Преобразователь перемещения в код Советский патент 1991 года по МПК H03M1/26 

Ё

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям перемещения в код. Целью изобретения является упрощение преобразователя. Для этого в преобразователь перемещения в код, содержащий кольцевую кодовую шкалу, магнитную головку, дискриминатор знака, блок формирования синхроимпульсов, блок формирования кода, введен дискриминатор амплитуды. Цель достигается за счет того, что в предложенном преобразователе магнитная головка формирует как импульс кода, так и импульсы синхронизации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям перемещения в код.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя перемещения в код; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу преобразователя; на фиг. 3 - система магнитная головка - многослойный магнитный носитель; на фиг. 4 - схема распределения поля записи магнитной головки по глубине носителя; на фиг. 5 и 6 - характеристики записи- воспроизведения единичного перехода намагниченности соответственно при произвольном и арктангенциальном убывании коэрцитивной силы вглубь носителя.

Преобразователь перемещения в код содержит дискриминатор 1 знака, магнитный носитель 2, кольцевую кодовую шкалу 3. содержащую намагниченные участки 4 кода и намагниченные участки 5 синхронизации, магнитную головку 6, блок 7 формирования кода, блок 8 формирования синхроимпульсов, дискриминатор 9 амплитуды, выходы 10, кодовая шкала 3 выполнена в виде основы 11 магнитного носителя и магнитных слоев 12-16.

Преобразователь 1 перемещения в код работает следующим образом.

На кодовую шкалу 3 записывают символы ар-алфавита (практически р-7) кольцевого кода в виде намагниченных участков 4 кода восьмизарядных двоично-кодированных посылок, у которых сумма символьных уровней равна нулю:

О +1.-1,+1, -1.+1.-1, +1.-1;

О

Јъ VI

00 Ч)

о

,-1,+1,-1,,-1,-1; 2 +1,-1,+1,+1,-1,-1,+1,-1; Зи -Н,-1,+1,+1,-1,+1,-1,-1; 4 -+11+1,-1,-1,+1,-1,+1,-1; (1) ,+1,-1,-1,+1,+1l-1,-1: 6 - +1, +1, -1, +1, -1, -1, +1, -1 и т.д.

Двоичная единица обозначается знаком +1, двоичный нуль-знаком -1. Знак+1 соответствует перепаду намагниченности А 0, а знак -1 соответствует перепаду намагниченности Д1 0 (фиг. 1),

Особенностью такого представления является то, что кодовая посылка всегда начинается со знака +1 и заканчивается знаком -1, что позволяет на границах р-сим- волов записать двуполярные базовые им- пульсы большего уровня, чем уровень двоичного нуля или двоичной единицы с целью обозначения этих границ, а физическое представление знаков +1 и -1 в виде импульсов положительной и ограцительной полярности превращает кодовую шкалу в самосинхронизирующую.

В примере, показанном на фиг. 1, записаны на кодовую шкалу 3 а-символы 5-рич- ного алфавита О, Г, 2, 3, Л и т.д. Каждый символ al занимает интервал по оси х, разделенный на десять градаций, так как символ О находится на участке 0 х 10, символ 1 - на участке 10 х 20, символ 2 - на участке 20 х 30 и т.д. В начале каждого интервала записаны базовые синхроимпульсы, т.е, на градациях х 0, х 1 для символа О, на границах х 10, х 11 для символа 1, на градациях х 20, х 21 для символа 2 и т.д.

На фиг. 1 знаку -1 соответствуют переходы намагниченности: {-lr/2 либо {О - -1г/2}, а знаку+1 соответствуют обратные переходы намагниченности {-lr - -lr/2} либо - 0}.

Положительному базовому синхроимпульсу соответствует переход - -Иг}, а отрицательному базовому синхроимпульсу - {+1Г ). Если обозначить переходы:

{-lr - +lr}n+4E;

- -1г}г-4Е;(2)

{-lr/2 {Q- -lr/2} -Е;

{-ir - -ir/2 - {-ir/2- О}Е+Е.

то символы р-алфавита (1) запишутся в виде

О - +4Е, -4Е. +Е, -Е, +Е, -Е, - Е , -Е, +Е, -Е; Г - +4Е, -4Е, +Е, -Е, +Е. -Е, +F, ч Е, -Е, -Е; 2 - +4Е, -4Е, +Е, -Е, +Е, -Е. -Е, -Е, +Е, -Е; 3 +4Е, -4Е, +Е, -Е, +Е, +Е, -Е, +Е, -Е, -Е; 4 - +4Е, -4Е, +Е, +Е, -Е, -Е, +Е, -Е, +Е, -Е; 5 +4Е, -4Е, +Е, -Е, -Е, +Е, +Е, +Е, -Е, -Е; 6 +4Е, -4Е, +Е, -Е, +Е, -Е, -Е, +Е. -Е. (3)

В начале каждого интервала согласно (3) считываются уровни большой амплитуды ± 4Е, а после следуют уровни малой амплитуды ± Е, принадлежащие ai-символам р-алфавита. Сигнал считывается в процессе сканирования головки 6 в направлении х.

Допустим, что головка 6 начинает сканирование от точки х -1 в сторону увеличения х. При х 0 с головки снимается

положительный импульс, амплитуда которого равна +4Е, как показано на фиг. 2а, а при х 1 - отрицательный импульс, амплитуда которого равна -4Е, которые поступают на дискриминатор 9 амплитуды (фиг. 1), с выхода которого импульсы (фиг. 2) поступают на дискриминатор 1 знака. Дискриминатор 1 знака в исходном положении находится в состоянии - и формирует импульс положительной полярности в момент поступления

очередного импульса (фиг. 2).

При х 2 начинается сьем символа ai О, который согласно (3) считывается в виде последовательности импульсов +Е, -Е, +Е, -Е, +Е, -Е, +Е, -Е (фиг. 2а). Дискриминатор 9

амплитуды не пропускает импульсы малой амплитуды, поэтому на выходе дискриминатора 1 знака устанавливается отрицательный потенциал (фиг. 2в).

Одновременно базовые синхроимпульсы и кодовые импульсы поступают на входы блока 9 формирования синхроимпульсов и блока 1 формирования кода,

С выхода Выход 1 блока 8 формирования синхроимпульсов снимаются импульсы

синхронизации работы блока 7 формирования кода (фиг. 2г), а с выхода Выход 2 блока 8 поступают импульсы синхронизации канала связи (фиг. 2д).

С выхода блока 7 формирования кода

снимается код ai +1, -1,+1, -1, +1, -1, +1.-1 в виде импульсов положительной и отрицательной полярности (фиг. 2е) в момент формирования синхронизирующих импульсов с Выхода 1 блока 8, причем число импульсов

одного знака всегда равно числу импульсов другого знака. Формирование остальных , символов кода 32 1. аз 2, аз 3, аз 4 и т.д. производится аналогично формированию символа ai.

По эпюрам легко проследить, что местоположение положительных и отрицательных импульсов в каждом символе а соответствует местоположению знаков+1 и -1 в двоичной посылке кодового сигнала согласно (2). По окончании сканирования (2п +1) разрядов кольцевого кода головка 6 возвращается в исходное состояние. Очевидно что, если в начале сканирования головка 6 находится где-то внутри интервала,

занимаемого символом а, то посредством подсчета синхросигналов можно по специальному алгоритму определить истинное значение параметров с погрешностью, на порядок (т.е. в 10 раз) меньшей длины интервала, занимаемого символом а для данного частного случая.

В реальном случае скачки (2) имеют протяженность по оси х, что сказывается на амплитуде Е головки 6, длительности импульсов, отношении сигнал/помеха, э в конечном итоге на надежности и точности преобразователя 1.

Плотность и точность записи знаков зависит от свойств системы магнитная головка 6 - магнитный носитель 2.

На фиг. 3 показано расположение на основе 11 магнитного носителя магнитных слоев 12-16.

Над шкалой 3 находится магнитная головка 6. Ширина рабочего зазора головки равна 2 б, а расстояние от головки 6 до 1-го слоя 12-16 обозначено у. шкала 3 перемещается в направлении х,Коэрцитивная сила слоев Нс уменьшается вглубь носителя по закону:

Нс12 НС13 НС14 Нс15 Нс16.

На фиг. 4 показано изменение нормирования напряженности поля головки записи (не показана) ( напряженность поля внутри рабочего зазора) от нормированного расстояния yi/ д до i-ro слоя 12-16 при фиксированном нормированном расстоянии от середины рабочего зазора в направлении записи.

Кривая 17 соответствует полю на ребре головки при х/ и 1, а кривая 18 - полю записи в середине рабочего зазора, т.е. при .

Кривые 17 и 18 соответствуют арктан- генциальному закону Карлквиста.

Допустим, что коэрцитивная сила слоев 12-16 Нс изменяется по произвольной кривой 19. Рассмотрим процесс записи информации вдоль оси х в направлении от ребра головки записи к началу координат. Если в головку записи поступает скачок 1 (t), как показано на фиг. 5а, то слои 12-14 из состо- яния намагниченности -lr начинают перемагничиваться в состояние +lr. Относительно середины рабочего зазора вначале наминает перемагничиваться слой 12 (линия 12 на фиг. 56), так как при х/ 5 1 и 2 напряженность поля на ребре головки достигает значения НС12 - точка А на пересечении кривых 17 и 19 (как показано на фиг. 4). Затем начинает перемагничиваться слой 13 (линия 13 на фиг. 5), потом слои 14 и 15, в центре рабочего зазора 0

5

0

5

0

5

0

слой 16, поскольку при х/б 0 и у/б 1 напряженность магнитного поля записи достигает значения Нс1б, что соответствует точке В на пересечении кривых 18 и 19, как показано на фиг. 4.

Ступенчатое перемагничивание слоев 12-16 в направлении записи уменьшает точность записи (имеется пять участков пере- магничивания, показанных на фиг. 5). уменьшает амплитуду выходного сигнала и увеличивает его длительность (фиг, 5в).

Теперь допустим, что Hci подчиняется

2 Н 2 б алгоритму HI --- arctg ( б/yi ), т.е. ко3t

цовая шкала 3 изготовлена с внутренней коррекцией магнитных характеристик слоев 12-17, учитывая распределение поля записи по Карлквисту в системе головка б - носитель 2, причем НС|/Н2б убывает вглубь шкалы 3 и все координаты точек находятся на кривой 18, как показано на фиг. 4. В этом случае при передаче скачка тока записи (фиг. 6а) перемагничивание всех слоев 12- 16 начинается одновременно (фиг. 66), поэтому амплитуда Е выходного сигнала увеличивается для приведенного частного пятислойной шкалы 3 в пять раз и во столько же раз сужается зона гистерезиса, что повышает точность и надежность. Действительно, если допустить, что отношение сигнал/шум-2, то вероятность ошибки воспроизведения сигнала равна , а при отношении сигнал/шум-10 она уменьшается до 107.

Очевидно, что слои 12-16 кодовой шкалы 3 должны быть выполнены из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, характеризующейся высокой квадратностью, равной

Ккв

Не

где Нс.в. - коэрцитивная сила верхнего слоя; Нс.а - коэрцитивная сила нижнего слоя;

m т- число слоев.

Для частного случая, рассмотренного на фиг. 3 и 4, имеем Нс.в./Н2б 0,50; Нс.а./Н2б 0,30; m 5, поэтому после под- становки в (6) получаем Ккв 0,92.

Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в код, содержащий кольцевую кодовую шкалу, содержащую намагниченные участки кода и намагниченные участки синхронизации, магнитную головку, расположенную над кодовой шкалой, выход магнитной головки соединен с первым входом блока формирования кода, первый выход блоха формиро- вания синхроимпульсов соединен с вторым

входом блока формирования кода, дискриминатор знака, выход блока формирования кода, второй выход блока формирования синхроимпульсов и выход дискриминатора знака являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, в него введен дискриминатор амплитуды, кольцевая кодовая шкала выполнена в виде одной дорожки, на которой намагниченные участки синхро- низации расположены между группами намагниченных участков кода, образующих последовательность двоично-кодированных посылок, выход магнитной головки соединен с входом блока формирования

синхроимпульсов и входом дискриминатора амплитуды, выход которого соединен с выходом дискриминатора знака.

КЗ

t3 ft C$ c «3

ts «ots

«I l

Nl «v

f

tstatoS«

i; 5g