Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G02F7/00 

Изобретение относится к оптоэлектро- нике и предназначено для аналого-цифрового преобразования сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет получения выходного кода в заданной функции от преобразуемых величин и увеличение быстродействия

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на фиг 2 - схема блока формирования функции.

Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь содержит последовательно расположенные и оптически связанные источник 1 света, установленные друг против друга растры 2 и 3 оптического модулятора, оптическое кодирующее устройство 4 с подключенным к его адресным шинам по

координатам X и Y блоком 5 формирования функции и блок 6 фотоприемников.

Оптическое кодирующее устройство 4 выполнено в виде матрицы жидкокристал- ли зских индикаторов (ЖКИ) размерностью N х 2N где N - число разрядов преобразователя. Элементы матрицы ЖкИ выпопнены в форме круга

Растры 2 и 3 оптического модулятора выполнены со светопропускающими элементами в виде прямоугольных полос, расположенных параллельнс координате X патрицы ЖКИ кодирующего устройства 4. При этом ширина полос не превышает диаметра элемента матрицы ЖКИ, а шаг полос больше ширины не меньше, чем в 2 раза. Длина полос больше размера матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 по координате X

о го

00

о

4 ГО

Блок 6 фотоприемников содержит N фо топриемников светочувствительный слой которых имеет вид полос расположенных параллельно координате Y матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4. Ширина полос светочувствительного слоя меньше диаметра элементов матрицы ЖКИ, а длина больше размера матрицы ЖКИ по координте X

Блок 5 формирования функции содержит (фиг 2) задающий генератор 7, счетчик 8, дешифратор 9, мультиплексор 10, блок 11 памяти, буферный регистр 12, первый и второй блоки 13 и 14 усилителей-формирователей и устройство 15 управления.

Задающий генератор 7 выполнен на микросхеме К531 Т с одним выходом, счетчик 8 in Mm К555ИЕ7 с одним СЧРТНЫМ пходом (4 ) и выходной шиной (1, 2 Ы) дешифратор 9 - на микросхеме К155ИДЗ, мультиплексор 10 - на микросхе мс К 555КП 11 с тремя входами - канала А ILA) канала В и разрешения канала А(ЕА) и выходом синхронизации записи (С), блок 11 памяти на микросхеме К565РУ2 с адресным пходом (Ai , AN) входом записи (WR) входом чтения (RD) и выходом в виде шины данных (Di , UN) буферный регистр 1 ) - HI еме КП55ИР22 с входами спнуронт, ции (С) и шины данных С) DNJ и одним пыходом

13 и 14 усилтолеи-формиропэгелей собртны на транзисторах и выходами г.оедииени соответственно с 2 входами матрицы по координате X и N входами матрицы по оординате Y оптического кодирующею устройств) 4

/стройстоо 15 /правления выполнено m базе утратяющсго апшматз с жесткой логикой и имеет гри входа - вход тактовой лсготы (CLK), плод режима (MODE), вход запуска (ЕХ) - и 6 выходов - счетный выход (- 1) выход разрешения канала А(ЕА), выход записи (WR) выход чтения (RD), выход син- хрони ации записи (С) и выход готовности (RDY)

При этом вход буферного регистра 12 (Di , DN), вход мультиплексора 10 (В) выходы устройства Т5 управления (MODE, EX) явтяются входами аналого-цифрового преобразователя, а выход устройства управления (RDY) - выходом READY аналого-цифрового преобразователя.

Выход задающею генератора 7 соединен с входом CLK устройства 15 управления, выход -t 1 которого соединен с входом 4 1 счетчика 8 выход ЕЛ с входом ЕА муль- 1иплексора 10, выходы WR и RD с входами WR и RD блока 11 памяти, выход С - с входом С буферною регистра 12 Выход счетчика 8 соединен с входом А мультиплексора 10 и через дешифратор 9 с усилителем- формирователем 13. Выход С мультиплексора 10 соединен с входом (AiAN) блока 11

памяти, выход которого связан с усилителем-формирователем 14 и (1N) выходом

буферного регистра 12.

На фиг. 1 обозначены 16 и 17 - первые элементы соответственно растров 2 и 3; 18 - элемент матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4; 19 - фотоприемник блока 6.

Преобразователь работает следующим образом.

На счетный вход (+1) счетчика 8 поступают импульсы от генератора 7 через устройство 15 управления. Код с выхода счетчика 8 поступает на дешифратор 9, обеспечивающий последовательную смену строк элементов матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 через блок 13 усилителей-формирователей Код с выхода счетчика 8 через мультиплексор 10 поступает также на адресные входы (А1, А2..., AN) блока 11 памяти. Устройство 15 управления одновременно с выдачей счетного импульса, т.е. с каждым

изменением кода адреса, вырабатываетсиг- нал (RD) чтения из блока 11 памяти. Информация, считанная из блока 11 памяти, через блок 14 усилителей-формирователей поступает на входы координаты Y матрицы ЖКИ

кодирующего устройства 4.

Код. считанный из блока 11 памяти, определяет, какие элементы матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 должны быть включены или выключены в данной строке.

Таким образом, функциональная зависимость выходного кода преобразователя, формируемая элементами матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4, определяется содержанием блока 11 памяти, т.е. элементы

матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 отображают содержимое блока 11 памяти. Период регенерации изображения задается частотой следования счетных импульсов, поступающих на вход счетчика 8, и определяется размерностью матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 и инерционностью ее элементов

Независимо от описанного процесса по команде сигнала Uc синхронизации источник 1 света освещает установленные друг против друга ростры 2 и 3 оптического модулятора. В зависимости от взаимного распо- ложения растров 2 и 3 оптического модулятора, определяемого связанными с

ними величинами x(t) и y(t), совпадение их элементов происходит в том или ином месте расположения по координате X

х (t) Х2 (х)-хз (т); У (t) У2 (tj-уз (t).

где X2(t) и y(l) - координаты проекции репер- ной точки 20 растра 2 на оси X и Y;

xs(t) и уз(0 - координаты проекции ре- перной точки 21 растра 3 на оси X и Y.

На фиг. 1 показано совпадение первых элементов 16 и 17 соответственно растров 2 и 3. Через совпадающие элементы растров 2 и 3 свет падает на соответствующую строку элементов матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4. Включенные блоком 5 формирования функции в соответствии с заданной блоком 11 памяти функцией и освещенные от источника 1 элементы матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 отражают свет, а не включенные поглощают (на фиг. 1 показано, что свет падает на первую строку элементов матрицы ЖКИ, в которой включен и отражает свет только один элемент 18). Отраженный от матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 свет падает на блок 6 фотоприемников, на его выходе появляется код в виде сигналов электрического тока, соответствующий включенным и освещенным элементам матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 (на фиг. 1 показано, что отраженный от элемента 18 матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4 свет падает на фотоприемник 19 блока 6 фотоприемников, который соответствует первому разряду выходного кода, следовательно, на выходе преобразователя появляется сигнал электрического тока, соответствующий двоичному коду единицы).

Таким образом, преобразователь преобразует взаимное расположение растров 2 и 3, т.е. сумму перемещений x(t) и y(t) в выходной код, функционально зависящий от нее по закону, заданному блоком 11 памяти блока 5 формирования функции. При изменении величин x(t) и y(t) соответственно меняется положение совпадения элементов растров 2 и 3, изменяется освещаемая строка элементов матрицы ЖКИ кодирующего устройства 4, в соответствии с заданной функцией меняется отраженный от матрицы ЖКИ сигнал, а следовательно, освещенность блока 6 фотоприемников и сигнал на его выходе, т.е. выходной код.

Для изменения функциональной зависимости выходного кода от преобразуемых величин необходимо изменить содержимое блока 11 памяти. Это можно осуществить с помощью внешнего устройства, например микроЭВМ, подключенной к блоку 5 формирования функции. Включение режима записи осуществляется подачей от внешнего устройства сигнала на вход режима (MODE) устройства 15 управления. В результате этого адресные входы (Ai, A2,..., AN) блока 11 памяти через мультиплексор 10 оказываются подключенными к адресным шинам (А1,

А2AN) внешнего устройства.

При подаче на вход запуска (EXECUTE) устройства 15 управления импульсов от

внешнего устройства устройство 15 управления вырабатывает сигнал записи (WR) для блока 11 памяти. В такт с этим сигналом меняется информация на шине данных (D1, D2DN) блока 5 формирования функции,

которая, проходя через буферный регистр

12, поступает на шину (D1. D2DN) блока

11 памяти и записывается по заданному адресу.

Если функциональная зависимость задана жестко, то в качестве блока 11 памяти может использоваться запоминающее устройство, При этом мультиплексор 10 и буферный регистр 12 из схемы блока 5 формирования функции могут быть исключены.

Предлагаемый преобразователь обеспечивает получение выходного кода в функции от преобразуемых величин.

Формула изобретения

1. Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные источник света, оптический модулятор,

оптическое кодирующее устройство и блок фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет получения выходного кода в заданной функции от преобразуемых величин и повышения быстродействия, преобразователь снабжен блоком формирования функции, при этом оптическое кодирующее устройство выполнено в виде матрицы элементов индикаторов размерностью Nx2 , где N - число разрядов преобразователя, у которой 2N входов по координатам X и Y подключены к выходам блока формирования функции, а оптический модулятор выполнен в виде установленных

друг против друга растров, имеющих шаги, не кратные между собой, и выполненных с возможностью линейного перемещения в собственной плоскости по координатам X и Y соответственно.

2 Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что блок формирования функции выполнен из задающего генератора, счетчика, дешифратора, мультиплексора, блока памяти, буферного регистра, первого

и второго блоков усилителей-формирователей и формирователя управляющих импульсов при этом вход тактовой частоты последнего подключен к выходу задающего генератора, а счетный оыход через счетчик подсоединен к входам первого канала мультиплексора, к N входам дешифратора. N выходов которого соединены с первым блоком усилителей-формирователей и входами первого канала мультиплексора, входы второго канала мультиплексора являются адресными входами блока формирования функции. а вход разрешения прохождения сигнала первого канала мультиплексора соединен с аналоговым выходом формирователя управляющих импульсов, выход синхронизации записи мультиплексора соединен с адресными входами блока памяти, вход записи и вход чтения которого соединены с соответ

ствующими выходами формирователя управляющих импульсов, выходы блока памяти и буферного регистра соединены с вторым блоком усилителей-формирователей, вход синхронизации записи буферного регистра соединен с аналогичным входом формирователя управляющих импульсов, а второй вход является входной шиной данных блока формирования функции, два других входа и выход которого совмещены соответственно с входом режима, входом запуска и выходом готовности формирователя управляющих импульсов.

Изобретение относится к оптоэлектронике и предназначено для аналого-цифрового преобразования сигналов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет получения выходного кода в заданной функции от преобразуемых величин и повышение быстродействия. Цель достигается тем, что образователь снабжен блоком формирования функции, состоящим из задающего генератора, счетчика, дешифратора, мультиплексора, блока памяти, буферного регистра, двух блоков усилителей-формирователей и устройства управления. При этом оптическое кодирующее устройство выполнено в виде матрицы а модулятор в виде установленных друг против друга растворов с некратным шагом, выполненных с возможное ою пинейного перемещения. 1 .ч п ф-лы 2 ил Ё

xstt) хгш

/////

/ / // /

Ос

Фиг.1

Фиг. 2