Преобразователь перемещения в код

(594 Н 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НАВ рмация, свободная от мым точность преобра мирует помех, вателя и е параметяется тол опр оптических сигнало3 ил,лезнь ф-лы р ами 1 э.п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Институт электроники АН БСС(56) Авторское свидетельство СССВ 853642, кл. С 08 С 9/06, 1981,Патент Великобритании В 15154кл. С 4 Н, 1978.(57) Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в устройствах греобразования линейных перемещений в код, Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий источ - ник света, подвижную шкалу, оптическую систему, линейку фотоприемников, введены электрооптический затвор, тактовый генератор, распределитель импульсов, дешифратор, формирователь сигналов, постоянное запоминающее/ устройство (ПЗУ, дифференциальный усилитель, блок обработки сигналов. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, которые с помощью распределителя импульсов поступают последовательно на входы ПЗУ, блока обработки сигналов и дешифратор. Дешифратор управляет работой электрооптического затвора. При закрытом затворе с линейки фотоприемников поступают сигналы темнового тока и фоновых засветок. При открытом затворе на выходе линейки фотоприемников формируются информационные сигналы. При этом в формирователе сигналов по команде с дешифратора хранится ранее записанФ ная информация, На выходе дифференциального усилителя формируется разностной сигнал, который образует полезную информацию, поступающую в блок обработки сигналов. Таким обра- д зом, на выходе преобразователя фор 1277394Изобретение относится к автоматике и предназначено для использованияв устройствах, преобразующих линейное перемещение в цифровой кодЦель изобретения - повышение точности преобразователя.На Фиг.1 представлена структурнаясхема преобразователя; на Фиг,2 -1один из вариантов выполнения блокаобработки сигналов; на фиг. 3 - вре- Оменные диаграммы, поясняюшие работупр ео бр аз оват еля,Преобразователь содержит источник 1 света, электр ооптиче ский з атвор 2 метки 3 и кодовые окна 4 на 5подззижной шкале 5, оптическую систему 6, липецку 7 фотоприемников, тактовый генератор 8, распределитель9 импульсов, дешифратор 10, Формирователь 11 сигналов, постоянное запомииающее устройство (1 ЗУ) 12, дифференциальзшзЙ усилитель 13 блок 14обработки сигналов, который содержиткомпаратор 15, одновибратор 16, регистр 17 мажоритарный элемент 18,25элемент И 9, триггер 20, элементыИ-НГ 1, 22 и 23, инвертор 24, элемент И-НЕ 25, инвертор 26, элементИ 27, делители 28 и 29 частоты, одновибратор 30, триггер 31, счетчик 32,регистры 33 и 34.Б конкретном исполнении источник 1 света представляет собой лампу на- каливв апия, эл ектр о Опти че ский затворЯГ 2 выполнен на основе электрооптического модулятора МЛ-З, подвижная шкала 5 - прозрачный материал с нанесенными на него метками 3 и кодовыми окнами 4, причем кодовые окнаЩ представляют собой набор трехразряд - ных двоичных слов, ООО, 001, 0 О., 011 и др, (единице соответствует прозрачный участок, нулю - непрозрачный) Размер метки 3 в два раза меньше-15 чем один разряд кодового окна 4, что позволяет различать их при обработке информации в блоке 4 обработ" .ки сигналов. Оптическая система 6 это набор линз с соответствующими50 фокусными расстояниями, линейка 7 Фотоприемников выполнена по интегральной технологии, Формирователь 11 сигналов может состоять из аналоговой ячейки памяти и буферного усилителя с высоким Входным сопротивлением, дифференциальнь:й усилитель 13 и Формирователь 11 выполнены на полевых (серии, КП 350) и бипол 51 рньзх сгрии КТ 312) транзисгорах, тактовый генератор 8,. распределитель 9 импульсов, дешифратор 1 О и блок 14 выполнены на микросхемах 155. а ПЗУ 12 - на 556 РТ 4.Преобразователь работает следующим образом.0 тактового генератора 8 поступают импУльсзьз 35 на вхоД РаспРеДелителя 9. На Выходах последнего Формируются сигналы 36, 37 и 38, По приходу сигнала 36 на Вход ГЛУ 12 выбирается ранее записанная команда по первому адресу, дешкфрируется дешифратором 10 и сигнал поступает на управляющий вход электрооптиче "кого затвора 2, Эгзектрооптический затвор имеет быстродействие О .1 Гц и перекрывает свет Ог игто:111 кка 1 3 момент времени 1:, с Выбранного фотоприемника линейки 7 электрический сигнал 40, соответствующий сигналу темнового тока к фоновых засветок, поступает в Формирователь 11, После чего по сигналу дешифратора 10 в момент времени 1: электрооптический затвор 2 устанавливается на пропуска - ние света и па Входе того же Фотоприемника ИОЯ 1 зл 51 ется сигнал 9соответствующий оптической информации. При этом депзифратор 10 переводит Формкрователь 11 В режим хране.- ния ранее заггисаннск информации (тем 11 овой ток + фон и Выводит ее на Один из входов дифференцкапьного усилителя 13, На выходе дкфферен 1111 ального у сзглителя 13 Формируется раз ностньгй сигнал, т, е, полезный сигнал, соотВетствующий Оптической иззАОрмации, который по ззриходу тактирующего импульса 37 с распределителя 9 В мои:.Ит ззремени й-.-., записывается В информационный регистр блока 14.0 Выхода дифференциального уси - лителя 13 г.о сигналу 37 распределителя 9 через компара.ор 15 и одновибратор 16 поступает иззформация В регистр 17. Запись и 1-формации ОсушестВЛЯЕтСЯ ПО СИГНачаз ПОСтУПаЮЩИМ На упраьляюший гход регистра 17 через элементы И-НЕ 22 1". 23 с. распределк-.еззя 9 роце 1 саз-иси информации со всех последу 1 оших Фотоприемников линейки 7 длится до тех пор, пока элемент И 19 не обнаружит метку 3 .1 одВижнОЙ шкс 1 лы 5 ,код метки 3 и расстоязие между ией и кодовым окном подвижной шкалы 5 известны). В мо 12773945 10 15 20 30 35 40 45 50 55 мент обнаружения метки Э элемент И19 выдает сигнал, по которому триггер 20 опрокидывается и запрещаетпоступление сигналов через элемент22 с распределителя 9 на счетчик 32(в счетчике таким образом образуетсякод, соответствующий положению метки Э относительно линейки 7), При этомна входах элемента 25 устанавливаются разрешающие потенциалы, которыечерез инвертор 26 поступают на один вход элемента 27На второй вход элемента 27 постуйают тактовые импульсы37 генератора 8 через распределитель9 и инвертор 24. С выхода элемента27 сигналы поступают на делитель 28,с выхода которого каждый второй импульс поступает на тактовый вход регистра 17 (один разряд кодового окна перекрывает десять Фотоприемников линейки 71. Таким образом в регистре 17 заносится информация с каждого второго фотоприемника, перекрытого иэображением .кодового окна 4 подвижной шкалы 5 (перекрыто тридцать Фотоприемников линейки 7) . Выход делителя 28 соединен с входом делителя 29 на 15, выходной сигнал которого определяет завершение полного цикла считывания кодового окна 4. Выходы регистра 17 поступают на входы мажофритарного элемента8. На входы всех разрядов мажоритарного элемента 18 . поступают по пять сигналов с регистра 17 и выходной сигнал элемента 18 определяется большинством логических значений (например, если поступают на входы одного разряда 01011, то на его выходе будет "1" и т.д.). Информация из счетчика 32 и мажоритарного элемента 18 импульсом с одновибратора 30, который запускается делителем 29, записывается в регистры 33 и 34 (в регистре 33 - код о положении метки 3 относительно линейки 7, а в регистре 34 - код кодового окна 4 на подвижной шкале 5). Таким образом осуществляется компенсация дестабилизирующих. Факторов и разброса темновых токов в автоматическом режиме, т.е, схема преобразователя отслеживает любые изменения температуры окружающей среды, Фоновой засветки и т.д., в результате чего изменяется амплитуда опорных сигналов, Сигнал на входе блока 14 представляет собой только полезный сигнал, не зависящий от паразитных сигналов, Наличие мажоритарного элемента 18 значительно уменьшает вероятность ошибочного считывания трех- разрядного кода кодового окна 4.Преимуществом преобразователя является повышение точности измерения за счет исключения влияния паразитных сигналов на результат измерений. Неравномерность темнового тока фотоприемников линейки 7 может достигать несколько десятков, а в случае дкчнных линеек - до ста процентов от ста процентов от среднего уровня темнового сигнала. Значительное влияние на величину данной неравномерности и на абсолютное значение темнового тока оказывает изменение тем пературы окружающей среды. В достаточно больших пределах может меняться и фоновая засветка линейки 7 Фотоприемников в зависимости от условий работы прибора. В преобразователе-прототипе сочетание всех изложенных дестабилизирующих факторов может привести к тому, что в любом месте линейки 7 фотоприемников можетвозникнуть паразитный сигнал, тождественный полезному сигналу от иэоб 1ражения метки 3 и кодового окна 4подвижной шкалы 5, что прйводит кпогрешности в отсчете результата измеренияКроме того, могут возникнутьошибки и при считывании символовкодового окна 4 Онако наличие мажоритарного элемента 18 позволяет уменьшить вероятность ошибки, так каккаждый разряд определяется по пятисигналом фотоприемников, а не по одному (как в известном уотройстве) .Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в код, содержащий источник света и последовательно расположенные подвижную шкалу, оптическую систему и линейку фотоприемников, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены электрооптический затвор, тактовый генератор, распределитель импульсов, дешифратор, формирователь сигналов, постоянное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель, блок обработки сигналов, электрооптический затвор расположен на оптической оси между источником света и подвижной шкалой, выход тактового генератора соединен с входом77394 5 12 распределителя импульсов, первый выход которого соединен с входом опроса линейки фотоприемников, второй выход - с первым входом блока обработки сигналов, а третий выход - с входом постоянного запоминающего устройства и первым входом дешифратора, выхоц постоянного запоминающего устройства соединен с вторым входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом электрооптического затвора, а второй выход - с первым входом формирователя сигналов, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход линейки фотоприемников соединен с вторыми входами формирователя сигналов и дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом блока обработки сигналов,2. Преобразователь по п,1, о т - л и ч а ю щ и Й с я тем, что блок обработки сигналов содержит компаратор, два одновибратора, мажоритарный элемент, три регистра, два элемента И, два триггера, счетчик, четыре элемента И-НЕ, два инвертора и два делителя частоты, вход первого инвертора является первым входом блока, вход компаратора является вторым входом блока, выход компаратора соединен с входом первого одновибратора выход которого соединен с первым входом управления первого регистра, информационные входыкоторого соединены с выходами мажоритарного элемента, а выходы соединены с входами первого элемента И,выход которого соединен с входомпервого триггера, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход Я которого соединен с вторым входомуправления первого регистра, второйвыход первого триггера соединен спервым входом четвертого элементаИ-НЕ, выход которого соединен с вхо дом счетчика и вторым входом третьего элемента И-НЕ, вход первого инвертора соединей с вторым входомчетвертого элемента И-НЕ, а выходсоединен с первым входом второго эле мента И, выход которого соединенс входом первого делителя частоты,выход которого соединен с вторымвходом первого элемента И-НЕ и входом второго делителя частоты, выход 25 которого соединен с входом второгоодновибратора, выход которого соединен с входами управления второго итретьего регистров и с входом второго триггера, выход которого соеди нен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен свходом второго инвертора, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И..Олейни аказ 676 Подписноктета СССРткрытийская наб. к иауш д. 4/5 зводственно-полиграфическое пр О/57 Тираж 8 ВНИИПИ Государ ственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж,итие, г, Ужгород, ул. Проектная,