Преобразователь перемещения в код

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЕСПУБЛИН 0 ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ Н 37ники АН БССР сман танииопублик, 1980ьство СССР1/24, 1984. выход групп)р нен с.тьегодинень АНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ(54)(57) 1,ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЦЕНИЯ В КОД, содержащий последовательнорасположенные на оптической оси блокосветителей, светофильтр, растр илинейку фотоприемников; выход которойсоединен с первым входом компаратора,первый генератор, группа выходов ко"торого соединена с входами линейкифотоприемников, второй генератор,выход которого соединен с входомпервого генератора, один выход изгруппы входов которого соединен спервым входом первого элемента И,выход первого генератора соединен свходами управления первого и второгосчетчиков и делителя частоты и первымвходом первого триггера, первый выход которого соединен с первым входомвторого элемента И,а второй выходсоединен с вторым входом первого элемента И, выход первого счетчика соедине 1с первым входом блока стробировани,третий элемент И и третий счетчик,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения помехоустойчивостипреобразователя, в него введены аналого-цифровой преобразователь, трирегистра, цифроаналоговый преобразователь, второй триггер, накапливающий сумматор, делитель напряжения, первый и второй блоки сравнения, выход второго генератора соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом накапливающего сумматора, выходы которого соединены с пнформационными входами первого и второго регистров, цифроаналогового преобразователя и третьего регистра, первой группой входов первого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, вьжод которого соединен с информационным входом второго счетчика, один из группы выходов первого генератора соединен с игформационньвал входаьпл третьего и первого счетчиков, выход которого соединен с информационным входом делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, вт рой выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, выход первого элемента И соединен с вторым входом накапливающего сумматора, с первым упрагляющим входом третьего регистра и с управляющим входом цифро аналогового преобразователя, выход которого через делитель напряжения соединен с втсрым входом коммутатора, гыхоц которого соединен с управляющим эхоцом третьего счетчика, выход линейки фотоприемников соецинен с входом аналого-циФрового преобразователя,которого соединены с первои й входов накапливающего сумма- выход первого генератора соеди-. вторым управляющим входом тререгистра. вьходы которого сое-с. второй группой входов накапI ливающего сумматора, выход первого генератора соединен с третьим входом накапливающего сумматора, первыми входами управления первого и второго регистров, вторым входом блока стробирования, первый выход которого соединен с первым входом второго триггера, с вторым входом управления второго регистра, выходы которого соединены с первой группой входов второго блока сравнения, второй выход блока стробирования соединен с вторым входом управления первого регистра, выходы которого соединены с вторыми группами входов первого и второго блоков сравнения, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом второго триггера, выход которого и выходы второго и третьего счетчиков являются выходами преобразователя,2. Преобразователь поп. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок стробирования содержит счетчик и дешифра" тор, первый вход счетчика является первым входом блока, а второй вход объединен с входом управления дешифИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для цифрового измерениялинейных перемещений,5Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя,На фиг, 1 представлена сгруктурнаясхема преобразователя; на фиг, 2 -структурная схема накапливающего сум матора на фиг, 3 - структурнаясхема бЛока стробирования. Преобразователь содержит, блок 1 15осветителей, светофильтр 2, растр 3,линейку 4 фотоприемников, генератор5, компаратор 6, аналого"цифровойпреобразователь (АЦП) 7, счетчик 8,делитель 9 частоты, триггер 10, накапливающнй сумматор 11, регистры 1214 блок 15 стробирования, счетчик16 элементы И 17-19, счетчик 20,триггер 21, генератор 22, блоки 23и 24 сравнения, цифроаналоговый прератора и является вторым входом блока, выходы счетчика соединены с информационными входами дешифратора, выходы которого являются первым и вторым выходами блока.3, Преобразователь поп.1,о т л ич а ю щ и й с я тем,что накапливающий сумматор содержит два блока элементов И, сумматор, регистр, элементы ИЛИ-НЕ и задержки, информационные входы блоков элементов И являются первой ивторой группами входов накапливающего сумматора, а управляющие входыявляются первым и вторым входами накапливающего сумматора и соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого через элемент задержки соединенс первым входом управления регистра,второй вход управления которого является третьим входом накапливающего сумматора, а выходы являются выходами накапливающего сумматора и сое"динены с первой группой входов сумматора, одноименные выходы блоков элементов И объединены и соединены свторой группой входов сумматора,образователь (ЦАП) 25 и делитель 26 напряжения. Накапливающий сумматор 11 содержит блоки 27 и 28 элементов И,сумматор 29, регистр 30, элемент ИЛИ-НЕ 31 и элемент 32 задержки, а блок 15 стробирования содержит счетчик 33 и дешифратор, 34.Повышение помехоустойчивости пре е образователя осуществляется за счет улучшения его помехозащищенности от воздействия внешних дестабилизирующих факторов (дополнительнйе источники излучения, фонблики, изменение темпе" ратуры окружающей среды, опорного и управляющих напряжений и т,д,) на результат измерения, Для этого выбирается на линейке 4.фотоприемников участок, соответствующий периоду комбинационной оптической полосы, и с него снимается общий суммарный сиг" нал, который берется в качестве опорного. Затем снимается сигнал уже не со всего выбранного участка на линейке 4 фотоприемников, а только с его.половины и сравнивается с опорным,Таким образом, любые внешние засветки,изменение температуры окружающей среды и так далее ведут к изменению какопорного сигнала, так и информационного, соответствующего смещению комЪбинационной оптической полосы, арезультат получается достоверным(так как отношение этих сигналов со 0храняется)Кроме того, в преобразователепроисходит автоматическая регулировкаопорного напряжения при снятии грубо-:го отсчета. Опорное напряжение Пизменяется синхронно с изменениемопорного сигнала, соответствующеговсему выбранному участку линейки 4фотоприемников, и, тем самым, происходит повышение помехозащищенности, 2 ОПри этом исключается влияние рассогласования фаз показаний грубого иточного отсчетов,Использование одного и того жеучастка линейки 4 фотоприемника для 25снятия точного отсчета (точный отсчет соответствует доли ячейки фотоприемника) уменьшает влияние на результат измерения разброса чувствительности фотоприемников.ф30Блок 1 осветителей представляетсобой лампу накаливания с нитеобразным телом свечения, расположеннымперпендикулярно оптической оси преобразователя и направлению расположе 35ния Фотоприемников в линейке 4, светофильтр 2 - плоскопараллельную пластинку, изготовленную из материала сизбирательным пропусканием света,растр 3 - периоцическую структуру,состоящую иэ темных и светлых полос,выполненных на стекле методами фотолитографии, причем период растраТ= Р+Ь,где Р - период расположения фотоприемников в линейке 4;Ь - значение дискретности муаровой полосы,Линейка 4 .Фотоприемников представляет собой фотоприемную линейку на приборах с зарядовой связью (ПЗС) с периодом Р и количеством элементов 10 (К 1200 ГЛТ), генератор 3 - трехфазный генератор, выполненный на К-триггерах, компаратор 6 - микросхему К 521 САЗА, АПП 7 - микросхемуК 1407 ПБ 1, счетчики 8, 16 и 20, микро схемы К 155 ИЕ 7. Делитель 9 частоты выполнен на микросхемах К 155 ТМ 2 с дифференцирующей цепочкой, Триггеры 10 и 21 представляют собой микросхемы К 155 ТИ 2, блоки 27 и 28 элементов И собраны на микросхемах К 155 ЛА 8, сумматор 29 - К 155 ИИЗ, регистр 30 - К 155 ИЕ 7, элемент ИЛИ 31 - К 155 ЛЕ 1, элемент 32 задержки - К 155 АГ 1, счетчик 33 - К 155 ИЕ 7, дешифратор 34 - К 155 И 04, блоки 23 и 24 сравненияК 564 ИЛИ 2, 1 АП 25 - К 250 ПА 1, делитель 26 напряжения - 26-ти реэистивный делитель напряжения.Преобразователь работает следующим образом.Свет иэ блока 1 осветителей поступает через светофильтр 2 на сопряженные растр 3 и линейку 4 фотопри" емников, В исходном состоянии темный край растра 3 перекрывает часть последних фотоприемников линейки 4. Оставшаяся часть линейки 4 вместе с растром 3 образует комбинационные оптические полосы с периодом К равным Т РКТ-Р 45 где Т - период растра 3;Р - период линейки 4.Сигналом с выхода генератора 5 устанавливается в исходное состояние счетчик 8, делитель 9, триггер 10, сумматор 11, регистры 12-14, блок 15 стробирования и счетчик 16, В течение одного цикла опроса линейки 4 осуществляется точный и грубый отсчеты. Формирование точного отсчета осуществляется следующим образом. Импульсы опроса генератора 5 поступают на соответствующие входы линейки 4 фотоприемников, Сигналы на выходе линейки 4 фотоприемниковпоявляются синхронно с импульсами опроса второй фазы. Одновременно импульсы опроса второй фазы поступают на входы счетчика 8 и черезэлемент 18 - на входы сумматора 11 и регистра 14. Сумматор 11 при этом работает следующим образом. При подаче на вход блока 15 импульса начальной установки регистр 30 устанавливается в исходное состояниеВ момент прихода импульса на первый (второй управляющий вход блока 27 (28) элементов И) он пропускает на входы сумматора 29 цифровой код с соответствующей группы информационных входов.1Сумматор 29 отслеживает суммудвоичных чисел, находящихся на егойнформационных входах. ПолученнаяСумма по задержанному элементом 32Импульсу записывается с выходов сумматора 29 в регистр 30,Выходные сигналы линейки 4 фотоприемников преобразуются АЦП 7 в соответствующий цифровой код и поступаФт на входы сумматора 11, на выходахкоторого последовательно устанавливаЕтся цифровой код, соответствующийсумме значений сигналов опрошенныхфотоприемников. Счетчик 8 подсчитывает количество опрошенных с начала1 икла фотоприемников линейки 4, иЙерез каждые - - опрошенных фотоприК4 фРминков (соответствующих. 1/4 части 20омбинационной оптической полосы) наго выходе появляется импульс записи,поступающий на входы делителя 9 иблока 15, который работает следующимобразом. 25При подаче импульса начальной установки на вход счетчик ЗЗ устанавли"вается в исходное соотношение. Припоступлении тактовых импульсов навход блока 15 изменяется цифровойкод на адресных входах дешифратора,34 и синхронно с этим тактовые имЬульсы появляюТся на его соответствующих выходах.Блок 15 пропускает первый импульсзаписи на входы регистра 12 и тр иг,гера 21, устанавливая последний висходное состояние. По первому импульсу записи цифровой код, соответствующий сумме значений сигналов фотоприемников, опрошенных к данному моменту времени, переписывается с выходов.сумматора 11 в регистр 12. Второйимпульс записи блок 15 пропускаети вход регистра 13, который а- йгичным образом запоминает цифровокод, соответствующий сумме значенийсигналов фотоприемников, опрошенныхк данному моменту времени, т,е.в момент прихода второго импульсазаписи в регистрах 12 .и 13 записа ны 50цифровые коды Б, и Б, + Бп, соответствующие сумме значений сигналов фотоприемников, образующих соответственно 1/4 и 1/2 периода К комбинационной полосы. Цифровой код Б поступает на входыблока 24 со сдвигом влево на один разряд, что означает умножение данного числа на 2, циФровой код Я, + Б,поступает на информационные входыблока 24 без преобразования.Если Б, + Б2 Я то.на выходеблока 24 появляется сигнал, перебра"сывающий триггер 21. Это означает,что сумма сигналов фотоприемников,образующих вторуючетверть Б периодаК комбинационной полосы, больше суммы сигналов фотоприемников, образующих первую четверть Б 1 периода КкОмбинационной полосы.Каждым импульсом второй фазыгенератора 5, поступающим через элемент 18 на вход регистра 14, в последний переписывается цифровой код свыходов блока 15, После опроса К/Рфотоприемников сигналом с выхода делителя 9 перебрасывается триггер 10,запрещая,тем самым, прохождение импульсов опроса второй Фазы генератора5 через элемент 18 на входы сумматора .11 и регистра 14. Одновременно останавливается счетчик 8, В этот моментв регистре 14 находится цифровой кодБ, соответствующий сумме значенийсйгналов фотоприемников, образующиходин период К комбинациочной полосы.Значение Я остается постоянным прилюбых перемещениях линейки 4 фотоприемников относительно растра 3. Послеизмерения состояния триггера 10 импульсы высокой частоты с генератора24 через элемент 19 поступают навход сумматора 11 и через элемент 17на вход счетчика 16. С каждым тактовым импульсом, поступающим на входблока 15, цифровой код Б на его выходах увеличивается на число Язаписанное в регистре 14,ЦиФровой код Б + Б с выходов регистра 13 поступает на входы блока 23со сдвигом влево на и разрядов (иопределяется заданной точностью сня.тия точного отсчета и равно числу от-.счетов при смещении линейки 4 Фотоприемников в пределах одного периода Р/2), что означает умножение данного числа на 2 и. Как только цифровой код Б, поступающий без преобразования с выхода сумматора 11 на информационные входы блока 23, превьппает цифровой код п(Б, + Бп), находящийся на опорных входах, на выходе блока 23 появляется сигнал, запрещающий прохождение вы 1429320сокочастотных импульсов через элемент17 в счетчик 16 точного отсчета,Смещение линейки 4 фотоприемниковна расстояние Р/2, т.е. в пределаходного полупериода линейки 4 фотоприемников, ведет к изменению кодащ счетчика 16 точного отсчета с 0до и. Смещение линейки 4 фотоприемников в пределах другого ее полупериода ведет к обратному изменению кодаш счетчика 16 точного отсчета, т,е,с и до О. Состояние триггера 21позволяет судить, какому полупериодуР/2 в данный момент соответствуетцифровой код счетчика 16 точногоотсчета. В пределах первого полупериода Р/2 значение Б ( Б поэтомутриггер 21 всегда находится в исходном состоянии. В пределах второго 20полупериода Р/2 ББ 1 и триггер 21устанавливается в протйвоположноеисходному состояние, В моменты, когда Б = Б 1, цифровой код щ счетчика16 точного отсчета имеет экстремальные значения (и или О), поэтому соответствующее перемещение линейки 4фотоприемников относительно растра 3определяется однозначно, В пределахпервого полупериода Р/2 цифровой30код ш счетчика 16 точного отсчетасоответствует смещению линейки 4Яащфотоприемников на величину - , В2 фппределах второго полупериода Р/2 цифровой код ш счетчика 12 точного от счета соответствует смещению линейки4 фотоприемников на величину Р и-ш(1 + - -),2 иФормирование сигнала грубого отсчета осуществляется следующим образом, После изменения состояния триггера 10 импульсы опроса второй фазыгенератора 5 перестают поступатьчерез элемент 18 на вход ЦАП 25, навыходе которого сохраняется напряже":ние, соответствующее последнему цифровому коду, поступающему к второму1моменту на его входы, т.е.БНапряжение П снимаемое с выхода делителя 26 напряжения и поступающее на вход компаратора 6, устанавливается (за счет выбора коэффициента деления 1 делителя 26 напряжения,Кравным 1 с = в -) в середине диапазона2 фРизменения выходных сигналов линейки4 фотоприемников. При .опросе освещенных фотоприемников линейки 4, выходной сигнал с которых превышаетзначение П , на выходе компаратора6 появляются сигналы, возвращающиесчетчик 16 грубого отсчета в исходноесостояние. Только при опросе последних перекрытых темным краем растра 3ячеек линейки 4 фотоприемников цифровой код, соответствующий их"количеству, сохраняется в счетчике 16ггубого отсчета.аж 92 исно итета СС и открытииская наб д, 4/5 ственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,Про Уапаиброд сударственно ам изобретен ва, Ж, Ра