Цифровой преобразователь перемещения — SU 1575311 (original) (raw)
(51 3 М 1/2 6 С 7/26 Ф,.1; 4,1111:мБ: Е,а 1 С 1 Е 1 СПИ ЕТЕНИЯ ОР ОНОМУ ЬСТВУ МЕЩЕНИЯ (57) Изобретелительной и ин может быть ис ния устроиств цифровых изме АСУ технологи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного ,транспорта им. Я.М,Свердлова (72) В.М,Шаповалов, М.Д.Хованских, П.И,Марков и Е.П.Санникова (53) 681.325 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР Р 1001139, кл. Н 03 М 1/22, 1981.Шаповалов В.М. и др. Волоконнооптические функциональные преобразователи перемещения с профилированными входными торцами. Деп. в ЦНИИТЗИ- приборостроения, 1985, 9 3082, с. 12-17. ФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕие относится к вычформационной техниользовано для посввода информацииительных приборовескими процессами честве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин.Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа одновременно воспроизводимых нелинейныхзависимостей. Цифровой преобразова-.тель перемещения содержит источник1 излучения, светопроницаемый экран2, волоконно-оптическое устройство 3(ВОУ), матрицу 4 фотоприемников, блок5 развертки, генератор 8 импульсов,счетчик 6, первый регистр 10, распределитель 7 импульсов, формирователь 9 импульсов, и регистров 10,где п - число одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей, ана экране 2 выполнены дополнительныенепрозрачные линии. Преобразованиеизображения участка экрана 2 на выходном торце ВОУ 3 в соответствующеечисло электрических импульсов навыходе 13 осуществляется матрицей 4фотоприемников и блоком 5 разверткициклами, непрерывно следующими одинза другим. 3 илИзобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано для построения устройств ввода информации в ЦВМ, цифровых измерительных приборов и в АСУ технологическими процессами в качестве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин.Целью изобретения является расширение области применения цифрового преобразователя перемещения за счет увеличения числа одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей.На фиг.1 приведена схема предлагаемого цифрового преобразователя перемещения, на фиг.2 - схема волоконно-оптического устройства, на фиг.3 - схема блока развертки с матрицей фотоприемников.Цифровой преобразователь перемещения содержит источник 1 излучения, светопроницаемый экран (пластину) 2,волоконно-оптическое устройство (ВОУ)3 типа "строка - кадр", матрицу 4 фотоприемников, блок 5 развсртки, счетчик 6, распределитель 7 импульсов (счетчик-делитель), генератор 8 импульсов, формирователь 9 импульсов, регистры 10, число и которых равно числу одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей, группы электрических входов 11 и выходов12 матрицы 4 фотоприемников, выход13 блока 5 развертки, выход 14 генератора 8 импульсов и шину 15 установки в исходное состояние.На светопронииаемый экран 2 нанесены светонепроницаемые линии 16, образующие границу 17 свет - тень. По стороне 18 линии 16 производится измерение.Волоконно-оптическое устройство 3 типа "строка-кадр" выполнено в виде "строки" входных торцов 19 световодов 20, образующих на выходе выходной торец 21 "кадр", выполненный из выходных торцов 22 световодов 20,Блок 5 развертки содержит распределители 23 и 24 импульсов, ключи 25, управляющие входы 26 которых подключены к выходам распределителя 23 импульсов, и выход 27 старшего разряда распределителя 23 импульсов.Преобразование перемещения х светопроницаемого экрана 2 в координаты у 1 (фиг.2) крайних точек границ 17 разделов освещенных световым потоком и затемненных светонепроницаемымилиниями 16 частей входного торца ВОУ3 (границ светлых и темных участковизображения экрана 2 разделов светтень, образованных проекцией участкаэкрана 2 с и непересекающимися и непрозрачными линиями 16 на входной торец ВОУ 3) производится стороной 18линий 16. Линии 16 выполнены параллельно кривым, уравнения которых всистеме координат ХОУ имеют вид: у = Ь г."(х), мм 20 где у - ордината первого входногоо55 торца 19 световода 20, мм,х - начальное значение перемеащения х, мм,К (ха) - начальное значений 1-й функ" шаг квантования входноговторца ВОУ 3, мм,Е (х) - функции цифрового преобразователя перемещения,3. - 1 у 2 рэрпуи - необходимое (заданное) числоодновременно воспроизводимыхнелинейных зависимостей.Для надежной работы цифрового преобразователя перемещения размер я линий 16 должен быть не менее шага Ьквантования входного торца ВОУ 3, т,е.вВс а (реально шаг квантования входного торца ВОУ может быть выбран издиапазона 0,005-0,5 мм).Координаты у крайних точек границ17 разделов свет - тень и в целомизображение экрана (пластины) 2 навходном торце ВОУ 3 квантуются итранспортируются ВОУ 3, выполненнымв виде преобразователя строка - кадрШирина входного торца ВОУ 3. устанавливается много меньшей его длины (реально ширина входного торца выбирается из диапазона 0,005-0,5 мм). Длина входного торца ВОУ 3 определяется 40 необходимой точностью преобразованияперемещения х и может быть многобольшей диапазона этого перемещения.Входные торцы 19 световодов 20,образующих входной торец ВОУ 3. могутиметь прямоугольную форму или формукруга и уложены по нормали к направлению перемещения светопроницаемого экрана 2 вплотную друг к другу. Числовходных торцов 19 световодов 20, условно пронумерованных от первого докрайнего затемненного -й линией 16:5 15ции преобразования преобразователя перемещения,Цифровой преобразователь перемещения работает следующим образом.При перемещении светопроницаемого экрана (пластины) 2 с и непрозрачными и непересекающимися линиями16 в положение,соответствующее"координате х, границы 17 разделов свет -тенв на входном торце ВОУ 3 занимаютположения, соответствующие уЬЕ (х) у Д й (х) уЬ Е(х). Изображение участка экрана 2 на входном торце ВОУ. 3, в томчисле разделы свет - тень и ординатыУ Уу их границ, квантуется и трансформируется .ВОУ 3 в дискретно светящееся изображение указанного участка на его выходном торце21, Это иэображение представленосветящимися и несветящимися выходнымиторЦами 22 световодов 20. Количествовыходных торцов 22 световодов 20 отпервого до несветящихся выходных торцов В, = Г,(х)-Г,(х), И = Й (х)Г, (х) И= Й (х)-К,(х ). Эти.числа Й И.Ивыходных торцов22 световодов 20 преобразуются непрерывно чередующимися циклами матрицей4 фотоприемников и блоком 5 развертки в числа 1, 2, , п электрическихсигналов на выходе 13 блока. 5 путемшаговой развертки изображения участка экрана 2 на выходном торце 21 ВОУ3. Эту развертку блок 5 выполняет поочередным подключением к выходу 13фотоприемников матрицы 4 по сигналамгенератора 8, поступающим на управляющий вход 14 блока 5 и счетный входсчетчика 6. В моменты появления 1-го2-го, , п-го сигналов на выходе 13блока 5, соответствующих разверткеиэображений непрозрачных линий 16на выходном торце 21 ВОУ 3, на управляющий вход 14 и счетный входсчетчика 6 поступают соответственно И, И,., 1 импульсов с выходагенератор 8 импульсов, Счетчик бвыполняет счет числа этих импульсови сложение результатов счета с ко-.дом значения Й,(хо), являющимся исходныи:положением счетчика 6, т.е.в моменты появления 1-го, 2-гои-го сигналов на выходе 13 блока 5 на выходах счетчика хранятся ко".ды значений Е 1(х), й(х)Е(х).Счет числа 1, 2 и электрическихсигналов на выходе 13 блока 5 и их 75311представление единичным позиционнымкодом осуществляет распределитель(счетчик.-делитель) 7. После появле 5ния сигналов на выходах распределителя (счетчика-делителя) 7, поступающих поочередно на управляющие входыи регистров О, эти регистры выполняют занесение кодов значений Г(х),Г(х) Е 1(х) с выходов счетчика6 и их хранейие. При появлении сигнала на и-м выходе распределителя (счетчика-делителя) 7 формирователь 9 производит генерирование электрическогоимпульса, осуществляющего установкублока 5 развертки, а также счетчика 6и распределителя 7 в исходное положение. При этом на выходах регистров10, являющихся выходами цифрового20 преобразователя перемещения, хранятсякоды функций Й,(х), Й (х) Г,(х) .Далее работа цифрового преобразователя перемещения повторяется.Таким образом, при каждом значе 25 нии х перемещения светопроницаемогоэкрана (пластины) 2 с и светонепроницаемыми и непересекающимися линиямина выходах цифрового преобразователяперемещения в конце цикла развертки30 изображения участка указанного экрана происходит формирование, а втечение следующего цикла разверткихранение кодов кодируемых значенийфункций преобразования Г,(х),(х)и(х) фПри использовании двухкоординатнойматрицы у Фотоприемников блок 5 развертки может иметь, например, схему,.представленную на Фиг.З. Блок 54 О развертки, представленный на фиг.З, .содеряят распределители 23. и 24 импульсов, а также ключи,25. Горизонтальные шины 12 матрицы 4 через ключи 25 образуют выход 13 блока 5 раз 45 вертки. Управление ключами 25 производится распределителем 23, выходы26 которого соединены с управляющимивходами ключей 25. Сдвиг единицы враспределителе 23 от младших раз 5 р рядов к старшим осуществляется электрическими сигналами генератора 8импульсов, поступающими на управляющий вход 14 блока 5 (вход распределителя 23). Сдвиг единицы в распределителе 24 производится сигналами,поступающими на его вход 27 с выходной шины старшего разряда распределителя 23. Сигналом о развертке изображения непрозрачных.линий на выходном торце 21 ВОУ 3 является исчезно-. вение сигнала на выходе 13 блока 5.По исчезновении этого сигнала на выходе 13 блока 5 развертки производится увеличение содержимого распредели 5 теля (счетчика-делителя) 7 на единицу. Формула изобретенияЦифровой преобразователь перемещения, содержащий волоконно-оптическое устройство, входной торец которого оптически связан через светопроницаемый экран, на котором выполнена непрозрачная линия плавной функциональной зависимости . с источником излучения, а выходной торец оптически соединен с матрицей фотоприемников, группа выходов которой соединена с группой входов блока раз О вертки, группа выходов которого соединена с группой входов матрицы фотоприемников, генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока развертки, счетчик, выходы 25 которого соединены с информационными входами первого регистра, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет увеличения числаодновременно воспроизводимых функциональных зависимостей, в него введены распределитель импульсов, формирователь импульсов, ирегистров,на светопроницаемом экране выполнены инепрозрачных и непересекающихся линий с второй по и-уюфункциональных зависимостей, гдеи - число одновременно воспроизводимых функциональных зависимостейЕ (х) перемещения х, выход блокаразвертки соединен с тактовым входом распределйтеля импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих регистров, вход формирователя импульсов подключен к и-му выходу распределителя импульсов, а выход формирователя импульсов соединен с установочными входами распределителя импульсов, блока развертки и счетчика,счетный вход которого подключен кгенератору импульсов, а выходы соединены с информационными входами остальных регистров, выходы всех регистров являются выходами преобразователя,,Лежнина Техред М.Дидык Корректор Э.Лонч акт ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственно-изда Заказ 1792ВНИИПИ Госу Тираж 672твенного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, Раушск писноем и открытиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5