Преобразователь перемещения в код Советский патент 1980 года по МПК G08C9/06 

1

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано в системах программного управления, телеуправления, контроля и т. д.

Для преобразования линейных и угловых перемещений в код часто применяются преобразователи, работающие на принципе непосредственного считывания. Характерной особенностью этой группы преобразователей является наличие кодовой шкалы, позволяющей каждому уровню квантования величины перемещения поставить в соответствие определенную кодовую последовательность.

Кодовая шкала жестко связана с объектом, перемещение которого преобразуется в код. Код считывается со щкалы при помощи блока считывающих эле.ментов. Конструктивно наиболее просты однодорожечные кодовые шкалы, выполненные в виде кодового кольца.

Один из известных преобразователей содержит в качестве кодовой шкалы кодовое кольцо 00010111 и три чувствительных элемента, расположенные вдоль дорожки с интервалом в один шаг квантования - 1/8 длины дорожки. При этом каждому из восьми положений кодовой шкалы соответствуют

неповторяющиеся трехразрядные кодовые последовательности: 000,001,010, 101,01, 111, ПО, 100 1.

Основным недостатком такого устройства является наличие ошибок считывания, возникающих на границах квантования. Вторым серьезным недостатком является необходимость размещения чувствительных элементов с интервалом в один шаг квантования. Обладая -конечными размерами, чувствительные элементы не позволяют разбивать щкалу на большое число квантованных уровней, так как при этом уменьшается щаг квантования. Это накладывает ограничения на расширение диапазона преобразования. К недостаткам следует отнести и то, что точность преобразования не может превышать величины шага квантования кодовой шкалы.

В другом известном преобразователе перемещений блок считывающих элементов выполнен в виде полупроводниковых элементов с зарядовой связью. Блок оптически связан с кодовой шкалой 2. Однако в таком преобразователе представлена только принципиальная возможность использования элементов с зарядовой связью.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь угла в код, содержащий однодо.рожечную кодовую шкалу, укрепленную на объекте перемещения, неподвижный блок считывающих элементов, оптически связанных с кодовой шкалой, а выходы блока считывающих элементов подключены к блоку преобразования комбинаторного кода в двоичный, состоящему из генератора лмпульсов, регистра сдвига, кольцевого ко.1мутатора, дещифратора исходных комбинаций и блока разветвлений 3.

Недостатком этого преобразователя является невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий однодорожечную кодовую шкалу, укрепленную на объекте перемещения, неподвижный блок считывания элементов, оптически связанных с кодовой шкалой, генератор импульсов, регистр сдвига, введены формирователь младших разрядов кода, формирователь импульсов грубого отсчета и счетчик, один выход генератора импульсов подключен к входу блока считывающих элементов, выход которого подключен к одному входу формирователя импульсов грубого отсчета, другой выход генератора импульсов подключен к одному входу формирователя младших разрядов кода, выход которого подключен к счетчику и другому входу формирователя импульсов грубого отсчета, выходы формирователя импульсов грубого отсчета подключены соответственно к другому входу формирователя младших разрядов кода и одному входу регистра сдвига, другой вход которого соединен с выходом счетчика, а блок считывающих элементов выполнен в виде полупроводникового элемента с зарядовой связью.

Структурная схема преобразователя пред ставлена на чертеже.

Преобразователь содержит кодовую шкалу 1, оптически связанную с блоком 2 считывающих элементов, генератор 3 импульсов, подключенный к входу блока 2 и к входу формирователя 4 младших разрядов кода, формирователь 5 импульсов грубого отсчета, входы которого соединены с выходами блока 2 и формирователя 4, а выходы подключены к одному входу регистра б сдвига и другому входу формирователя 4 младших разрядов кода, а другой вход регистра 6 сдвига соединен с выходом формирователя 4 через счетчик 7.

Блок 2 считывающих элементов выполнен в виде блока полупроводниковых элементов с зарядовой связью. Код на кодовой шкале 1 представлен комбинацией штрихов, «1 соответствует наличию штриха, а «О - отсутствию штриха.

Изображение кодовой шкалы проецируется на блок 2 считывающих элементов, число которых равно

(п + 1) -т,

гдеп- количество разрядов грубого отсчета; m- количество разрядов точного отсчета.

Все считывающие элементы расположены равномерно. Одному считывающему элементу соответствует квант перемещения. Светочувствительные элементы блока 2, получивщие при освещении электрический заряд, запоминают его.

При подаче на тактовые входы блока 2 сигналов с выхода генератора 3 импульсов, блок 2 работает в режиме регистра сдвига, перемещая полученные при освещении электрические заряды к выходу, где они преобразуются Б импульсы. Наличию щтриха на кодовой щкале 1 соответствует наличие импульса на выходе блока 2. Количество тактовых импульсов, необходимых для считывания инфор.мации со всего блока 2, равно количеству (п -f 1) -m светочувствительных элементов. Число тактовых импульсов с генератора 3 подсчитывается одновременно в т-разрядном счетчике формирователя 4. Импульсы переполнения счетчика формирователя 4 поступают на входы формирователя 5 и счетчика 7.

При появлении первого импульса на выходе блока 2, соответствующего «1 информации, производится опрос состояния счетчика формирователя 4 импульсом, поступающим с выхода формирователя 5. Состояние счетчика формирователя 4 соответствует в этот момент младшим разрядам выходного кода преобразователя, поскольку определяется числом светочувствительных элементов от начала блока 2 до местоположения первого разряда кодовой шкалы, спроецированной на блок 2. После считывания показаний счетчика формирователя 4 и образования младших разрядов выходного кода преобразователя в счетчике формирователя ля 4 устанавливается код и счет выходных импульсов генератора 3 продолжается.

Старшие разряды выходного кода вводятся в регистр 6 при помоши импульсов сдвига, поступающих с выхода счетчика формирователя 4 через счетчик 7. До появления первой единицы кода в регистр 6 заносится столько нулей, сколько импульсов сдвига успело выработаться в формирователе 4 к этому времени.

С момента формирования младщих разрядов кода импульсы сдвига вырабатываются до конца цикла преобразования с интервалом Ш тактов при начальном смещении гп/2 тактов. Первый из этих импульсов сдвига заносит в регистр 6 первую единицу, а последующие - остальные значения разрядов. При этом получается, что информация с