SU1312736A1 - Displacement-to-digital converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управлени  станками. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности преобразовател  перемещени  в код за счет регулировки амплитуд сигналов каждого основного фотоприемника 4 при помощи цифроанапоThe invention relates to automation and computing and can be used in software systems for controlling machine tools. The aim of the invention is to improve the reliability of the displacement transducer to the code by adjusting the amplitudes of the signals of each primary photodetector 4 using a digital-analog link.

Description

1313

гового преобразовател  (ЦАП) 12. Дл  этого дополнительные фотоприемники 5 выполнены на одном кристалле с основными фотоприемниками 4. Сигнал с дополнительных фотоприемников 5 оцифровываетс  при помощи аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 9, преобразовываетс  преобразователем кода 10 и через регистр 11 поступает на входы ЦАП 12, Изменение чувствительности фотоприемников 4,5 и интенсивности излучени  излучателей 1 приводит к пропорциональному изменению12. For this, additional photodetectors 5 are made on the same chip as the main photodetectors 4. The signal from additional photodetectors 5 is digitized using an analog-to-digital converter (ADC) 9, converted by code converter 10 and through register 11 is fed to the inputs of the DAC 12, a change in the sensitivity of the photodetectors 4.5 and the intensity of the radiation emitters 1 leads to a proportional change

1one

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной техники и может быть использовано в системах программного управлени  станками и системах управлени  оптическими и радиотелескопами .The invention relates to automation and computer technology and can be used in software systems for controlling machine tools and control systems for optical and radio telescopes.

Целью изобретени   вл етс  повьпие ние надежности преобразовател .The aim of the invention is to increase the reliability of the converter.

На чертеже приведена функциональна  схема предлагаемого преобразовател .The drawing shows a functional diagram of the proposed Converter.

Преобразователь перемещени  в код содержит излучатель 1, индикаторный 2 и кодовый 3 диски, основные 4 и дополнительные 5 фотоприемники, коммутатор 6, распределитель 7 импульсов , генератор 8 импульсов, аналого- цифровой преобразователь (АЦП)9, преобразователь 10 кода, регистры 11, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)12 и усилительно-преобразовательный блок 13.The displacement transducer to the code contains emitter 1, indicator 2 and code 3 disks, main 4 and additional 5 photodetectors, switch 6, distributor 7 pulses, generator 8 pulses, analog-to-digital converter (ADC) 9, converter 10 code, registers 11, digital-analog converters (D / A) 12 and the amplifier-conversion unit 13.

Дл  каждых двух основных дорожек каждого из дисков 2,3 необходимо нанести одну дополнительную дорожку, расположенную между ними (на чертеже дорожки не показаны). Оптическа  св зь между излучател ми 1 и дополнительными фотоприемниками 5 может быть также осуществлена посредством волоконных световодов, мину  кодовый 3 и индикаторный 2 диски, а также через щели, образующие основные дорожки, индикаторного диска 2, расположенные против основных дорожек кодового диска 3 и кратные по угловой величине четному числу квантов этих дорожек. В преобразователеFor every two main tracks of each of the disks 2,3 it is necessary to put one additional track located between them (the tracks are not shown in the drawing). Optical communication between radiators 1 and additional photodetectors 5 can also be carried out by means of optical fibers, a code 3 mine and indicator 2 disks, as well as through slots forming the main tracks of the indicator disk 2 opposite the main tracks of the code disk 3 and multiples of the angular value of the even number of quanta of these tracks. In the converter

27362736

кода АЦП 9 и обратно пропорциональному изменению кода на входах ЦАП 12 и, следовательно, к восстановлению амплитуд сигналов на выходах ЦАП 12. Регулировка сигналов каждого из фотоприемников 4 осуществл етс  поочередно один за другим, дл  чего дополнительные фотоприемники 5 подключаютс  к АЦП 9 через коммутатор 6, управл емый импульсами генератора 8 через распределитель 7, подключенный также к входам записи соответствующих регистров 11 1 ИЛ1the ADC code 9 and the inversely proportional code change at the inputs of the DAC 12 and, therefore, to restore the amplitudes of the signals at the outputs of the DAC 12. The signals of each of the photoreceivers 4 are adjusted alternately one after the other, for which additional photodetectors 5 are connected to the ADC 9 via switch 6 controlled by the pulses of the generator 8 through the distributor 7, also connected to the write inputs of the corresponding registers 11 1 IL1

могут быть применены и комбинации перечисленных способов оптической св зи.Combinations of the above optical communication methods can also be used.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Примем, что дорожки индикаторного 2 и кодового 3 дисков прозрачные, В этом случае световые потоки от источников 1 излучени , промодулированные растровьм сопр жением индикаторного 2 и кодового 3 дисков, поступает на чувствительные площадки основных фотоприемников 4. Чувстви- тельные площадки каждого из дополнительных фотоприемников 5 расположены на одном кристалле с чувствительными площадками основных фотоприемни- ков 4 и оптически св заны с теми же источниками 1 излучени , что и со- ,Let us assume that the tracks of the indicator 2 and code 3 discs are transparent. In this case, the light fluxes from sources of radiation 1, modulated by raster mating indicator 2 and code 3 discs, go to the sensitive areas of the main photodetectors 4. The sensitive areas of each of the additional photoreceivers 5 are located on the same crystal with the sensitive areas of the main photodetectors 4 and are optically coupled to the same radiation sources 1 as

ответствующие основные фотоприемники 4. Св зь источников 1 излучени  с дополнительными фотоприемниками 5 осуществл етс  через дополнительные прозрачные дорожки, нанесенные наcorresponding main photodetectors 4. The connection of sources of radiation 1 with additional photodetectors 5 is carried out through additional transparent paths deposited on

кодовом 3 и индикаторном 2 дисках. Таким образом на дополнительных фотоприемниках 5 образуютс  напр жени , независимые от положени  вала преобразовател  и определ емые искcode 3 and indicator disk 2. In this way, additional photodetectors 5 generate voltages that are independent of the position of the converter shaft and which can be determined.

лючительно интенсивностью излученн only intensity radiated

излучателей 1 и чувствительностью соответствующих фотоприемников 5,emitters 1 and the sensitivity of the corresponding photodetectors 5,

Сигналы фотоприемников 5 подаютс  на информационные входы коммута- 35 тора 6 и поочередно поступают на его выход. Коммутатор 6 управл етс  сигналами распределител  7 импульсов, к которому подключен генератор 8. СThe signals of the photodetectors 5 are fed to the information inputs of the switch 35 and alternately arrive at its output. The switch 6 is controlled by the signals of the pulse distributor 7, to which the generator 8 is connected.

3131

выхода коммутатора 6 сигналы.фотоприемников 5 поступают на АЦП 9, на выходах которого образуетс  код, соответствующий величине этих сигналов Этот код преобразуетс  преобразователем 10 кода и поступает на информационные входы регистров I1, выходы которых подключены к входам ЦАП 12, в качестве которых используютс  перемножающие ЦАП. Входы опорного напр жени  каждого ЦАП 12 подключены к соответствующим фотоприемникам 4.the output of the switch 6, the signals of the photo-receiver 5 arrive at the ADC 9, the outputs of which form a code corresponding to the magnitude of these signals. This code is converted by the converter 10 of the code and fed to the information inputs of the registers I1, the outputs of which are connected to the inputs of the DAC 12, which are multiplied DACs . The inputs of the reference voltage of each DAC 12 are connected to the corresponding photodetectors 4.

Управление коммутатором 6 и распределение импульсов осуществл етс  таким образом, что импульс записи поступает на вход того регистра .11, который подключен к ЦАП 12, на опорный вход которого поступает сигнал от фотоприемника А, вьшолненного на одном кристалле с тем дополнительным фотоприемником 5, сигнал от которого в этот же момент времени поступает на выход коммутатора 6 и., следовательно , цифровой эквивалент которого с выхода АЦП 9 через преобразователь 10 кода поступает на входы регистров 1 1 .The switch 6 is controlled and the pulses are distributed in such a way that the write pulse is fed to the input of that register .11, which is connected to the DAC 12, to the reference input of which a signal is received from the photodetector A, which is filled with the additional photodetector 5, the signal from which at the same time arrives at the output of the switch 6 and., therefore, the digital equivalent of which from the output of the ADC 9 through the converter 10 code arrives at the inputs of the registers 1 1.

Н выходах ЦАП 12 устанавливаетс  напр жение сигнала с амплитудой, равной и,1, и Mj, где и, - амплитуда сигнала на опорном входе ЦАП 12, а М - коэффициент, определ емый кодом D на входах ЦАП 12 (Огм : I) , точное значение которого составл етThe outputs of the D / A converter 12 set the voltage of the signal with an amplitude equal to and, 1, and Mj, where and, is the signal amplitude at the reference input of the DAC 12, and M is the coefficient defined by D code at the inputs of the DAC 12 (Ogm: I), the exact value of which is

MI, А,.,-() +MI, A,., - () +

+ А„.р() +...+ A2(2V2) ++ A „.р () + ... + A2 (2V2) +

+ A,(2V2) + A(),+ A, (2V2) + A (),

где А„.., ... АО - значени  цифрового кода в каждом разр де (О или 1).where A „.., ... AO is the value of the digital code in each bit (O or 1).

При изменении интенсивности излучени , падающего на одну из пар основного 4 и дополнительного 5 фотоприемников , или при изменении их чувствительности измен етс  амплитуда сигнала на опорном входе ЦАП 12 и пропорционально этому изменению - величина посто нного напр жени  UA на входе АЦП 9. Поэтому и код D., на выходе АЦП 9 измен етс  пропорционально изменению амплитуды сигнгша.When the intensity of the radiation incident on one of the main 4 pairs and an additional 5 photodetectors changes, or when their sensitivity changes, the amplitude of the signal at the reference input of the DAC 12 changes and the value of the constant voltage UA at the input of the ADC 9 is proportional to this change. D., at the output of the A / D converter 9 varies in proportion to the change in the amplitude of the signal.

127364127364

Преобразователь 10 кода пр.еобразует код А1Ш 9 таким образом, что при убывании кода D, относительно некоторого номинального значени  D (ко- с да), код D на выходе преобразовател  10 и соответствующий ему коэффициент М JJ возрастаетConverter 10 of the code converts the code A1Sh 9 in such a way that when the code D decreases relative to a certain nominal value D (code), the code D at the output of converter 10 and the corresponding coefficient M JJ increases

fOfO

М,M,

й .y.

где Мр и Мд - коэффициенты, соответствующие кодам where Mr and MD are the coefficients corresponding to the codes

DZ и 1 JDZ and 1 J

М0 - коэ(Ьфйциент, определ ющийс  номинальным кодом DJ на входах ЦАП 12.M0 is the frequency (Qfr), determined by the nominal DJ code at the inputs of the DAC 12.

Поэтому амплитуда сигнала на выходе ЦАП 12 составитTherefore, the amplitude of the signal at the output of the DAC 12 will be

и и . Uewx ,and and. Uewx

2525

иф4 if4

и. and.

MD, MD,

где иwhere and

ss

on on

-напр жение на дополнительном фотоприемнике 5, поступающее на вход- voltage on the additional photodetector 5 arriving at the input

АЦП 9;ADC 9;

-опорное напр жение- supporting voltage

АЦП 9ADC 9

( (

MD,).MD,).

Номинальные значени  кодов Dj и DJ выбираютс  исход  из диапазона изменени  интенсивности излучени  1 и чувствительности фотоприемников 4 и 5 относительно номинальных значений йтих параметров.The nominal values of the codes Dj and DJ are chosen based on the range of variation of the intensity of the radiation 1 and the sensitivity of the photodetectors 4 and 5 relative to the nominal values of these parameters.

Таким обрдзом, амплитуда сигналов на выходах ЦАП 12, определ ема  отношением и ф /и ф , поддерживаетс  посто нной с точностью, обусловленной идентнчностью параметров фотоприемников 4 и 5, выполненных на одном кристалле. Это снижает веро тность сн ти  ложной информации с компараторов , на которых выполнен усилительно-преобразовательный блок 13.Thus, the amplitude of the signals at the outputs of the D / A converter 12, determined by the ratio f / and f, is maintained constant with an accuracy due to the identity of the parameters of photodetectors 4 and 5 performed on the same chip. This reduces the likelihood of removing false information from comparators on which the amplifier-converter unit 13 is made.

В качестве преобразовател  10 кода может быть использован делитель. кодов, на который в качестве делител  поступает текущее значение кода D, АЦП 9, а в качес,тве делимого - посто нное число, равное произведению кодов D и D .As a code converter 10, a divider can be used. codes, which as a divider receives the current value of code D, ADC 9, and, as a divisor, a constant number equal to the product of codes D and D.

51315131

Claims (1)

Формула изобретени  Преобразователь перемещени  в код, содержащий излучатели, соединенные через основные и дополнительные дорож ки индикаторного и кодового дисков с основным и дополнительным фотопри- емниклми, и усилительно-преобразовательный блок, выходы которого  вл ютс  выходами преобразовател , отличающийс  тем, что, с цельк) повышени  надежности преобразовател , в него введены генератор импульсов, распределитель импульсов, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь , преобразователь кода и по числу дополнительных фотоприемников цифроаналоговые преобразователи и регистры, кажда  пара основного и дополнительного фотоприемников выполнена на одном кристалле, а дополнительные дорожки кодового диска выполнены с козффициентом пропускани  или отражени , равным коэффициор А.Шандор 1979/56Claims of displacement transducer to a code containing emitters connected through main and additional tracks of indicator and code disks with main and additional photo-detectors, and an amplifier-transducer unit whose outputs are transducer outputs (characterized in that) increase the reliability of the converter; a pulse generator, a pulse distributor, a switch, an analog-digital converter, a code converter, and the number of additional photo-receivers are introduced into it. Cove-analog converters and registers, each pair of primary and secondary photodetectors formed on a single chip, and the additional code disk track configured kozffitsientom transmittance or reflectance equal koeffitsior A.Shandor 1979/56 Составитель Е.Бударина Техред Л.ОлейникCompiled by E. Budarina Tehred L. Oleinik Кор ПодCor Pod Тираж 902 ВНИИПИ Государственного комитета СССРCirculation 902 VNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4 73667366 енту пропускани  или отражени  основных дорожек этого диска, выходы основных фотоприемников соединены с опорными входами соответствующихthe transmission or reflection of the main tracks of this disk, the outputs of the main photodetectors are connected to the reference inputs of the corresponding 5 цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с входами усилительно-преобразовательного блока , выходы дополнительных фотоприемников соединены с информационными5 digital-to-analog converters, the outputs of which are connected to the inputs of the amplifier-conversion unit, the outputs of the additional photodetectors are connected to the information o входами коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , выходы которого через преобразователь кода соединены с информационными входами регистров, выходы каждого регистра соединены с информационнымн входами соответствующего цифроаналогового преобразовател , выход генератора импульсов соединен с входом распределител  импуль0 сов, выходы которого соединены с управл ющими входами коммутатора и с входами записи соответствующих регистров .o the switch inputs, the output of which is connected to the input of the analog-digital converter, whose outputs are connected to the information inputs of the registers through the code converter, the outputs of each register are connected to the information inputs of the corresponding digital-analog converter, the output of the pulse generator is connected to the input of the pulse distributor, the outputs of which are connected to the control inputs of the switch and the write inputs of the corresponding registers. 5five Корректор М.Шароши ПодписноеProofreader M.Sharoshi Subscription