю п, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом второго RS-триггера,выход которого соединен с управляющим входом дешифратора, выходы которого являются выходами преобразователя, выход четвертого элемента И соединен с R-вхо- дами первого RS-триггера, вторым входом первого элемента ИЛИ, счетным входом второго счетчика по модулю п и первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с обнуляющим входом первого счетчика по модулю п, вход обнуления преобразователя соединен с R-входом второго RS- триггера, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен

Изобретение относится к аналого- цифровому преобразованию информации, а именно к преобразователям угла поворота вала в код.. Целью изобретения является повышение технологичности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угол - код, содержащий кодовый диск с разрядной дорожкой в виде псевдослучайной двоичной последовательности, два; считывающих элемента разрядов, установленных друг относительно друга на расстоянии п.х, где п - ность преобразователя, ах- величина кванта, два элемента И, дополнительно введены два считывающих элемента дискретизации отсчетов, два эле мента И, два формирователя импульсов, четыре элемента ИЛИ, два RS-триггера, два счетчика по модулю п, реверсивный сдвиговый регистр, дешифратор, дорожка дискретизации отсчетов, выполненная равномерно квантованной, шаг квантования равен х, разрядная дорожка выполнена в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины с периодом М 2 -1, в которой к числу последовательно расположенных п-1 нулей добавлен нуль. Считывающие элементы дискретизации отсчетов расположены на расстоянии 06 x/4(4k+l), где k О, 1, 2... По сигналам с выходов считывающих элементов дискретизации отсчетов формируются импульсы, по которым в зависимости от направления перемещения в реверсивный сдвиговый регистр .заносится информация с одного из считывающих элементов разрядов. После накопления п квантов информации в регистре его информация через дешифратор подается на выход преобразователя. Построение кодового диска и расположение считывающих элементов позволяют увеличивать разрядность преобразователя без увеличения числа считывающих эле- ментов схем. 2 ил. SS (Л а со GO СО 00

0,1,2..., а первый считывающий эле- ,0 с обнуляющим входом второго счетчика

мент дискретизации отсчетов расположен относительно первого считывающего элемента разрядов на расстоянии j mx, где m 0,1,2..., выходы первого и второго считывающих элементов разрядов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым, и вторым ин- формационными входами реверсивного сдвигового регистра, выход первого считывающего элемента дискретизации отсчетов соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, выходы которых соеединены с первыми

по модулю п, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, прямой выход первого RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И и первым управляющим входом реверсивного сдвигового регистра, инверсный выход первого RS-триггера соединен с вторым входом второго элемента И и вторым управляющим входом реверсивного сдвигового регистра, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, выход первого элемента ИЛИ соединен с тактовым входом реверсивного сдвигового регистра.

1

T

К|

Ч

0

xh,

Xh-J

/

1

I

3

iS

V4

,« CV

CT

T

CVI

vi

О

I

«vj

Ъ

L

ел