Преобразователь угол-код

1064288 10 вертого элементов ЗИ-НЕ и с первымвходом блока Формирования точногоотсчета, нулевой выход .первого.-триггера подключен к второму входувторого элемента ЗИ-НЕ и к первомувходу третьего элемента 2 И-НЕ, второй вход которого подключен к нулевому выходу третьего 3 -триггера ик второму. входу третьего элементаЗИ-,НЕ, выход третьего элемента 2 И-НЕподключен к третьим входам первого,второго и третьего элементов ЗИ-НЕи второму входу четвертого элементаЗИ-НЕ, единичный выход первого 3 -триггера подключен к первому входучетвертого элемента 2 И-НЕ, выход которого подключен к Я -входу второгоД-триггера, единичный выход третьего Э-триггера подключен к первомувходу пятого элемента 2 И-НЕ, выходкоторого подключен к Р -входу четвертого 3 -триггера, нулевой выход кото.рого подключен к третьему входу четвертого элемента Зи-не, второй входблока формирования точного отсчетаподключен к С-входу третьего 3 -триггера и к двум входам щестого элемента 2 И-НЕ, выход которого подключенк С-Входу четвертого 3 -триггера,единичный выхОд которого являетсявторым управляющим выходом блокаформирования точного отсчета и подключен к второму входу второго элемента 2 И-НЕ, выход которого подклю 1Изобретение относится к автомати",:ке и вычислительной технике и,является аналого-цифровым преобразователем, предназначенным для преобразования пространственных величин 5в цифровую Форму, и в частностик преобразователям угол-код с переменным счетным интервалом. Это устройство может быть использовано дляуглоизмерительных столов и станковс числовым программным управлением,при контрольно-юстировочных работах,а также в астрономических и навигационных приборах.К такому типу преобразователейотносятся устройства, действие которых основано на непосредственномподсчете числа, импульсов, получаемыхпутем считывания меток с вращающегося с постоянной скоростью кодового диска,20Известен преобразователь уголкод, содержащий вращающийся кодовыйдиск, подвижное считывающее устройствь, устройство управления счетом,чен к входу первого ждущего мультивибратора, выход которого подключенк входу второго ждущего мультивибратора, выход которого является ус.тановочным выходом блока формирования точного отсчета и подключен квходу третьего ждущего мультивибратора, выход которого подключен кустановочным входам всех счетчиковпрямого.и обратного счета и всехдеЛителей на два, а также к.вторым входам четвертого и пятого элементов 2 И-НЕ и кк-,входам первого итретьего Э -триггероввыходы первого, второго, третьего и четвертогоэлементов ЗЙ-НЕ подключены к входамсоответствующих делителей на два,выходы первого и второго делителейна два подключены к-счетным входамсоответственно первого и второгосчетчиков прямого счета, выходы которых подключены к соответствующимвходам первого сумматора, выходытретьего и четвертого делителей на два подключены к счетным входам соответственно первого и второгосчетчиков обратного счета, выходыкоторых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выходы первого и второго сумматоровподключены к соответствующим входамтретьего сумматора, выходы которогоявляются кодовыми выходами блокаформирования точного отсчета,2счетное устройство, неподвижное считывающее устройство, управляе. - мый генератор заполнения, устройство Фазовой автоподстройки, устройтво устранения неопределенности результата 13.Недостатком указанного устройства является то, что при совпадении импульсов, открывающих и закрывающих счет измеряемого угла, осуществляется сдвиг начала счета измеряемого угла в следующем отсчете, что ведет к потере информации и снижению точности преобразователя,Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь угол-код содержащий кодовый:диск, кинематически соединенный с.двигателем, неподвйжные считывающие элементы, подвижные,считывающие 3 ременты, укрепленные на входном валу, блок коррекции, счетчик, блок вентилей,управляемый генератор, блок управления счетом, счетчик прямого счета, счетчикобратного счета, сумматор, соединенный с блоком вентилей 23.Недостаткомизвестного устройства является потеря информации обизмеряемом угле при временйом .совпадении импульсов, открывающих и 5закрывающих счет измеряемого углав блоке управления счетом, что снижает точность. При совпадении им-.пульсов, открывающих и закрывающихсчет измеряемого угла, вырабатыва-10ютс команды сохранения значениякода предыдущего отсчета, сдвиганачала счета измеряемого угла в следующем отсчете, где невозможно будет .совпадение во времени импульсов,открывающих и закрывающих счет уг-ла. Описанное явление снижает вре-.менной темп выдачи информации обизмеряемом угле, а следовательно, .точность преобразователя угол-код.Цель изобретения - повышени 1 е точ".ности преобразователя угол-код спеременным счетным интервалом,Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь угол-код,содержащий кодовый диск, кинематически соединенный с двигателем, неподвижные считывающие элементы, подвижные считывающие элементы укрепленные на входном валу, управляемыйгенератор импульсов, вход которогоподключен к выходу первого неподвижного считывающего элемента, счетчикпрямого счета, счетный вход которогосоединен с выходом первого неподвижного считывающего элемента, а вход 35установки счетчика в "О", подключенк выходу второго неподвижного считывающего элемента, счетчик. обратногосчета, счетный вход которого соединен с выходом первого подвижного 40считывающего элемента, а вход установки обратного счета в "О" подклю:чен к выходу второго подвижногосчитывающего элемента, сумматор, выходы которого соединены с входами 45блока элементов И, выходы которогоподключены к входам выходного регистра, введены блок Формирования точного отсчета и два регистра, выходыкоторых соединены с соответствующими выходами счетчиков прямого и об 50ратного счета, а выходы подключенык соответствующим входам сумматора,первый вход блока формирования точного отсчета подключен к выходу управляемого генератора импульсов, второй вход - к выходу первого неподвижного считывающего элемента, афтретий вхбд - к выходу первого под.вижного считывающего элемента, ко. довые выходы блока формирования точного отсчета соединеныс соответствующими входами сумматора, два управляющих выхода - с первыми управляющими входами соответствующих регист-, ров, установочные входы которых . .65 соединены с установочным. выходомблока Формирования точного отсчета,который также, подключен к установочному входу блока элементов И, вторые управляющие входы регистров соединены соответственно с первымнеповижным и первыми подвижным считывающими элементами. Блок Формирования точного отсчета содержит шесть элементов 2 И-ЦЕ,четыре элемента ЗИ-НЕ, четыре делителя на два, два счетчика прямоГосчета, два счетчика обратного счета,три сумматора, три ждущих мультивибратора, четЫре Р -триггера, 3 -входыкоторых подключены к источнику потенциала,соответствующего логической единице,С-вход первогоР-триггера подключен к третьему входу блока формирования точного отсчета,которыйтакже под- .ключен к двум входам первого элемента 2 И-НЕ, выход которого подключенк С-входу второго Р -триггера, единичный выход которого подключен к .первому входу второго элемента2 И-НЕ и является первым управляющимвыходом блока формирования т 9 чногоотсчета, а нулевой выход второго3-триггера подключен к первому входу первого элемента ЗИ"НЕ, второй входкоторого соединен с первыми входамивторого, третьего и четвертого эле-,ментов ЗИ-НЕ и с первым входом блока формирования точного отсчета, нулевой выход первого Э -триггера подключен к второму входу второгоэлемента ЗИ-НЕ и к первому входу третьего элемента 2 И-НЕ, второй входкоторого подключен к нулевому выходу третьего Р -триггера и к второму входу третьего элемента ЗИ-НЕ, выход третьего элемента 2 И-НЕ подкючен к третьим входам первого, второго и третьего элементов ЗИ-НЕ и вто" рому входу четвертого элемента ЗИ-НЕ, единичный выход первого 3-триггера подключен к первому вхо" ду четвертого элемента 2 И-НЕ, выход которого подключен к Р-входу второго 2 -триггера, единичный выход треть-.его 3-триггера подключен к первомувходу пятого элемента 2 И-НЕ, выходкоторого подключен к Ц -входу четвертого Э-триггера, нулевой выход кото- .рого подключен к третьему входу четвертого элемента ЗИ-НК, второйвход блока формирования .точного отсчета подключен к :-входу третьего Р-триггера и к двум входам шестого элемента 2 И-НЕ, выход которого подключен к С-входу четвертого 3) -триггера, единичный выход которого является вторым управляющим выходом блока формирования точного отсчета и подключен к второму входу второго элемента 2 И-НЕ,Выход которого подключен к входу первого ждущего мультивибратора, выход которого пойключен к входу второго ждущего мультивибратора, выход Которого. является установочным выходом блока формирования точного отсчета и подключен к входу третьего ждущего мультивибратора, выход которого подключен к установочным входам всех счетчиков прямого и обратного счета и всех делителей на два, а также - к вторым . входам четвертого и пятого элементов 2 И-НЕ и к к -входам первого и третьегоЭ триггеров, выходы перво го, второго, третьего и четвертого элементов ЗЙ-не подключены к входам соответствуюцих делителей на два, выходы первого и второго делителей на .два подключены к счетным входам . соответственно первого и второго счетчикрв прямого счета, выходы которых подключены к соответствующим, входам первого сумматора, выходы 20 третьего четвертого делителей на два подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков обратного счета, выходы которых . подключены к соответствующим входам 25 второго сумматора, выходы первого и .аторого сумматоров подключены к соответствующим входам третъего сумматора, выходы которого являются кодовыми выходами блока формирования . 30 точного отсчета.На фиг, 1 приведена блок-схема преобразователя угол-код; на фиг.2- вариант реализации блока формирова" ния точного отсчета; на Фиг. 3 -. ва риант реализации регистра; ца фиг.4- временная диаграмма работй преобразователя уголкод; на фиг. 5 - временная диаграмма работы блока форми.- рования точного отсчета. 40Преобразователь угол-код фиг.1 содержит кодовый диск 1, кинематически соединенный с двигателем 2, неподвижные считывающие элементы 3 и 4, подвижные считывающие элемен-.45 ты .5 и б, закрепленные на входном . валу,7, управляемый генератор 8 импульсов, вход которого соединен с выходом первого неподвижного считывающего элемента 3, блок 9. элементов И, соединенный с выходным регистром 10, счетчик 11 прямого счета, счетный вход которого соединен с выходом первого неподвижного считывающего элемента, счетчик 12 обратного счета, счетный вход которого соеди- . 55 нен с вюсодом первого подвижкого считывающего элемента, сумматор 13, выходы которого соединены с блоком 9 .элементов И, блок 14 формирования точного отсчета, два регистра 15 и 60 16, входы котОрых соединены с соответствующими выходами счетчиков 11 .и 12,прямого и обратного счета, а.кодовые выод - с,1 ооответствую;щими входами сумматора 13. Блок 14 65 формирования точного отсчета (фиг.2)содержит четыре элемента 2 И-НЕ 17-20,четыре Р-триггера 21-24, элементы2 И-НЕ 25, 26, элементы 3 И-НЕ 2730, четыре делителя 31-34 на два,счетчики 38 и 39 прямого счетчика,счетчики 40 и 41 обратного счета,три сумматора 42 - 44, три ждущихмультивибратора 35 - 37, причемнаР -входы Р -триггеров 21 - 24 подается "1", С -вход 3 - триггера 21 соединен с входами элемента 2 И-НК 17, выход которого соединен с С -входом 3 -триггера 22, С -вход Р-триггера 23 соединен с входами элемента 2 И-НЕ 19, выход которого соединен с С-входомЭ -триггера 24 инверсный выход 2 -триггера 21 соединен с входом элемента 2 И-НЕ 25и с входом элемента 3 И-НЕ 27, прямой выходР -триггера 21 соединен с прямым входом элемента 2 И-НЕ 18, вход которого соединен с Р -входом 3-триггера 22, инверсный выход Э -триггера 22 соединен с входом.элемента 3 И-НЕ.28, прямой выход В -триггера 22 соединен с первым входом элемента 2 И-НЕ 26, прямой выход Р-триггера 23 соединен с первым входом элемента 2 И-НК 20, выход которого соединен с Р-входом 3 -триггера 24, инверсный выход Э -триггера23 соединен с вторым входом элемента 2 Й-.НЕ 25 и входом элемента 3 И-НК 29, прямойвыход Р-триггера 24 соединен с вторым входом схемы 2;И-НЕ 26, инверсный выход триггера 24 соединен.с входом элемента3 И"НЕ 30, выход элемента 2 И-НЕ 25соединен с вторыми входами элементов 3 И-НК 27- 30 выходы которыхсоединены соответственно с входамиделителей 31 - 34 на два, выходыкоторых соединены с соответствующими счетчиками 38 и 39 прямого и 40, 41 рбратного счета, выходы счетчиков 38 и 39 прямого счета соединены с соответствующими входами сумматора 42, выходы которого соединены с.соответствующими входами сумматора 44, выходы счетчиков 40 и 41 обратного счета соединены с соответствующими входами сумматора 43, выходыкоторого соединены с соответствующими входами сумматора 44, выход элемента 2 И-НЕ 26 соединен с входом ждущего мультивибратора 35, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора Зб, -выход которого соединен с входом ждущего мульти вибратора 37, выход коТорого соеди-. неи с Р-входами 3-триггеров 21 и 23, и с вторыми входами элементов 2 Й"НЕ 18 и 20, а также с установочнымй входами делителей 31-34 надва, счетчиков прямого 38, 39 и обратного 40, 41 счета,Регистры 15 и 16 (фиг. 3 ) содер- Преобразователь угол-юод работажатР -триггеры 45, 46 60, эле- ет следующим образом.менты НЕ 61, 63, элемент 2 И-ЙЕ 62;Кодовый диск 1 вращается, двига. причем выход элемента НЕ 83.соеди- телем 2 с постоянной скоростью. Нанен с первым входом элемента 2 И-: выходе считывающих элементов 3 - б,НЕ 62, выход которого соединен с . формируются импульсы, причем их часС-входом Р -триггера 60, прямой вы-. тота зависит от скорости.вращенияход которого соединен со всеми с-вхо кодового диска 1 и количества штриховдами 3 -триггеров 45, 46, 59,3 -вход : на соответствующей считываемой до-3-триггера 60 соедИнен с входом . Рожке, фазовые соотношения междупотенциала логической единицы. 10. последовательностями импульсов наВременная диаграмца работы прЕ-выходе считыВающих элементов 3 и 5образователя угол-код (фиг, 4 ) сО- . характеризуют .измеряеьый угол, в модержит напряжение О на выходе непоц- . мент прохождения удлиненного штривижного считывающего. элемента 4; ха на кодовом диске 1 около неподнапряжение О на выходе не подвйж 15 вижноо считывающего элемента 4 наного считывающего элемента 3; напря . его выходе формируется импульс,жение Оз на.выходе подвижного счи- ,который впервом от начала работытывающего элемента. б; напряжение 04 . пРеобРазователя обороте диска 1на выходе подвижного считывающего устанавливает счетчик 11 прямогоэлемента 5; положительные стробы 20 .счета в нУлевое состояние, На счетнапряжения О, показывающие время;. ный вход счетчика 11 прямого счета ,обработки информации в блоке 14 форподаются импульсы "Старт" с неподмирования точного отсчета, а цифры вижного считывающего элемента 3,в двоичном коде внутри каждого стро . Разрядность счетчика 11 прямого ,ба.показывают код на выходе блока .25 счета выбрайа.равной разрядности 14 формирования точного отсчета вйут числа штрихов на кодовом диске 1,ри отрезков времени (1, 5(., поэтому по окончании второго и:кажС ь ) и т,д. Для.кодового диска 1,дого последующего оборота кодовогоимеющего 16 шитрихов, и управляемо-диска 1 этот счетчик 11 приходит вго генератора 8, производящего умно ЗО исходное состояние, которое поджение количествавходных импульсов на тверждается или в случае возникнове8;напряжение Обимпульсов навыходе , ния помехи в счетчике 11 прямого.3-триггера 60,по переднимфронтам ко- счета корректируется обнуляющим.торых происходит запись кода в В -триг-импульсом с неподвижного считываюгеры 45,46 .59 регистра 16;напря-,з 5 .щего элемента 4. В момент прохождежение Ъ импульсов на входе Ь -триг -ния удлйненного штриха на кодовом , гера 60, по передним фронтам кото- . диске 1 около подвижного считываюРых. происходит запись кода в Д -триг- щего элемента 6 на его выходе формигеры 45, 46. , 59 регистра 15; Руется импульс, который в первом отзначение 08 кода числа на выходе ре-начала работы преобразователя оборогистра 16; значение О 9 кода числа те кодового диска 1 устанавливает4 бна выходе регистра "15; значение О; - .счетчик 12 обратного счета в нуле- суммы кодов чисел, содержащихсяв. вое состояние. На счетный вход счет- ,.регистрах 15 и 16; напряжение О во чика 12 обратного счета подаются время действия которого через .блок, импулЬсы Стоп" с подвижного считы-9 элементов И информация об измеряе 45 вающего элемента 5Разнорядность мом угле записывается в выходной Ре счетчика 12 обратного счета выбрана "гнстр 10; информация О 2 об измеряе-,. Равной разрядности числа штрихов на мом угле в двоичном коде, содержащая-,. кодовом диске 1, поэтому по окончася в выходном регистре 10.нии второго и каждого последующего:5 О оборота кодового диска 1 этот счетВременная диаграмма работы бло чик 12 пРиходит к исходнОе нУлевое14 формирования точного отсчетасостояние, которое подтверждаетсяфиг. 5 ) содержит напряжение О",или в слУчае возникновениЯ помехи в пу Старт; н я ни ф 3 счетчике 12 обРатногокоРРек пульса Стоп напряжение О йа вы 55 тируется обнуляющю импульсом с подходе .элемента 3 И-НЕ 29 пачка с,. вижного считывающего элемента 6ных импульсов Оь на выходе элемента ВнУтРи каждого отРезка вРемени3 И-НЕ 30; дачка счетных. импульсов(, ффэ)фф дф+1) . О на выходе схемы 3 И-НЕ 27; пач, на диаграмме 0 и (Ф 4, 1 ф).4ка счетных имдульсов Оана выходе бО 1 ) 1.,1 д+) на диаГРаммесхемы 3 И-НЕ 28; 1",. 1,. С.-Ц (фиг) на. счетчике 11.прямогомоменты времени на временныхдиаг- счета (фиг, 1) и на счетчике 12 обраммах, где И " числовой индекс рас- ратного счета имеются коды чисел,сматриваемой эпюры, а и - порядко- сумма которых характеризует старшие 1вый номер момента времени. . 65 разряды кода измеряемого угла.Блок 14 формирования точного отсчета работает следующим образом.Импульс "Старт" с выхода неподвижного считывающего элемента 3, приходящий на входы Э -триггеров 23,24, своим передним, фронтом переводит3-триггер 23 в единичное состояние,.Нулевой потенциал его инверсном выходе через элемент 2 И-НЕ 25 открывает элементы 3 И-НЕ 27, 28, 30, которые пропускают счетные импульсы, - на вход счетчиков 38 и 39 прямогосчета через делители 31 и 32 на дваи счетчика 41 обратного счета черезделитель 34 на два. Задний фронтимпульса "Старт" (фиг. 5 ) через элемент 2 И-НЕ 19 переводит 1) -триггер24 в единичное состояние и прекраща.ет счет импульсов в счетчике 41 обратного счета с помощью элемента3 И-НЕ 30. Импульс "Стоп" с подвижного считывающего элемента 5 своимпередним фронтом переводит 3 -триггер 21 в единичное состояние и закрывает счет импульсов в счетчике 38прямого счета при помощи элемента3 И"НЕ 27, а своим задним фронтомчерез элемент 2 И-НЕ 17 переводит 3-триггер 22 в единичное состояние и закрывает счетв счетчике прямого .счета при помощи элемента 2 И-НЕ 28,После окончания счета коды счетчиков 38 и 39 прямого счета суммируются на сумматоре 42:, а коды счетчиков 40 и 41 обратного счета - на сумматоре 43. Сумматор 44 суммирует прямой код сумматора 42 и дополнительный.код сумматора 43, что равносилвно вычитанию одного числа из другого, После окончания счета на выходе элемента 2 И-НЕ 26 образуется отрицательный перепад напряжения, который запускает последовательно срабатывающие ждущие мультивибраторы 35 - 37, Последний мультивибра тор устанавливает схему в исходное нулевое состояние. Элементы 2 ИНЕ 18 и 20 позволяют срабатывать - триггерам 22 и 24 только после того, как срабатывают соответственно 2 -триггеры 21 и 23. Таким образом находится временной сдвиг межРи 11 ду серединами видеоимпульсов Старт и "Стоп" при любом их взаиг 1 ом временном расположении, образ я точный отсчет угла поворота, Если импульс . "Стоf" опережает во времени импульс "Старт", то на выходе сумматора 44 образуется дополнительный код измеряемого временного интервала. В силу симметрии схемы блока 14 формирова ния точного отсчета относительно сигналов "Старт" и "Стоп" в этом случае триггеры 23 и 24 и элементы о 9, 30, 33, 34, 40 и 41 формируют код точного отсчета аналогично описанному выше для триггеров 21, 22 и элементов 27, 28, 31, 32, 38,.и 39,Импульсы "Старт" с неподвижно считывающего элемента 3 подаются навход "Старт" блока 14 формированияточного отсчета, (фиг, 1), т,е, наС-вход Р -триггера 23 (фиг. 2) и науправляемый генератор 8 (фиг. 1),который умножает частоту входныхО импульсов, Импульсы с выхода генератора 8 подсчитываются счетчиками38 и 39 прямого счета (фиг, 2) исчетчиками 40 и 41 обратного счета.:Импульсы "Стоп" с подвижного считывающего элемента 5 подаются на первый вход "Стоп" блока 14 формирования точного отсчета (фиг. 1 ),т.е.на С-вход с 1) -.триггера 21 (фиг. 2 ).На сумматоре 44 получается код,характеризующий значение младшихразрядов кода измеряемого угла внутри отрезков времени (12, 1 )Копы со счетчика 11 йрямого счетапереносятся в 3-триггеры 45,4625 , 59 (фиг, 3 ) при помоци триггера 60 регистра 16 в моменты времениЬ д . На вход элемента.НЕ 63 регистра 16 подаются импульсыс неподвижного считывающего элемента30 3, а на вход элемента 2 И-НЕ 62 этого же регистра 16 подаются импульсыО с управляющего выхода блока 14формирования точного отсчета (фиг.1),т,е, с прямого выхода 3 -триггера 24(фиг. 2). Коды со счетчика 12 обратного счета переносятся в 3 -тригге"ры 54, 46, , 59 (фиг. 3 ) при по"мощи триггера 60 регистра 15 в мо 7 г чменты времени 1 ,2, "-. На40 вход элемента НЕ 63 регистра 15 подаются импульсы с подвижного считывающего элемента 5, а на вход элемента 2 И-НЕ 62 этого же регистра подаются импульсы суправляющего выхо"да блока 14 формирования .точногоотсчета (фиг, 1), т.е. с прямоговыхода Э-триггера 24.2 -триггер 60(Фиг. 3 ) обнуляется импульсом сустановочного выхода в блоке 14 формирования точного отсчета, т,е,50, с выхода мультивибратора 36 (фиг.2) .Таким образом, внутри Каждогоот езка времени (1, 1 3 1,1 ь ), (,18, 19 ), на входах 1) -триггеров 45,.;46. . ., 59 регистров 1555 и 16 и на сумматоре 44 блока 14 формирования точного отсчета имеютсякоды, сумма которых равна измеряемому углу. Сумматор 13 (фиг. 1) суммирует коды с выходов регистров 15бО и 16 и .с выходов сумматора 44. В1( И, кмоменты времени Ф,.с выхода мультивибратора 36 блока14 формирования точного .отсчета подается сигнальный импульс на блок 965 элементов И, через который код измеряемого угла переносится в выход- ной регистр 10.В общем случаеК если на кодовый диск 1 нанесено 2 штрихов, а управляемый генератор 8 умножает входную последовательность;.импульсов, сни-5 иаемую с неподвижного считывающего элемента 3, на 2 м, то слагаемые измеряемого угла, находящиеся в .регистре 15, можно записать в виде:21 2 л,2 У 1 О2 к о 2-" 12й 2%+ .- - . С 2 Л2 к+м+ 2 Р ск +гТ Ск+м-м при положительном зна 3 ке числа и 2 м 2 л С щ 23.-ди СОИМ