CS205519B1 - Connexion for semiincrementive coding of discreet positions - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro semilnkrementální kódování diskrétních poloh objektu, pohybujícího se vůči referenčnímu systému, opatřeného jednou kódovou stupnicí, vytvořenou jako jednořádková posloupnost dvou prvků, spojenou s pohybujícím se objektem, snímačem hodnoty jednoho kódového prvku stupnice, posuvnými registry, generátory kódu, dešifrátory a logickými obvody pro kontrolu správnosti výstupních údajů o poloze a pro obnovu správného výstupu při jeho ztrátě, spojenými v klidu s referenčním systémem nebo naopak.

Nejběžnější zapojení, používaná ke kódování poloh objektu, využívají tak zvaného inkrementálního způsobu, spočívajícího v přičítání nebo odčítání počtu průchodu dělicích rysek nebo jiných elementů stupnice spojené s pohybujícím se objektem pod snímačem. Počet průchodů je registrován obousměrným čítačem, který podle informace o smyslu pohybu objektu průchody přičítá nebo odeSítá, vycházeje ze zadané základní polohy. Na výstupu čítače se získá tímto způsobem číselný údaj o poloze v binární nebo jiné formě vhodné pro dalěí digitální zpracování. Každé zapojení pro Inkrementální snímání polohy vyžaduje základní kalibrace, aby výchozí údaj čítače souhlasil s výchozí polohou.

Při dlouhodobé funkci zařízení je nutno kalibraci periodicky opakovat, protože jednorázový omyl v přičtení nebo odečtení průchodu dělioí rysky stupnice se bude ve všech následujících údajích o poloze projevovat jako soustavná ohýba. K indikaci ohyby snímače

2C5 519

209 919 ▼ odečítání průohodu a ohyby čítače lze u zařízení, jejichž pohyb je odvozován od krok©*»;*·» oíoh mechanismů, snímat navío impulsy od jednotlivých kroků přímo na tomto mechanismu a zpracovávat je v čítači obdobným způsobem jako průchody dělieíoh rysek stupnice. Po výchozí kalibraci musí při jakákoliv následující poloze údaje obou čítačů souhlasit, V případě nesouhlasu je nutno provést rekalibraoi návratem do základní nebo případně do nejbližSí jiné kalibrační polohy. Počet těchto kalibračníoh poloh je žádoucí z konstrukčních důvodů omezovat na minimum, takže k rekalibraoi je zpravidla nutné pohybující se objekt vrátit zpět o větěí počet poloh.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro semiinkrementální kódování diskrétních poloh objektu pohybujícího se vůči referenčnímu systému, opatřené jednou kódovou stupnicí vytvořenou jako jednořádková posloupnost dvou prvků, spojenou s pohybujícím se objektem snímačem hodnoty jednoho prvku kódu, posuvnými registry, generátory kódu, deělfrátory a logickými obvody pro kontrolu správnosti výstupního údaje o poloze a pro obnovu správného výstupu při jeho ztrátě, spojenými v klidu s referenčním systémem nebo naopak. Jeho podstata spočívá v tom, že výstup snímače prvků kódové stupnice je připojen přes logický obvod na vstup obousměrného posuvného registru, případně dalšího registru, a paralelní výstup posuvného registru, případně dalěího registru, je připojen na generátor posloupnosti, případně další generátor posloupnosti, a levý výstup generátoru posloupnosti, případně pravý výstup dalšího generátoru posloupnosti, je připojen na levý vstup posuvného registru, případně pravý vstup dalšího registru.

Účinek zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že hodnoty prvků kódové stupnice se snímají postupně jediným čidlem a že k rychlé indikaci nesprávného údaje o poloze a k rychlé, na poloze, v které došlo k omylu, nezávislé na obnově správného údaje, se využívá dodatečné informace, plynoucí ze záměny jednoduohé dělené stupnioe inkrementálních zařízení s kódovou stupnicí. Rovněž při ztrátě lnformaoe, například při vypnutí a opětném zapnutí zařízení, se zapojení dostane rychle a nezávisle na poloze objektu v průběhu počtu n kroků objektu jedním a počtem £ kroků druhým směrem do správného stavu. Nejvýraznější rozdíl oproti inkrementálnímu způsobu je v tom, že neexistují fixní kalibrační polohy a že z kterékoliv polohy se semiinkrementální zapojení samo výše uvedeným způsobem zkalibruje.

Tento rozdíl vynikne zejména při velkýoh počteoh n kroků. Například již pro počet n 10 kroků zpět a vpřed, potřebný ke kalibraol, představuje asi 1 % z celkové dráhy objektu rovné 2¹® poloh. U inkrementálního způsobu by k dosažení přibližně téhož efektu bylo zapotřebí asi 25 kalibračních poloh, aby průměrný počet kroků, potřebný pro kalibraci pohybem objektu oběma směry k nejbližší kalibrační poloze byl roven deset, nebo při kalibraol pohybem objektu jen jedním směrem k nejbližší kalibrační poloze, asi 50 kalibračníoh poloh.

Jednořádkové kódové stupnice, použité v semllnkrementálním zapojení, sestávající z posloupnosti prvků a, b o dvou odllšnýoh fyzikálních vlastnosteoh, sestavených tak, že se v oelé délce posloupnosti 2ⁿ prvků ani jedna kombinace počtu n sousedních prvků neopakuje. Tyto posloupnosti jsou známy pro libovolně velké počty n kroků, pod názvem úplné nebo také de Bruljnovy cykly. Posloupnost může být na&esena na lineární stupniol, na kružnloi

205 519 nebo na spirálu, přičemž její modul je roven dálce posloupnosti. _a Rovněž lze sestavit kratší posloupnosti, jejichž délky leží mezi 2^g a v niohž rovněž počet n sousedních prvků se v kombinacích o počtu n prvcích neopakuje. Tyto posloupnosti se nazývají neúplné aobo skrácené cykly.

V následujíoíoh tabulkách je jeden druh prvků posloupnosti označován symbolem 0, druIzf psk symbolem 1. V tabulce 1 je jako příklad uvedena posloupnost, tj. úplný oykl, délky S?_s tj. a » 4. Pod prvky a posloupnosti je udána poloha objektu i, která odpovídá poloze í -tého prvku pod snímačem hodnoty prvku. Za hodnotu prvku se považuje přímo jeho symbol 0 nebo 1. V tabulce 2 je uveden zkrácený cykl pro zakódování deseti poloh. Konstruování posloupnosti je možné bu3 pomocí tak zvaných generátorů posloupnosti s použitím posuvných registrů nebo pomooí algoritmů založených na teorii grafů. Posloupnosti lze sestrojit pro libovolný počet hodin.

	Tabulka 1
&	1	1	1	1	0	1	0	1	1	0	0	1	•3	0	0	0
i	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
	0	1	3	7	15	14	13	10	5	11	6	12	9	2	4	8
a7	14	13	10	5	11	6	12	9	2	4	8	0	0	3	7	15

Tabulka 2

a	1 1 1	1	0	0	0	1	0	0
i	0 12	3	4	5	6	7	8	9
Ag	4 9 3	5	15	14	12	8	1	2
Á7	14 '12 8	1	2	4	9	3	5	15
	Zapojení je dále	blíže	vysvětleno na	příkladu provedení podle připojeného výkresu,
na	němž obr. 1 značí schematické znázornění zapojení	pro	snímání 16ti diskrétních poloh

obr. 2 schéma příslušného zapojení generátorů sousednioh prvků posloupnosti.

Jako příklad je uvedeno zapojení pro snímání 16 diskrétních poloh. Podle obr. 1 sestává zařízení z kódové stupnice 1, spojené s pohybujícím se objektem, která odpovídá například posloupnosti uvedené v tab. 1. Hodnoty prvků posloupnosti, tj. bytů, jsou odečítány snímačem 2, jehož výstup je přiveden na jeden ze vstupů logického obvodu 2» plnícího logická funkce dále popsané. Výstupy z logického obvodu 2 jsou přivedeny na vstupy čtyřbitovýoh reversibilníoh posuvných registrů jejichž krokování je zajištěno tak, aby se posouvaly synchronně s kódovou stupnicí 1 a ve stejném smyslu. Krokovací signály, jejichž vstupy nejsou na obr. 1 uvedeny, jsou odvozovány bu3 od pomocného snímače průchodů pomocných značek na stupnici, od krokovacího zařízení nebo jiným způsobem. Paralelní výstupy posuvného registru £ a dalšího registru 2 jsou napojeny na generátor posloupnosti 6 a další generátor posloupnosti 2» sestavené s posuvným registrem £ a dalším registrem 2 ▼ generátory posloupnosti, takže na jejich výstupech jsou hodnoty bitů, nacházejících se na kódové stupnici 2 vpravo a vlevo od kombinace, která je právě zapsána v registru. Levý nebo pravý výstup generátoru posloupnosti £ nebo dalšího generátoru posloupnosti J je přiveden na levý, nebo pravý vstup posuvného registru £, nebo dalšího registru 2· ®*uhé výstupy generátoru posloupnosti £ a dalšího generátoru posloupnosti J jsou napojeny na logický obvod 2* Paralelní výstupy posuvného registru £ a dalěího registru 2 jsou dále napojeny na dešifrátoryg a 2> jejichž výstupy vedou na komparátor 10. Výstup 11 z komparátoru 10 dává konečný údaj o poloze objektu. Výetup ±2 z logiokého obvodu 2 » výstup 22 z obvodu 22 slouží jako vstupní informace pro obvod 14. Jahož výstup 15 udává, zda na výstupu 11 je Sl není hodnota odpovídající skutečné poloze objektu.

Funkce zapojení je následující: Vychází se přitom ze základního stavu, kdy po zapnutí zapojení je obsah posuvného registru £ a dalěího registru £ libovolný a neodpovídejíoí poloze objektu. V tomto případě výstup deěifrátorů £ a 2 &ení shodný a na výstupu komparátoru vznikne signál 22, který odpovídá chybnému obsahu registrů, a výstup 15 bude hlásit ohybu v činnosti zapojení. Signál z výstupu 15 vyvolá v tomto případě posun objektu o čtyři polohy doleva a zpět (může být i doprava a zpět). Při počátku pohybu doleva uvolní logický obvod cestu z výstupu snímače 2 na vstup posuvného registru 2· Každému přeohodu objektu do další polohy odpovídá krok posuvného registru 2 a dalšího registru 2 ▼· stejném směru.

Po čtyřech krocích je tak posuvný registr 2 zaplněn hodnotami prvků posloupnosti a^ až ^ai+2’ kde ^ai Prvek» který se na počátku pohybu nacházel pod snímačem £ & odpovídal i-té poloze objektu. Další registr 2 ^se při pohybu objektu doleva zaplňuje hodnotami výstupu dalšího generátoru posloupnosti 2 a jeho obsah i nadále neodpovídá poloze objektu. Jakmile dojde po čtyřech krocích doleva ke změně směru, začne se další registr 2 přes logický obvod 2 zaplňovat správnými hodnotami z výstupu snímače 2 a po čtyřeoh krooíoh vpravo obsahuje hodnoty prvků a^j až a^^, přitom registry jsou čteny vždy zleva doprava. Při ohodu doprava pracuje již generátor posloupnosti £ se správnou informací z posuvného registru £ a proto na levý vstup tohoto posuvného registru £ přicházejí hodnoty bitů odpovídajíoí kódové posloupnosti a po čtyřech krocích je zaplněn hodnotami prvků a^_^ až a^_^. Pod snímačem 2 se nachází opět prvek a*. Protože nyní deíifrátory 8 a 2 dávají shodný výstup postupující na komparátor 10, stav výstupu 15 signalizuje, že zapojení je v normálním stavu a čísla i z komparátoru 10 odpovídají skutečným polohám objektu. Pravý výetup generátoru posloupnosti £ , nebo levý výstup dalšího generátoru posloupnosti J dávají v tomto případě hodnotu prvku a^, která při správné funkoi zapojení musí být shodná s výstupem snímače

2. V loglokém obvodu 2 ⁸⁰ tyto hodnoty porovnávají. Nesouhlasí-li, pak v obvodu 14. na jehož vstup je logioký obvod 2 napojen, vzniká signál 15. který opět hlásí poruchu v činnosti zapojení. Tím je opět vyvolán stav, který vede k pohybu objektu o 4 kroky a 4 kroky vpřed, do polohy, jež byla hlášena jako chybná. Další logické zařízení, které již není uváděno, by mohlo například vyřadit zapojení z činnosti, přerušit funkoi, kterou plní pohybující se objekt atd.

V tabulce 1 jsou rovněž uvedena pod číslem polohy i čísla Αθ a Αθ, která se v binární formě objevují na vstupech deěifrátorů 8 a £ při poloze prvku a, pod snímačem 2, Tato člz205 519 la musí být deěifrátory překódována na číslo i.

Na obr. 2 je jako příklad uvedeno schéma generátoru posloupnosti 2 ^a dalšího generátoru posloupnosti J, tvořících spolu s posuvným registrem 2 generátor sousedních bitů podle posloupnosti. Místo generátorů posloupnosti 6» 1 lze použít i jiných způsobů ke generaci hodnot sousedíoíoh bitů, například zanesením jejioh hodnot do dvou pamětí formátu aal. nebo jedné paměti formátu ni 2, jaké jsou běžné ve výpočetní technice. Paměti se pak odečítají adresou shodnou s kombinací v posuvném registruj nebo dalším registruj.

K deělfraoi obsahu v posuvném registru £ a dalěího registru J lze použít deěifrátorů založených na logických obvodeoh, paměťových registrů, dynamických způsobů deěifrace pomooí generátorů kódu a podobně.

Možnost použití zapojení podle vynálezu je všude tam, kde se doposud používá inkrementálního způsobu založeného na počítání počtů průchodů dělicích rysek stupnice pod snímačem. V tomto případě lze jednoduchou dělenou stupnici nahradit jednořádkovou kódovou stupnicí. Kódovou stupnici lze vytvořit rovněž na obvodě nebo čelní ploše otáčejících se součástí, a to buí na kružniol nebo na spirále, tj. šroubovioi, a tím snímat polohy v průběhu jedné nebo více otáček. Je tedy semiinkrementální způsob vhodný především tam, kde se jedná o odečítání konečného počtu poloh při lineárním posuvu, nebo otáčení, nebo při cyklických pohybech. Krokování registrů je usnadněno, jestliže pohyb je odvozen od krokovacího zařízení.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro semiinkrementální kódování diekrétníoh poloh objektu pohybujíoího se vůči referenčnímu systému, opatřené jednou kódovou stupnicí, vytvořenou jako jednořádková posloupnost dvou prvků, spojenou s pohybujícím se objektem, snímačem hodnoty jednoho prvku kódu, posuvnými registry, generátory kódu, deěifrátory a logickými obvody pro kontrolu správnosti výstupního údaje o poloze a pro obnovu správného výstupu při jeho ztrátě, spojenými v klidu s referenčním systémem nebo naopak, vyznačené tím, že výstup snímače (2) prvků kódové atupnioe (1) je připojen přes logický obvod (3) na vstup obousměrného posuvného registru (4), případně dalšího registru (5), a paralelní výstup posuvného registru (4), případně dalěího registru (5), je připojen na generátor posloupnosti (6), případné dalěí generátor posloupnosti (7), a levý výstup generátoru posloupnosti (6), případně pravý výstup dalěího generátoru posloupnosti (7), je připojen na levý vstup posuvného registru (4), případně na pravý vstup dalěího registru (5).