RU2661752C2

RU2661752C2 - Transducer angle - code

Info

Publication number: RU2661752C2
Application number: RU2016150598A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Гречишников; Ольга Викторовна Теряева; Вячеслав Викторович Арефьев
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-07-19
Also published as: RU2016150598A3; RU2016150598A

Abstract

FIELD: data processing.

SUBSTANCE: group of inventions refers to the area of analog-to-digital conversion and can be used in the monitoring system of energy-saturated objects. Device comprises an emitter transmitting light guide, fiber optic splitter 1×n (n is the number of bits of the code disk mask), the first group of optical fibers, the group of transmitting micro-optical matching elements (MOME), shaft, code disk with a Gray code mask, a Porro prism, a group of receiving MOME, a second group of optical fibers, optical multiplexer n×1 with transmission coefficients for each channel of summation equal to 2⁰, 2^-1, …2^-i, …2^n-1, receiving fiber, photodetector, amplifier, analog-to-digital converter (ADC), Gray code converter into binary code.

EFFECT: technical result is a simplification of the design and a reduction in the dimensions of the converter.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системе контроля энергонасыщенных объектов.The invention relates to a system for monitoring energy-saturated objects.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптоэлектронный преобразователь угол - код, содержащий источник оптического излучения, кодовый оптомеханический элемент, оптический цифроаналоговый преобразователь, элементы считывания промодулированных оптических сигналов, преобразователь кода Грея, мультиплексор [патент 2029428, МПК H03M 1/26, опубл. 20.02.1995].The closest in technical essence to the invention is an optoelectronic angle-to-code converter containing an optical radiation source, optomechanical code element, an optical digital-to-analog converter, modulated optical signal reading elements, a Gray code converter, a multiplexer [patent 2029428, IPC H03M 1/26, publ. 02.20.1995].

Недостатком данного преобразователя является то, что элементы излучающего и приемного каналов расположены по разные стороны относительно кодового диска, что приводит к увеличению габаритов устройства и уменьшению функциональных возможностей его применения.The disadvantage of this converter is that the elements of the emitting and receiving channels are located on different sides relative to the code disk, which leads to an increase in the dimensions of the device and a decrease in the functionality of its use.

В изобретении решается задача повышения технологичности и удобства эксплуатации преобразователя вследствие одностороннего расположения относительно кодового диска элементов излучающего и приемного каналов, которые могут быть выполнены с использованием оптических интегральных технологий, что существенно упрощает конструкцию и уменьшает габариты преобразователя.The invention solves the problem of improving the manufacturability and ease of use of the converter due to the one-sided arrangement relative to the code disk of the elements of the emitting and receiving channels, which can be performed using optical integrated technologies, which greatly simplifies the design and reduces the dimensions of the converter.

Для решения поставленной задачи по первому варианту в преобразователь угол - код, содержащий излучатель, передающий световод, первую группу световодов, вал, кодовый диск, вторую группу световодов, приемный световод, фотоприемник, усилитель, АЦП, преобразователь кода Грея в двоичный код, причем излучатель соединен с передающим световодом, вал жестко соединен с кодовым диском, приемный световод связан с последовательно соединенными фотоприемником, усилителем, АЦП, преобразователем кода Грея в двоичный код, введены волоконно-оптический разветвитель 1×n, где n - число разрядов маски кодового диска, группа передающих МОСЭ, призма Порро, группа приемных МОСЭ, оптический мультиплексор n×1 с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1, причем передающий световод соединен с волоконно-оптическим разветвителем, выходы которого с помощью первой группы световодов соединены с соответствующими передающими МОСЭ, выходы передающих МОСЭ через кодовый диск оптически связаны с нижней половиной гипотенузной грани призмы Порро, симметрично им относительно высоты АВ призмы Порро располагаются приемные МОСЭ, выходы соответствующих приемных МОСЭ с помощью световодов второй группы связаны с соответствующими входами оптического мультиплексора n×1, выход мультиплексора с помощью приемного световода связан с последовательно соединенными фотоприемником, усилителем, АЦП, и преобразователем кода Грея в двоичный код.To solve the problem of the first embodiment, the angle converter is a code containing a radiator, a transmitting fiber, a first group of optical fibers, a shaft, a code disk, a second group of optical fibers, a receiving optical fiber, a photodetector, an amplifier, an ADC, a Gray code to binary converter, and the emitter connected to the transmitting optical fiber, the shaft is rigidly connected to the code disk, the receiving optical fiber is connected to the photodetector, amplifier, ADC, Gray code to binary converter in series, fiber-optic times are introduced etvitel 1 × n, where n - the number of bits of the code disk masks, group transmit ISES, Porro prism, the group receiving ISES optical multiplexer n × 1 transmission coefficients for each channel equals the summation of 2 ^0, 2 ^1, ... 2 ^-i, 2 ... ^n-1, and a transmitting optical fiber connected to the optical fiber coupler, the outputs of which with the first group of optical fibers connected to respective transmit ISES, the outputs of transmit code via ISES disk are optically coupled with the bottom half Porro prism hypotenuse side symmetrically relative to them the heights of the AB Porro prism are the MOSE receivers, the outputs of the corresponding MOSE receivers are connected via the second group of optical fibers to the corresponding inputs of the n × 1 optical multiplexer, the multiplexer output is connected to the series-connected photodetector, amplifier, ADC, and the Gray code to binary converter .

Изобретение характеризуется следующими чертежами: фиг. 1 - функциональная схема преобразователя угол - код по первому варианту, фиг. 2 - функциональная схема преобразователя угол - код по второму варианту, фиг. 3а функциональная схема передающего ВОЦАП, фиг. 3б - функциональная схема приемного ВОЦАП.The invention is characterized by the following drawings: FIG. 1 is a functional diagram of an angle-to-code converter according to the first embodiment, FIG. 2 is a functional diagram of an angle-to-code converter according to a second embodiment, FIG. 3a is a functional diagram of a transmitting WOCAP; FIG. 3b is a functional diagram of a receiving VOCAP.

Для решения поставленной задачи по второму варианту в преобразователь угол - код (по первому варианту), содержащий излучатель, передающий световод, вал, кодовый диск с маской кода Грея, призму Порро, приемный световод, АЦП, преобразователь кода Грея в двоичный код, причем излучатель соединен с передающим световодом, вал жестко соединен с кодовым диском, введены волоконно-оптический разветвитель 1×m, третья группа световодов, группа передающих волоконно-оптических цифроаналоговых преобразователей (ВОЦАП), группа приемных ВОЦАП, коммутатор, генератор тактовых сигналов, регистр памяти, сумматор, счетчик, причем (см. фиг. 2) передающий световод соединен с входом волоконно-оптического разветвителя 1×m, выходы волоконно-оптического разветвителя соединены с входами группы передающих ВОЦАП, каждый передающий ВОЦАП (см. фиг. 3а) состоит из соединенных последовательно волоконно-оптического разветвителя 1×n, первой группы световодов, группы передающих МОСЭ, выходы предающих ВОЦАП через кодовый диск оптически связаны с нижней половиной гипотенузной стороны призмы Порро, симметрично группе передающих ВОЦАП относительно оси симметрии АВ расположена группа приемных ВОЦАП, причем каждый приемный ВОЦАП (см. фиг. 3б) состоит из группы приемных МОСЭ, второй группы световодов, оптического мультиплексора n×1 с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1, фотоприемника и усилителя, выходы соответствующих приемных ВОЦАП соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых сигналов, выход коммутатора соединен с входом АЦП, вход АЦП соединен с информационным входом регистра памяти, управляющий вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых сигналов, выход регистра памяти соединен с информационным входом сумматора, управляющий вход которого через счетчик связан с третьим выходом генератора тактовых сигналов, выход сумматора соединен с входом преобразователя кода Грея в двоичный код.To solve the problem of the second embodiment, the angle-to-code converter (according to the first embodiment) contains an emitter, a transmitting fiber, a shaft, a code disk with a Gray code mask, a Porro prism, a receiving fiber, an ADC, a Gray code to binary converter, and the emitter connected to the transmitting fiber, the shaft is rigidly connected to the code disk, a 1 × m fiber optic splitter, a third group of optical fibers, a group of transmitting fiber-optic digital-to-analog converters (VOCAP), a group of receiving VOCA, a commutator, a clock signal generator, a memory register, an adder, a counter, moreover (see Fig. 2) the transmitting fiber is connected to the input of a 1 × m fiber optic splitter, the outputs of the fiber optic splitter are connected to the inputs of the transmitting group of the OTsAP, each transmitting OTsAP (see. Fig. 3a) consists of a 1 × n fiber-optic splitter connected in series, the first group of optical fibers, the MOSE transmitting group, the outputs of the transmitting VOCA through a code disk are optically connected to the lower half of the hypotenous side of the Porro prism, symmetrically ne VOTSAP transmission axis of symmetry AB is a group VOTSAP receivers, each receiver VOTSAP (see. FIG. 3b) consists of a group of MOSE receivers, a second group of optical fibers, an n × 1 optical multiplexer with transmission coefficients for each summing channel equal to 2 ⁰ , 2 ^-1 , ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 , a photodetector and amplifier, outputs of the corresponding receivers VOCA connected to the corresponding information inputs of the switch, the control input of which is connected to the first output of the clock signal generator, the output of the switch is connected to the input of the ADC, the input of the ADC is connected to the information input of the memory register, the control input of which is connected to the second output the clock generator house, the output of the memory register is connected to the information input of the adder, the control input of which through the counter is connected to the third output of the clock signal generator, the output of the adder is connected to the input of the Gray code to binary code converter.

В состав преобразователя угол - код по первому варианту входит излучатель 1, соединенный передающим световодом 2 с волоконно-оптическим разветвителем 1×n 3 (фиг. 1). Выходы оптического разветвителя с помощью первой группы световодов 4, соединены с соответствующими передающими МОСЭ 5, (выполненных например, в виде градиентных или цилиндрических линз),. Элементы 3, 4, 5 могут быть выполнены в виде единого элемента с использованием оптических интегральных технологий. Вал 6 жестко соединен с кодовым диском 7. Выходы передающих МОСЭ 5 через кодовый диск 7 оптически связаны с нижней половиной гипотенузной стороны призмы Порро 8, ее особенность заключается в том, что все лучи, нормально падающие на гипотенузную грань, в результате отражений от внутренних боковых граней проходят до выхода из призмы одинаковые оптические пути, это позволяет сохранить равномерность мощностей оптических сигналов, выходящих с верхней части гипотенузной грани призмы и поступающих на входы приемных МОСЭ 9. Выходы соответствующих приемных МОСЭ с помощью второй группы световодов 10 связаны с соответствующими входами оптического мультиплексора n×1 11, с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1. Элементы 9, 10, 11 могут быть выполнены в виде единого элемента с использованием оптических интегральных технологий. Выход оптического мультиплексора с помощью приемного световода 12 связан с последовательно соединенными фотоприемником 13, усилителем 14, АЦП 15, преобразователем кода Грея в двоичный код 16.The angle-code converter according to the first embodiment includes an emitter 1 connected by a transmitting fiber 2 with a 1 × n 3 fiber-optic splitter (Fig. 1). The outputs of the optical splitter using the first group of optical fibers 4 are connected to the corresponding transmitting MOSE 5 (made, for example, in the form of gradient or cylindrical lenses). Elements 3, 4, 5 can be made as a single element using optical integrated technologies. The shaft 6 is rigidly connected to the code disk 7. The outputs of the transmitting MOSE 5 through the code disk 7 are optically connected to the lower half of the hypotenous side of the Porro 8 prism, its peculiarity is that all the rays normally incident on the hypotenuse face, as a result of reflections from the internal side the same optical paths pass before the exit from the prism, this allows you to maintain the uniformity of the power of the optical signals coming from the top of the hypotenuse face of the prism and arriving at the inputs of the receiving MOSE 9. The outputs of the corresponding riemnyh ISES via the second group of fibers 10 are connected to corresponding inputs of an optical multiplexer n × 1 11 with the transmission coefficients for each channel equals the summation of 2 ^0, 2 ^1, ... 2 ^-i, ... 2 ^n-1. Elements 9, 10, 11 can be made as a single element using optical integrated technologies. The output of the optical multiplexer using the receiving fiber 12 is connected to a series-connected photodetector 13, an amplifier 14, an ADC 15, a Gray code to binary code converter 16.

Призма Порро 8 тип отражательной оптической призмы, представляет собой изделие из стекла в форме прямой призмы с равнобедренным прямоугольным треугольником в основании. Световые потоки входят со стороны гипотенузной грани призмы, дважды испытывают полное внутреннее отражение от катетных граней и выходят через гипотенузную грань. Поскольку свет входит в призму и выходит из нее приблизительно перпендикулярно поверхности, призма не является дисперсионной.Porro Prism 8 is a type of reflective optical prism. It is a glass product in the form of a direct prism with an isosceles right-angled triangle at the base. Luminous fluxes enter from the side of the hypotenuse face of the prism, twice experience complete internal reflection from the cathete faces and exit through the hypotenuse face. Since light enters and leaves the prism approximately perpendicular to the surface, the prism is not dispersive.

Соответствие сигналов, поступающих с выходов передающих МОСЭ на входы приемных МОСЭ, для каждого канала достигается тем, что передающие и приемные МОСЭ расположены симметрично относительно оси симметрии АВ (см. фиг. 1).The correspondence of the signals from the outputs of the transmitting MOSE to the inputs of the receiving MOSE for each channel is achieved by the fact that the transmitting and receiving MOSE are located symmetrically with respect to the axis of symmetry AB (see Fig. 1).

Преобразователь по первому варианту работает следующим образом.The converter according to the first embodiment works as follows.

Излучатель 1 создает направленное оптическое излучение, которое с помощью передающего световода 2 подводится к волоконно-оптическому разветвителю 1×n 3 (n - число разрядов маски кодового диска). В оптическом разветвителе происходит деление мощности этого излучения на n равных потоков. Каждый поток с помощью одного из световодов 4 первой группы поступает на вход соответствующего передающего МОСЭ 5., МОСЭ формируют коллимированные лучи, которые падают перпендикулярно к нижней части гипотенузной грани призмы Порро 8. При вращении вала 6 происходит модуляция по амплитуде оптических сигналов в соответствии с рисунком маски кода Грея кодового диска 7. Промодулированные оптические сигналы проходят через призму Порро 8 и воспринимаются приемными МОСЭ 9. Выходные сигналы приемных МОСЭ с помощью световодов второй группы 10 поступают на соответствующие входы оптического мультиплексора n×1 11, в котором происходит суммирование сигналов с весовыми коэффициентами 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1. С выхода мультиплексора 11 результирующий оптический сигнал с помощью приемного световода 12 воспринимается фотоприемником 13. В фотоприемнике 13 оптическое излучение преобразуется в пропорциональный ему электрический сигнал, который усиливается в усилителе 14. Сформированный таким образом электрический сигнал обрабатывается в АЦП 15, на выходе которого генерируется электрический двоичный код Грея. После преобразования кода Грея в преобразователе кода Грея 16 на выходе устройства формируется цифровой эквивалент угла поворота α в натуральном двоичном коде.The emitter 1 generates directional optical radiation, which, using a transmitting fiber 2, is fed to a 1 × n 3 fiber optic splitter (n is the number of bits of the code disk mask). In an optical splitter, the power of this radiation is divided into n equal streams. Each stream, using one of the optical fibers 4 of the first group, enters the input of the corresponding transmitting MOSE 5. The MOSE forms collimated beams that fall perpendicular to the lower part of the hypotenous face of the Porro prism 8. When the shaft 6 is rotated, the amplitude of the optical signals is modulated in accordance with the figure masks of the Gray code of the code disk 7. Modulated optical signals pass through the Porro 8 prism and are perceived by the receiving MOSE 9. The output signals of the receiving MOSE using the optical fibers of the second group 10 They are applied to the corresponding inputs of the n × 1 11 optical multiplexer, in which the summation of signals with weight coefficients 2 ⁰ , 2 ^-1 , ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 occurs. From the output of the multiplexer 11, the resulting optical signal is received by the photodetector 13 using the receiving fiber 12. In the photodetector 13, the optical radiation is converted into an electric signal proportional to it, which is amplified in the amplifier 14. The electrical signal thus formed is processed in the ADC 15, at the output of which an electric binary Gray code. After converting the Gray code in the Gray code converter 16, the digital equivalent of the rotation angle α in a natural binary code is formed at the output of the device.

В состав преобразователя угол - код по второму варианту входит излучатель 1, соединенный передающим световодом 2 с волоконно-оптический разветвителем 1×m 18 (фиг. 2). Выходы волоконно-оптического разветвителя с помощью третей группы световодов 19, соединены с соответствующими передающими ВОЦАП 20. Каждый передающий ВОЦАП (фиг. 3а) состоит из волоконно-оптического разветвителя 3, первой группы световодов 4, МОСЭ 5, (выполненных например, в виде градиентных или цилиндрических линз) и может быть выполнен в виде единого элемента с использованием интегральных оптических технологий. Вал 6 жестко соединен с кодовым диском 7. Выходы передающих ВОЦАП 20 через кодовый диск 7 оптически связаны с нижней половиной гипотенузной стороны призмы Порро 8, ее особенность заключается в том, что все лучи, нормально падающие на гипотенузную грань, в результате отражений от боковых граней проходят до выхода из призмы одинаковые оптические пути, это позволяет сохранить равномерность мощностей оптических сигналов, выходящих с верхней части призмы и поступающих на входы соответствующих приемных ВОЦАП 21. Каждый приемный ВОЦАП (фиг. 3а) состоит из приемных МОСЭ 9, которые с помощью второй группы световодов 10 связаны с соответствующими входами оптического мультиплексора n×1 11, с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1, выход которого с помощью приемного световода 12 связан с последовательно соединенными фотоприемником 13 и усилителем 14. Элементы 9, 10, 11 каждого приемного ВОЦАП 21 могут быть выполнены в виде единого элемента с использованием оптических интегральных технологий. Выходы приемных ВОЦАП соединены с информационными входами коммутатора 22, управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых сигналов 23. Выход коммутатора соединен с входом АЦП 15, Выход АЦП 15 соединен с информационным входом регистра памяти 24, управляющий вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых сигналов 23. Выход регистра памяти соединен с информационным входом сумматора 25, управляющий вход которого соединен с выходом счетчика 26, вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых сигналов. Выход сумматора соединен с входом преобразвателя кода Грея в двоичный код 16.The angle-code converter according to the second embodiment includes a radiator 1 connected by a transmitting fiber 2 with a 1 × m 18 optical fiber splitter (Fig. 2). The outputs of the fiber optic splitter using the third group of optical fibers 19 are connected to the corresponding transmitting VOCAP 20. Each transmitting VOCAP (Fig. 3a) consists of a fiber optic splitter 3, the first group of optical fibers 4, MOSE 5, (made, for example, in the form of gradient or cylindrical lenses) and can be made as a single element using integrated optical technologies. The shaft 6 is rigidly connected to the code disk 7. The outputs of the transmitting VOCAP 20 through the code disk 7 are optically connected to the lower half of the hypotenous side of the Porro 8 prism, its peculiarity is that all the rays normally incident on the hypotenuse face, as a result of reflections from the side faces the same optical paths pass before exiting the prism, this helps to maintain the uniformity of the power of the optical signals coming from the top of the prism and arriving at the inputs of the corresponding receiving VOCAP 21. Each receiving VOCAP (Fig. 3a) consists of um from MOSE receiving 9, which, with the help of the second group of optical fibers 10, are connected to the corresponding inputs of the n × 1 11 optical multiplexer, with transmission coefficients for each summing channel equal to 2 ⁰ , 2 ^-1 , ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 , the output of which using the receiving fiber 12 is connected to the photodetector 13 and the amplifier 14 connected in series. Elements 9, 10, 11 of each receiving VOCAP 21 can be made as a single element using optical integrated technologies. The outputs of the receiving VOCAP are connected to the information inputs of the switch 22, the control input of which is connected to the first output of the clock generator 23. The output of the switch is connected to the input of the ADC 15, the output of the ADC 15 is connected to the information input of the memory register 24, the control input of which is connected to the second output of the clock 23. The output of the memory register is connected to the information input of the adder 25, the control input of which is connected to the output of the counter 26, the input of which is connected to the third output of the clock signal generator fishing The output of the adder is connected to the input of the Gray code to binary 16 converter.

Соответствие сигналов, поступающих с выходов передающих каналов на входы приемных каналов достигается тем, что передающие и приемные каналы расположены симметрично относительно оси симметрии АВ (см. фиг. 2).The correspondence of the signals from the outputs of the transmitting channels to the inputs of the receiving channels is achieved by the fact that the transmitting and receiving channels are located symmetrically relative to the axis of symmetry AB (see Fig. 2).

Преобразователь по второму варианту работает следующим образом. Излучатель 1 создает направленное оптическое излучение, которое с помощью передающего световода 2 подводится к волоконно-оптическому разветвителю 1×m 18. В оптическом разветвителе происходит деление мощности этого излучения на m равных потоков. Каждый поток с помощью одного из световодов третьей группы световодов 19 поступает на вход соответствующего передающего ВОЦАП 20. В каждом передающем ВОЦАП световой поток подводится к волоконно-оптическому разветвителю 1×n 3. В оптическом разветвителе происходит деление мощности этого излучения на n равных потоков. Каждый поток с помощью одного из световодов 4 первой группы поступает на вход в соответствующего передающего МОСЭ 5. МОСЭ формируют коллимированные лучи, которые падают перпендикулярно к нижней части гипотенузной грани призмы Порро 8. При вращении вала 6 происходит модуляция по амплитуде оптических сигналов в соответствии с рисунком маски кода Грея. Промоделированные оптические сигналы проходят через призму Порро и воспринимаются приемными ВОЦАП 21. В каждом приемном ВОЦАП сигналы поступают на вход соответствующих приемных МОСЭ 9. Выходные сигналы приемных МОСЭ с помощью световодов второй группы 10 поступают на соответствующие входы оптического мультиплексора n×1 11, в котором происходит суммирование сигналов с весовыми коэффициентами 2⁰, 2^-1,…2^-i,…2^n-1. С выхода мультиплексора 11 результирующий оптический сигнал с помощью приемного световода 12 воспринимается фотоприемником 13. В фотоприемнике 13 оптическое излучение преобразуется в пропорциональный ему электрический сигнал, который усиливается в усилителе 14. Сформированные таким образом электрические сигналы с выходов соответствующих приемных ВОЦАП 21 поступают на информационные входы коммутатора 22. На управляющий вход коммутатора поступает сигнал с генератора тактовых сигналов 23. Сигналы с выхода коммутатора по очереди в течение n тактов последовательно оцифровываются в АЦП 15. Сигнал на входе АЦП можно представить в виде отдельных значений, соответствующих дискретным моментам времени:The converter according to the second embodiment works as follows. The emitter 1 generates directional optical radiation, which, using a transmitting fiber 2, is fed to a 1 × m 18 optical fiber splitter. In the optical splitter, this radiation is divided into m equal fluxes. Each stream with the help of one of the optical fibers of the third group of optical fibers 19 is fed to the input of the corresponding transmitting VOCAP 20. In each transmitting VOCAP, the light flux is supplied to the 1 × n 3 fiber splitter. In the optical splitter, this radiation is divided into n equal fluxes. Each stream, with the help of one of the optical fibers 4 of the first group, enters the input of the corresponding transmitting MOSE 5. MOSE form collimated beams that fall perpendicular to the lower part of the hypotenous face of the Porro prism 8. When the shaft 6 is rotated, the amplitude of the optical signals is modulated in accordance with the figure Gray code masks. The simulated optical signals pass through the Porro prism and are perceived by the receiving VOCAPS 21. At each receiving VOCAA, the signals are input to the corresponding receiving MOSEs 9. The output signals of the receiving MOSEs using the optical fibers of the second group 10 are fed to the corresponding inputs of the n × 1 11 optical multiplexer, in which summation of signals with weights 2 ⁰ , 2 ^-1 , ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 . From the output of the multiplexer 11, the resulting optical signal is received by the photodetector 13 using the receiving fiber 12. In the photodetector 13, the optical radiation is converted into an electrical signal proportional to it, which is amplified in the amplifier 14. The electrical signals generated in this way from the outputs of the corresponding receiving VOCAP 21 are fed to the information inputs of the switch 22. To the control input of the switch receives a signal from the clock generator 23. Signals from the output of the switch in turn for n t The signals are sequentially digitized in the ADC 15. The signal at the ADC input can be represented as separate values corresponding to discrete time instants:

где

; t_i=t₀+iΔt, i=1, 2, 3.Where

; t _i = t ₀ + iΔt, i = 1, 2, 3.

Эти сигналы поступают в регистр памяти 24 в виде n×m - разрядного кодового вектора, где хранятся в течение n тактов. По завершении n тактов в сумматоре 26, управляемом счетчиком 25, происходит сложение поступивших сигналов:These signals enter the memory register 24 in the form of an n × m - bit code vector, where they are stored for n clock cycles. Upon completion of n clocks in the adder 26, controlled by the counter 25, the addition of the received signals:

Тогда обобщенную математическую модель преобразователя можно представить в виде суммы выходных кодов АЦП, расположенных либо в произвольном порядке, либо в порядке возрастания весовых коэффициентов входного кодового вектора, если это имеет принципиальное значение.Then the generalized mathematical model of the converter can be represented as the sum of the ADC output codes located either in an arbitrary order or in the order of increasing weight coefficients of the input code vector, if this is of fundamental importance.

Например, для 12-разрядного входного кода:For example, for 12-bit input code:

После суммирования кодов получим 12-разрядный код Грея, который поступает в преобразователь кода Грея в двоичный код 16, на выходе которого формируется цифровой эквивалент угла поворота α в натуральном двоичном коде, значения разрядных цифр a _i которого однозначно соответствуют значениям разрядных цифр входной кодовой комбинации бинарных сигналов x₀, x₁…x₁₁:After summing the codes, we get a 12-bit Gray code, which enters the Gray code converter into binary code 16, the output of which forms the digital equivalent of the angle of rotation α in a natural binary code, the values of the bit digits a _i which uniquely correspond to the values of the bit digits of the input binary code combination Signals x ₀ , x ₁ ... x ₁₁ :

.

Второй вариант преобразователя угол - код помимо вышеуказанных задач позволяет также увеличить число входных сигналов при сохранении невысоких требований к точности изготовления элементов назначения веса за счет применения нескольких одинаковых малоразрядных волоконно-оптических цифроаналоговых секций, которые могут быть выполнены с использованием оптических интегральных технологий, что существенно упрощает конструкцию и уменьшает габариты преобразователя.The second version of the angle-to-code converter, in addition to the above tasks, also allows you to increase the number of input signals while maintaining low requirements for the accuracy of manufacturing weight assignment elements through the use of several identical low-bit fiber-optic digital-analog sections, which can be performed using optical integrated technologies, which greatly simplifies design and reduces the dimensions of the converter.

Claims

1. Преобразователь угол - код, содержащий излучатель, передающий световод, первую группу световодов, вал, кодовый диск, вторую группу световодов, приемный световод, фотоприемник, усилитель, преобразователь кода Грея в двоичный код, причем излучатель соединен с передающим световодом, вал жестко соединен с кодовым диском, приемный световод связан с последовательно соединенными фотоприемником и усилителем, отличающийся тем, что в него введены дополнительно волоконно-оптический разветвитель 1×n, где n - число разрядов маски кодового диска, группа передающих микрооптических согласующих элементов (МОСЭ), призма Порро, группа приемных МОСЭ, оптический мультиплексор n×1 с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1, … 2^-i, … 2^n-1, преобразователь тока в напряжение, преобразователь напряжения в код, причем передающий световод соединен с волоконно-оптическим разветвителем, выходы которого с помощью первой группы световодов соединены с соответствующими передающими МОСЭ, выходы передающих МОСЭ через кодовый диск оптически связаны с нижней половиной гипотенузной грани призмы Порро, симметрично им относительно высоты призмы Порро приемные МОСЭ, выходы соответствующих приемных МОСЭ с помощью световодов второй группы связаны с соответствующими входами оптического мультиплексора n×1, установленного с возможностью суммирования входных оптических сигналов с весовыми коэффициентами 2⁰, 2^-1, … 2^-i, … 2^n-1, выход мультиплексора с помощью приемного световода связан с последовательно соединенными фотоприемником, усилителем, преобразователем тока в напряжение, преобразователем напряжения в код и преобразователем кода Грея в двоичный код.1. Angle converter — a code containing an emitter transmitting a fiber, a first group of fibers, a shaft, a code disk, a second group of fibers, a receiving fiber, a photodetector, an amplifier, a Gray to binary code converter, the transmitter being connected to the transmitting fiber, the shaft is rigidly connected with a code disk, the receiving fiber is connected to the photodetector and amplifier connected in series, characterized in that an additional 1 × n fiber optic splitter is introduced into it, where n is the number of bits of the code disk mask, group pa transmitting micro-optical matching elements (MOSE), Porro prism, group of receiving MOSE, n × 1 optical multiplexer with transmission coefficients for each summing channel equal to 2 ⁰ , 2 ^-1 , ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 , current transformer in voltage, voltage-to-code converter, wherein the transmitting fiber is connected to a fiber optic splitter, the outputs of which are connected to the corresponding transmitting MOSEs using the first group of optical fibers, the outputs of the transmitting MOSEs through the code disk are optically coupled to the lower half of the hypotene the known face of the Porro prism, symmetric to them relative to the height of the Porro prism, the receiving MCEEs, the outputs of the respective receiving MCEEs using the second group of optical fibers are connected to the corresponding inputs of the n × 1 optical multiplexer, which is installed with the possibility of summing the input optical signals with weight coefficients 2 ⁰ , 2 ^-1 ... 2 ^-i, ... 2 ^n-1, the multiplexer output via the receiving optical fiber associated with a photodetector connected in series, an amplifier, a current-to-voltage converter, the voltage converter to the code, etc. the forming a Gray code into binary code.

2. Преобразователь угол - код, содержащий излучатель, передающий световод, вал, кодовый диск с маской кода Грея, призму Порро, приемный световод, АЦП, преобразователь кода Грея в двоичный код, причем излучатель соединен с передающим световодом, вал жестко соединен с кодовым диском, отличающийся тем, что в него дополнительно введены волоконно-оптический разветвитель 1×m, где m - число волоконно-оптических цифроаналоговых преобразователей (ВОЦАП), третья группа световодов, группа передающих ВОЦАП, группа приемных ВОЦАП, коммутатор, генератор тактовых сигналов, регистр памяти, сумматор, причем передающий световод соединен с входом волоконно-оптического разветвителя 1×m, выходы волоконно-оптического разветвителя соединены с группой передающих ВОЦАП, каждый передающий ВОЦАП состоит из соединенных последовательно волоконно-оптического разветвителя 1хп, где n - число каналов каждого ВОЦАП, первой группы световодов, группы передающих микрооптических согласующих элементов (МОСЭ), выходы предающих ВОЦАП через кодовый диск оптически связаны с нижней половиной гипотенузной стороны призмы Порро, симметрично группе передающих ВОЦАП относительно оси симметрии АВ расположена группа приемных ВОЦАП, причем каждый приемный ВОЦАП состоит из группы приемных МОСЭ, второй группы световодов, оптического мультиплексора пх1 с коэффициентами передачи по каждому каналу суммирования равными 2⁰, 2^-1, … 2^-i, … 2^n-1, фотоприемника и усилителя, выходы соответствующих приемных ВОЦАП соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых сигналов, выход коммутатора соединен с входом АЦП, выход АЦП соединен с информационным входом регистра памяти, управляющий вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых сигналов, выход регистра памяти соединен с информационным входом сумматора, управляющий вход которого через счетчик связан с третьим выходом генератора тактовых сигналов, выход сумматора соединен с входом преобразователя кода Грея в двоичный код.2. Angle converter — a code containing an emitter transmitting a fiber, a shaft, a code disk with a Gray code mask, a Porro prism, a receiving fiber, an ADC, a Gray to binary code converter, the emitter being connected to the transmitting fiber, the shaft is rigidly connected to the code disk characterized in that it additionally includes a 1 × m fiber optic splitter, where m is the number of fiber-optic digital-to-analog converters (VOCAP), the third group of optical fibers, the group of transmitting VOCAP, the group of receiving VOCAP, a switch, a generator signal, memory register, adder, the transmitting fiber connected to the input of a 1 × m fiber optic splitter, the outputs of the fiber optic splitter connected to a group of transmitting VOCAPs, each transmitting VOCAP consists of a 1xp fiber-optic splitter connected in series, where n is the number the channels of each VOCAP, the first group of optical fibers, the group of transmitting micro-optical matching elements (MOSE), the outputs of the transmitting VOCAP through a code disk are optically connected to the lower half of the hypotenuse side zmy Porro symmetrically group VOTSAP transmission axis of symmetry AB is a group VOTSAP receivers, each receiver group consists of VOTSAP receiving ISES, the second group of optical fibers, the optical multiplexer ph1 with coefficients of each transmission path equal to the summation of 2 ^0, 2 ^1, ... 2 ^-i , ... 2 ^n-1 , a photodetector and amplifier, the outputs of the respective receiving VOCAP are connected to the corresponding information inputs of the switch, the control input of which is connected to the first output of the clock signal generator, the output to the switch is connected to the input of the ADC, the output of the ADC is connected to the information input of the memory register, the control input of which is connected to the second output of the clock generator, the output of the memory register is connected to the information input of the adder, the control input of which is connected via the counter to the third output of the clock signal, the output of the adder connected to the input of the Gray code to binary code converter.