Устройство для получения счетных импульсов

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 250546 Союз советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 29.11,1968 ( 1223526/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 12.Ч 111.1969. Бюллетень2 л, 42 тпз, 15/4 Комитет по делам изобретений и открытийМПК 531,12.085,083,722 (088.8) при Совете Министров СССР. Кублан Заявител УЛ ЬС УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЧЕТНЫХ 1 ление счетижения реной точке а опубликования описани Предлагаемое устройство относится к обЛасти автоматичеакого измерения, контроля и слежения за положением движущейся прямолинейной или вращающейся круговой шкалы (диффракционных, или .масштабных, или штриховых решетокмагнитных или емкостных меток или других) относительно неподвижной последовательности позиционных чувствительных элементов.Известны устройства, получения счетных импульсов на прямом и реверсном выходах в зависимости от направления движения объектов относительно чувствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементы.В известных устройствах опреденых импульсов по направлению двшают по отношению только к одпространства. 20Предлагаемое устройство отличается тем, что с целью, разделения импульсов по нескольким каналам в зависимости от ктоследовательности их поступления оно содержит ячейки запоминания, вида предыдущего дви З жения, входы которых подключены к соответствующим входным каналам. Первый,выход каждой т-ой ячейки соединен с соопветствующим дополнительным входом каждой (т+1)-й ячейки, а второй выход каждой (+1)-й ячей ки связан с другим дополнительным входом -ой ячейки, причем третьи выходы всех ячеек объединены и подсоединены к зажиму импульсов прямого счета, четвертые выходы всех ячеек также объединены и,подключены к зажиму импульсов обратного счета устройства. Кроме того, предлагаемое устройство отличается тем, что с целью унификации элементов схемы каждая ячейка запоминания вида предыдущего движения содержит схему задержки, триггерный регистр, триггер со счетным входом, а также, первую, вторую третью, четвертую и пятую схемы ,совпадения, причем выход схемы задержки подключен к входу триггера и к выходу ячейки, другие ,входы которого, выведены к внешним зажимам, выход триггера подключен ко входам разрешения первой, второй и третьей схем совпадения, вторые входы подключены к ряду входных зажимов ячейки, причем один из зажимов связали со,входом схемы задержки, Схема совпадения связана со входом триггера со счетным, входом. Выходы триггера,подключены к перовым входам четвертой и пятой схем совпадения, ко,вторым входам которых подсоединены первый и второй выходы триггеры,со счетным входом.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, в котором используется предлагаемое устройство; на фиг. 2 - первый вариант блок3схемы предлагаемого устройства; на фиг, 3 - блок-,схема, стандартной ячейки, входящей в состав предлагаемого устройства; на фиг, 4 - второй вариант блок-,схемы предлагаемого устройства; на фиг. 5 - третий вариант блоксхемы предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство входит:в состав устройств (ем. фиг. 1), позволяющих, производить измерения линейных размеров и перемещений. Устройство содержит датчик 1 перемещений, устройство 2 получения счетных импульсов в зависимости от направления перемещения и ревероивный счетчик 3. Датчик 1 перемещений представляет собой позиционные чувствительные элементы, такие как обкладки конденсаторов, магнитные головки, фотоэлементы - фотодиоды и фотоумножители, относительно которых перемещается подвижная щкала, состоящая из металлических или диэлектрических меток, мапнитных меток, интервалов освещенности или затемнения, интерференционных полос и т, д, Позиционные чувствительные элементы, могут быть расположены в некоторой закономерности, например в виде интервалов, образующих нониус подвижной шкалы, могут также определенным образом равномерно делить интервалы подвижной гикалы. Датчик перемещений выдает импульсы на некотором;количестве шин 4. В зависимости от направления движения подвижной шкалы импульсы выдаются последовательно от одной шины к другой. Предлагаемое устройство предназначено для получения импульсов прямого и обратного движений для выдачи их на реверсивное счетное устройспво по шинам 5 и б сложения и вычитания соответственно.Реверсивное счетное устройство накапливает импульсы того или иного значка в зависимости от,направления перемещения, определяя размер измеряемого перемещения.Схема (см. фиг. 2) состоит из устанавли ваемых триггеров 7 - 9, схем 10 - 12 задерж. ки, устанавливаемых триггеров 13 - 15 со счетным, входом и со входом гашения, схем совпадения 1 б - 30 и собирательных ячеек 31 и 32. Успройство (см. фиг. 2) предназначено для определения импульсов направления перемещения, т. е. прямого и обратного счета для случая, если количество позиционных чувствительных элементов кратно трем (случаи, если количество чувствительных элементов не кратно трем, будут приведены ниже).На входе 33 блок-схемы объединяются через схему ИЛИ (не,представленную,на чертеже) или подаются, выходы позиционных чувствительных элементов с,номерами 1, 4, 7,На вход 34 аналогично подаются выходы чувствительных элементов с номерами 2, 3, 8,На вход 35 подаются выходы чувствительных элементов, кратных грем, т. е. 3, 6, 9, 5 10 15 го 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Выходные сигналы устройства формируются на;выходах Зб и 37.Выход Зб форм,ирует счетные импульсы реверса, а выход 37 - прямого,счета. Те или иные импульсы служат для,сложения или для вычитания количества интервалов изме,ряемого размера.Возможны четыре случая движения образца и связанной с ним подвижной шкалы. При безусловно прямом движении движущиеся метки подвижной шкалы пересекают чувствительные элементы в порядке возрастания их номера. Безусловнореверсивное движение ха,рактеризуется тем, что при нем движущиеся метки или штрихи подвижной шкалы пересекают чувствительные элементы в порядке убывания их номера. При условнопрямом движении (изменение направления движения с реверсивного,на,прямое) одна из меток шкалы сначала, пересекает элемент с данным номером,в реверсивном направлении, вслед за тем этот же,элемент пересекается при смене направления движения, т. е. в,прямом направлении. Условнореверсное движение - это изменение направления движения с прямого движения,на реввраное, При этом движении чувствительный элемент с данным номером, пересекается также два раза в обратном порядке, Все эти,случаи охватывают все возможные движения, если импульсы узкие.Предлагаемое устройство (см. фиг. 2) осуществляет выдачу импульсов прямого счета для случая безусловнопрямого движения,следующим образом,Пусть предшествующее движение было, например, =1, 4, 7, , а последующее стало =2,5,8,Это означает, что после,предшествующего движения остался включенным триггер 7, с выхода которого подаются стробирующие напряжения подпора на схемы, совпадения 1 б - 18. Триггеры 8 и 9,после этого движения выключены, и на остальные схемы совпадения 19 - 24 стробирующие напряжения не поступают.С поступлением импульса на вход 35 выдается второе:стробирующее напряжение на схему совпадения 18, которая срабатывает, и с ее выхода выдается импульс на собиратель,ную ячейку 32, т. е. на выход поступает импульс прямого счета. Одновременно с каждым поступлением входного импульса происходит соответствующая установкаустройства через схемы 10 - 12 задержки для определения вида импульса последующего движения. С приходом любого импульса на вход 33 через схему 10 включается триггер 7 и выключаются трипгеры 8 и 9;,с приходом импульса на вход 35 через ,схему 11,включается триггер 8 и выключаются триггеры 7 и 9, и с приходом импульса на вход 35 через схему 12 выключается триггер 9 и выключаются триггеры 7 и 8.Если происходит переход, характерный для безусловнспрямого движения , то от предшествующего движения остается включенным1=1-й триггер, в результате чего поступившийимпульс заставляет срабатывать одну из схемсовпадения: 18, или 21, или 24,Выход сработавшей схемы совпадения выдает импульс на собирательную ячейку 32,т. е. импульс прямого счета. При этом происходит подготовка схемы для любото возможного, последующего движения, т. е. через соответствующую задержку включается триггерданного входа и выключаются два других.Если имеет место безусловнореверсное движение, то с каждым поступающим импульсомсохраняется установка схемы через задержки, но такой импульс выдается на выход Зб,Это будет следствием того, что в предыду.щий момент остается включенным тот триггер,который имеет, вход с номером +1. Это означает, что с приходом безусловнореверсногоимпульса срабатывает одна из схем совпадения: 1 б, или 19, или 22. Указанные схемы совпадения запускают собирательную ячейку 31,которая выдает импульсы на выходе Зб.Если имеет место смена направления движения с реверсного на прямое, т. е. имеет место условнопрямое движение, то в предшествующий момент один из триггеров 13 - 15,имеющих счетный вход, подготавливает цепиобразования импульса прямого движения, выдаваемого на ячейку 32.Пусть для определенности это будет триггер 14, В предшествующий момент поступаетимпульс на вход 34. Этот импульс через задержку включает триггер 8 и выключает триггеры 7 и 9.Поскольку в предшествующий момент былореверсное движение, это означает, что триггер 14 установлен от схемы совпадения 22, ина схему совпадения 28 со стороны триггера14 поступает напряжение подпора. С поступлением последующего - второго ицпульса натот же вход 34 срабатывает схема совпадения20, выдающая второй стробирующий импульсна схему совпадения 28. Последняя схемасрабатывает и запускает собирательную ячейку 32, т, е. выдается импульс безусловнопрямого движения. При срабатывании схемы совпадения 20 на счетный вход триггера 14 поступает импульс, который по заднему фронтуперебрасывает этот триггер. После этогостробирующее напряжение снимается со схемы совпадения 28 и подается на схему совпадения 27. Это означает, что схема подготовлена для реализации последующей схемынаправления движения с реверсного на прямое, которое осуществляется, если придеттретий импульс на тот же счетный вход 34.Если имеет место смена направления движения с прямого на реверсное, то отличие отрассмотренного заключается в том, что впредшествующий момент один из триггеров13 - 15 со счетным входом подготавливает цепи обпазования импульса реверсного движения, Лля рассмотренного входа 34 от схемысовпадения 18 устанавливается триггер 14 вобратную сторону, так что будет выдано под пирающее напряжение на схему совпадения 27. С приходом, второго импульса на вход 34 эта схема сработает, и,собирательная ячейка 31 выдает импульс реверса. Аналогичным образом работают схемы, включающие триггеры 13 и 15 со счетными входами.Так, если повторно поступает импульс на вход 33, то он через схему совпадения передается на одну,из подготовленных во время предыдущего движеяия схем совпадения 25 и 2 б, Срабатывание той или иной схемы совпадения 25 или 2 б определяется установкой триггера 13,со счетным входом,во время предыдущего движения. Если повторно поступает импульс на вход 35, то он через схему совпадения 23 аналогично передается на вход одной,из схем совпадения 29 или 30.Установка триггера 15 во время предыдущего движения определяет, какая из указанных схем совпадения срабатывает.Можно подразделять схему (см. фиг. 2),по повторяющимися элементам, выполняющим аналогичные функции, на три одинаковые ячейки или три элементарные схемы,Ячейка (см. фиг. 3) запоминает,вид предыдущего движения, производит анализ последующего движения и выявляет вид получаемого импульса. Схема ячейки имеет основной вход 38, вход 39 безусловнопрямого движения, вход 40 безусловнареверсного движения, входы 41 - 43 установки триггера при безусловнопрямом и безусловнореверсном движениях, вход 44 установки триггера со счетным входом для осуществления условнопрямого движения и вход 45 установки того же триггера для осуществления условнореверсното движения. Схема также содержит выход 4 б установки, выход 47 установки реверса, выход 48 установки прямого счетавыход 49,реверса и выход 50 прямого счета, ячейку 51 задержки, триггер 52 и триггеры 53 со счетным входом, схему совпадения 54 - 58. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Для реализации,количества входов, которые кратны трем (см, фиг. 2)необходимо соединить между собой в кольцо три ячейки (см. фиг, 3) .Если требуется определить импульсы направления перемещения от количества входов 4, 7, 10 и т. д., т. е. У=Зк+1, то необходимо соединить ячейки так, как это изображено на фиг. 4. На фиг. 4 первые три ячейки 59 - б 1 со входами б 2 - б 4 образуют, рассмотренную уже и изображенную на фиг, 2 схему, у которой количество входов кратно трем, Одновременно образуется и замкнутый контур из четырех ячеек, который реализуется и проявляет себя только с последним сигналом на вход б 5. Для образованиия этого контура до. бавляется ячейка бб, Схема (см. фиг, 4) содержит диоды б 7 (лучше, если вместо диодов будут поставлены эмиттерные повторители, необходимые для развязки сигналов). Выходные сигналы формируются на схемах б 8 и б 9 ИЛИ с выходами 70 и 71.Для случая, если количество сигналов от позиционных элементов будет Зк+2, то используется схемаизображенная на фиг. 5, Схема состоит из ячеек 72 - 7 б, номера выходов и входов которых соответствуют этим же номерам ячейки, изображенной;на фиг. 3, Входные сигналы от датчиков поступают на входы 77 - 81.Первые три ячейки образуют кольцевую схему, аналогичную той, которая изображена на фиг. 2, т. е, эта кольцевая схема, реализует количество входов, кратных трем. Одновременно реализуется схема с обходом, кратным пяти, на ячейках 72 - 7 б. Эта схема реализуется только тогда, когда поступают Зк+1 и Зк+2 входные импульсы. С приходом этих импульсов схема замыкается в кольцевую, кратную пяти. Диоды 82 (лучше эмиттерные повторители) используются для развязки сигналов. Выходные сигналы формируются,схемами 83 и 84;на выходах 85 и 8 б. Схемы (см. фиг. 2, 4 и 5) реализуют все возможные виды входов на любую комбинацию позиционных элементов.Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что оно,не только учитывает предысторию движения, но и устанавливается от каждого импульса. В этой связи устройство работает без накопления запомненных состояний и устойчиво к сбоям.Предмет изобретения1. Устройство для получения счетных импульсов на прямом и реверсном выходах в зависимости от,направления движения объектов относительно чувствительных элементов, содержащих триггеры и логические элементы,отличающееся тем, что, с целью разделенияимпульсов по нескольким каналам в зависимости от последовательности их,поступления,оно содержит ячейки запоминания вида пре 5 дыдущего движения, входы, которых подключены к соответствующим входным каналам,первый выход каждой -ой ячейии соединенс соответствующим дополнительным входомкаждой (+1)-й ячейки, а второй выход каж 10 дой (+1)-й ячейки связан с другим допол,нительным входом -ой ячейки, причем третьивыходы всех ячеек объединены и подсоедине,ны к зажиму импульсов прямого счета, четвертые,выходы всех ячеек также объединены15 и подключены к зажиму импульсов обратного счета устройства.2. Устройство по,п. 1, отличающееся тем,что, с целью унификации элементов схемы,каждая ячейка запоминания вида предыду 20 щего движения содержит схему задержки,триггерный регистр, триггер со,счетным входом, а также первую, .вторую, третью, четвертую и пятую схемы совпаденияпричем выход схемы задержки подключен к входу триг 25 гвра и,к выходу ячейки, другие входы которого выведены .к внешним зажимам, выходтриггера подключен ко входам разрешенияпервой, второй и третьей схем совпадения,вторые входы подключены к ряду,входныхЗО зажимов ячеики, причем один из зажимовсвязан со,входом схемы задержки, схемасовпадения связана со входом триггера сосчетным входом, выходы триггера,подключены к первым входам четвертой и пятой схем35 совпадения, ко вторым входам которых подсоединены первый и второй выходы триггерасо счетным входом,250546 б 2 б 7 Составитель В. А, БогатыревРедактор Е. В, Семанова Техред Л. Я. Левина Корректор А. П, Васильева пография, пр. Сапунова, 2 Заказ 3776/2ЦНИИПИ Комитет Тираж 480 о делам изобретений и открытий при Сов Москва Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5