Преобразователь перемещение код

(51 ЕРЕМ л. М 2едовастеменко,ельскии инсти т авА,Никиф в льство СССР 1/26, 1984.льство СССР1/24, 1984. видет НОЗМ видетН 03 М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных и угловых перемещений элементов следящего привода деталей станков, подвижных частей приборов и т.п, Целью изобретения является повышение точности преобразователя, Цель достигается тем, что в преобразователь перемещение-код, содержащий кодо1753593 вую шкалу 1 с периодом расположения активных и пассивных участков д 2", где двес единицы младшего разряда, р - число разрядов, 2 Р считывающих элементов 2, расположенных вдоль кодовой шкалы с,шагом д(1 + 2 п), где и - любое целое число, преобразователь 5 перемещение - код, выполненныйна элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, введены пороговые элементы 3, соединительные блоки 7, включенные между Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных и угловых перемещений элементов следящего привода, рабочих органов станков, подвижных цастей приборов и т.п.Известны применяемые для этой цели преобразователи геремещение - код, содержащие кодовую шкалу с колицеством кодовых дорожек, равным числу разрядов выходного двоичного арифметического кода.Их недостаток - сложность и нетехнологичность конструкции кодовой шкалы, вследствие большого количества кодовых дорожек и малого значения периода младшей кодовой дорожки, равного удвоенной величине веса единицы младшего разряда,Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь перемещение-код, содержащий кодовую шкалу с периодом расположения активных и пассивных участков д 2 Р, где д- вес единицы младшего разряда, р - число разрядов, 2 Р считывающих элементов, расположенных вдоль нее с шагом д(1 + 2 п), где и - любое целое число, Известный преобразователь содержит также преобразователь кодов считывающих элементов в двоичный арифметический код, выполненный на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, разрядные выходы которого являются выходами преобразователя перемещение код, В этом преобразователе перемещение-код устранен недостаток, присущий аналогу, но в нем велика вероятность сбоя выходного кода из-за погрешностей считывающих элементов, приводящих к смещению момента их срабатывания (геометрические погрешности расположения, дрейф выходного сигнала и порога срабатывания, несовершенства оптической или иной физической системы, обеспечивающей работу считывающих элементов), что снижает точность известного преобразователя,выходами соответствующих считывающих элементов 2, Введение дополнительных блоков с соответствующими связями позволяет упорядочить очередность срабатывания пороговых элементов 3 за счет выравнивания сигналов, возникающих на входе пороговых элементов 3 при перемещении считывающих элементов 2 вдоль кодовой шкалы 1 и в момент перехода с активного участка шкалы 1 на пассивный. 4 ил. Вследствие упомянутых погрешностейсчитывающих элементов очередность, в которой должны происходить изменения их сигналов при перемещении относительно 5 кодовой шкалы, нарушается, код считывающих элементов соответственно видоизменяется, а результат его преобразования в двоичный арифметический код создает погрешность, превышающую погрешность мо мента срабатывания считывающихэлементов.Целью изобретения является повышение точности.Эта цель достигается тем, что в преоб разователь перемещение - код, содержащийкодовую шкалу с периодом д 2 Р расположения активных и пассивных участков, где д - вес единицы младшего разряда, р - цисло разрядов, 2 Р считывающих элементов, 20 расположенных вдоль кодовой шкалы с шагом д(1+ 2 п), где и - целое число, преобразователь кода, разрядные выходы которого являются выходами преобразователя перемещение - код, введены 2 Р пороговых эле ментов, а выходы пороговых элементовсоединены с входами преобразователя кода, выходы пары считывающих элементов, расстояние между которыми равно д(2 Р х хК ="1), где К - целое число, связаны соеди нительным блоком, содержащим две параллельно-встречно включенные цепи из последовательно соединенных инвертора и резистора, если число К - нечетное, или один резистор, если К - четное.35 Однако совокупность введенных признаков обеспечивает получение сверхсуммарного положительного эффекта, заключающегося в повышении тоцности преобразователя за счет исключения сбоев 40 его выходного кода, возникающих вследствии погрешностей считывающих элементов.Введение дополнительных блоков между выходами считывающих элементов позволяет упорядочить очередность срабатыва ния пороговых элементов за счетвыравнивания сигналов, возникающих навходе пороговых элементов при перемещении считывающих элементов вдоль кодовойшкалы.На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого преобразователя для р =, 4,и = 8; на фиг, 2 - графики изменения сигналов на выходах считывающих элементов, навходах и выходах пороговых элементов какфункции преобразуемого перемещения дляслучая, когда из-за погрешностей моментысрабатывания третьего и шестого считывающих элементов смещены на -д, а четвертого и седьмого на + д; на фиг, 3 - графики. изменения выходного кода известного ипредлагаемого преобразователей; на фиг.4 - блок-схема предлагаемого и реобразователя для р= 4, и = 2,Предлагаемый преобразователь перемещение - код содержит кодовую шкалу 1,расположенные вдоль нее считывающиеэлементы 2 - 1, 2 - 2, , 2 - 8, пороговыеэлементы 3 - 1, 3 - 2, 3 - 8, входноесопротивление которых задается резисторами 4 - 1, 4 - 2 4 - 8, преобразователь 5кода может быть выполнен на логическихэлементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 какпреобразователь кода считывающих элементов в двоичный арифметический код,блоки 7 - 1, 7 - 2;7 - 8, из которыхвосьмой содержит две параллельно-встречно включенные цепи, состоящие каждая изпоследовательно соединенных инвертора 8и резистора 9, а остальные содержат по одному резистору 10. Соединительные блоки7 связывают попарно выходы первого и второго, второго и третьего, третьего и четвертого, четвертого и пятого, пятого и шестого,шестого и седьмого, седьмого и восьмого,восьмого и первого считывающих элементов,Выходы считывающих элементов 2 связаны с входами пороговых элементов 3, выходы пороговых элементов 3 соединены свходами преобразователя 5 кодов, разрядные выходы которого являются выходомпредлагаемого преобразователя перемещение-код.Пунктиром (фиг, 2) показаны сигналы.11-1, 11-211-8 считывающих элементов2-1, 2-2, 2-8, сплошными линиями - сиг-налы 12-1, 12-2, 12-8 на входах пороговых. элементов 3-1,3=2, ., 3-8, штрихпунктирными линиями - уровень срабатывания пороговых элементов, сплошной линией типамеандр - выходные сигналы пороговых элементов.На фиг. 3 пунктирной линией 13 показана зависимость выходного кода Й от перемещения х для известного преобразователя перемещение - код, сплошной линией 14 - для предлагаемого, погрешности считывающих элементов в обоих случаях такие же, как 5 на фиг. 2.Соединительные блоки 7-1, 7-2, 7-3(фиг, 4) содержат по две параллельно- встречно включенные цепи, состоящие каж- .дая из последовательно соединенных 10 инвертора и резистора 9, а блоки 7-4, 7-5, .7-8 содержат по одному резистору 10, соединительные блоки 7 связывают выходы первого и шестого, второго и седьмого.третьего и восьмого, четвертого и первого, 15пятого и второго, шестого и третьего, седьмого и четвертого, восьмого и пятого считывающих элементов.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.20 При перемещении считывающих элементов 2 относительно кодовой шкалы 1, те или иные считывающие элементы оказываются попеременно то против активных участков кодовой шкалы, то против пассивных.25 Соответственно на их выходах появляютсясигналы высокого или низкого уровня, на выходах пороговых элементов формируются соответственно логические единицы или нули, которые в совокупности образуют код 30 считывающих элементов. Этот код изменяется при движении считывающих элементов относительно кодовой шкалы, на перемещении, равном периоду кодовой шкалы, он содержит 2 Р неповторяющихся кодовых 35 комбинаций, каждая из которых с помощьюпреобразователя 5 кодов преобразуется в соответствующее р-разрядное слово двоичното арифметического кода. Очередность,по которой считывающие элементы 2 дости гают границ между участками кодовой шкалы и переходят с одного участка на другой, определяется расстоянием между ними, а именно считывающие элементы переходят с участка на участок один вслед за другим, 45 если расстояние между ними равно д(2" хх К), где К -целое число, Выходы этих считывающих элементов связаны между собой соединительным блоком, Поэтому при возрастании выходного сигнала первого из 50 упомянутых считывающих элементов, когдаон переходит с пассивного участка кодовой шкалы на активный, одновременно изменяется сигнал на входе порогового элемента, соответствующего второму из упомянутыхсчитывающих элементов.При этом, если второму считывающемуэлементу также предстоит переход от пассивного участка к активному (число К - четное), сигнал на его пороговом элементе10 15 20 25 30 40 50 55 растет, так как в этом участке соединительный блок представляет собой резистор, если же второму считывающему элементупредстоит переход от активного участка кпассивному (число К - нечетное), сигнал на 5входе соответствующего порогового элемента уменьшается, так как в этом случаесоединительный блок представляет собойдве параллельно-встречно включенные цепи, состоящие каждая из последовательносоединенных инвертора и резистора. В обоих случаях при переходе первого считывающего элемента на активный участок кодовойшкалы сигнал на входе порогового элемента, соответствующего второму считывающему элементу, заранее изменяется в сторону,благоприятствующую. его предстоящемувозможному срабатыванию,Аналогично предлагаемый преобразователь работает и при переходе первогосчитьвающего элемента с активного участка кодовой шкалы на пассивный. Благодарясоединительным блокам, сигнал на входекаждого порогового элемента определяется. на только сигналом соответствующего считывающего элемента, но и всех. остальныхсчитывающих элементов, являясь их взвешенной суммой, причем веса отдельныхслагаемых определяются расположениемсчитывающего элемента относительно данного порогового элемента, а также значени-.ями резисторов 9 и 10, входящих всоединительные блоки, и резисторов 4, входящих в пороговые элементы. Конкретныезначения весовых коэффициентов можно 3получить известными методами анализа ли-нейных электрических цепей постоянноготока, Например, для варианта блок-схемыпредлагаемого преобразователя (фиг, 1) приодинаковых величинах всех резисторов сигналы 1, 1, .в на входах пороговых элементов следующим образом зависят отсигналов 1 о, 2 о во считывающих элементов;= 0,619+ 0,617, 1 о+ 0,236. 2 о+ 4+0,0344, 5 о+ 0,902 . во+ 0,236, 70+ + 0,617, во,Благодаря соединительным блокам (фиг, 2), сигналы 12 на входах пороговых элементов достигают уровня срабатывания последовательно друг за другом в порядке нарастания.их номеров, несмотря на то, что сигналы 11 считывающих элементов из-за погрешностей считывающих элементов достигают этотуровень с нарушениями порядка следования, Благодаря этомупогрешность предлагаемого преобразователя менее кванта преобразования, в то время как погрешность известного преобразователя при тех же условиях достигает двух квантов,Таким образом, по сравнению с прототипом удалось добиться повышения точности преобразования, а именно сниженияпогрешности предлагаемого преобразователя до величины, не превышающей одногокванта преобразования, за счет исключениясбоев выходного кода, возникающих вследствие погрешностей считывающих элементов.Формула изобретенияПреобразователь перемещение - код,содержащий кодовую шкалу с периодом дх х 2 Р расположения активных и пассивных участков, гдед- вес единицы младшего разряда, а р - число разрядов, 2 Р считываюр щих элементов, расположенных вдолькодовой шкалы с шагом д (1 + 2 п), где ив целое число, преобразователь кода, разрядные выходы которого являются выходами преобразователя перемещение - код, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены 2 Р соединительных блоков и 2 Р порогорвых элементов, входы которых подключены к выходам считывающих элементов, а выходы пороговых элементов соединены с входами преобразователя кода, выходы пары считывающих элементов, расстояние между которыми равно д(2 р К.ф.1), где К - целое число, связаны соединительным блоком, содержащим две параллельно-встречно включенные цепи из последовательно соединенных инвертора и резистора, если число К - нечетное, или один резистор, если К - четное,1753593 дактор М. Бланар оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина. 10 Заказ 2775 ВНИИПИ Гос оставитель А. Уманскийехред М,Моргентал Корректор И. Ш Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5