Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1976 года по МПК G08C9/06 

1

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной и счетно-решающей техники и может быть использовано в качестве высокочастотного функционального преобразователя механических перемещений в цифровой код.

Известны преобразователи аналогичного назначения, выполненные на основе нониусных оптико-волоконных квантующих и кодирующих устройств.

Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий осветитель, оптически связанный через диафрагму с блоком управления, выходы которого оптически связаны с управляющими фотоприемниками, подключёнными к регистру сдвига и логическому элементу ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, кодирующий блок, входы которого оптически соединены с источниками света, попарно соединенными между. собой, а выходы - с фотоприемникамй, блок питания.

Диапазон нреобразования описанного ус;.тоойства определяется модулем нониусной шкапы и, как правило, не превышает нескольких квантов опорной щкалы. Расширение диапазона функционального преобразования требует применения крупномодульных нониусных шкал, что приводит к ухудшению габаритновесовых параметров чувствительного элемента преобразователя и, следовательно, ограничивает возможности его практического использования. Кроме того, точность преобразователя недостаточно высока из-за низкой метрологической надежности его электронной схемы, осуществляющей совместную логическую обработку амплитудно-модулированных сигналов с информационных и управляющих фотоприемников.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в

преобразователь введены блок определения направлеиия перемещения, реверсивный распределитель импульсов и ключевые элементы, а источники света разделены на две группы и подключены через соответствующие ключевые

элементы грубого отсчета к одному из входов блока питания, а к другому входу - через ключевые элементы нониусного отсчета, котоpbie соединены с регистром сдвига, причем управляющие фотоприемники через последовательно соединенные блок определения направления перемещения и реверсивный распределитель импульсов подключены к ключевым элементам грубого отсчета. Конструкция описываемого аналого-цифрового преобразователя поясняется чертежом. Преобразователь включает в себя осветитель 1, оптически соединенный через диафрагму 2 со входами 3 оптико-волоконного блока управления 4. Интервалы расположения щелей диафрагмы и входов управляющего блока относятся как интервалы делений опорной и нониусной шкал. Выходы управляющих световодов 5 оптически связаны с управляющими фотоприемниками (УФП) 6, подключенными параллельно входам логического элемента ИЛИ 7 к параллельному регистру сдвига (PC) 8. Выход логического элемента ИЛИ подключен к тактовому входу PC. Выходы управляющих фотоприемников подключены к блоку определения направления перемещения (БОНП) 9, выходы которого связаны с реверсивным распределителем импульсов 10. Преобразователь включает в себя также оптико-волоконный кодирующий блок 11, входы 12 которого разделены, например, на две группы 13, оптически соединенные с соответствующими группами источников света 14, которые попарно соединены между собой и присоединены к одному из входов блока питания (на чертеже не показан) через ключевые элементы грубого отсчета 15, подключенные к выходам распределителя импульсов, а к другому входу - через ключевые элементы нониусного отчета 16, связанные с выходами регистра сдвига. Выходные торцы световодов 17 кодирующего блока разведены по блоку разрядных фотоприемников 18 в соответствии с требуемой функцией преобразования. Работа преобразователя происходит следующим образом. При перемещении диафрагмы 2 ее непрозрачные участки последовательно перекрывают входные торцы 3 блока управления 4. Оптические сигналы с выходных торцов 5 воспринимаются фотоприемниками 6, которые в моменты полного перекрытия соответствующих входов 3 вырабатывают электрические импульсы. Пространственный период следования импульсов с одного и того же УФП равен интервалу деления опорной шкалы, а пространственный фазовый сдвиг между импульсами, вырабатываемыми соседними ФП - ра, Т вен , где п- число делении нониусНОЙ шкалы (знак зависит от направления перемещения). В зависимости от соотношения фаз импульсов, поступающих на входы блока 9, последний выдает управляющий сигнал на шину (-(-) или (-), что соответствует прямому и обратному ходу диафрагмы. При этом каждому положению диафрагмы соответствует единичный сигнал на одной из выходных шин распределителя, который с приходом тактовых импульсов сдвигается в ту или иную сторону в зависимости от знака выходного сигнала БОНП. Одновременно сигналы с ФП 6 подаются на входы регистра сдвига, который по команде с выхода элемента «ИЛИ записывает поступающую на него информацию и запоминает до прихода следующего управляющего сигнала на его тактовый вход. Это приводит к поочередному замыканию ключевых элементов 16 и зажиганию источников света из группы, в цепи питания которой находится замкнутый ключевой элемент 15. При этом всякий раз засвечивается один из входов кодирующего блока 11 и на выходе разрядных фотоприемников 18 формируется цифровой код заданной функции в точке совпадения. Описанный процесс кодирования происходит циклически с периодом, равным шагу опорной шкалы. Моменты начала и конца цикла задаются моментами переключения элементов 15. При этом каждому циклу кодирования соответствует своя группа источников света. Так, при шаге опорной шкалы мм, числе делений нониусной шкалы равном 10 изамкнутогуключевом элементе грубого отсчета, соответствующем диапазону О-1 мм значения функции преобразования в точках 0,1 мм; 0,2 мм; 0,3 мм0,9 мм формируются при помощи первой группы источников света. При переходе на следующий диапазон (1-2 мм) в формировании кода участвуют источники света второй группы. Описанная конструкция электронного узла преобразователя полностью исключает ошибку неоднозначности, поскольку каждое значение функции формируется отдельным источником света. Расширение диапазона преобразования в данном устройстве легко может быть достигнуто за счет пропорционального увеличения количества источников света, входов кодирующего блока, а также количества выходов распределителя. Таким образом, за счет введения в предложенный преобразователь новых конструктивных элементов удалось существенно расширить диапазон преобразования без ухудшения габаритно-весовых параметров подвижного элемента, а также повысить точность преобразования за счет исключения ошибки неоднозначности. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий осветитель, оптически связанный через диафрагму с блоком управления, выходы которого оптически связаны с управляющими фотоприемниками, подключенными к регистру сдвига и логическому элементу ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, кодирующий блок, входы которого оптически соединены с источниками света, попарно соединенными между собой, а выходы - с фотоприемниками, блок питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя и расширения его функ. циональных возможностей, в него введены блок определения направления перемещения, реверсивный распределитель импульсов и ключевые элементы, а источники света разделены на две группы и подключены через соответствующие ключевые элементы грубого отсчета

к одному из входов блока питания, а к другому входу - через ключевые элементы нониусного отсчета, которые соединены с регистром сдвига, причем управляющие фотоприемники

через последовательно соединенные блок определения направления перемещения и реверсивный распределитель импульсов подключены к ключевым элементам грубого отсчета.

/7

i i

П I-I

fd