Вптб

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.Х.1970 (№ 1489352/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.XI1.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 9.IV.1974

М. Кл. б 08с 9/00

Гасударственный «амитет

Савета Миниатрав СССР па делам изабретений и ат«рытий

УДК 681,325(088.8) Авторы изобретения

В. Н. Волнянский, В. Н. Володин и Л. Н. Сафонов

Заявитель

МНОГООТСЧЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ

И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ДВОИЧНЫЙ КОД

Поправка в регистре

ГО

Старший разряд

ТО

Младший разряд

ГО

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано во входных и выходных устройствах

ЦВМ.

Известны многоотсчетные преобразователи угловых и линейных перемещений в цифровой код, содержащие импульсный генератор высокой частоты, опорный счетчик, синхронизирующий генератор синусоидальных,сигналов для питания многоотсчетного фазовращателя, формирователи фазовых импульсов, счетчики точного, промежуточных и грубого отсчетов (ТО, ПО и 10), подсчитывающие число импульсов во временном интервале между опорным импульсом (старт-импульсом) и фазовыми импульсами, устройства согласования отсчетов, устраняющие ошибки неоднозначности, и выходные регистры.

Однако известные преобразователи обладают недостаточной надежностью работы и характеризуются сложностью.

Согласование отсчетов у известных преобразователей производится по результатам сравнения цифр, полученных в старшем разряде TO и младшем разряде более грубого отсчета, по весу, соответствующему старшему разряду ТО. При этом схема согласования отсчетов реализует следующую достаточно сложную логическую формулу.

При согласовании в обоих слу-,аях поправка вводится в младший (незначащий) раз15 ряд выходного регистра ГО, который при введении поправки работает как сумматор со сквозным переносом, для чего он должен состоять из элементов типа триггера, что усло>княет схему и снижает ее надежность.

20 Кроме того, необходима жесткая фазовая стабильность синусоиды, генерируемой преобразователем прямоугольных колебаний опорного счетчика-делителя в синусоидальные, относительно этих прямоугольных коле25 баний

При выработке, старт-импульса опорным счетчиком-делителем фазовая нестабильность преобразователя прямо входит в погрешность точного и грубого отсчетов. вызывая как по30 грешность в отсчете угла в точном отсчете, 408355

65 так и возможность рассогласования отсчетов, а при выработке старт-импульса специальным формирователем, подключенным к выходу преобразователя — возможность рассогласования отсчетов (погрешность точного отсчета не превосходит в этом случае единицы младшего разряда) . Обеспечение такой фазовой стабильности, учитывая узкополосность преобразователя «прямоугольные колебания— синусоида» (для обеспечения необходимой степени синусоидальности его выходного сигнала) является, как правило, сложной задачей.

Целью изобретения является повышение надежности работы и упрощение устройства.

Для этого в устройство введены счетчикделитель, триггеры, схемы ИЛИ и дополнительные схемы И, причем выходы триггеров соединены со входами соответствующих счетчиков-накопителей, единичные входы триггеров соединены с выходами соответствующих первых схем ИЛИ, первые входы которых соединены соответственно с выходами клапа нов промежуточных и грубого отсчета, вторые входы — с выходами первых дополнительных схем И, первые входы которых подключены соответственно к выходам блока управления, а вторые входы — к выходам старших разрядов счетчиков-накопителей соответственно точного и промежуточных отсчетов, вход счетчика-делителя подключен к выходу второй дополнительной схемы И, первый вход которой соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход — через вторую схему

ИЛИ,— к выходам клапанов промежуточных и грубого отсчета, ко вторым управляющим входам которых подключены соответствующие выходы счетчика-делителя, вход установки в нуль которого и нулевые входы триггеров соединены со входами установки в нуль счетчиков-накопителей точного, промежуточ»ого и грубого отсчета.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена функциональная блокс. :ема г"реооразователя на примере трехотсчетного преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит генератор импульсов 1, опорный счетчик-делитель 2,,преобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные 3, формирователь опорных фазовых импульсов 4, многоотсчетный (в данном примере трехотсчетный) фазовращатель

5-1 (грубый отсчет), 5-2 (промежуточный отсчет), оь-3 (точный отсчет), формирователи фазовых импульсов 6-, 1, 6-2, 6,3, блок уцравления 7, формирователь одиночного опорного фазового импульса 8, содержащий клапан и триггер памяти схем И 9 и ИЛИ 10 клапанов

ТО 11, ПО 12, ГО 13, содержащих по клапану и триггеру памяти, схемы согласования ТО и ПО (И 14, ИЛИ 15), ПО и ГО (И 16, ИЛИ

17), счетчика-делителя 18, счетчиков-накопителей ТО 19, ПО 20 и ГО 21 с дополнитель5

45 ными триггерами 22 и 23, схем И 24 и выходного регистра 25.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор импульсов 1 вырабатывает последовательность импульсов высокой частоты (фиг. 2, 1), которая поступает на непрерывно ра ботающий в режиме деления частоты опорный счетчик-делитель,2. Выходной сигнал опорного счетчика-делителя 2 (см. фиг. 2, 2), являющийся сигналом синхронизации для преобразователя прямоугольных колебаний в синусоидальные 3, представляет собой однополярные прямоугольные сигналы со скважностью 2 и частотой f = f„2, reste f„,— частота следования импульсов ГИ, n — число триггеров опорного счетчика-делителя 2.

Из указанного сигнала преобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные 3 вырабатывает синусоидаль ный сигнал той же частоты (фиг. 2, 3). Фаза этого сигнала произвольна по отношению к синхронизирующему сигналу и может изменяться в процессе работы. Сигнал с преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные 3 поступает на формирователь опорных фазовых импульсов 4, который формирует импульс, например, в момент прохождения синусоиды через нуль в положительном направлении (фиг. 2, 4), и на фазовращатели ТО, ПО и

ГО (5-3, 5-2, 5-1) трехотсчетного фазовращателя. С выходов трехотсчетного фазовращателя сигналы (фиг. 2, 7; 2, 6; 2, 5) поступают на формирователи фазовых импульсов ТО, ПО и ГО (6-3, 6-2, 6-1), которые формируют импульсы, например, в момент прохождения синусоид через нуль (фиг. 2, 10; 2, 9; 2, 8).

Работа преобразователя начинается с момента подачи импульса запроса от устройства, в котором используется информация преобразователя (ЦВМ, система управления или отображения и т. д.). При подаче импульса запроса на вход а блока управления 7 (фиг. 2, 11) производится сбрасывание на нуль счетчиков-накопителей ТО, ПО и ГО (19, 20, 21), а также счетчика-делителя 18 и дополнительных триггеров 22 и 23. С задержкой во времени, необходимой для сбрасывания на,нуль счетчиков (18, 19, 20, 21) и дополнительных триггеров 22, 23 и образуемой в блоке управления 7, импульс запроса через блок управления открывает, клапан формирователя одиночного опорного фазового импульса 8 и первый во времени из опорных фазовых импульсов формирователя 4 (фиг. 2, 12) проходит на управляемые клапаны ТО, ПО и

ГО; одновременно с этим первый опорный фазовый импульс с задержкой во времени, образуемой в блоке управления 7, закрывает клапан формирователя 8 и тем самым запрещает прохождение последующих опорных фазовых импульсов на клапаны ТО, ПО и ГО.

Через клапан ТО 11 начинают поступать импульсы заполнения на счетчик-накопитель ТО

19 с генератора импульсов 1. Одновременно

408355

15

65 с этим сигналами открытых клапанов ПО и

ГО (12 и 13) через схему ИЛИ 10 открывается схема И 9, через которую на счетчикелитель 18 начинают поступать импульсы с генератора импульсов 1 (фиг. 2, 13).

П р и м е ч а н и е. Для м ногоотсчетных преобразователей числа значащих разрядов в промежуточном и грубом отсчетах выбирают обычно равными между собой и притом меньшими, чем в точном отсчете. Это объясняется тем, что для построения, например, 16-разрядного преобразователя с точным отсчетом, имеющим кратность редукции 256 = 28, для обеспечения надежного согласования отсчетов фазовая точность грубого отсчета должна быть не хуже +1/4 старшего разряда точного отсчета, т. е. соответствовать 10 двоичным разрядам, что пока труднодостижимо. Поэтому вводится ПО с кратностью электрической редукции

P = 2" = 16 (для рассматриваемого примера). Число разрядов т счетчика 18 выбирают исходя из следующего соотношения: т = n — (log,Рт — log,Ð ) — 1, где и — число разрядов опорного счетчикаделителя, PT — кратность электрической редукции точного отсчета, P, — крат ность электрической редукции промежуточного (грубого) отсчета.

Для данного примера т = 3.

С выхода счетчика 18 через открытые клапаны 12, 13 и схемы ИЛИ 15, ИЛИ 17 на счетчики-накопители ПО 20, 22 и ГО 21 и триггер 23 начинают поступать импульсы заполнения (фиг. 2, 14). Частота их следования соответствует числу разрядов в счетчиках-накопителях ПО и ГО и в общем случае различна для счетчиков-накопителей ПО и ГО. Для да нного примера количество разрядов счетчиков-накопителей ПО и ГО одинаково и поэтому заполнение счетчиков ведется импульсами одной частоты. Эти импульсы «привязаны» к опорному фазовому импульсу, вырабатываемому формирователем 4, с точностью до периода следования импульсов генератора импульсов 1, и с этой точностью их «привязка» не зависит от фазового сдвига между сигналом преобразователя прямоугольных колебаний в сии усоидальные

3 и выходными сигналами опорного счетчикаделителя 2.

Можно показать, что при отсутствии такой синхронизации импульсов заполнения ПО и

ГО наличие переменного во воемени фазового сдвига преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные 3 приводит к ограниченгпо допустимой точности более грубого отсчета, а в том случае, если амплитуда фазовых смещений, приведенная к угловым величинам достигает четверти значащего разряда бо ее грубого отсчета, согласования вообще невозможно.

Таким образом, введение дополнительного счетчика-делителя 18 избавляет от необходимости обеспечивать фазовую стабильность

6 преобразователя прямоугольных колебаний в синусоидальные 3.

Это решение является отличительчой чертой предлагаемого преобразователя и, учитывая сложность фазовой привязки преобразователя прямоугольных сигналов в сичусоидальные 3, обеспечивает большую простоту и надежность всего преобразователя в целом.

Работа счетчика 18 продолжается до тех пор, пока хотя бы один из клапанов ПО и

ГО (12, 13) открыт. По окончании заполнения временных интервалов ТО, ПО и ГО (фиг. 2, 17; 2, 16; 2, 15) клапаны 11, 12 и !3 устанавливаются фазовыми импульсами с формирователей 6-3, 6-2, 6-1 в исходнос (закрытое) состояние, а в счетчиках-накопителях 29, 20 — 22, 21 — 23 остается информация об угловом положении фазовращателей ТО, ПО и ГО (5-3, 5-2, 5-1) трехотсчетного фазовращателя.

На этом цикл формирования инфор..ации об угловом или линейном положении отдельных отсчетов трехотсчетного фазовращателя заканчивается. После этого необходимо произвести ряд операций, связанных с дальнейшей работой преобразователя — произвести согласование отсчетов, подготовить выходной регистр 25 к приему информации, переписать информацию из счетчиков-накопителей 19, 20, 21 в выходной регистр 25. Все эти операции осуществляются посредством четырех импульсов, вырабатываемых блоком управления 7.

Выработка импульсов управления производится после прихода на блок управления 7 второго по времени, относительно момента прихода импульса запроса опорного фазового импульса с формирователя 4, который дает ,разрешение на прохождение в блок управления 7 соответствующих сигналов с опорного счетчика-делителя 2.

Путем логической обработки этих сигналов вырабатываются четыре сдвинутых во времени друг относительно друга раздельных импульса управления. Первым импульсом производится согласование ТО и ПО, а также сбрасывание на нуль выходного регистра 25 без выдачи информации (фиг. 2, 18). Вторым импульсом производится согласование ПО и

ГО (фиг. 2, 19).

Триггеры 22 и 23 по своему весу соответствуют старшим разрядам предыдущих отсчетов. Согласование отсчетов осуществляется по показанию только лишь старшего разряда предыдущего отсчета при помощи импульса, выдаваемого блоком управления 7.

В том случае, если в старшем разряде младшего отсчета нуль, в дополнительный разряд следующего отсчета (триггеры 22, 23), через схемы И 14 и ИЛИ 15 для ПО и схемы И 16 и ИЛИ 17 для ГО записывается единица.

Информация в триггерах 22 и 23 во внимание не принимается.

В некотором начальном положении фазовые импульсы каждого последующего отсчета постоянно смещаются по отношению к им408355 пульсу предыдущего отсчета в сторону отставания по времени на половину старшего разряда более младшего отсчета. В этом случае допустима погрешность более грубого отсчета величиной в +-1/2 старшего разряда младшсго отсчета.

Таким образом, логическая операция при согласовании отсчетов в настоящем преобразователе более проста, чем в известных преобразователях, требует более простых схем для реализации и, следовательно, обеспечивает большую надежность при равных требованиях к относительной точности грубых отсчетов. После согласования отсчетов третьим импульсом (фиг. 2, 20), вырабатываемым блоком управления 7, производится перезапись информации из счетчиков-накопителей

19, 20, 21 через схемы И 24 и выходной регистр 25 и, наконец, четвертый импульс (фиг. 2, 21) производит установку триггерных схем блока управления 7 в исходное состояние. На этом цикл преобразования заканчивается. Очередной цикл начинается с приходом следующего импульса запроса.

Информация об угловом положении трехотсчетного фазовращателя (5-3, 5-2, 5-1) может быть счита на с выходного регистра 25 импульсом считывания (вход б), вырабатываемым потребителем информации преобразователя.

Предмет изобретения

Многоотсчетный преобразователь угловых и линейных перемещений в двоичный код, содержащий генератор импульсов, соединенный с импульсным входом клапана точного отсчета и входом опорного счетчика-делителя, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь прямоугольных сигналов в синусоидальные, многоотсчетный фазовращатель, формирователи опорных фазовых импульсов и клапаны соответственно грубого, промежуточных и точного отсчета, выход преобразователя прямоугольных сигналов в синусоидальные соединен со входом формирователя опорных фазовых импульсов, к выходу которого подклю10

45 чен формирователь одиночного опорного фазового импульса, соединенный выходом с первыми управляющими входами клапанов грубого, промежуточных и точного отсчета и входом блока управления, другие входы которого соединены соответственно с выходом формирователя опорных фазовых импульсов и выходами соответствующих разрядов счетчика-делителя, выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами формирователя одиночного опорного фазового импульса, входами установки в исходное состояние выходного регистра и счетчиков-накопителей точного, промежуточных и грубого отсчета, выходы разрядов которых подключены к первым входам схем И, вторые входы которых подключены к соответствующему выходу блока управления, а выходы — ко входам выходного регистра, ко входу счетчика накопителя точного отсчета подключен выход клапана точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения устройства, в него введены счетчик-делитель, триггеры, схемы ИЛИ и дополнительные схемы И, причем выходы триггеров соединены со входами соответствующих счетчиков-накопителей, единичные входы триггеров соединены с выходами соответствующих первых схем ИЛИ, первые входы которых соединены соответственно с выходами клапанов промежуточных и грубого отсчета, вторые входы — с выходами первых дополнительных схем И, первые входы которых подключены соответственно к выходам блока управления, а вторые входы — к выходам старших разрядов счетчиков-накопителей соответственно точного и промежуточных отсчетов, вход счетчика-делителя подключен к выходу второй дополнительной схемы И, первый вход которой соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход в через вторую схему ИЛИ вЂ” к выходам клапанов промежуточных и грубого отсчета, ко вторым управляющим входам которых подключены соответствующие выходы счетчика-делителя, вход установки в нуль которого и нулевые входы триггеров соединены со входами установки в нуль счетчиков-накопителей точного, промежуточных и грубого отсчетов.