Способ преобразования перемещения в код и устройство для преобразования перемещения в код

.88. Бюл. У 43т т а ио изики тома- и моают эа естого лов выч ственно сигнало котортелей ны с помощ е полу двух ф-лы,жения. 2 с.п. ил. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Инсти у р д ф и электроники АН АрмССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1246373, кл. Н 03 М 1/24, 1984.Авторское свидетельство СССР 9 1392616, кл. Н 03 М 1/24, 1986, (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к ав матике и вычислительной технике жет быть использовано в системах программного управления станками и в системах управления оптическими телескопами. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код, основанного на преобразовании перемещения в первый и второй аналоговые сигналы с помощью кодового элемента, щелевых диафрагм и двух фотоприемников, формировании с помощью блоков вычитания третьего и четвертого аналоговых сигналов и преобразовании их в код блоком формирования выходного кода, Первый и второй аналоговые сигналы с помощью соответствующих аналого-цифровых преобразователей преобразуют в код и одновременно сравнивают с опорРными сигналами. По результатам сравнения формируют сигналы прямоугольной формы и для моментов совпадения фронта одного из них с единичным значением другого коды, соответствующие первому и второму аналоговым сигналам, преобразуют в пятый и шестой аналоговые сигналы соответственно. В первом и втором блоках вычитания из текущих значений соответственно первого и второго аналоговых сигнаанные части соответи пятого аналоговыхИзобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в системахпрограммного управления станками, всистемах управления оптическими телескопами,Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в код. 10На фиг,1 приведена функциональнаясхема преобразователя перемещения вкод, реализующего предлагаемый способ, для случая углового перемещения; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие 15способ преобразования,Преобразователь перемещения в кодсодержит кодовый элемент 1 с измерительной дорожкой (не показана), индикаторный элемент 2 с щелевыми диафрагмами (не.показаны), источники 3 и4 излучения, фотоприемники 5 и 6, усилители 7 и 8, компараторы 9 и 10,блоки 11 и 12 выделения максимального значения сигнала, каждый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, регистр 14, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)15, элемент И 16 и Формирователь 17фронтов, делители 18 и 19 напряжения, блоки 20 и 21 вычитания, блок22 формирования выходного кода и источники 23 и 24 напряжения,Измерительная дорожка кодовогоэлемента 1 представляет собой равномерно чередующиеся прозрачные и непрозрачные участки с шагом Ю,Неподвижные щелевые диафрагмы индикаторного элемента 2 сдвинуты друготносительно друга на величину 40Ч (К+-) где К - целое число причем14Фактивные участки щелей меньше активного участка измерительной дорожкикодового элемента 1, 451Преобразователь перемещения в кодв соответствии с предлагаемым способом работает следующим образом,При перемещении кодового элемента1 относительно щелевых диафрагм ин 50дикаторного элемента 2 излучениеисточников 3 и 4 излучения, модулированное сопряжением измерительнойдорожки с щелевыми диафрагмами, попадает на фотоприемники 5 и 6, в кото 55рых преобразуется в аналоговые сигналы трапецеидальной формы, сдвинутые друг относительно друга на 7/2,Эти сигнальь поступают на входы усилителей 7 и 8, с выходов которых усиленные сигналы (фиг,2 а, б) поступаютна первые входы компараторов 9 и 10,на вторые входы которых подаютсяопорные (пороговые) напряжения Уп ,и 1 пп от источников 23 и 24, равные половине максимального значениясоответствующих сигналов, На выходах компараторов 9 и 10 формируютсясигналы (фиг,2 в,г) прямоугольнойформы, сдвинутые относительно другдруга на /2,Одновременно сигналы с выходовусилителей 7 и 8 (фиг,2 а,б) поступают на первые входы блоков 11 и 12выделения максимального значениясигналов, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов компараторов 9 и 10 соответственно, На третьивходы блоков 11 и 12 поступают сигналы с выходов компараторов 10 и 9соответственно.Выделение максимального значениясигналов производится следующим образом,Сигнал Б (фиг.2 а) трапецеидальнойформы с выхода усилителя 7 поступаетна вход АЦП 13 блока 11, На выходеАЦП 13 формируется кодф"11 максХ ОПгде Б- напряжение на опорном входе АЦП 13;Б - максимальный код на выходемакаАБП 13,являющийся цифровым эквивалентомвходного сигнала, Код с выходов АЦП13 поступает на входы регистра 14,выходы которого соединены с входамиЦАП 15,Сигнал прямоугольной формы 1 фиг,2 в)с выхода компаратора 9 поступает напервый вход элемента И 16, на второйвход которого поступают импульсы(фиг.2 д) с выхода формирователя 17фронтов, формирователь 17 по переднему и заднему фронтам сигналов прямоугольной формы (фиг.2 в,г) формируетузкие импульсы (фиг,2 д),При этом элемент И 6 пропускаетна выход импульсы (фиг,2 е), когда наего втором входе присутствует сигналлогической единицы, Эти импульсы поступают на вход "Запись" регистра 14в момент, когда сигнал У 1 достигаетсвоего максимального значения Б, в39735 51015 з14 диапазоне , - Ц., т,е. при плоской вершине сигнала, Поэтому н регистр 14 всегда будет записан код, являющийся цифровым эквивалентом максималь ного значения сигнала Ц.Цщ11 р 11 1 моксопКод Ир с выходов регистра 14 поступает на цифровые входы ЦАП 15, на аналоговый вход которого подано напряжение, равное Ц я .Напряжение на выходе ЦАП 15Ццап "оо1 р 1 юТаким образом при перемещении кодового элементана выходе ЦАП 15 блока 11 всегда присутствует напряжение, равное максимальному значению сигнала Ц (0 ). Это напряжение посйтупает на делитель 18 напряжения с коэффициентом деления 2, выход которого соединен с входом блока 20 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал П с выхода усилителя 7. Так как величина напряжения на выходе делителя 18 равна Б ,/2, то на выходе блока 20 вычитания формируется симметричный относительно нуля сигнал трапецеидальной формы (фиг,2 ж)Аналогичным образом на выходе блока 12 формируется напряжение, равное максимальному значению сигнала П (фиг.2 б), которое через делитель 19 поступает на один вход блока 21 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал 11 с выхода усилителя 8, На выходе блока 21 также формируется симметричный относительно нуля сигнал трапецеидальной формы, сдвинутый относительно выходного сигнала блока 11 на я /2,Напряжения с выходов делителей 18 и 19 и сигналы с выходов блоков 20 и 21 вычитания поступают на входы блока 22 формирования выходного кода.Блок 22 (не раскрыт) содержит формирователь кода октанта, на выходах которого формируются три старших разряда выходного кода, Этими разрядами управляются коммутаторы, которые пропускают на вход собственного АЦП сигнал П и соответствующее ему опорное напряжение, сформированное на выходе делителя 18 напряжения, или сигнал Ц и соответствующее ему опорное напряжение с делителя 19, Величины опорных напряжений собственного АЦП блока 22 выбираются равными значениям 20 25 30 35 40 45 50 соответствующих сигналов при л/8. Поэтому максимальные значения интерполируемых сигналов могут быть отличны друг от друга,Изменение максимумов сигналов от дестабилизирующих факторов приведет к пропорциональному изменению напряжений на выходах соответствующих делителей 18 и 19 напряжения, что соответственно не приведет к асимметрии сигналов на выходах блоков 20 и 21 и, следовательно, снизит вероятность погрешности.Формула из обретения 1, Способ преобразования перемещения в код, основанный на преобразовании перемещения в первый и второй аналоговые сигналы, сдвинутые друглотносительно друга на л /.2, формировании первого и второго постоянных опорных сигналов, формиронании третьего и четвертого аналоговых сигналов и преобразовании третьего и четвертого аналоговых сигналов в выходной код, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем первый и второй аналоговые сигналы преобразуют в соотнетстнующие коды и одновременно сравнивают первый и второй аналоговые сигналы с одноименными постоянными опорными сигналами, по результатам сравнения формируют первый и. второй сигналы прямэугольной формы, код, соответствующий второму аналоговому сигналу в момент совпадения фронта первого сигнала прямоугольной формы с единичным значением второго сигнала прямоугольной формы, преобразуют в пятый аналоговый сигнал, код, соответствующий первому аналоговому сигналу и момент совпадения фронта второго сигнала прямоугольной формы с единичным значением первого сигнала прямоугольной формы, преобразуют в шестой аналоговый сигнал, третий аналоговый сигнал формируют, путем вычитания заданной части значения пятого аналогового сигнала иэ второго аналогового сигнала, а четвертый аналоговый сигнал формируютпутем вычитания заданной части значения шестого аналогового сигнала из первого аналогового сигнала,2, Устройстно для преобразования перемещения в код, содержащее два источника излучения, оптически соединенных через измерительную дорожкукодового элемента, и неподвижные щелевые диафрагмы, сдвинутые одна относительно другой на величину ы (к+-)14 фгде Ч - шаг измерительной дорожки кодового элемента; К - целое число, с первым и вторым фотоприемниками, выходы которых соединены с первыми входами одноименных блоков вычитания, выходы которых соединены с первым и 15 вторым входами блока формирования выходного кода,.первый и второй делители напряжения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока формирования 20 выходного кода, первый и второй источники опорного напряжения, о т - личающееся. тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены два компаратора и два 25 блока выделения максимального значения сигнала, выходы первого и второго фотоприемников соединены с первыми входами одноименных блоков выделения максимального значения сигналаи с первыми входами одноименных компараторов, выходы первого и второго источников опорного напряжения соединены с вторыми входами одноименных компараторов, выходы которых соединены с вторыми входами одноименных блоков выделения максимального значения сигнала, выход первого компаратора соединен с третьим входом второго блока выделения максимального значения сигнала, выход второго компаратора соединен с третьим входом первого блока выделения максимального значения сигнала, выходы первого и второго блоков выделения максимального значения сигнала через одноименные делители напряжения соединены с вторыми входами соответственно первого и второго блоков вычитания,439735 Составитель Е.Бударинратилло Техред М,Дидык орректор О,Кравцов едакт Заказ 6088/ Тираж 929 ИИПИ Государств по делам изобр Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д, 4/5 333 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4