Преобразователь перемещения в код Фомина Советский патент 1992 года по МПК H03M1/24 

(Л

С

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и следящих приводах. Целью изобретения является повышение точности и функциональной надежности преобразователя. В преобразователь, содержащий комбинаторную кодовую шкалу 1, К считывающих элементов 2-5, равномерно расположенных вдоль кодовой шкалы 1, и накопитель 6, входы которого соединены с выходами считывающих элементов 2-5, дополнительно введены дешифратор 8, элемент ИЛИ 9 и регистр 7, у которого информационные входы соединены с выходами накопителя 6, а выходы являются первой группой выходов преобразователя. Второй группой выходов преобразователя являются выходы накопителя 6 или его входы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам преобразования перемещения (преимущественно углового) в код. Изобретение может быть использовано в информационно-измерительных системах и следящих приводах.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий К считывающих элементов (СЧЭ), равномерно размещенных на единственной круговой кодовой дорожке (КД) с комбинаторным рисунком.

Недостатком преобразователя является невысокая информационная способность, связанная с ограничением сверху количества различимых позиций перемещения числом (2к-2), причем значение (2к-2) достижимо лишь в тех случаях, когда К является простым числом,

Известен также преобразователь перемещения в код, в состав которого входят два СЧЭ и соответственно две КД: информационная, с комбинаторным рисунком, и тактовая, - а также логическое устройство, служащее для последовательного накопления одноразрядных кодов с выхода СЧЭ информационной КД и для идентификации текущей позиции перемещения посредством декодирования комбинации из четырех кодов, накопленных последними.

Недостатками преобразователя являются невысокая информационная способность, ограничение области применения случаями, когда перемещение имеет нереверсивный характер, и необходимость в тактовой КД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому преобразователю является преобразователь перемещения в дискретный сигнал, в состав которого входят К СЧЭ, равномерно размещенных вдоль единственной (круговой) КД с комбинаторным рисунком, а также логическое устройст-ч

4

Ю О

во, у которого входы соединены с выходами СЧЭ, а выходы являются выходами преобразователя. Логическое устройство содержит сдвиговый регистр для последовательного накопления М К-разрядных кодов с выходов К СЧЭ, блок индикации смены кода, обеспечивающий продвижение накопленных кодов в регистре при обновлении кода на выходах СЧЭ, и декодер для идентификации любой позиции перемещения по хранящим- ся в регистре коду идентифицируемой позиции и (М-1) кодам позиций, примыкающих к идентифицируемой позиции.

Недостатками прототипа являются невысокая точность и функциональная надеж- ность. С одной стороны, это связано с недостаточной достоверностью выходной информации из-за трудностей декодирования при реверсах перемещения, когда среди накопленных М кодов (поскольку в прототипе ) появляются одинаковые коды. С другой стороны, это связано с существенным ростом сложности преобразователя по мере увеличения количества контролируемых позиций перемещения.

Целью изобретения является повышение точности и функциональной надежности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий комбинатор- ную кодовую шкалу и К считывающих элементов, равномерно расположенных вдоль кодовой шкалы, выходы которых соединены с входами накопителя, дополнительно введены дешифратор, элемент ИЛИ и регистр, выходы которого являются первой группой выходов преобразователя, выходы накопителя соединены с информационными входами регистра и с входами дешифратора, выходы дешифратора соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом регистра, при этом второй группой выходов преобразователя являются выходы накопителя или его входы.

Кроме того, накопитель преобразовате- ля содержит К сдвиговых двухразрядных регистров и блок сравнения кодов, выход которого соединен с тактовыми входами сдвиговых регистров, выходы первых разрядов которых соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого обьединена с соответст- вующим и информационными входами двухразрядных сдвиговых регистров и является входами накопителя, выходы первых и вторых разрядов регистров являются выходами накопителя.

На фиг. 1 и 2 приведены блок-схемы вариантов преобразователя; на фиг. 3 - блок-схема накопителя и его связей с СЧЭ.

Преобразователь (фиг. 1) содержит круговую КД 1 с комбинаторным рисунком, вдоль которой равномерно размещены четыре СЧЭ 2-5. Выходы СЧЭ соединены с входами накопителя 6, служащего для приема и хранения двух (текущего и предшествующего) четырехразрядных кодов с выходов СЧЭ. Выходы накопителя 6 соединены, во-первых, с информационными входами регистра 7, выходы которого образуют первую группу выходов преобразователя, во-вторых, с входами дешифратора 8, выходы которого через схему ИЛИ 9 связаны с входом разрешения записи информации регистра 7, в-третьих, образуют вторую группу выходов преобразователя. Блок-схема иллюстрирует случай и применима при любых К.

Преобразователь, блок-схема которого приведена на фиг. 2, содержит круговую КД 10 с комбинаторным рисунком, вдоль которой равномерно размещены пять СЧЭ 11 - 15. Выходы СЧЭ соединены с входами накопителя 16, служащего для приема и хранения двух (текущего и предшествующего) пятиразрядных кодов с выходов СЧЭ. Выходы накопителя 16 соединены, во-первых, с информационными входами регистра 17, выходы которого образуют первую группу выходов преобразователя, во-вторых, с входами дешифратора 18, выходы которого через схему ИЛИ 19 связаны с входом разрешения записи информации регистра 17. Вторая группа выходов преобразователя образована непосредственно выходами СЧЭ. Блок-схема иллюстрирует случай и применима при любых К.

Накопитель, блок-схема которого приведена на фиг. 3, состоит из пяти двухраз- рядн ых сдвиговых регистров 20 - 24 и блока 25 сравнения кодов (компаратора кодов). Информационные входы первых разрядов всех регистров являются входами накопителя и соединяются с выходами СЧЭ, а выходы обоих разрядов всех регистров являются выходами накопителя. Устройство накопителя одинаково по структуре для любых К, причем при совпадает с устройством накопителя 16.

Преобразователь работает следующим образом.

При повороте КД 1 по часовой стрелке из положения, показанного на фиг. 1, на выходах СЧЭ 2 - 5 (с указанными на фиг. 1 весами) последовательно формируются коды (двоичные эквиваленты) 64-х десятичных чисел, записанных ниже в виде четырехстрочной закольцованной матрицы, каждая строка которой соответствует одному из четырех секторов КД 1:

В общем случае рисунок КД (т.е. соотношение размеров активных и пассивных участков в порядке их следования по длине КД) взаимно однозначно связан с множеством К-разрядных кодовых комбинаций на выходах К СЧЭ (и, следовательно, с расположением символов 1 И О в любом из К разрядов двоичных эквивалентов десятичных чисел в порядке их записи по строкам закольцованной матрицы типа приведенной выше). В любом варианте преобразователя комбинаторный рисунок КД построен таким образом, что соседние числа в последовательности приведенного выше вида обладают свойством однопеременности (двоичные эквиваленты этих чисел различаются только в одном разряде) и что пары соседних чисел в пределах любого сектора КД, а также в точках стыковки секторов не повторяются. При этом количество различимых позиций перемещения возрастает бла- годаря возможности многократного использования одних и тех же чисел, кодирующих позиции, посредством варьирования их обрамления.

Соответственно при повороте КД 1 на выходах накопителя 6 последовательно формируются коды, необходимые для идентификации позиций данного сектора и состоящие из пар однопеременных кодов чисел, например, 1,5; 5,7; 7,6 и т.д. В пределах каждого сектора позиции, закодированные одним и тем же числом, например 5, разлиПоследовательность организована таким образом, что матрицы различаются только чередованием одних и тех же строк.

Поскольку в любой из матриц числа не повторяются, при повороте КД 10 на выходах СЧЭ (и на входах накопителя 16) непосредственно формируются однопеременные коды соответствующих позиций перемещения из данного сектора КД 10.

Для различения секторов КД 10 служат накопитель 16 и дешифратор 18, выделяющий из совокупности пар кодов на выходе

чаются по обрамляющим их позициям с кодами 1 и 7 или 4 и 13.

Для различения секторов КД служит дешифратор 8, выделяющий из совокупности неповторяющихся пар кодов на выходе накопителя 6 те пары однопеременных кодов, которые соответствуют переходу в соседний сектор (строку) и по существу являются кодами соответствующих секторов КД, например коды чисел 3,2; 6,4 и т.д. При срабатывании дешифратора 8 на выходе схемы ИЛИ 9 формируется сигнал, разрешающий занесение соответствующего кода в регистр 7, что обеспечивает указание текущего сектора КД 1. Поскольку при реверсе перемещения числа в указанных парах меняются местами, то кодами сектора КД 1, соответствующего, например, второй строке матрицы, являются коды пары чисел 3,2 и 4,6. В результате преобразователь позволяет различить 2б позиций перемещения при использовании единственной КД и четырех СЧЭ.

При повороте КД 10 по часовой стреу..че из положения, показанного на фиг. 2, на выходах СЧЭ 11 - 15 (с указанными на фиг. 2 весами) последовательно формируются коды (двоичные эквиваленты) 150-ти десятичных чисел, записанных ниже в виде закольцованной последовательности из пяти матриц размерности 5x6, каждая из которых соответствует одному из пяти секторов КД 10:

накопителя, те неповторяющиеся пары однопеременных кодов, которые соответствуют переходу в соседний сектор (матрицу) и по существу являются кодами соответствующих секторов КД. При срабатывании де- шифратора 18 на выходе схемы ИЛИ 19 формируется сигнал, разрешающий занесение соответствующего кода в регистр 17, что обеспечивает указание текущего сектора КД 10. В результате преобразователь позволяет различить более 2 позиций перемещения при использовании единственной КД и пяти СЧЭ.

Работа накопителя, показанного на фиг. 3, состоит в запоминании двух (текущей и предшествующей по времени) кодовых комбинаций на выходах СЧЭ с помощью двухразрядных сдвиговых регистров 20 - 24, количество которых равно количеству СЧЭ. При изменении позиции перемещения кодовая комбинация на выходах СЧЭ становится отличной от кодовой комбинации на выходах первых разрядов регистров. Это приводит к срабатыванию компаратора 25 кодов, который формирует команду на проПозиции, закодированные одним и тем же числом, например 1, различаются по обрамляющим их позициям с кодами 3 и 17 или 9 и 5. Такой преобразователь позволяет различить почти 2 позиций при использовании единственной КД с пятью СЧЭ и простейшего логического устройства.

Разнообразие вариантов преобразователя при фиксированном К оказывается весьма значительным благодаря возможностям варьирования как количества столбцов в матрицах, так и количества матриц в их последовательности. Расположение столбцов в матрице может быть таким, что грани- цы между активными и пассивными участками рисунка КД располагаются симметрично (как это показано, например, на фиг. 3), и/или таким, что количество позиций перемещения в самых узких участках рисунка КД более двух и максимально приближе- но к К. Это позволяет повысить технологичность преобразователя и его разрешающую способность.

Поскольку во всех матрицах числа 0 и (2к-1) отсутствуют и соответствующие кодовые комбинации на выходах СЧЭ являются нештатными, эта избыточность может быть использована для контроля функционирования преобразователя, например контроля наличия напряжения питания.

Для сосредоточения всех СЧЭ, в частности при контроле линейного перемещения, преобразователь может быть оснащен, например, К КД с одним и тем же комбинаторным, но циклически смещенным рисунком,

движение информации в регистрах и ее обновление на выходах накопителя.

КД может состоять и из одного сектора при этом логическое устройство преобразователя содержит лишь накопитель, как это показано на фиг. 3. При повороте КД на выходах накопителя последовательно формируются коды, необходимые для идентификации позиций перемещения и состоящие из неповторяющихся пар одно- переменных кодов 60-ти десятичных чисел, записанных в виде пятистрочной закольцованной матрицы:

причем с каждой из КД сопряжен соответствующий СЧЭ.

Формула изобретения

RG

I Ы Ы ГТ1 tT

Л б ..б,/ .,2 .. .8 ..A .,2 ..8,. ..2 ,.l

коЭ CGKTOPAкод

коЭ позициив секторе ,

Фиг. 2

1741261

10