CS205349B1

CS205349B1 - Device for coding of discret positions

Info

Publication number: CS205349B1
Application number: CS32878A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Simane
Original assignee: Cestmir Simane
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1978-01-17
Publication date: 1981-05-29

Description

.Výháléž se; týká zařazení ké kódováiiídiskrétních' poloh objektu, póbýbŮjíÓíHó §é\VŮČt’ řbfětéhČníniu sýštqijftu, ópátřéhé álěspcfft jedfíqú kódóVod stupnicí, špůjettOU s pohýÚůjicini s&.óbjekteih, dešlfřátóřeith a šnítnáčí kódů, spojenýmis referenčním systémem nébó náopák. . .’.'··,..Výháléž se; It relates to the classification of the discrete positions of an object, which is caused by the scale of the object, by means of a scale, by means of a reference system, by means of a reference system, by means of a reference system. . . '·· ,.

je žíiárná řáďá způsobů a zařízení ke kódování dískrétňítíh. jpólůh pohybůjícíóh Sé objektů. Velhiit' fožšířefl já způsob, při ktěrbifl káždé póíoZO je přiřazováno Číslo, přiČéťBž hódftůty bitů, tó je koeficientů u íftOCníft dvou,, še odvozuji od kódových stupnic, které spolu s Vetujícííh nebo. posouvajícím sé předmětem procházejí pod Soustavou šftímáČů. kódová stupnice sámá O sobě představuje posloupnost dvou typů kódovacích prvků, které jšou Snímači.ód Sebe odlíšitelné na základě nějaké odlišfté vlastnosti. Snímače přiřazují jednomu druhu prvku bitu „0“ a druhému „l“. Binární číslo já pak určeno kombinací n-hodftot výstupů Snímačů.it is a refractory series of methods and apparatus for coding in particular three. Jolly movingóh Se objects. The way in which each number is assigned a number, which is the number of bits of bits, that is, the coefficients for the two of the two, is derived from the code scales which, together with the flowing or. they move under the shifter system. the code scale itself represents a sequence of two types of coding elements which are encoders. The code itself is distinguishable by some different property. The sensors assign a bit of "0" to one type of element and "l" to the other. The binary number i is then determined by the combination of n-hodftot outputs of the sensors.

Každému binárnímu číslu o n-bitech lze ,/._;, /,/./2.. . 'V 'Any binary number of n-bits can be, /. _; , /,/./2 ... 'V'

Známa jsou zařízení, kde hodnoty, každého bitu·,jsou spímány se zvláštní, kódové stupni/· οθι,Χ.zakódo-yání rhskrétníchcpoloh-lze však také použít .kódových stupnic s vlastnostmi tak..zvanýchj úplných. cyklů Pé Brul jna. -TytQoPOslOiipBosti,:. dále nazývané, jednořádkovými jkády/,mají následující vlastností.:Devices are known in which the values of each bit are associated with a particular coding degree, but coding scales of particular positions can also be used with code scales having the properties of so-called complete. cycles of Pé Brul jna. -TytQoPOslOiipBosti,:. hereafter referred to as single-row jkades /, have the following characteristics:

— počet prvků posloupnosti, P_n je 2ⁿ, přičemž polovinu tvoří .prvky a a polovinu prvky b, — posloupnosti jso,u cyklické,, což znamená, že se ,eykíteky opakují,při obíhání kružrii•ce, na jejímž obvodu jsou naneseny, nebo . jsou-li naneseny na přímce, Opaku jí _:'se j .s modulem rovným délce posloupnosti, —> posloupnosti tvoří úplný cyklus, -což znamená, že množina .všech n-prvkových kombinací sousedních prvků je' totožná s množinou všech 2ⁿ kombinací prvků a , a b o n-prvcích. Pro . celkový počet C_n existujících úplných cyklů při daném n lze odvodit úplnou indukcí .vztah ;· vztahem na základě znalosti koeficientů ak, to je výstupů snímačů, přiřadit přirozené číslo N_n. Při n-bitech binárního čísla se tato přirozená čísla nalézají v oboru 0 +2^n_1 — 1.The number of elements of the sequence, P _n is 2 ⁿ , half of which are elements a and half of the elements b, the sequence is u cyclic, which means that the eykiteks are repeated while orbiting the circle on which they are applied or. When deposited on a straight line, the opposite _her 'with j .s modulus length sequence -> sequence constitute a complete cycle, -which means that the set of n-.všech elemental combinations of adjacent elements is' coincides with the set of 2 ⁿ combinations elements and or n elements. Pro. total number of C _n full cycles existing at the N can be derived by complete induction .vztah; · relationship based on the knowledge and the coefficients, i.e. sensor output assign a natural number N _n. For n-bits of a binary number, these natural numbers are found in the range 0 +2 ^n_1 - 1.

Podle toho lze na příklad pro n = 4 nalézt a pro n = 5 nalézt 2048 úplných cyklů s výše. popsanými vlastnostmi, přičemž tyto cykly ne jsou na sebe cyklicky, to je změnou >Accordingly, for example, for n = 4, 2048 complete cycles with above can be found and for n = 5. by the properties described, wherein these cycles are not cyclic to one another, i.e. a change of>

počátků, redukovatelné. Kterýkoliv z těchto cyklů může sloužit k zakódování 2 diskrétních poloh, jestliže každé n-bitové kombinaci sousedních prvků přiřadíme pořadové číslo kódu.origins, reducible. Either of these cycles can be used to encode 2 discrete positions by assigning a sequence number to each n-bit combination of adjacent elements.

Uvedené posloupnosti mohou na jednom řádku nahradit kódovací dráhy dosavadních zařízení, u kterých ke každému bitu přísluší jedna kódová stupnice.These sequences may replace, on a single line, the encoding paths of prior art devices, for which one bit is assigned to each bit.

Zařízení podle vynálezu je určeno ke kódování diskrétních poloh objektu pohybujícího se vůči referenčnímu systému, opatřené alespoň jednou kódovou stupnicí, spojenou s pohybujícím se objektem, dešifrátorem' a snímači kódů, spojenými s referenčním systémem nebo naopak. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává*z kódové stupnice, která je vytvořena jednořádkovou posloupností délky menší nebo rovné 2ⁿ dvou od sebe snímači odlišitelných prvků a, b, přičemž kombinace kterýchkoliv prvků vzdálených o roztečí, kde m - 1, nebo je odlišné od kteréhokoliv čísla, kterým je délka posloupnosti· beze zbytku dělitelná, se v celé délce posloupnosti vyskytuje právě jen jednou a že snímače kódu jsou umístěny u kódové stupnice s roztečemi (m) a jejich výstupy jsou přivedeny na vstup dešifrátoru, jehož výstupi udává polohu pohybujícího se objektu vůči referenčnímu systému. _Á The apparatus according to the invention is intended to encode discrete positions of an object moving relative to a reference system provided with at least one code scale associated with a moving object, a decoder and code readers associated with the reference system or vice versa. It consists of a * code scale, which is formed by a single-line sequence of length less than or equal to 2 ^{n of} two sensors of distinguishable elements a, b, wherein the combination of any elements spaced apart by distance, where m - 1, or is different from any number that is completely divisible by the length of the sequence · occurs only once throughout the entire length of the sequence and that the code scanners are located on the code scale with pitch (m) and their outputs are connected to the decoder input whose output indicates the moving position object to the reference system. _AND

Účinek zařízení ke kódování diskrétních poloh s použitím jednořádkových kódových stupnic spočívá především v jeho kompaktnosti. Kódová stupnice zaujímá daleko méně místa než u známých zařízení á rovněž počet kódovacích prvků je daleko menší. Na příklad při použití dvou paralelních jednořádkových stupnic pro zakódování 2® poloh zaujímají kódové stupnice na šířku 4krát méně místa oproti klasickému uspořádání a počet kódovacích prvků na stupnicích je 512 oproti 2048.The effect of a device for coding discrete positions using single-line code scales lies primarily in its compactness. The code scale occupies far less space than the known devices and the number of coding elements is also much smaller. For example, when using two parallel single-line scales to encode 2® positions, the code scales occupy 4 times less space compared to the conventional layout and the number of coding elements on the scales is 512 versus 2048.

Zařízení podle vynálezu je v dalším blíže popsáno na příkladech provedení podle připojeného výkresu, kde značí obr. 1 schematické znázornění jednoho zařízení podle vynálezu k zakódování 16-ti diskrétních poloh, obr. 2 schematické znázornění jiného zaříze-? iií podle vynálezu a obr. 3 schematické znázornění dalšího zařízení podle vynálezu.The apparatus according to the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a schematic representation of one apparatus according to the invention for encoding 16 discrete positions; 3 shows a schematic representation of another device according to the invention.

Kódové stupnice 1 jsou tvořeny posloupnostmi prvků a, b uvedenými v tabulkách 1 ažThe code scales 1 consist of the sequences of elements a, b shown in Tables 1 to

3. Kódové stupnice 1 mohou být vytvořeny kruhové, tak jak je znázorněno na obrázku, nebo mohou být vytvořeny lineární s modulem rovným délce kódu. Kódové stupnice 1 jsou pevně spojeny s pohybujícím se objektem. Kódové stupnice 1 prochází pod snímači 2, umístěnými na obr. 1 s roztečí rovnou rozteči mezi sousedními prvky kódové stupnice 1, to jest s m = i. Na obr. 2 a obr. 3 jsou. snímače! 2 vzdáleny od sebe o 3 rozteče mezi prvky, to je s m = 3. Výstupy snímačů jsou přivedeny na výstup dešifrátoru 3.3. Code scales 1 may be circular, as shown in the figure, or may be linear with a module equal to the length of the code. The code scales 1 are firmly connected to a moving object. The code scale 1 extends below the sensors 2 located in FIG. 1 with a pitch equal to the spacing between adjacent elements of the code scale 1, i.e. with m = i. In Figures 2 and 3 they are shown. sensors! 2 are separated by 3 spacing between elements, ie with m = 3. Outputs of sensors are connected to output of decoder 3.

V následujících tabulkách je prvek b označován symbolem 0 a prvek a symbolem 1. V tabulce 1 je uvedena jedna ze iB-ti posloupností pro n = 4. Za bit a_n^i se považuje vždy prvek posloupnosti stojící ve.čtyřbltové kombinaci vlevo. Pod tento bit je také v tabulce uvedeno příslušné přirozené číslo A a pod ním se nachází pořadové číslo polohy i, na které je třeba hodnotu binárního čísla překódovat.In the following tables, the element b is denoted by the symbol 0 and the element a by the symbol 1. In table 1, one of the iB-sequences for n = 4 is given. The bit and _n ^ i are always considered to be the sequence element standing in the four-bit combination to the left. The corresponding natural number A is also listed below this bit and below it is the position number i to which the binary number value needs to be recoded.

Tab. 1Tab. 1

PosloupnostSequence

0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 i Ai0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 i Ai

1 3 6 13 10 4 9 2 5 11 7 15 14 12 8 Poloha i ¹ . 0 1 2 3 4 5, 6 7, 8 9 10 11 12 13 14 15 Pró odečítání posloupnosti v základním tvaru je m = 1. Každou posloupnost tvořípí cykl je možno uspořádat tak, že bity jedné binární kombinace jsou tvořeny prvky vzdálenými od sebe o rozteč m = 1. Celé číslo rozteče, m je nutno volit tak, aby hylo nesoudělné s délkou kódu. Transformace posloupnosti se provádí tím způsobem, že prvky původní posloupnosti S roztečí m á volná místa se zaplňují při následujících obězích původní posloupnosti. V tabulce 2 je uveden příklad transformované posloupnosti, která vznikne z posloupnosti uvedené v tabulce 1, volíme-li rozteč m = 3.. V tomto zvláštním případě je transformovaná posloupnost shodná s původní. V tabulce 3 Je uveden případ, posloupnosti, která vznikne z jiné posloupnosti P4 transformací s m = 3, kdy kódová stupnice je zvláště jednoduchá. Obsahuje od_:každého, druhu prvku jednu skupinu po pěti, jednu skupinu po dvou a jednu skupinu po jednom prvku' V tabulkách 2 a 3 jsou uvedeny rovněž přiřazené hodnoty binárních čísel Ai tak· jak jsou čteny snímači 2 s rozestupem tří prvkových roztečí, a, uvedená pořadová čísla polohy i. Přiřazení mezi hodnotami A i a pořadovým číslem polohy i je u kódu podle tab. 2 jiné než podle tab. 1 i když kódová stupnice 1 se nezměnila. Zvětšení rozteče mezi snímači .2 při použití transfor-. movahých kódů může být z hlediska konstrukčního výhodné, · ' Tab. 2 >1 3 6 13 10 4 9 2 5 11 7 15 14 12 8 Location i ¹ . 0 1 2 3 4 5, 6 7, 8 9 10 11 12 13 14 15 For subtracting a sequence in the basic form, m = 1. Each sequence forming a cycle can be arranged such that the bits of one binary combination are formed by elements separated by pitch m = 1. The integer of the pitch, m must be chosen so that hylo is not communicated with the code length. The sequence transformation is carried out in such a way that the elements of the original sequence with the pitch and the free spots are filled in the following circuits of the original sequence. Table 2 gives an example of the transformed sequence that results from the sequence shown in Table 1 when the spacing m = 3 is selected. In this particular case, the transformed sequence is the same as the original. Table 3 shows a case of a sequence that results from another sequence P4 by transforming sm = 3, where the code scale is particularly simple. It contains from _: each type of element one group of five, one group of two and one group of one of the elements. , the position sequence numbers i are assigned. 2 other than Tab. 1 even though the code scale 1 has not changed. Increase the spacing between sensors .2 when using transfor- ments. movable codes can be structurally advantageous from the point of view of construction. 2>

PosloupnostSequence

0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Ai 0741 15 93 14 26 Ai 0741 15 93 14 27 12 12 5 5 13 13 8 8 11 11 10 10 Poloha i 0123 4 56 789 Location i 0123 4,556,789 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 Dec Tab. 3 Posloupnost · 0 0 000 101 1 0 Tab. 3 Sequence · 0 0 000 101 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 1 ! 1 1 A, 0 2 7 1 5 15 3 10 14 6 AND, 0 2 7 1 5 15 3 10 14 7 4 4 12' 12 ' .13 .13 8 8 9 9 11 11

Poloha iLocation i

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Z úplných De Bruijnových cyklů lze . odvodit 'zkrácené cykly, které dávají počet nhitových kombinací menší než 2, ale větší než 2ⁿ~k Tyto zkrácené cykly mohou sloužit k zakódování libovolného počtu diskrétních poloh. Příklad kódové stupnice 1 se zkráceným cyklem pro zakódování deseti poloh je uveden v tabulce 4 s n = 1.From complete De Bruijn cycles one can. derive truncated cycles that give a number of nhit combinations less than 2 but greater than 2 ⁿ . k These truncated cycles can serve to encode any number of discrete positions. An example of the code scale 1 with a shortened cycle for coding ten positions is given in Table 4 sn = 1.

Ťab. 4Ťab. 4

Posloupnost 000100 1 1 11Sequence 000100 1 1 11

At , 1 2 4 9 3 7 15 14 12 8At, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Poloha i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Position i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Funkce zařízení je tato: při otáčení nebo posuvu objektu, jehož poloha má být zakódována ve formě pořadového čísla polohy, přicházejí pod snímače 2 příslušné prvky kódové stupnice- 1 a na výstupech snímačů 2 se objevují podle toho, které prvky se právě pod nimi nacházejí, n-bitové kombinace prvků 0 a 1. Tyto kombinace jsou dešifrovány v dešifrátorech 3 na příslušná pořadová čísla polohy.The function of the device is as follows: when rotating or moving an object whose position is to be encoded in the form of a position sequence number, the corresponding code scale elements 1 come under the sensors 2 and appear at the outputs of the sensors 2 n-bit combinations of elements 0 and 1. These combinations are decrypted in decipherers 3 to the respective position sequence numbers.

Při menším počtu poloh, například do 2⁵mohou být dešifrovány 3 vytvořeny diskrétními logickými obvody, pro větší počet poloh je výhodné použít malých počítačů nebo mikroprocesorů. Místo složitého dešifráto-With fewer positions, for example up to 25, ³ can be decrypted by 3 discrete logic circuits, for a larger number of positions it is advantageous to use small computers or microprocessors. Instead of a complex decipher-

Claims

Subject

Apparatus for coding discrete positions of an object moving relative to a reference system having at least one code scale associated with a moving object, a decoder and a code reader connected to the reference system or vice versa, characterized in that it consists of a code scale (1) which is formed by a single-line sequence of length less than or equal to 2 ^{η of} two sensors (2) distinguishable from one another by drawing 3 for. a plurality of positions can advantageously be used in two-parallel arranged single-line codes. For example, to encode ²⁸ positions, it is possible to use two code scales for ²⁴ positions; One code scale indicates the bits in powers of 2 ^4-2 ^7, the second, which is repeated on the circumference of the circle ⁴ two times, bit 2 ° - - '2A Maybe other combinations; however, the use of more than two parallel code scales lessens the advantage over the classical position coding method mentioned initially.

The possibility of using the device according to the invention for position coding is, in. control measuring technology wherever there is little room for - creating an entire array of code scales to encode the values of each bit separately, and where the incremental method does not provide sufficient assurance of the accuracy of the position being read. One possible application is, for example, reading the positions of the nuclear reactor regulators as a parallel system to the incremental methods used to increase control reliability. Furthermore, the device can be used to remotely read counter data of all kinds. The great advantage of the device is the simplicity of the code scales and the resulting compactness.

of the invention (a, b), wherein a combination of any n elements (a, b] spaced by (m) - pitch, where (m is equal to 1 or different from any number that is completely divisible by length) the entire length of the sequence occurs just once, with the code sensors (2) located at the code scale with pitches (m) and their outputs connected to the input of the decoder (3).