Преобразователь перемещение-код Советский патент 1977 года по МПК G08C9/00 

1

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике.

Оно может быть использовано для построения устройства ввода информации в ЦВМ, цифровых измерительных приборов и в АСУ различными технологическими процессами в качестве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин (электрического тока или напряжения, давления газов или жидкостей, момента вращения и т. д.), преобразуемых в координату световпго луча.

В настоящее время известны оптоэлектронные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) перемещения, построенные с использованием средств волоконной оптики. Положительными особенностями указанных АЦП перемещения являются: высокое быстродействие, щирокий, диапазон функциональных аналогоцифровых преобразований, относительная простота исключения ощибок неоднозначности кодирования пере.мещения, стабильность .метрологических характеристик и воз.можность микроминиатюризации эле.ментов и преобразователя в целом 1.

Указанному АЦП, как и другим типам преобразователей пространственного геометрического кодирования пере.мещений, принципиально присуща неоднозначность аналого-цифрового преобразования. Указанная неоднозначность возникает вследствие одновременной частичной засветки входным световым лучом двух смежных торцов простейших кодирующих элементов (ПКЭ) на входном торце волоконнооптического щифратора (ВШ) преобразователя и выражается в появлении на выходе шифратора ложного оптического кода координаты входного светового луча. Известно несколько методов исключения неоднозначности кодирования координат светового луча в указанных преобразователях.

Наиболее перспективным является метод исключения неоднозначности кодирования перемещения, который основан на использовании оптических сигналов, характеризующих положение входного светового луча относительно границ плотно уложенных смежных входных торцов простейщих кодирующих элементов щифратора. Этот метод не накладывает ограничения на способы квантования (равномерный, неравномерный или квазиравномерный) входного торца щифратора, т. е. позволяет осуществить построение .ЛЦП, реализующих равномерное, неравномерное или квазиравномерное квантование диапазона перемещения входного светового луча. К .А.ЦП, в которых исключение неоднозначности кодирования осуществляется

в соответствии с указанным методом, относится нреобразователь аналоговой величины в код, который является наиболее близким техническим решением к данному 2.

Он содержит волоконно-оптический шифратор, две группы фотоприемников, выходы первой и второй групп фотоприемников через соответствующие элементы ИЛИ соединены с информаиионными входами электронно-логического б.:ока, управляюш,ий вход которого соединен с в:.1ходом элемента И.

Указанньй нреобразователь имеет следуюП1ие недостатки: во-первых, невысокая надежность воспроизведения истинного кода заданной функции преобразования на выходе преобразователя вследствие использования донолнигельных управляющих каналов для исключения неоднозначности кодирования. Ложный электрический код может быть воспроизведен, например, при отказе одного из управляющих каналов, при непараллельности оси светового штриха границам входных торцов кодирующих элементов и др;

во-вторых, сложность конструкции волоконно-оптического шифратора и увеличенный расход светопроводящего волокна в связи с наличием в нем дополнительных световодов, число которых равно числу кодирующих элементов;

в-третьих, сложность настройки электронной части в связи с необходимостью выполнения управляющих каналов более чувствительными, чем информационные. Указанная необходимость обусловлена требованием надежного воспроизведения истинного кода заданной функции преобразования на выходе преобразователя.

Целью изобретения является упрощение преобразователя и повышение его надежности.

Это достигается тем, что в нреобразователь введены дополнительные элементы ИЛИ, к входам которых подключены выходы соответствующих грунп фотоприемников, а выходы дополнительных элементов ИЛИ соединены с входами элемента И.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 изображена часть входного торца предлагаемого преобразователя со световым «штрихом на нем.

Предлагаемый преобразователь содержит волоконно-оптический шифратор 1, первую 2 и вторую 3 группы фотоприемников, электроннологический блок 4, первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ, двухвходовой элемент И 7, выход которого соединен с управляющим входом электронно-логического блока 4 и элементы ИЛИ 8.

Входной величиной преобразователя являются координаты X входного светового луча 9, которые квантуются, а соответствующие им уровни квантования кодируются с учетом заданной функции преобразования.

Квантование координат входного светового луча 9 осуществляется входным торцом шифратора 1, образованного плотно уложенными, например, прямоугольными входными торцами жгутов светопроводящих волокон - простейшими кодирующими элементами 10. Указанны: кодирующим элементам условно приписаны соответственно четные и нечетные номера. Размер

А (см. фиг. 2) входного торца кодирующего эле.мента 10 устанавливается большим размера

8сечения светового луча 9 в плоскости входного торца шифратора 1-светового щтриха 11.

Кодирование уровней квантования, соответствуюших координатам X входного светового луча,осуществляется в шифраторе 1. При этом образование оптического кода заданной функции преобразования на двух группах выходных разрядных торцах шифратора 1 обеспечивается гибкими жгутами 12 светопроводящих волокон и соответствующей раскладкой выходных торцов отдельных указанных жгутов по выходным разрядным торцам щифратора 1. Выходные торцы жгутов 12 четных и нечетных разложены соответственно по двум группам выходных разрядных торцов, каждому из которых приписан определенный разряд двоичного кода.

При этом указанная раскладка выходных торцов кодирующих элементов по выходным торцам щифратора осуш,ествляется согласно единицам кодов кодируемых значений заданной функции преобразования.

Преобразование оптического кода в электрический код производится двумя группами 2 и 3 фотоприемников, одноименные выходы которых подключены через элементы ИЛИ 8 к входам электронно-логического блока 4.

Электронно-логический блок 4 выполняет обработку электрического кода, появляющегося на ее входах, с целью исключения ошибки от неоднозначности кодирования, возникающей при одновременной засветке лучом 9 двух соседних входных торна кодирующих элементов. Этот же блок выполняет функцию «Память, необходимую для сохранения выходного кода преобразователя при пересечении входным световым лучом границ смежных входных торцов кодирующих элементов. Управление электронно-логическим блоком осуществляется сигналом элемента И 7, первый и второй входы которого через первый 5 и второй 6 элементы ИЛИ подключены соответственно к первой и второй группам фотоприемников.

Работа предлагаемого преобразователя заключается в следующем.

При из.менении положения светового луча

9его штрих 11 перемещается по входному торцу шифратора 1 от исходного к конечному положению, соответствующе.му значению X преобразуемого положения светового луча.

В процессе указанного движения светового штриха 11 всякий раз, когда окажется засвеченным один из входных торцов кодирующих элементов (четный или нечетный), появятся истинные оптический и электрический коды кодируемого значения функции преобразования на одной из групп выходных разрядных торцов, одной из двух групп 2 или 3 фотоприемников соответственно, и выходах элементов ИЛИ 8. При этом исчезнет сигнал на выходе одной (или двух) из двух элементов ИЛИ 5 и 6 и на выходе двухвходового элемента И 7. Исчезновение сигнала на выходе элемента И 7 (управляющем входе электронно-логического блока) осуществит стирание ранее записанной информации в электронно-логическом блоке. При этом в электронно-логический блок вводится с выходов

л1е 1ен-()в ИЛИ 8 и запомнится новый истинiiMH код функции преобразования, соответствующий засвеченному входному торцу кодирую1цего элемента. Когда в процессе движения светового штриха 11 окажутся засвеченными два смежных входных торца четных и нечетных шифратора 1, на обеих группах выходных разрядных торцов шифратора 1 и фотоприемников, а также элементах ИЛИ 8 появятся оптические (возможно ложные) и электрические коды. При этом появятся сигналы на выходах двух элементов ИЛИ 5 и б и на выходе двухвходового элемента И 7. Это приведет к запрету записи электрического кода с выходов элемента ИЛИ 8 в электронно-логический блок.

Таким образом, при плавном перемещении светового штриха 11 по входному торцу (шифратора 1) происходит скачкообразная смена истинных значений кодов кодируемых значений заданной функции преобразования на выходах преобразователя.

Предлагаемый преобразователь перемешение - код, содержаш,ий только информационные каналы в шифраторе, имеет следующие преимущества перед аналогичными преобразователями, использующими для исключения ошибки неоднозначности кодирования дополнительные управляющие каналы:

более простую конструкцию в связи с отсутствием дополнительных управляющих жгутов светопроводящих волокон;

более высокую разрешающую способность при одинаковых параметрах осветителя, фотоприемников и размерах входного торца ВШ в связи с возможностью использования для формирования ПКЭ дополнительных управляющих жгутов светопроводящих волокон;

более высокую надежность работы в связи с принципиальной невозможностью появления ложного электрического кода на выходах преобразователя, поскольку для запрещения воспроизведения ложного электрического кода используются выходные сигналы четных и нечетных кодирующих элементов.

Указанные преимущества предлагаемого преобразователя pacнJиpяют область его при тенения особенно в тех случаях, когда требуется высокая надежность преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь перемещение - код, содержащий волоконно-оптический шифратор, две группы фотоприемников, выходы первой и второй групп фотоприемников через соответствующие элементы ИЛИ соединены с информационными входами электронно-логического блока, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И. отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, в него введены дополнительные элементы ИЛИ. к входам которых подключены выходы соответствующих групп фотоприемников, а выходы дополнительных элементов ИЛИ соединены с входами элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР ЛГо 346734,

кл. G 08 С 9/00. 17.04.70.

2. Авторское свидетельство СССР Х 462282 кл. Н 03 К 13/ 75, 04.11.72.

/ п

Г