Преобразователь перемещения в код

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11741304(51) М.К . 6 08 С 9/06 Гасударственный комитет Опубликовано 15.06.80. Бюллетень22Дата опубликования описания 21.06.80до делам наооретеннй н аткрытнй(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД 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 шкалы при помощи блока считывающих элементов. 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 д один шаг квантования - 1/8 длины дорожки. При этом каждому из восьми положений кодовой шкалы соответствуют неповторяющиеся трехразрядные кодовые последовательности: 000, 001, 010, 101, 011, 111, 110, 100 1. Основным нелостатком такого устройстваявляется наличие ошибок считывания, возникающих на границах квантования. Вторым серьезным нелостатком является необходимость размещения чувствительных элементов с интервалом в один шаг квантования, Обладая конечными размерами, ч встви+1 О тельные элементы не позволяют разбиватьшкалу на большое число квантованных уровней, так как при этом уменьшается шаг квантования. Это накладывает ограничения на расширение лиапазона преобразования.К недостаткам следует отнести и то, что точность преобразования не может превышать величины шага квантования кодовой шкалы.В другом известном преобразователеперемещений блок считывающих элементов выполнен в виле полупроводниковых эле ментов с зарядовой связью. Блок оптическисвязан с кодовой шкалой 12. 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 однодорожечную кодовую шкалу, укрепленную на объекте перемещения, неподвижный блок считывающих элементов, оптически связан ных с кодовой шкалой, а выходы блока считываюших элементов подключены к блоку преобразования комбинаторного кода в двоичный, состоящему из генератора ямпульсов, регистра сдвига, кольцевого коммутатора, дешифратора 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, ф генератор импульсов, регистр сдвига, введены формирователь младших разрядов кода, формирователь импульсов грубого отсчета и счетчик, один выход генератора импульсов подключен к входу блока считы 25 вающих 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 зО 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- о ставлена на чертеже.Преобразователь содержит кодовую шкалу 1, оптически связанную с блоком 2 считывающих элементов, генератор 3 импульсов, подклюценный к входу блока 2 и к входу формирователя 4 младших разрядов кода, 4 формирователь 5 импульсов грубого отсчета, входы которого соединены с выходами блока 2 и формирователя 4, а выходы подключены к одному входу регистра 6 сдвига и другому входу формирователя 4 младшихф разрядов кода, а другой вход регистра 6 сдвига соединен с выходом формирователя 4 через счетчик 7.Блок 2 считываюших элементов выполнен в виде блока полупроводниковых элементовс зарядовой связью. Код на кодовой шкале 1 представлен комбинацией штрихов, 1 соответствует наличию штриха, а О отсутствию штриха. Изображение кодовой шкалы проецируется на блок Й считываюших элементов, число которых равно(и+ 1) щ,гдето в количество разрядов грубого отсчета;Гп - количество разрядов точного отсчета.Все считывающие элементы расположены равномерно, Одному считываюшему элементу соответствует квант перемещения. Светочувствительные элементы блока 2, получившие 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 в импульсы. Наличию штриха на кодовой шкале 1 соответствует наличие импульса на выходе блока 2. Количество тактовых импульсов, необходимых для считывания информации со всего блока 2, равно количеству (п + 1) т светочувствительных элементов, Число тактовых импульсов с генератора 3 подсчитывается одновременно в гп-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 формирователяля 4 устанавливается коди счет выходных2импульсов генератора 3 продолжается.Старшие разряды выходного кода вводятся в регистр 6 при помощи импульсов сдвига, поступаюШих 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 младших разрядов кода импульсы сдвига вырабатываются до конца цикла преобразования с интервалом ГП 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 с741304 Формула изобретения ель И. НазарШтфрич ина Корректор Е. Каменска о писное Состани я Техред К Тираж 682 И Государственно делам изобретени осква, Ж - 35, Р Патентэ, г. УжРедактор Н. КаменсЗаказ 3208/49ЦНИИпо13035,Филиал ПЛ дСССРйд. 4/5оектная о ком итетай и открытаугиская набород, ул. 1 выхода блока 2 поступает в формирователь 4 в серединах интервалов, образованных импульсами сдвига, что и решает задачу устранения неоднозначности считывания кодов на границах квантования.В результате отсчета счетчиком 7 ровно г импульсов сдвига в регистре 6 окажется занесенным полностью код старших разрядов. Основным преимуществом предложенного устройства является то, что в нем одни 40 и те же конструктивные узлы совмещают в себе возможность одновременного получения грубого и точного отсчета. Грубый отсчет осуществляется за счет считывания П -разрядного кода, обеспечивая точность1 Я измерения 1/2", а точный отсчет обеспечивается внутришаговым делением на величину 1 т 1 чувствительных элементов, размещающихся на одном шаге квантования шкалы. Поэтому точность измерения в предложенном устройстве оказывается выше в 2 о тп раз. 25Преобразователь перемещения в код, содержащий однодорожечную кодовую шкалу, укрепленную на объекте перемещения, неподвижный блок считывающих элементов, оптически связанных с кодовой шкалой,генератор импульсов, регистр сдвига, огличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него 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,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ло 388290, кл. б 08 С 3/04, 973.2, Носов Ю. Р. и др. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. Сов, радио, 1976. с. 110 - 111.3. Шарин Ю. С. и др. Комбинаторные шкалы в системах автоматики. Энергия, 1973, с. 31 - 32, 58 - 60, рис, О, 11, 28 (прототип).