RU2612622C1 - Code scale - Google Patents
Code scale Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612622C1 RU2612622C1 RU2015150669A RU2015150669A RU2612622C1 RU 2612622 C1 RU2612622 C1 RU 2612622C1 RU 2015150669 A RU2015150669 A RU 2015150669A RU 2015150669 A RU2015150669 A RU 2015150669A RU 2612622 C1 RU2612622 C1 RU 2612622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- code
- scale
- outputs
- information
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/14—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit
- H03M1/143—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit in pattern-reading type converters, e.g. having both absolute and incremental tracks on one disc or strip
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/26—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with weighted coding, i.e. the weight given to a digit depends on the position of the digit within the block or code word, e.g. there is a given radix and the weights are powers of this radix
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/287—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding using gradually changing slit width or pitch within one track; using plural tracks having slightly different pitches, e.g. of the Vernier or nonius type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам цифровых преобразователей угла.The invention relates to measuring equipment, in particular to analog-to-digital conversion, and in particular to the code scales of digital angle converters.
В настоящее время и в перспективе одной из актуальных и технически сложных задач является цифровое измерение угловых перемещений подвижных органов многочисленных систем автоматического управления различными объектами. Эту функцию выполняют цифровые преобразователи угла (ЦПУ).At present, and in the future, one of the urgent and technically challenging tasks is the digital measurement of the angular displacements of the moving organs of numerous automatic control systems for various objects. This function is performed by digital angle converters (CPUs).
Развитие ЦПУ - поставщиков первичной информации в значительной степени обусловлено повсеместным использованием управляющих ЭВМ и различных вычислительных устройств на основе микропроцессорных и других БИС и СБИС.The development of CPUs - suppliers of primary information is largely due to the widespread use of control computers and various computing devices based on microprocessor and other LSI and VLSI.
В целом к этому классу изделий, отличающемуся большим разнообразием, предъявляется совокупность самых различных и, как правило, высоких технических требований.In general, this class of products, characterized by great diversity, is presented with a combination of the most diverse and, as a rule, high technical requirements.
Анализ литературных источников [1, 2] позволяет отметить у преобразователей с непосредственным преобразованием перемещения в код, основанных на считывании с использованием пространственного кодирования, следующие достоинства: возможность использования различных физических методов считывания информации, высокое быстродействие, для преобразователей углового перемещения высокая скорость вращения кодируемого вала (600…1000 об/мин), высокая разрешающая способность (до 20 дв. раз.), устойчивость к воздействию внешних дестабилизирующих факторов, возможность удовлетворения различным условиям применения, возможность функционального преобразования перемещения в код и др. Основным элементом таких преобразователей, определяющим их наиболее важные характеристики, является кодовая шкала (КШ).An analysis of the literature [1, 2] allows us to note the following advantages for transducers with direct conversion of displacement to code based on reading using spatial coding: the ability to use various physical methods of reading information, high speed, for encoders of angular displacement, high rotation speed of the encoded shaft (600 ... 1000 rpm), high resolution (up to 20 dv. Times), resistance to external destabilizing factors in, the ability to meet various conditions of use, the possibility of movement in the functional conversion code and others. The main element of such transducers, the determining of the most important characteristics is the code scale (CABG).
Элементарный участок (квант) кодовой дорожки (КД) шкалы представляется, как правило, одним двоичным символом, где единичным символам соответствуют активные участки шкалы, а нулевым - пассивные.The elementary section (quantum) of the code track (CD) of the scale is represented, as a rule, by one binary symbol, where the active sections of the scale correspond to single symbols, and passive sections correspond to zero.
Учитывая, что ЦПУ, построенные по методу считывания, могут быть реализованы на различных физических способах считывания информации, под активными и пассивными элементарными участками КД шкалы будем понимать соответственно токопроводящие и нетокопроводящие участки шкалы при контактном методе съема информации, прозрачные и непрозрачные участки шкалы при фотоэлектрическом методе съема информации, наличие металлической обкладки и изоляции на участках шкалы при емкостном методе съема информации, наличие и отсутствие магнитного материала на участках шкалы при электромагнитном методе съема информации и т.д.Considering that CPUs constructed by the reading method can be implemented on various physical methods of reading information, by active and passive elementary sections of the CD scale, we mean respectively the conductive and non-conductive parts of the scale with the contact method of reading information, transparent and opaque parts of the scale with the photoelectric method information retrieval, the presence of a metal plate and isolation on the sections of the scale with the capacitive method of information retrieval, the presence and absence of magnetic material while the scale portions at electromagnetic data acquisition method, etc.
Известна кодовая шкала для ЦПУ по патенту RU 2497275 С1 от 27.10.2013 г., МПК Н03М 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Канышева О.П., Павлов В.В., Шубарев В.А. - [3], содержащая m информационных кодовых дорожек и n=2m считывающих элементов, все информационные кодовые дорожки выполнены в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1, 2, …, m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, вдоль каждой из информационных кодовых дорожек размещены по два считывающих элемента с угловым шагом кратным δi=360°/4i, за исключением кратности 4δi, где δi величина кванта i-й информационной кодовой дорожки, а δm одновременно величина кванта кодовой шкалы, m двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы первых m считывающих элементов, размещенных на m информационных кодовых дорожках, соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых сумматоров по модулю два, вторые входы которых соединены соответственно с выходами вторых m считывающих элементов, выходы m первых считывающих элементов и выходы m двухвходовых сумматоров по модулю два в сумме определяют выходную разрядность кодовой шкалы.The code scale for the CPU is known according to patent RU 2497275 C1 dated 10.27.2013, IPC Н03М 1/24, authors: Ozhiganov A.A., Pribytkin P.A., Kanysheva O.P., Pavlov V.V., Shubarev V.A. - [3], containing m information code tracks and n = 2m reading elements, all information code tracks are made in accordance with the symbols of the binary sequence 0011 of
Достоинством кодовой шкалы является то, что она позволяет обеспечить универсальность ее применения в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде, а недостатком - неоднозначность считывания со шкалы кодовых комбинаций.The advantage of the code scale is that it allows to ensure the universality of its application as a part of devices of control systems and computer equipment that process information in a regular binary code, and the disadvantage is the ambiguity of reading from the scale of code combinations.
Неоднозначность считывания информации с КШ, рассмотренной в [3], вызвана тем, что считывание информации с такой шкалы может происходить с ошибками. Это объясняется тем, что шкалы изготавливаются с определенными погрешностями, а считывающие элементы устанавливаются в пределах некоторого допуска. Наличие погрешностей приводит к тому, что при переходе от одного кванта шкалы к другому, т.е. при переходе от одного кода числа к соседнему, считывающие элементы различных разрядов зафиксируют это не одновременно. Неодновременность считывания на границах квантов приводит к ошибкам неоднозначности, которые могут достичь в некоторых случаях значительной величины [1, 2].The ambiguity of reading information from the CABG, considered in [3], is caused by the fact that reading information from such a scale can occur with errors. This is because the scales are made with certain errors, and the reading elements are set within a certain tolerance. The presence of errors leads to the fact that upon transition from one quantum of the scale to another, i.e. when moving from one code to a neighboring code, reading elements of different digits will not fix this at the same time. The non-simultaneous reading at the boundaries of quanta leads to ambiguity errors, which can in some cases reach significant values [1, 2].
Наиболее близким по техническому решению и выбранному авторами за прототип является «Кодовая шкала» для ЦПУ по патенту RU 2560782 от 20.08.2015 г., авторы: Ростовский К.М., Прибыткин П.А., Ожиганов А.А. - [4], содержащая m информационных кодовых дорожек, выполненных в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1, 2, …, m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, n=2m считывающих элементов и m двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входом m-го двухвходового сумматора по модулю два, причем выход m-го двухвходового сумматора по модулю два и выход первого считывающего элемента, размещенного на m-й информационной кодовой дорожке, являются соответственно n-м и (n-1)-м выходами кодовой шкалы, (m-1) дополнительных считывающих элементов, (m-1) ПЗУ на пять входов и два выхода, вдоль m-й информационной кодовой дорожки размещены два считывающих элемента с угловым шагом (1+4k)δm, при k=0, 1, 2, 3, …, (4m-1-1), где δm=360°/4m - величина кванта m-й информационной кодовой дорожки и одновременно величина кванта кодовой шкалы, причем первый считывающий элемент m-й информационной кодовой дорожки размещен точно в начало отсчета кодовой шкалы, вдоль i-й информационной кодовой дорожки размещены три считывающих элемента с угловым шагом (3δm)4m-i-1, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, причем первый считывающий элемент (m-1)-й информационной кодовой дорожки размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δm-1=0,5δm по ходу часовой стрелки, а первые считывающие элементы i-x информационных кодовых дорожек размещены со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δi=Δi+1+δm4m-i-2, для i=m-2, …, 2, 1, по ходу часовой стрелки, выходы первого, второго и третьего считывающих элементов, размещенных вдоль i-й информационной кодовой дорожки, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входами (m-1)-го ПЗУ, первый и второй выходы i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, соединены соответственно с первым и вторым входами i-го ПЗУ, где i=m-2, …, 2, 1, а также соединены соответственно с первым и вторым входами i-го двухвходового сумматора по модулю два, где i=m-1, m-2, …, 2, первый и второй выходы первого ПЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухвходового сумматора по модулю два, выходы всех двухвходовых сумматоров по модулю два, первые выходы всех ПЗУ, а также выход первого считывающего элемента, размещенного вдоль m-й информационной кодовой дорожки, являются выходами кодовой шкалы и в сумме определяют ее выходную разрядность n.Closest to the technical solution and chosen by the authors for the prototype is the "Code scale" for the CPU according to patent RU 2560782 from 08.20.2015, authors: Rostovsky K.M., Pribytkin P.A., Ozhiganov A.A. - [4], containing m information code tracks made in accordance with the symbols of the binary sequence 0011 of
Достоинством прототипа является то, что он позволяет обеспечить универсальность применения кодовой шкалы в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде, а также устранить неоднозначность считывания со шкалы кодовых комбинаций.The advantage of the prototype is that it allows the universality of the use of the code scale as part of control systems and computer equipment that process information in the usual binary code, as well as eliminate the ambiguity of reading from the scale of code combinations.
Недостатком прототипа является сложность, обусловленная его увеличенными габаритами за счет использованием в n - разрядной кодовой шкале m кодовых дорожек и избыточного числа считывающих элементов.The disadvantage of the prototype is the complexity due to its increased dimensions due to the use of m code tracks in an n - bit code scale and an excessive number of reading elements.
В предлагаемом изобретении решается задача упрощения кодовой шкалы в плане уменьшения ее габаритных размеров за счет использованием в n-разрядной кодовой шкале всего трех кодовых дорожек и меньшего числа считывающих элементов с сохранением всех функциональных возможностей прототипа.The present invention solves the problem of simplifying the code scale in terms of reducing its overall dimensions by using only three code tracks in the n-bit code scale and fewer reading elements while preserving all the functionality of the prototype.
Для достижения технического результата (сущность изобретения) кодовая шкала, содержащая первую информационную кодовую дорожку, выполненную в соответствии с символами двоичной последовательности с длиной периода , вторую и третью информационные кодовые дорожки, выполненные в соответствии с символами двоичной последовательности 0011, причем вторая информационная кодовая дорожка выполнена в соответствии с символами N периодов двоичной последовательности 0011, а третья информационная кодовая дорожка выполнена в соответствии с символами 4N периодов двоичной последовательности 0011, два двухвходовых сумматора по модулю два и считывающих элементов, первый и второй считывающие элементы размещены вдоль третьей информационной кодовой дорожки с угловым шагом (1+4k)δ, при k=0, 1, 2, 3, …, где - величина кванта кодовой шкалы, причем первый считывающий элемент установлен точно в начало кодовой шкалы, выходы первого и второго считывающих элементов соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухвходового сумматора по модулю два, причем выход первого двухвходового сумматора по модулю два и выход первого считывающего элемента являются соответственно n-м и (n-1)-м выходами кодовой шкалы, а выход второго двухвходового сумматора по модулю два является (n-2)-м выходом кодовой шкалы, где , третий, четвертый и пятый считывающие элементы размещены вдоль второй информационной кодовой дорожки с угловым шагом 3δ, снабжена первым мультиплексором с тремя входами, соединенными с выходами третьего, четвертого и пятого считывающих элементов, первым и вторым управляющими входами, соединенными соответственно с выходами первого и второго считывающих элементов, с первым и вторым выходами, соединенными соответственно с первым и вторым входами второго двухвходового сумматора по модулю два, причем второй выход первого мультиплексора является (n-3)-м выходом кодовой шкалы, а также вторым мультиплексором с входами, первым, вторым, третьим и четвертым управляющими входами и выходами, причем первый и второй управляющие входы соединены соответственно с выходами первого и второго считывающих элементов, а третий и четвертый управляющие входы соединены соответственно с первым и вторым выходами первого мультиплексора, декодером с выходами, которые являются одновременно 1, 2, …, выходами кодовой шкалы, и m входами, соединенными соответственно с m выходами второго мультиплексора, а первая информационная кодовая дорожка кодовой шкалы выполнена в соответствии с символами двоичной последовательности де Брейна, вдоль которой с угловым шагом 15δ размещены считывающих элементов, выходы которых соединены соответственно с входами второго мультиплексора, первый считывающий элемент первой информационной кодовой дорожки, а также первый считывающий элемент второй информационной кодовой дорожки установлены со смещением относительно начала кодовой шкалы на величину 0,5δ против хода часовой стрелки.To achieve a technical result (the essence of the invention), a code scale containing the first information code track, made in accordance with the symbols of a binary sequence with a period length , the second and third information code tracks made in accordance with the characters of the binary sequence 0011, the second information code track made in accordance with the characters N of the periods of the binary sequence 0011, and the third information code track made in accordance with the characters 4N of the periods of the binary sequence 0011, two two-input adders modulo two and reading elements, the first and second reading elements are placed along the third information code track with an angular step (1 + 4k) δ, for k = 0, 1, 2, 3, ..., where is the quantum value of the code scale, the first reading element being installed exactly at the beginning of the code scale, the outputs of the first and second reading elements are connected respectively to the first and second inputs of the first two-input adder modulo two, and the output of the first two-input adder modulo two and the output of the first reading element are respectively the nth and (n-1) -th outputs of the code scale, and the output of the second two-input adder modulo two is the (n-2) -th output of the code scale, where , the third, fourth and fifth reading elements are placed along the second information code track with an angular pitch of 3δ, equipped with a first multiplexer with three inputs connected to the outputs of the third, fourth and fifth reading elements, the first and second control inputs connected respectively to the outputs of the first and second sensing elements, with the first and second outputs connected respectively to the first and second inputs of the second two-input adder modulo two, and the second output of the first multiplexer i is the (n-3) -th output of the code scale, as well as the second multiplexer with entrances, first, second, third and fourth control inputs and outputs, and the first and second control inputs are connected respectively to the outputs of the first and second reading elements, and the third and fourth control inputs are connected respectively to the first and second outputs of the first multiplexer, a decoder with outputs that are simultaneously 1, 2, ..., the outputs of the code scale, and m inputs, respectively connected to the m outputs of the second multiplexer, and the first information code track of the code scale is made in accordance with the symbols of the binary de Bruin sequence along which 15δ angular steps are placed reading elements, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the second multiplexer, the first readout element of the first information code track, and also the first readout element of the second information code track are offset 0.5 cm counterclockwise from the start of the code scale.
Новым в предлагаемом изобретении является:New in the invention is:
- снабжение кодовой шкалы декодером, а также первым и вторым мультиплексорами;- supply of the code scale to the decoder, as well as the first and second multiplexers;
- выполнение первой информационной кодовой дорожки шкалы в соответствии с символами двоичной последовательности де Брейна;- execution of the first information code track of the scale in accordance with the characters of the binary sequence de Bruyne;
- размещение вдоль первой информационной кодовой дорожки считывающих элементов с угловым шагом 15δ;- placement along the first information code track reading elements with an angular pitch of 15δ;
- установка первого считывающего элемента первой информационной кодовой дорожки, а также первого считывающего элемента второй информационной кодовой дорожки со смещением относительно начала кодовой шкалы на величину 0,5δ против хода часовой стрелки;- setting the first reading element of the first information code track, as well as the first reading element of the second information code track with an offset of 0.5δ from the beginning of the code scale counterclockwise;
- организация соответствующих связей между всеми элементами кодовой шкалы.- the organization of the relevant relationships between all elements of the code scale.
Совокупность существенных признаков в предлагаемом изобретении позволила получить технический результат, а именно упростить кодовую шкалу в плане уменьшения ее габаритов за счет использованием в n-разрядной кодовой шкале всего трех кодовых дорожек и меньшего числа считывающих элементов с сохранением всех функциональных возможностей прототипа.The combination of essential features in the present invention allowed us to obtain a technical result, namely, to simplify the code scale in terms of reducing its dimensions due to the use of only three code tracks and a smaller number of readout elements in the n-bit code scale, while preserving all the functionality of the prototype.
Изобретение является новым, так как из уровня техники по доступным источникам информации не выявлено аналогов с подобной совокупностью признаков.The invention is new, since the prior art on available sources of information did not reveal analogues with a similar set of features.
Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано во всех областях, где требуется высокоточное позиционное определение углового положения объекта с использованием ЦПУ на основе заявляемых кодовых шкал. Особенно перспективным представляется применение заявляемых кодовых шкал в фотоэлектрических ЦПУ.The invention is industrially applicable, as it can be used in all areas where high-precision positional determination of the angular position of an object is required using a CPU based on the inventive code scales. Particularly promising is the use of the inventive code scales in photovoltaic CPUs.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана линейная развертка семиразрядной кодовой шкалы, а на фиг. 2 - эпюры напряжений, снимаемые со считывающих элементов в диапазоне от нуля до 360° с дискретизацией 0,5δ. На фиг. 3 - фотоэлектрический цифровой преобразователь угла с заявляемой кодовой шкалой (изделие ОАО «Авангард» ПФ-ДЭ-18-160). На фиг. 4 - изделие по фиг. 3 в разобранном виде. На фиг. 5 - функциональная схема двухвходового сумматора по модулю два. На фиг. 6 - таблица истинности двухвходового сумматора по модулю два.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a linear scan of a seven-digit code scale, and FIG. 2 - voltage plots taken from the reading elements in the range from zero to 360 ° with a sampling of 0.5δ. In FIG. 3 - photoelectric digital angle converter with the claimed code scale (product of OJSC Avangard PF-DE-18-160). In FIG. 4 - the product of FIG. 3 disassembled. In FIG. 5 is a functional diagram of a two-input adder modulo two. In FIG. 6 is a truth table of a two-input adder modulo two.
Заявляемая кодовая шкала содержит первую информационную кодовую дорожку (КД) - (1), вторую информационную КД (2), третью информационную КД (3), считывающие элементы (4)…(12), первый мультиплексор с первым, вторым и третьим входами, первым и вторым управляющими входами и первым и вторым выходами (13), второй мультиплексор с первым, вторым, третьим и четвертым входами, первым, вторым, третьим и четвертым управляющими входами и первым, вторым и третьим выходами (14), два сумматора по модулю два с первым и вторым входами (15) и (16), а также декодер с первым, вторым и третьим входами и первым, вторым и третьим выходами (17). На фиг. 3…5 обозначены (18) - корпус фотоэлектрического цифрового преобразователя угла с заявляемой кодовой шкалой; (19) - полый (трубчатый) вал вращения подвижного растра; (20) - диафрагма с нанесенным рисунком растра (неподвижный растр): (21) - оправа (фиксатор) фотоприемников; (22) - электронная плата с фотоприемниками.The inventive code scale contains a first information code track (CD) - (1), a second information CD (2), a third information CD (3), readout elements (4) ... (12), a first multiplexer with first, second and third inputs, first and second control inputs and first and second outputs (13), a second multiplexer with first, second, third and fourth inputs, first, second, third and fourth control inputs and first, second and third outputs (14), two adders modulo two with the first and second inputs (15) and (16), as well as a decoder with the first, sec second and third inputs and first, second and third outputs (17). In FIG. 3 ... 5 are indicated (18) —the case of the photoelectric digital angle converter with the claimed code scale; (19) - hollow (tubular) shaft of rotation of the moving raster; (20) - diaphragm with a printed raster pattern (fixed raster): (21) - frame (latch) of photodetectors; (22) - electronic board with photodetectors.
Поясним вариант построения кодовой шкалы, приведенной на фиг. 1, для n=7 и δ=360°/27=360°/128=2,8125°. За начало отсчета шкалы приняты кодовые комбинации 100010000 и 000000000.Let us explain the option of constructing the code scale shown in FIG. 1, for n = 7 and δ = 360 ° / 2 7 = 360 ° / 128 = 2.8125 °. The code combinations 100010000 and 000000000 are accepted as the reference point of the scale.
Пассивные участки шкалы (нули последовательности) оставлены на чертеже белыми, а активные (единицы последовательности) - зачернены.Passive sections of the scale (sequence zeros) are left white in the drawing, and active (sequence units) are blackened.
В примере информационная КД (1) шкалы построена в соответствии с символами двоичной последовательности де Брейна 00011101 с длиной периода . Способ построения последовательностей де Брейна с различной длиной периода можно найти в доступной литературе, например, в [5]. Последовательность должна быть нанесена на шкалу в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД(1), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД(1) шкалы наносится только один период последовательности. В примере размещение СЭ (4), (5), (6) и (7) вдоль информационной КД (1) осуществляется с шагом, равным величине пятнадцати квантов кодовой шкалы δ по ходу часовой стрелки, причем СЭ (4) размещен со смещением относительно начала кодовой шкалы на величину 0,5δ=1,40625° против хода часовой стрелки.In the example, the information CD (1) of the scale is constructed in accordance with the symbols of the binary de Bruin sequence 00011101 with a period length . A method of constructing de Bruin sequences with different period lengths can be found in the available literature, for example, in [5]. The sequence should be plotted on the scale in the form of passive (sequence zeros) and active (sequence units) sections (quanta) of the information CD (1), for example, clockwise, and only one period of the sequence is applied to the information CD (1) of the scale. In the example, the placement of solar cells (4), (5), (6) and (7) along the information CD (1) is carried out with a step equal to the value of fifteen quanta of the code scale δ clockwise, and the solar cell (4) is placed with an offset relative to the beginning of the code scale by 0.5δ = 1.40625 ° counterclockwise.
На фиг. 1 вторая информационная КД (2) шкалы построена в соответствии с символами двоичной последовательности 0011. При этом последовательность должна быть нанесена на КШ в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД (2), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД (2) шкалы наносятся N=8 периодов последовательности. В примере размещение СЭ (8), (9) и (10) вдоль информационной КД (2) осуществляется с шагом, равным величине трех квантов кодовой шкалы 5 по ходу часовой стрелки, причем СЭ (8) размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину 0,5δ=1,40625° против хода часовой стрелки.In FIG. 1, the second information CD (2) of the scale is constructed in accordance with the symbols of the binary sequence 0011. In this case, the sequence should be applied to the CS in the form of passive (sequence zeros) and active (sequence units) sections (quanta) of the information CD (2), for example, clockwise, moreover, N = 8 periods of the sequence are applied to the information CD (2) of the scale. In the example, the placement of the solar cells (8), (9) and (10) along the information CD (2) is carried out with a step equal to the value of three quanta of the
На фиг. 1 третья информационная КД (3) шкалы построена в соответствии с символами той же двоичной последовательности, что и вторая. При этом последовательность должна быть нанесена на КШ в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД (3), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД (3) шкалы наносятся 4N=32 периода последовательности. В примере размещение СЭ(11) и (12) вдоль информационной КД (3) осуществляется с шагом, равным величине одного кванта кодовой шкалы δ по ходу часовой стрелки, причем СЭ(11) размещен без смещения точно в начало отсчета кодовой шкалы.In FIG. 1 third information CD (3) of the scale is constructed in accordance with the symbols of the same binary sequence as the second. In this case, the sequence should be plotted on the CS in the form of passive (sequence zeros) and active (sequence units) sections (quanta) of the information CD (3), for example, clockwise, with 4N = 32 being applied to the information CD (3) of the scale period of sequence. In the example, the placement of FEs (11) and (12) along the information CD (3) is carried out with a step equal to the value of one quantum of the code scale δ clockwise, and FE (11) is placed without offset exactly at the origin of the code scale.
В нашем примере суммарная выходная разрядность кодовой шкалы, обеспечиваемая первой (1), второй (2) и третьей (3) информационными КД при рассмотренном выше размещении СЭ, будет равна 7.In our example, the total output bit depth of the code scale provided by the first (1), second (2), and third (3) information CDs with the above-described placement of the SC will be equal to 7.
Фиксируя СЭ(4)…(12) последовательно кодовую комбинацию, при перемещении КШ циклически на 0,5δ=1,40625°, например, против хода часовой стрелки, получаем девятиразрядные кодовые комбинации, которые соответствуют угловым положениям шкалы в диапазоне от 0° до 360°.Fixing SE (4) ... (12) sequentially the code combination, when moving the CW cyclically by 0.5δ = 1.40625 °, for example, counterclockwise, we get nine-digit code combinations that correspond to the angular positions of the scale in the range from 0 ° to 360 °.
В примере для приведения девятиразрядного кода, полученного со СЭ, в обычный двоичный код, используются первый (15) и второй (16) сумматоры по модулю два с первым и вторым входами, первый мультиплексор (13) с первым, вторым и третьим входами, первым и вторым управляющими входами, а также первым и вторым выходами, второй мультиплексор (14) с первым, вторым, третьим и четвертым входами, первым, вторым, третьим и четвертым управляющими входами и первым, вторым и третьим выходами, а также декодер с первым, вторым и третьим входами и первым, вторым и третьим выходами (17).In the example, to bring the nine-bit code received from the SC into a regular binary code, the first (15) and second (16) adders modulo two with the first and second inputs, the first multiplexer (13) with the first, second and third inputs, the first and second control inputs, as well as first and second outputs, a second multiplexer (14) with first, second, third and fourth inputs, first, second, third and fourth control inputs and first, second and third outputs, as well as a decoder with the first, second and third entrances and first, second and third output (17).
В табл. 1 приведена таблица истинности первого мультиплексора (13).In the table. 1 shows the truth table of the first multiplexer (13).
В табл. 2 приведена таблица истинности второго мультиплексора (14).In the table. 2 shows the truth table of the second multiplexer (14).
В табл. 3 приведена таблица истинности декодера (17).In the table. 3 shows the truth table of the decoder (17).
Девятиразрядные кодовые комбинации, а также кодовые комбинации с выходов первого и второго мультиплексоров приведены в табл. 4 (см. также фиг. 2). В последнем столбце табл. 4 приведен необходимый десятичный эквивалент выходного кода шкалы.Nine-digit code combinations, as well as code combinations from the outputs of the first and second multiplexers are given in table. 4 (see also FIG. 2). In the last column of the table. Figure 4 shows the required decimal equivalent of the scale output code.
Анализ табл. 4 показывает, что в предлагаемом изобретении задачу устранения неоднозначности считывания информации с КШ удалось решить посредством формирования со Шкалы однозначно декодируемого девятиразрядного кода. В свою очередь, такой код формируется за счет соответствующего (нового по сравнению с прототипом) размещения на шкале всех девяти СЭ.
В табл. 5 приведены результаты сравнения КШ по числу КД и необходимом числе СЭ при различной разрядности шкалы (прототипа и предлагаемого изобретения) с использованием методов устранения неоднозначности считывания со шкалы информации.In the table. 5 shows the results of comparing KS in terms of the number of CDs and the required number of SCs for different scale depths (prototype and the present invention) using methods for eliminating the ambiguity of reading from the information scale.
Анализ табл. 5 показывает, что в предлагаемом изобретении задачу упрощения кодовой шкалы в плане уменьшения ее габаритов удалось решить за счет использованием в n - разрядной кодовой шкале всего трех кодовых дорожек и меньшего числа считывающих элементов с сохранением всех функциональных возможностей прототипа. Причем выигрыш по числу кодовых дорожек и СЭ становится более значительным с увеличением разрядности КШ. В рассматриваемом примере эта задача решена за счет использования 9 вместо 11 СЭ и трех вместо четырех кодовых дорожек.
В предлагаемом изобретении с КД (3) посредством считывающих элементов (11) и (12), а также с первого и второго выходов первого мультиплексора (13) формируются кодовые комбинации вида 00, 01, 11 и 10, представляющие собой двухразрядный циклический код (код Грея).In the present invention, with CD (3) by means of reading elements (11) and (12), as well as from the first and second outputs of the first multiplexer (13), code combinations of the
Для обеспечения универсальности применения КШ (как и в прототипе) в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде, в КШ использованы первый (15) и второй (16) двухвходовые сумматоры по модулю два. Таблица истинности двухвходового сумматора по модулю два и его функциональная схема приведены соответственно на фиг. 5 и фиг. 6.To ensure the universality of the KS application (as in the prototype) as a part of the devices of control systems and computer technology that process information in the usual binary code, the KS used the first (15) and second (16) two-input adders modulo two. The truth table of the two-input adder modulo two and its functional diagram are shown respectively in FIG. 5 and FIG. 6.
На вход первого (15) сумматора по модулю два поступают сигналы со СЭ(11) и (12), на вход второго (16) сумматора по модулю два поступают сигналы с выходов первого мультиплексора (13). На выходе СЭ(11) на первом выходе первого мультиплексора (13) и на выходах первого (15) и второго (16) двухвходовых сумматоров по модулю два формируются четыре младших разряда выходного кода шкалы в обычном двоичном коде. Причем с выхода первого (15) сумматора формируется младший (седьмой) разряд кода, со СЭ(11) - шестой разряд кода, с выхода сумматора (16) - пятый разряд кода, с первого выхода первого мультиплексора (13) - четвертый разряд кода. Первый (старший), второй и третий разряды выходного кода шкалы в обычном двоичном коде формируются на выходах декодера (17).The input of the first (15) adder modulo two receives signals from the solar cells (11) and (12), the input of the second (16) adder modulo two receives signals from the outputs of the first multiplexer (13). At the output of the solar cell (11), at the first output of the first multiplexer (13) and at the outputs of the first (15) and second (16) two-input adders modulo two, the four least significant bits of the scale output code are generated in the usual binary code. Moreover, the least (seventh) bit of the code is formed from the output of the first (15) adder, the sixth bit of the code from the FE (11), the fifth bit from the output of the adder (16), and the fourth bit from the first output of the first multiplexer (13). The first (senior), second and third bits of the scale output code in a regular binary code are generated at the outputs of the decoder (17).
Эти семиразрядные выходные кодовые комбинации шкалы в обычном двоичном коде приведены в табл. 6.These seven-digit output scale code combinations in the ordinary binary code are given in Table. 6.
Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача упрощения кодовой шкалы в плане уменьшения ее габаритов за счет использования в n -разрядной кодовой шкале всего трех кодовых дорожек и меньшего числа считывающих элементов с сохранением всех функциональных возможностей прототипа.Thus, in the present invention, the problem of simplifying the code scale in terms of reducing its dimensions due to the use in the n-digit code scale of only three code tracks and a smaller number of readout elements while maintaining all the functionality of the prototype is solved.
ЛитератураLiterature
1. Домрачев В.Г., Мейко Б.С. Цифровые преобразователи угла: принципы построения, теория точности, методы контроля. - М.: Энергоатомиздат, 1984. 328 с.1. Domrachev V.G., Meiko B.S. Digital angle converters: principles of construction, accuracy theory, control methods. - M .: Energoatomizdat, 1984. 328 p.
2. Фотоэлектрические преобразователи информации / Л.Н. Преснухин, С.А. Майоров, И.В. Меськин, В.Ф. Шаньгин. Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Машиностроение, 1974. 375 с.2. Photoelectric information converters / L.N. Presnukhin, S.A. Mayorov, I.V. Meskin, V.F. Shanging. Ed. L.N. Presnukhina. - M.: Mechanical Engineering, 1974.375 s.
3. Кодовая шкала. Патент RU 2497275 С1 от 27.10.2013, МПК Н03М 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Канышева О.П., Павлов В.В., Шубарев В.А.3. Code scale. Patent RU 2497275 C1 dated 10.27.2013,
4. Кодовая шкала. Патент RU 2560782 от 20.08.2015 г., МПК Н03М 1/24, авторы: Ростовский К.М., Прибыткин П.А., Ожиганов А.А. - прототип.4. Code scale. Patent RU 2560782 of 08.20.2015,
5. Ожиганов А.А., Захаров И.Д. Применение последовательностей де Брейна для построения псевдорегулярных кодовых шкал // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2012. №2(78). С. 69-74.5. Ozhiganov A.A., Zakharov I.D. The use of de Bruin sequences for constructing pseudo-regular code scales // Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. - 2012. No. 2 (78). S. 69-74.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150669A RU2612622C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Code scale |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150669A RU2612622C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Code scale |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2612622C1 true RU2612622C1 (en) | 2017-03-09 |
Family
ID=58459500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015150669A RU2612622C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Code scale |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2612622C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4621256A (en) * | 1983-07-15 | 1986-11-04 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Apparatus for measuring rate of angular displacement |
JPS63262523A (en) * | 1987-04-21 | 1988-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detecting method of absolute position and apparatus therefor |
KR20000074619A (en) * | 1999-05-24 | 2000-12-15 | 정선종 | Generation method of de bruijn sequences |
RU2490790C1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
RU2497275C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
RU2560782C1 (en) * | 2014-07-17 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
-
2015
- 2015-11-25 RU RU2015150669A patent/RU2612622C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4621256A (en) * | 1983-07-15 | 1986-11-04 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Apparatus for measuring rate of angular displacement |
JPS63262523A (en) * | 1987-04-21 | 1988-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detecting method of absolute position and apparatus therefor |
KR20000074619A (en) * | 1999-05-24 | 2000-12-15 | 정선종 | Generation method of de bruijn sequences |
RU2490790C1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
RU2497275C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
RU2560782C1 (en) * | 2014-07-17 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Code scale |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2560782C1 (en) | Code scale | |
JP2754422B2 (en) | Absolute encoder | |
EP0332244A1 (en) | Single track absolute encoder | |
US12072217B2 (en) | Detector device, positioning code and position detecting method | |
JP3179493B2 (en) | Absolute encoder | |
CN107314780B (en) | Decoding device and decoding method for positioning absolute code | |
Das et al. | A simple approach to design a binary coded absolute shaft encoder | |
WO2004079320A2 (en) | Absolute position encoder | |
RU2434323C1 (en) | Recursive code scale | |
RU2490790C1 (en) | Code scale | |
RU2612622C1 (en) | Code scale | |
US3222668A (en) | Capacitive coder | |
Qiu-Hua et al. | A novel miniature absolute metal rotary encoder based on single-track periodic Gray code | |
RU2653323C1 (en) | Code scale | |
RU2497275C1 (en) | Code scale | |
Guo et al. | High-speed fully differential two-step ADC design method for CMOS image sensor | |
JP2010096503A (en) | Absolute position detector and motor for mounting same | |
RU2450437C1 (en) | Recursive code scale | |
RU2446557C1 (en) | Recursive code scale | |
TWI623200B (en) | Decoding device and decoding method for absolute positioning code | |
RU2444126C1 (en) | Recursive code scale | |
Wang et al. | A novel approach of an absolute coding pattern based on Hamiltonian graph | |
RU2553079C1 (en) | Inverse-conjugated code scale | |
Lin et al. | Absolute rotary encoder system based on optical sensor for angular measurement | |
Denic et al. | A contribution to the design of fast code converters for position encoders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171126 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180921 |