Многоканальный преобразователь угол-код Советский патент 1974 года по МПК G08C9/04 

(54) МНСГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ-4СОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Известен многоканальный преобразователь угол-код последовательного счета, содержащий кодовый дис и два индуктивных считывающих элемента на один канал, генератор импульсов и логическую схему считывания . Однако известный преобразователь сложен, доскольку в нем кажды считывающий элемент имеет три обмотки - рабочую, компенсационную и обмотку опроса, для п. не зависимых каналов требуется п схем формирова ния сигналов считывающих элементов и распределения единичных перемещений по входам сложения и вычитания раверсивного счетчика и дсчет чиков, причем необходимы зей между считывающими элементами и логической схемой, Целью изобретения является повышение надежности работы и упроще 1ние устройства. Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь содеркик распределитель импульсов, подключенный к генератору импульсов и соединенный каждым из п своих через диоды со входами двух однообмоточных считывающих элементов соответствующего канала, .два индуктивных компенсационных a;;-.,««r. та, подключенных через диоды ки всем выходам распределителя имдуль сов, два триггера, соединенных по одному входу через элемен-х вр«на ной задержки и диоды со всеми п выходами распределителя аипульсоь :И по другому входу через ферротраязисторный элемент с ооъе дин едиными ,выходами п считывающих элементов. по одному от каждого канала, и с выходом соответствующего компенсационного элемента, и два cyMijaтора по модулю 2, ко входам каждого из которых подключены выход од- . ного триггера непосредственно и выход другого триггера через ;г-раз рядный регистр сдвига, а выходы сумматоров по модулю ii соединены с соответствующими входами сложения и вычитания кольцевого реверсивного счетчика на пр разрядов ч р - разрядность кода перемещения;.

Предлагаемый преобра,зователь по сравнению с известным имеет в 3 раза меньше обмоток считывающих элементов, в п раз меньше схем формирования сигналов считывающих элементов и распределения единичных перемещении по входам ..сложения и вычитания реверсивного счетчика и в /г раз меньше сумматоров счетчиков (при сохранении общей емкости регистров счетчиков), ибщий объем оборудования сокращается примерно в два раза по сравнению с известной схемой, выполненной на тех же логических элементах, а количество связей между считывающими элементами и логической схемо уменьшается до п+2.

На фигД представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь содержит л (по числу каналов) зубчатых кодовых дисков I и соответствующие им п пар однообмоточных считывающих элементов 2, Считывающие элементы разделены на две группы А и Б: группу А СБ) составляют имеющие общий выход первые ( вторые) считывающие элементы Ц (по одному от каждого канала), аадои группе считывающих элементов 2 соответствует один однообмоточный компенсационный элемент 3 и один ферротранзисторный элемент 4, единичный вход которого соединен с выходами считывающих элементов 2, запрещающий вход - с выходом компенсационного элемента, нулевой вход - с выходом генератора импульсов о, а выход с единичн1ш входим соответствующего триггера Ь. Нулевой вход триггера 6 в групв(;соединен с выходами распределителя 7 через элемент задержки 8 и соответствующие диоды 9 Выходы распределителя 7 через диоды 9 соединены со входами компенсационных элементов 3, а его вход соединен с выходом генератора импульсов 5. ыход каждого триггера б соединен через п разрядный регистр сдвига Ю с первым входом одного из двух сумматоров по модулю два и вторым входом другого сумматора по модулю два, а выходы сумматоров il подключены ко входам сложения и вычитания реверсивного

кольцевого счетч 12 емкостьи пр разрядов, где / - разрядность кода перемещения.

Преобразователь работает следующим .образом.

При прохождении немагнитных зубцов дисков -L в прорезях сердечнико считывающих элементов 2 .изиеняртся индуктивности считывающих элементов LZ . .аксш1альная индуктивность отсутствии зубца в прорези сердечника) выбрана из условия ...

Vyg ,

2макс Щ 3 (1)

где 1з - индуктивность компенсационного элемента 3;

14 2-число витков обмотки ферротранзисторного элемента 4, соединенной с общим выходом элементов 2 и предназначенной для записи единицы в элемент ;

И - число витков обмотки элемента 4, соединенной с выходом элемента 3 и предназначенной для запрета записи единицы в элемент 4.

Но этому в случае / глй;/«:при одновременной подаче импульса от распределителя 7 на вход считывающего элемента 2 и вход компенсационного элемента 3 не происходит запись единицы в ферротранзисторный элемент 4 из-за равенства аыпервитков двух сигналов, действующих в противоположных направлениях, т.е. сигнал записи единицы, поступающий со считывающего элемента 2, полностью компенсирован сигналом компенсационного элемента 3.

При вхождении зубца диска в прорезь сердечника считывающего элемента индуктивность посл еднего уменьшается (практически в 2 раза и более), и поэтому возникает сигнал записи единицы в ферротранзисторный элемент 4 при одновременном поступлении импульсов на входы считывающего 2 и компенсационного 3 элементов. Числа витков обмоток выбраны так, чтобы ферритовый сердечник с прямоугольной петлей гистеризиса в элементе 4 перемагничивался в сторону записи единицы при величине индуктивности

(2макс гман)2ср (}

Это обеспечивает надежное функционирование предлагаемого преобра зователя: ферротранзисторный элемент 4, опрашиваемый считывающими импульсами от генератора импульсов 5, вырабатывает импульсы и прекращает выраратывание импульсов при /,. . Поскольку считывающие импульсы от генератора 5 поступают йа ферротранзисторные элементы с частотой, равной частоте импульсов тока от группы считывающих эленентов (на.п.равленных в сторону записи единицы), исключена возможность перемагничивания сердечника ферротранзисторно го элемента по частным циклам и, следовательно, возмо г ность ошибки. При атоы отношение сигнала к помехе на выходе ферротранзисторного элемента составляет не менее iu, чт.о обеспечивает высокую надежност схемы при условии вза;шозш1еняемоCTU олеыентов в ней, . Все л пар считывающих элементов опрашивают последовательно с чаСТ010ЙА/ - максимально возможное. число оборотов дисков макс- наибольшее Ч11сло зубцов диска из набора дисков; 4 - число единичных перемещений, формируемых на один шаг диска Так как с каждого выхода распределителя и пульсов 7, подключен ного ко входам двух считывающих элементов соответствующего канала подаются импульсы, смещенные относительно .ш-шульсов Ни входах считывающих элементов других каналов, то обеспечена возмоыюсть контроля за Пг независимыми одно от другого перемещениями с помощью одной схемы формирования сигналов считываюЩ,1Х эле,ентов и распределения единичных перемещений по входам сложения и вычитания счетчика. Графики А -. тг на временной диаграмме работы преобразователя (см.фиг.) поясняют фазовые сдвиги сигналов на п выходах распределителя импульсов. Далее {n-i-i ) ый гра;|)ик иллюстрирует работу ферротранзйсторного элемента, последовательно (по очереди) определяющего состояния считывающих элементов своей группы. Сигнал на запись единицы изображен под горизонтальной линией графика, а сигнал считывания единиЕ ы - над горизонтальной линией. Для примера на временной диаграм1Лб показано что импульс тока, прошедший через считывающий элемент 1-го канала в 1-й периоде процесса кодирования, достаточен для записи единицы в ферротранзисторныи элемент зуб диска находится в. прорези сердечника;, шпульс тока, прошедший через считывающий элемент канала в 1-м периоде процесса кодирования не вызвал записи единицы и т.д. В промазкуточноы случае (неполное экранирование сердечника ;5бцом диска) импульс тока с выхода считывающего элемента может вызвать неполную запись единицы в ферротранзисторныи элемент и, следовательно, плохо сформированный импульс на его выходе, В таком случае состоянию считывающего элемента можно приписать значени(е единицы или нуля с ошибкой в 1/2 единичного перемещения. икончательную сортировку состояний считывающих элементов (т.е. выходных сигналов ферротранзисторных элементов) по уровням 1 и, выполняет триггер tj Сем. (-f2) ой график временной диаграммы;. 1риггер б устанавливается в нулевое состояние импульсами с выходов распределителя 7 CcM.CTZy-J ) ий график), поступающими через диоды 9 и элемент задержки 8 и поэтому не совпадающиии во времени с импульсами на графкках 1, 2, ...п. Ьсли импульс на другом входе триггера б, характеризующий состояние считывающего элемента 2, имеет амплитуду и длительность, превышающие определенные уровни, то триггер 6 устанавливается в единичное состояние, в ином случае триггер остается в нул,вом состоянии. 1аким образом, на выходах двух триггеров б возникают сигналы, представляющие собой две двоичные последовательности состояний считывающих элементов многоканального преобразователя. Пусть А -последовательность состояний п считывающих элементов группы А, по одному элементу в каждой пары, в течение одного периода работы распределителя импульсов и в порядке опроса считывающих элементов, а Б - аналогичная последовательность состо яний считывающих элементов группы Ь, Последовательности А и Б задерживаются в двух регистрах сдвига Iu на один период ра(5оты распределителя импульсов. помощью двух сумматоров ii, осуществляющих сложение по модулю 2, выделяются единичные перемещения, соответствующие,, например, . каналу ; ,2 ...п) и t тому циклу работы преобразователя ( + (}mod2 (Bi K-t-Ai 1 k}mod2 ,k;Bt4k - члены последовательностей А и Ь, поступающие в сумматоры 11 непосредственно с выходов триггеров б; Aik.Bi.k , - члены последовательностей л и Б, поступающие в сумматоры 11 через регистры сдвига 1и ( f- 1,2, ... ). Возможность определения единичных перемещений по формулам С) обеспечена таким расположением считывающих элементов относительно зубцов кодовых дисков, что изменения индуктиБНОстей двух считывающих элементов одного канала происходят со взаимным относительным сдвигом по фазе на f , ЕСЛИ при 9TOU выполнены соотношения (1), (2) ц (3), то рассматриваемая логическая схема обеспечивает формирование четырех единичных перемещении на один шаг (зубец) кодового диска с равномерным заполнением шага единицами. действительно, переходя к импульсны сигналам, характеризующим СОСТОЯНИЙ считывающих элементов, и расс ;;атривая, например, по одному члену из последовательностей А и Ь на протяжении нескольких циклов работы преобразователя и.е кодирование перемещения по одному каналу), можно получить следующее: / i 2 3 456789 10... At,jiri u и IIUUllO... L 0 0 i 1 и 0 i I ... Хакая таблица состояний считывающих элементов соответствует максимально возможной скорости вра щения кодового Диска, когда время поворота диска на четверть шага равно периоду следования импульсов на том выходе распределителя, ериодические последовательности СОСТОЯНИЙ считывающих элементов одного канала (это не последовательности А и Б) имеют сдвиг по фазе на четверть лериода. рименяя формулы .4) к первому и второму, второму и третьему и т.д. столбцам таблицы, т.е. при двихении по табдице слева направо, можно получить только положительные единичные перемещения - четыре единицы на период последовательности. Напротив, двигаясь по таблице справа налево (что соответствует вращению кодо4ого диска в обратном направлении) . следовательно, применяя формулы ) к десятому и девятому, девятому L.ВОСЬМОМУ, и т.д. столонам тайлмпы МОЖНО получить только отрицательные единичные перемещения - четыре на период. При уменьшении вращения кодового диска в таблице появились бы одинаковые рядом стоящие столбцы за время между двумя опросами пары считывающих элементов не произошло изменения в их состояниях). Ьсли в одинаковых столбцах сами состояния считывающих элементов различны, то одноврем.енно появляются единичные перемещения разных знаков, которые не изменяют кода в кольцевом реверсивном счетчике -1-2, входы сложения и вычитания которого подключены к соответствующим выходам сумматоров ii. При разновременном появлении единичных перемещении разных знаков они алгебраически суммируются в закольцованном регистре. возможность счета единичных перемещений по /г независимым каналам, поступающих от сумматоров II в случаях различия состояний считывающих элементов в смежных циклах работы преобразователя, обеспечена применением реверсивного кольцевого счетчика емкостью пр разрядов, в котором п независимых р разрядных кодов располагаются последовательно, а также тем, что период работы реверсивного счетчика равен периоду работы распределителя шлпульсов. 1 олучение п независимых кодов перемещений в виде ОДНОЙ ДВОИЧНОЙ последовательности в одной и той же кольцевой схеме весьма упрощает задачу регистрации кодов,, например, ввод кодов в SBjrf, так как для этого не требуется дополнительный коммутатор. Диоды 9 развязывают параллельно включенные индуктивные элементы 2 и 3. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНА Многоканальный преобразователь угол-код, содержащий кодовые диски по числу каналов, с двух сторон каждого из которых размещены первый и второй индуктивные считывающие элементы, генератор импульсов и реверсивный кольцевой счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности у/абихы и упрощения устройства, в него введены распределитель, элемент задержки, компенсационные однообмоточные элбмвнуц, Феррр.транзистордулю два, а считывающие элементы выполнены однообмоточными, причем генератор шлпульсов подключен ко входу распределителя, выходыюторого через диоды соединены со входами считывающих элементов соответстьующего канала и входами компенсационных однообмоточных элементов, выходы первых и вторых считывающих .элементов подключены к единочному I входу соответствующих ферротранзисторных элементов, выходы компенсационных элементов подключены к запрещающему входу фероотранзис46 . 10 10рных элеменхоь. нулевые входы ные элементы, диоды, трйр г еры, регистры сдвига и сумматоры по мокоторых Тподключены к выходу генератора импульсов, а выходы - к единичному входу соответственно первого и второго триггеров, нулевые входы которых соединены через эле.мент задержки с выходами распределителя, а выходы триггеров - со входами первого и второго регистров сдвига и первыми входами сумматоров по модулю два, вторые входы которых подключены к выходам регистров , а выход - ко входам сложения и вычитания реверсивного кольцевого счетчика. 1 I I

Шш

.пВык m m-Т|гп m г