УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЧЕТНЫХ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1969 года по МПК G01P13/04 

Предлагаемое устройство относится к области автоматического измере1ния, «олтроля и слежения за Положением движущейся прямоЛинейной или вращающейся круговой щкалы (диффракционных, или .масштабных, или штриховых решеток, магнитных или ем1костных (Меток ил,и других) относительно .неподвижной 1последавателвности .позиционных чувствительных элементов.

Известны уст1ройс11ва получения счетных иммульсов ,на прямом и реверсном выходах В зависимости от на.прагвления движения объектов относительно чувствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементы.

В известных устройствах определение счетных импулысов 1ПО направлению движения решают по отношению только :К одной точке пространства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что с Целью разделения имлульсов ПО нескольким каналам в зависимости от иоследовательности их поступления оно содержнт ячейки за;по1ми1нания аида Предыдущего движения, входы которых подключены к соответствующнм входным каналам. Первый выход каждой г-ой ячейки соединен с соответствующим дополнительным входом .каждой (г+1)-й ячейки, а второй выход каждой (/+1)-й ячейки связан с другим допол.н.ительным входом i-ой ячейки, (Причем третьи выходы iBicex ячеек объединены и подсоединены IK зажиму, имнульсов пря.мого счета, четвертые выходы всех ячеек также объединены и .подключены к зажиму (Имнульсов обратного счета устройства. Кроме того, предлагаемое устройство отличается тем, что с целью унификации элементов схемы каждая ячейка запоминания вида предыдущего движения содержит схему за.держки, триггерный регистр, триггер со счетным входом, а также .первую, вторую третью, четвертую и пятую схемы совпадения, причем выход схемы задержки подключен к входу триггера и к выходу ячейки, другие входы которого выведены к внешним зажима.м, выход тр1иггера (подключен ко входам разрешения первой, второй и третьей .схем совпадения, вторые входы подключен:л к ряду входных зажимов ячейки, причем один из зажимов связаН со входом .схемы задержки. Схема совпадения связана со входом триггера со счетным входом. Выходы триггера .подключены к Первым входам четвертой и пятой схем совпадения, -ко вторым входам которых подсоединены .первый .и второй выходы триггеры со счетным входом. схемы тредлатаемого устройства; ма. фиг. 3- блок-схема стандартной ячейки, Входящей в состав предлагаемого устройства; на фиг. 4- второй вариант блок-схемы предлагаемого устройства; на фиг. 5 - третий вариант -блоксхемы Предлагаемого устрой)сгва. Предлагаемое устройство входит в состав устройств (С1М. |фи:Г. 1), ИОЗВОЛЯЮЩИХ ЛрОИЗводить Измерения линейных размеров и .неремещений. Устройство содержит датчик / перемещений, устройство 2 получения счетных имлульсов iB зависимости от направления перемещения и реверсивный счетчик 3. Датчик 1 перемещений представляет собой позиционные чувствительные элементы, такие как 0:бкладки конденсаторов, магнитные головки, фотоэлементы - фотодиоды и фотоумножители, относительно (которых (перемещается подвижная Ш1кала, состоящая .из металлических или диэлектрических меток, магнитных меток, интервалов освещенности или затемнения, интерференционных полос и т. д.. Позиционные чувствительные элементы мо-гут быть расположены |В некоторой закономерности, например в виде интервалов, образующих нониус подвижной шкалы, могут также определенным образом равномерно делить интервалы подвижной шкалы. Датчик перемещений выдает импульсы на HCKOTOpoiM количестве шин 4. В зависимости от направления движения подвижной шкалы импульсы выдаются последовательно от одной шины к другой. Предлагаемое устройство предназначено для получения им1пульсов пря1мого и обратного движений для выдачи их на реве|рсивное счетное устройство 1ПО шинам 5 и 5 сложения и вычитания соответственно. Ревер:СИ1вное счетное устройство накапливает импульсы того иди иного знака в зависимости от направления перемещения, oinpeделяя размер измеряемого перемещения. Схема (см. фиг. 2) состоит из устанавли. ваемых триггеров 7-9, схем 10-12 задержки, устанавливаемых триггеров 13-15 со счетным входом и со входом гашения, схем сонпадения 16-30 и собирательных ячеек 31 и 32. Устройство ((СМ. фиг. 2) предназначено для определения импульсов направления перемещения, т. е. прямого и обратного счета для случая, если количество нозиционных чувствительных элементов кратно трем (случаи, если количество чувствительных элементов не кратно трем, будут приведены ниже). На (входе 33 блок-схемы объединяются через схему «ИЛИ (не представленную на чертеже) или .подаются выходы позиционных чувствительных элементов с номерами 1, 4, /, ... На вход 34 аналогично подаются выходы чувствительных элементов с номерами 2, 3, Выходные сигналы устройства формируются 1на выходах 36 и 37. Выход 36 формирует счетные имлульсы реверса, а выход 37 - прямого счета. Те иные имтульсы 1служат для сложения или для щычитайия количества и«тервало1В измеряемого размера. Возможны четыре случая движения образ,ца и связанной с ним подвижной 1шкалы. При безусловно прямом движении движущиеся метки лодвижной шкалы пересекают чувствительные элементы в шорядке возрастания их номера. Безусловнореверсивное движение характеризуется тем, что при нем движущиеся метки или штрихи подвиж-ной щкалы пересекают чувствительные элементы в порядке убывания их . При услоннопрямом движеЕИИ (изменение направления движения с реверсивного иа прямое) одна из меток ШКалы сначала пересекает элемент с данным номером в реверситаном на правлении, вслед за тем этот же элемент пересекается при смене направления движения, т. е. в ;прямом направлении. Условнореверсное движение - это изменеиие направления движения с прямого движения на реверсное. При этом движении чувствительный элемент с данным номером пересекается также два раза в обратном порядке. Все эти случаи охватывают все возможные движения, если импульсы узкие. Предлагаемое устройство (см. фиг. 2) осуществляет выдачу импульсов прямого счета для (Случая безусловнопрямого движения следующим образом. Пусть (Предшествующее движение было, например, , 4, 7, .. ., а последующее стало , 5, 8, ... Это означает, Что после предшествующего движения остался включенным триггер 7, с выхода которого подаются стробирующие напряжения подпора на схемы совпадения 16- 18. Триггеры 8 к 9 после этого движения выключены, и на остальные схемы совпадения 19-24 стробирующие напряжения не поступают. С поступлением им(пульса на вход 35 выдается второе стробирующее напряжение на схему совпадения 18, которая срабатывает, и с ее выхода выдается импульс на собирательную ячейку 32, т. е. на .выход поступает импульс (пржмого счета. Одновременно с каждым поступлением входного импульса происходит соответствующая установка устройства через схемы 10-12 задержки для определения вида им(пульса последующего движения. С приходом любого им(пульса на вход 33 через схему 10 включается триггер 7 и выключаются риюге|ры 8 и 9; с (приходом импульса на вход 5 через схему // включается триггер 8 и выключаются триггеры 7 и Я и с приходом имульса на вход 35 через схему 12 включается риггер 9 и выключаются триггеры 7 и S.

триггер, в результате чего поступивший импульс заставляет срабатывать одну из схем совладения: 18, или 21, или 24.

Выход сработавшей схемы совпадения выдает шгпульс на собирательную ячейку 32, т. е. импульс прямого счета. При этом происходит подготовка схемы для любото возможного последующего движения, т. е. через соответствующую заде(ржку включается триггер данного Входа и выключаются два других.

Есл.и имеет место безусловнореверсное двИжение, то с каждым поступающИ|М импульсом сох1раняется установка схемы через задержки, но такой импульс выдается на выход 36.

Это будет следствием того, что в предыдущий момент остается включенным тот триггер, который имеет вход с номером i + l. Это означает, что с приходом безусловнореверсного импульса срабатывает одна из схем совпадения: 16, ИЛ.И 19, или 22. Указанные схемы совпадения запускают собирательную ячейку 31, которая выдает импульсы на выходе 36.

Если имеет место -смена направления двиЖ9НИЯ с реверсаого на прямое, т. е. имеет место условнопрямое движение, то В предшествующий момент один из трп-ггеров 13-15, имеющих счетный вход, подготавливает цепи образования импульса прямого движения, выдаваемого на ячейку 32.

Пусть для определенности это будет триггер 14. В предшествующий момент поступает импульс на ВХ01Д 34. Этот импульс через задержку включает триггер 8 и выключает триггеры 7 и Р.

Поскольку в предшествующий -момент было реверсное движение, это означает, что триггер 14 установлен от схемы совпадения 22, и на схему совпадения 28 со стороны триггера 14 поступает напряжение подпора. С поступлением последующего - вторОГО пмпульса на тот же вход 34 срабатывает схема совпадения 20, выдающ.ая второй стробирующий импульс на схему совпадения 28. Последняя схема срабатывает и запускает собирательную ячейку 32, т. е. выдается импульс безусловнапрямого движения. При срабатывании схемы совпадения 20 на счетный вход триггера 14 поступает импульс, который по заднему фронту перебрасывает этот триггер. После этого стробирующее напряжение снимается со схемы совпадения 28 и подается на схему совпаления 27. Это означает, что схема подготовлена для реализации последующей схемы направления движения с реверсного на прямое, которое осуществляется, если придет третий импульс на тот же счетный вход 34.

Если имеет место смена направления движения с прямого на реверсное, то отличие от рассмотренного заключается в том, что в предшествующий момент один из триггеров 13-15 со счетным входом подготавливает цепи образования импульса реверсного движения. Для рассмотренного входа 34 от схемы совпадения 18 устанавливается триггер 14 -в обратную сторону, так что будет выдано подпирающее напряжение на схему совпадения 27. С приходом второго импульса «а вход 34 эта схема сработает, |И собирательная ячейка 31 выдает им пульс реверса. Аналогичным образом работают схемы, включающие триггеры 13 и 15 со счетными входами.

Так, если повторно поступает имнульс на вход 33, то 0:Н через схему совпадения передается на одну ,из подготовленных -во время

предыдущего движения схем совпадения 25 и 26. Срабатывание той «ли иной схемы совнадения 25 или 26 определяется установкой триггера 13 со счетным входом во время предыдущего движения. Если повторно поступает

импулйс на вход 35, то он через схему совпадения 23 аналогично передается на вход одной из схем совпадения 29 или 30.

Установка триггера 15 во время предыдущего движения определяет, какая из указанных схем совпадения срабатывает.

Можно подразделять схему (см. фиг. 2) по повторяющимся элементам, выполняющим аналогичные функции, на три одинаковые ячейки или три элементарные схемы.

Ячейка (см. фит. 3) запоминает вид предыдущего движения, произ водит анализ последующего движения и выявляет вид получаемого импульса. Схема ячейки имеет основной вход 38, вход 39 безусловнопрямого движения, вход 40 безусловнореверсного движения, входы 41-43 установки триггера при безуслоинапрямом и -безусловнореверсном движениях, вход 44 установки триггера со счетным входом для осуществления условнопрямого д вижения и вход 45 установки того же триггера для осуществления условнореверсного движения. Схема та-кже содержит выход 46 установки, выход 47 установки реверса, выход 48 установки прямого счета, выxQд 49 реверса и выход 50 прямого счета, ячейку 51 задержки, триггер 52 и триггеры 53 со счетным входом, схему совпадения 54-58.

Для реализации количества входов, IKOTOрые кратны трем (ом. фит. 2), необходимо соединить между собой в «ольцо три ячейки (см. фиг. 3).

Если требуется определить им пульсы направления перемещения от количества входов

4, 7, 10 и т. д., т. е. Л 3/с+1, то необходимо соединить ячейки так, -как это изображено на фиг. 4. На фиг. 4 первые три ячейки 59-61 со входами 62-64 образуют -рассмотренную уже и -изображенную на фиг. 2 схему, у которой кол-ичество входов кратно трем. Одновременно образуется и замкнутый контур из четырех ячеек, 1который реализуется и проявляет себя только с последним сигналам на вход 65. Для образования этого контура добавляеТСя ячейка 66. Схема (см. фиг. 4) содержит диоды 67 (лучше, если вместо диодов будут поставлены эмиттердые повтор-ители, необходимые -для развязки сигналов). Выходные сигналы формируются на схемах 68 и 69

Для случая, есл,и количество сигналов от позиционных элементов будет З/с+2, то используется схема, изображенная на фиг. 5. Схема состоит из ячеек 72-76, номера выходов и входов которых соответствуют этим же номерам ячейки, изображенной яа фиг. 3. Входные сигналы от датчиков (Поступают на входы 77-81.

. Первые Т|ри ячейки образуют кольцевую схему, аналогичную той, которая изображена на фит. 2, т. е. эта кольцевая схема реализует количество входов, кратных трем. Одновременно .реализуется схема с обходом, 1кратным пяти, иа ячейках 72-76. Эта схема реализуется только тогда, когда ооступают Зк-Ы и З/с + 2 -входные шмпульсы. С приходом этих вмлульсов схема замыкается в кольцевую, кратную пяти. Диоды 52 (лучше эмиттерные повторители) используются для развязки сигналов. Выходные сигналы формируются схемами 83 и 84 на выходах 55 и 86. Схемы (см. фиг. 2, 4 и 5) реализуют все возможные виды входов .на лЮбую комбинацию позиционных элементов.

Особенность предлагаемого устройства заключается -в том, что оно ле только учитывает предысторию движения, но и устанавливается от каждого импульса. В этой связи устройство работает без накопления затомленных ООСТОЯН1ИЙ и устойчиво « сбоям.

Предмет изобретения

1. Устройство для получения счетных имПульсов на прямом и реверсном выходах .в зависимости от .направления движения объектов относительно чувствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементы,

отличающееся тем, что, с целью разделения импульсов .по неокольким каналам в зависимости от последовательности их .поступления, оно содержит ячейки запоминания вида предыдущего движения, входы .которых иодключены к соответствующим входным каналам, пер.вый выход каждой t-ой ячейки соединен с соответствующим дополнительным .входом каждой (1+1)-й ячейки, а второй выход каждой (г + 1)-й ячейки связан с другим дополнительным входом i-ой ячейки, причем третьи выходы всех ячеек объединены и .подсоединены к зажиму им.пульсов .прямого счета, четвертые выходы всех ячеек также объединены и иодключены IK зажиму импульсов обратного счета устройства.

2. Устройство .00 п. 1, отличающееся тем, что, с целью унификации элементов схемы, каждая ячейка запоминания вида предыдущего движения содержит схему задержки, триггеряый регистр, триггер со счетным входом, а также первую, вторую, третью, четвертую и пятую схемы совпадения, .причем выход схемы задержки подключен к входу триггера и ,к выходу ячейки, другие входы которого выведены .к внешним зажимам, выход триггера подключен ко входам разрешения первой, второй и третьей схем совпадения, вторые входы (подключены к ряду .входных зажимав ячейки, причем один из зажимов связан со входом схемы задержки, схема совпадения связана со входом триггера со счетным входом, выходы триггера .подключены к .первым входам четвертой и пятой схем совпадения, ко вторым .входам которых подсоединены первый и второй выходы триггера со счетным входом.

62

67

65

6l4