187180. lajstromszámú szabadalom • Berendezés inkrementális jelek feldolgozására,valamint illesztőegység ilyen berendezésekhez
1 187 180 2 A találmány tárgya berendezés inkrementális jelek feldolgozására és illesztőegység ilyen berendezéshez, elsősorban elmozdulások meghatározására, egy-, kettő- vagy többcsatornás inkrementális optikai jeladók jelének felhasználásával. Az inkrementális rendszer a relatív elmozdulást digitalizálja úgy, hogy a feloldóképességének megfelelő elmozdulás hatására jelváltást és az elmozdulás előjelét is kiadja. Az inkrementális jeladó legelterjedtebb változatánál két csatornán 90°-ban eltolt 1 : 2 kitöltési tényezőjű jelek tartalmazzák az információt. Az inkrementális rendszerek előnyösen alkalmazhatók relatív helyzetmeghatározásra, mert a feldolgozás általában egyszerűbben és gazdaságosabban megoldható, mint az abszolút jelek esetében, de az elmozdulás elektronikus jellé alakításakor, a további jelfeldolgozás során és a kiértékeléskor is a megfelelő zavárérzéketlenséget biztosítani kell. Az inkrementális jeladó a többnyire optikai jeleket alakítja elektronikus jelekké. Az információ zavarvédelme az úgynevezett inverz optikai jelek esetében a legjobb. Ekkor a 90°-ban eltolt jeleken kívül ezen jelek inverze is rendelkezésünkre áll. Az ismert inkrementális jelfeldolgozó és kiértékelő berendezésekben a legmegbízhatóbb jelátalakítók az egy-egy inkrementális csatorna jelének előállításánál, a két optikai érzékelő az inverz optikai jelekből kapott elektronikus jeleket kis hiszterézisű komparátorra viszi. Ennek egyik megvalósítását tárgyalja: Epstein H. C. ...Az Incremental optical shaft Encoder Kit with integrated optoelektronics (HP Journal 1981/10. sz. 10. oldal) cikk. A megoldás hátránya, hogy az egyik csatorna jelének lecsökkenése vagy megszűnése után is ad kimenőjelet a jelátalakító, de ennek már nem biztosított az eredeti zavarérzéketlensége. Az ismert inkrementális jelfeldolgozók az előrehátra számiáltató impulzusokat olyan jel-előfeldolgozó fokozattal állítják elő, amelynek digitális áramköre sorrendi hálózatként működik. Elterjedt a Texas Optoelektronikai receptek (Műszaki Könyvkiadó Budapest 1979.) 430. oldalán közölt megoldás és annak változatai. A sorrendi hálózat zavarérzékenysége nem kielégítő, másrészt a párhuzamosan működő inkrementális csatornák együttes feldolgozását nem biztosítják. Az ismert inkrementális jelfeldolgozók további hátránya, hogy számláló-láncaik nem biztosítanak tetszőleges osztásmódust, és így nagyon eltérő felépítéssel, vagy az átkódolás nehézségeivel kell számolni. Az ismert kiértékelési eljárások - huzalozott logikájú jelfeldolgozó esetében - csak közvetett (offline) kiértékelést tudnak biztosítani a megjelenített-, vagy tárolt információk felhasználásával. A találmány célja, hogy az ismert inkrementális jelfeldolgozók fent részletezett hiányosságait megszüntesse, továbbá lehetővé tegye egyrészt két vagy több párhuzamosan működő inkrementális csatorna jeleinek együttes feldolgozását, másrészt a közvetlen kiértékelést is. Az ismert megoldások jelátalakítói általában az elmozdulás elektronikus jellé alakításánál az inverz optikai jelekkel fototranzisztorokat vezérelnek, amelyek közvetlenül a komparátor megfelelő bemenetéire kapcsolódnak. A találmány szerinti megoldásban olyan hiszterézis feszültségű komparátort alkalmazunk, hogy kimenő jelváltás csak megfelelően működő inverz optikai csatornák jelváltását követően következhessen be. Az inkrementális jeladók jelét olyan jel-előfeldolgozóba vezetjük, amelyben a rendszer előző állapotát nem tároljuk. Kombinációs hálózat biztosítja, hogy a jelváltáskor az összetartozó csatornák jelszintjének megfelelően előre- vagy hátraszámláltató impulzus jelenjen meg. A jel-előfeldolgozóban a párhuzamosan működő inkrementális csatornák információinak együttes feldolgozását az azonosidejűséget kizáró szekvenciális mintavételezéssel tesszük lehetővé. A jel-előfeldolgozó ilyen kialakításának nagy előnye, hogy az inkrementális csatornák időosztásos üzemmódban használják a számláló láncot. Az előre-, hátraszámláltató impulzusok olyan számláló-láncot vezérelnek, amelyben az elemi számlálók tetszőleges osztásmódusát a számlálók megfelelő bemenetelre kapcsolódó, digitális hálózat határozná meg. A mérési eredmény kiértékelése, a szubjektív hiba kizárása érdekében célszerű a közvetlen kiértékelés. A közvetlen kiértékelést lehetővé teszi, hogy a mérési eredményt szabványos illesztő felülethez illesztjük. A szabványos illesztő felület programozható kalkulátorhoz, vagy számítógéphez történő közvetlen kapcsolódást biztosítja. A találmányban az inkrementális jelfeldolgozás eredménye közvetlen módon a Hewlett-Packard cég által gyártott HP -A IC típusú kalkulátorral, a HP 82166A típusú illesztővel és a HP 82160A típusú átalakítóval úgy értékelhető ki, hogy a számolási feladatokat kalkulátor program szerint végeztetjük. A találmány szerinti berendezés illesztő fokozatával más rendszerhez is illeszthető, mert a HP 82160A típusú átalakítóhoz illesztéskor általános célú illesztő felületet (GPIO) kellett kialakítani. A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1 ábra a találmány szerinti berendezés blokksémája, a 2 ábra a jelátalakító kapcsolási rajza, a 3 ábra a jel-előfeldolgozó fokozat kapcsolási rajza, a 4 ábra a tetszőleges osztású számláló fokozat kapcsolási rajza, az 5. ábra az illesztő egység kapcsolási rajza. A berendezésben (1. ábra) T, és T2, T3 és T4, T5 és T 6, valamint T7 és T8 fototranzisztorokra jutó inverz optikai jelekből állítjuk elő az inkrementális jelek et. Az 1 és 2 jelátalakító fokozatok kimenetei az a! és b, inkrementális jelvezeték pár (I. inkrementális csatorna), és ettől függetlenül a 3 és 4 jelátalakító fokozatok kimenetei a„ és bn inkrementális jelvezeték pár (II. inkrementális csatorna). Az a,, bj, an, bn inkrementális jelvezeték párok, valamint az 5 többfázisú oszcillátor e, f órajelvezetékei az S, számlálási irány választó kapcsolóval beállítható g számlálási irány vezérlő kimenete a 6 jelelőfeldolgozó fokozat bemenetéként, az i előreszámláltató- és a j hátraszámláltató jelvezetékek jeleit hozza létre. Az i és j, előre- és hátraszámlálta« 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
