ВПТБ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/64 H03M1/50 

1

Изобретение относится ж автоматике и вычислительной технике и может быть использовано во входных и выходных устройствах ЦВМ.

Известны многоотсчетные преобразователи угловых и линейных перемещений в цифровой код, содержащие импульсный генератор высокой частоты, опорный счетчик, синхронизирующий генератор синусоидальных .сигналов для питания многоотсчетного фазовращателя, формирователи фазовых импульсов, счетчики точного, промежуточных и грубого отсчетов (ТО, ПО и ГО), подсчитывающие число импульсов во временном интервале между опорным импульсом (старт-импульсом) и фазовыми импульсами, устройства согласования отсчетов, устраняющие ощибки неоднозначности, и выходные регистры.

Однако известные преобразователи обладают недостаточной надежностью работы и характеризуются сложностью.

Согласование отсчетов у известных преобразователей производится 1ПО результатам сравнения цифр, полученных в старшем разряде ТО и младщем разряде .более грубого отсчета, по весу, соответствующему старщему разряду ТО. При этом схема согласования отсчетов реализует следующую достаточно сложную логическую формулу.

10

При согласовании в обоих случаях поправка вводится в младший (незначащий) разряд выходного регистра ГО, который при введении поправки работает как сумматор со сквозным переносом, для чего он должен состоять из элементов типа триггера, что усложняет схему и снижает ее надежность.

Кроме того, необходима жесткая фазовая стабильность синусоиды, генерируемой преобразователем прямоугольных колебаний опорного счетчика-делителя в синусоидальные, относительно этих прямоугольных 1колебаний.

При выработке старт-импульса опорным счетчиком-делителем фазовая нестабильность преобразователя прямо входит в погрешность точного и грубого отсчетов, вызывая как погрешность в отсчете угла в точном отсчете. 3 так и возможность рассогласования отсчетов,, а при выработке старт-импульса специальным формирователем, подключенным к выходу преоб.разователя - возможность рассогласования отсчетов (погрешность точного отсчета не превосходит в этом случае единицы младшего разряда). Обеспечение такой фазовой стабильности, учитывая узкополосность преобразователя «прямоугольные колебания- синусоида (для обеспечения необходимой степени синусоидальности его выходного сигнала) является, как правило, сложной задачей. Целью изобретения является повышение надежности работы и упрощение устройства. Для этого в устройство введены счетчикделитель, триггеры, -схемы ИЛИ и дополнительные схемы И, причем выходы триггеров соединены со входами соответствующих счетчиков-накопителей, единичные входы триггеров соединены с выходами соответствующих первых схем ИЛИ, ; первые входы которых соединены соответственно с выходами клапанов промежуточных и грубого отсчета, вторые входы - с выхода.ми первых дополнительных схем И, первые входы которых подключены соответственно к выходам блока управления, а вторые входы - к выходам старших разрядов счетчиков-накопителей соответственно точного и аромежуточных отсчетов, вход3 счетчика-делителя подключен к выходу второй дополнительной схемы И, лервый вход которой соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход - через вторую схему ИЛИ,- к выходам клапан-ов промежуточных и грубого отсчета, ко вторым управляющи.м входам которых подключены соответствующие выходы счетчика-делителя, вход уетановки в нуль которого и нулевые входы триггеров соединены со входами установки в нуль счетчиков-накопителей точного, промежуточного и грубого отсчета. Изобретение пояснено чертежа.ми. На фиг. 1 приведена функциональная блоксхе.ма преобразователя на примере трехотсчетного преобразователя; .на фиг. 2 -в.ременная диаграмма работы преобразователя. Преобразователь содержит генератор импульсов 1, опорный счетчик-делитель 2, лреобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные 3, формирователь опорных фазовых импульсов 4, .многоотсчетный (в данном примере трехотсчетный) фазовращатель 5-1 (грубый отсчет), 5-2 (промежуточный отсчет), 5-3 (точный отсчет), формирователи фазовых импульсов 6-il, 6-2, 6,3, блок удравления 7, формирователь одиночного опорного фазового импульса 8, содержащий клапан и триггер памяти схем И 9 и ИЛИ 10 клапанов ТО , ПО 12, ГО 13, содержащих по клапану и триггеру памяти, схе.мы согласования ТО и ПО (И 14, ИЛИ 15), ПО и ГО (И 16, ИЛИ 17), счетчика-делителя 18, счетчиков-накопителей ТО 19, ПО 20 и ГО 21 с дополнитель4ными триггерами 22 и 23, схем И 24 и выходного регистра 25. Преобразователь работает следующим образом. Генератор импульсов 1 вырабатывает последовательность импульсов высокой частоты (фиг. 2, 1), которая поступает на непрерывно работающий в режиме деления частоты опорный счетчик-делитель .2. Выходной сигнал опорного счетчика-делителя 2 (см. фиг. 2, 2), являющийся сигналом синхронизации для преобразователя прямоугольных колебаний в синусоидальные 3, представляет собой однополярные прямоугольные сигналы со сквалсностью 2 и частотой / /ги-2, где /щ - частота следования импульсов ГИ, п - число триггеров опорного счетчика-делителя 2. Из указанного сигнала прео бразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные 3 вырабатывает синусоидальный сигнал той же частоты (фиг. 2, в). Фаза этого сигнала произвольна по отношению « синхронизирующему сигналу и может изменяться в процессе работы. Сигнал с преобразователя пря.моугольных сигналов в сииусоидальные 3 поступает на формирователь опорных фазовых импульсов 4, который формирует импульс, наприме,р, в момент прохождения синусоиды через нуль в положительном направлении (фиг. 2, 4), и на фазовращатели ТО, ПО и ГО (5-3, 5-2, 5-1) трехотсчетного фазовращателя. С выходов трехотсчетного фазовращателя сигналы (фиг. 2, 7; 2, 6; 2, 5) поступаю: на формирователи фазовых импульсов ТО, ПО и ГО (6-3, 6-2, 6-1), которые формируют импульсы, напри.мер, в момент прохождения синусоид через нуль (фиг. 2, 10; 2, 9; 2, 8). Работа преобразователя -начинается с момента подачи импульса запроса от устройства, в котором используется информация преобразователя (ЦВМ, система управления или отображения и т. д.). При подаче импульса запроса па вход а блока управления 7 (фиг. 2, М) производится сбрасывание на нуль счетчиков-накопителей ТО, ПО и ГО (19, 20, 21), а счетчика-делителя 18 и дополнительных триггеров 22 и 23. С задержкой во времени, необходимой для сбрасывания на .нуль счетчиков (18, 19, 20, 21) и дополнительных триггеров 22, 23 и образуе.мой в блоке управления 7, импульс запроса через блок управления открывает клапан формирователя одиночного опорного фазового импульса 8 и первый во времени из опорных фазовых импульсов формирователя 4 (фиг. 2, 12) проходит на управляемые клапаны ТО, ПО и ГО; одновременно с этим первый опорный фазовый импульс с задержкой во времени, образуемой в блоке управления 7, закрывает клапан формирователя 8 и тем самым запрещает прохождение последующих опорных фазовых импульсов на клапаны ТО, ПО и ГО. Через клапан ТО начинают поступать импульсы заполнения на счетчик-накопитель ТО 19 с генератора импульсов 1. Одновременно

с этим сигналами открытых клапанов ПО. и ГО (12 и 13) через схему ИЛИ 10 открывается схема И 9, через которую на сч.етчиклелитель 18 начинают поступать импульсы с генерато,ра импульсов 1 (фиг. 2, IS).

Примечание. Для многоотсчетных преобразователей числа значащих разрядов в промежуточном и грубом отсчетах выбирают обычно равными между собой и притом меньшими, чем в точном отсчете. Это объясняется тем, что для построения, например, 16-разрядного преобразователя с точным отсчетом, имеющим кратность редукции 256 2 для обеспечения надежного согласования отсчетов фазовая точность грубого отсчета должна быть не хуже ±1/4 старшего разряда точного отсчета, т. е. соответствовать 10 двоичным разрядам, что пака труднодостижимо. Поэтому вводится ПО с кратностью электрической редукции Р 16 (для рассматриваемого примера). Число разрядов т счетчика 18 выбирают исходя из следующего соотношения:

т - п - ( - logjPr) - 1,

где л -число .разрядов опорного счетчикаделителя, РТ--кратность электрической редукции точного отсчета. Яр - кратность электрической редукции промежуточного (грубого) отсчета.

Для данного примера m 3. С выхода счетчика 18 через открытые клапаны 12, 13 и схемы ИЛИ 15, ИЛИ 17 на счетчики-на.копители ПО 20, 22 и ГО 21 и триггер 23 начинают поступать импульсы заполнения (фиг. 2, 14). Частота их следования соответствует числу разрядов в счетчиках-накопителях ПО и ГО и в общем случае различна для счетчиков-накопителей ПО и ГО. Для данного примера количество разрядов счетчиков-накопителей ПО и ГО одинаково и поэтому заполнение счетчиков ведется импульсами одной частоты. Эти импульсы «привязаны к опорному фазовому импульсу, вырабатываемому формирователем 4, с точностью до периода следования импульсов генератора импульсов 1, и с этой точностью их «привязка не зависит от фазового сдвига между сигналом преобразователя прямоугольных колебаний в синусоидальные 3 и выходными сигналами опорного счетчикаделителя 2.

Можно показать, что при отсутствии такой синхронизации импульсов заполнения ПО и ГО наличие переменного во времени фазового сдвига преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные 3 приводит к ограничению допустимой точности более грубого отсчета, а в том случае, если амплитуда фазовых смещений, приведенная к угловым величинам достигает четверти значащего разряда более грубого отсчета, согласования вообще невозможно.

Таким образом, введение дополнительного счетчика-делителя 18 избавляет от необходимости обеспечивать фазовую стабильность

преобразователя прямоугольных колебаний в синусоидальные 3.

Это решение является отличительной чертой .предлагаемого преобразователя и, учитывая сложность фазовой привязки преобразователя пря.моугольных сигналов в синусоидальные 3, обеспечивает большую простоту и наделшость всего преобразователя в нелом. Работа счетчика 18 продолжается до тех

пор, пока хотя бы один из клапанов ПО и ГО (12, 13) открыт. По окончании заполнения временных интервалов ТО, ПО и ГО (фиг. 2, 17; 2, 16; 2, 15) клапаны 11, 12 и 13 устанавливаются фазовыми импульсами с

формирователей 6-3, 6-2, 6-1 в исходное (закрытое) состояние, а в счетчиках-накопителях 29, 20-22, 21-23 остается информация об угловом положении фазовращателей ТО, ПО и ГО (5-3, 5-2, 5-1) трехотсчетного фазовращателя.

На этом цикл формирования информации об угловом или линейном положении отдельных отсчетов трехотсчетного фазовращателя заканчивается. После этЬго необходимо произвести ряд операций, связанных с дальнейшей работой преобразователя - произвести согласование отсчетов, подготовить выходной регистр 25 к приему инфорлгации, переписать информацию из счетчиков-накопителей 19, 20,

21 в выходной регистр 25. Все эти операции осуществляются посредством четырех импульсов, вырабатываемых блоком управления 7. Выработка импульсов управления производится после -прихода на блок управления 7

второго по времени, относительно момента прихода импульса запроса опорного фазового импульса с формирователя 4, который дает разрешение на прохождение в блок управления 7 соответствующих сигналов с опорного

счетчика-делителя 2.

Путем логической обработки этих сигналов вырабатываются четыре сдвинутых во времени друг относительно друга раздельных импульса управления. Первым импульсом производится согласование ТО и ПО, а также сбрасывание на нуль выходного регистра 25 без выдачи информации (фиг. 2, 18). Вторым импульсом производится согласование ПО и ГО (фиг. 2, 19).

Триггеры 22 и 23 ло своему весу соответствуют старшим разрядам предыдущих отсчетов. Согласование отсчетов осуществляется по показанию только лишь старшего разряда предыдущего отсчета при помощи импульса, выдаваемого блоком управления 7. В том случае, если в старшем разряде младшего отсчета нуль, в дополнительный разряд следующего отсчета (триггеры 22, 23), через схемы И 14 и ИЛИ 15 для ПО и схемы И 16

и ИЛИ 17 для ГО записывается единица. Информация в триггерах 22 и 23 во внимание «е принимается.

В некотором начальном положении фазовые импульсы каждого последующего отсчета

постоянно смещаются по отнощению к импульсу предыдущего отсчета в сторону отставания по времени на половину старшего разряда более младшего отсчета. В этом случае допустима погрешность более грубого отсчета величиной в ±Л/2 старшего разряда младшего отсчета.

Таким образом, логическая операция при согласовании отсчетов в настояш,ем преобразователе более проста, чем в известных преобразователях, требует более простых схем для реализации и, следовательно, обеспечивает большую надежность при равных требованиях к относительной точности грубых отсчетов. После согласования отсчетов третьим импульсом (фиг. 2, 20), вырабатываемым блоком управления 7, производится перезапись информации из счетчиков-накопителей 19, 20, 21 че,рез схемы И 24 и выходной регистр 25 и, наконец, четвертый импульс (фиг. 2, 21) производит установку триггерных схем блока управления 7 в исходное состояние. На этом цикл преобразования заканчивается. Очередной цикл начинается с приходом следующего импульса запроса.

Информация об угло1вом положении трехотсчетного фазовраш,ателя (5-3, 5-2, 5-1) может быть считана с выходного регистра 25 импульсом считывания (вход б), вырабатываемым потребителем информации преобразователя.

Предмет изобретения

Многоотсчетный преобразователь угловых и линейных перемещений в двоичный код, содержащий генератор импульсов, соединенный с импульсным входом клапана точного отсчета и входом опорного счетчика-делителя, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные, многоотсчетный фазовращатель, формирователи опорных фазовых импульсов и клапаны соответственно грубого, промежуточных и точного отсчета, выход преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные соединен со входом формирователя опорных фазовых импульсов, К выходу которого подключен формирователь одиночного опорного фазового импульса, соединенный выходом с первыми управляющими входами клапанов грубого, промежуточных и точного отсчета и входом блока управления, другие входы которого соединены соответственно с выходом формирователя опорных фазовых импульсов и выходами соответствующих разрядов счетчика-делителя, выходы блока управления соедипены соответственно с управляющими входами формирователя одиночного опорного фазового импульса, входами установки в исходное состояние выходного регистра и счетчиков-накопителей точного, промежуточных и грубого

отсчета, выходы разрядов которых подключены к первым входам схем И, вторые входы которых подключены к соот1ветствующему выходу блока управления, а выходы - ко входам выходного регистра, Ко входу счетчика

накопителя точного отсчета подключен выход клапана точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения устройства, в него введены счетчик-делитель, триггеры, схемы ИЛИ и дополнительные схемы И, причем выходы триггеров соединены со входами соответствующих счетчиков-накопителей, единичные входы триггеров соединены с выходами соответствующих первых схем ИЛИ, первые входы

которых соединены соответственно с выходами клапанов промежуточных и грубого отсчета, вторые входы - с выходами первых дополнительных схем И, первые входы которых подключены соответственно к выходам блока

управления, а вторые входы- к выходам старших разрядов счетчиков-накопителей соответственно точного и промежуточных отсчетов, вход счетчика-делителя подключен к выходу второй дополнительной схемы И, первый вход Которой соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход - через вторую схему ИЛИ - к выходам клапанов промежуточных и грубого отсчета, ко вторым управляющим входам которых подключены соответствующие выходы счетчика-делителя, вход установки в нуль которого и нулевые входы триггеров соединены со входами установки в нуль счетчиков-накопителей точного, промежуточных и грубого отсчетов.

TTl t М t tM t t

r I t т

Pus.l

a

::U