44
Для подобных устройств развита теория так называемых комбинаторных
шкал и соответственно комбинаторных кодов.
Рис. 2.6, а представляет один из вариантов шкалы для комбинаторного
кода, известного под названием «два из пяти». Дорожка содержит 10 участков:
один (левый на рисунке) кодирован единицей, следующие два – нулями, затем
три – единицами и четыре – нулями. Пять воспринимающих элементов a, b, c, d,
e расположены равномерно по углу. Четыре приведенных на рисунке примера
взаимного расположения шкалы и воспринимающих элементов (в реальных
датчиках положения, наоборот, обычно неподвижны воспринимающие
элементы, а кодированная шкала перемещается) ясно показывают: всегда два
воспринимающих элемента, либо смежные, либо установленные через один,
будут воспринимать единицы, а три остальные – нули. Таких кодовых
комбинаций существует ровно десять. Заметим, что коды, все комбинации
которых содержат одно и то же число единиц, иногда называют кодами
постоянного веса.
На рис. 2.6, б изображен другой пример получения десяти кодовых
комбинаций с одной замкнутой в кольцо кодированной дорожки (на рисунке
снова дана ее развертка). На этот раз воспринимающие элементы a, b, c, d, e
устанавливаются не равномерно по окружности, а рядом, на смежных участках
шкалы. Получающийся код называют по фамилиям его авторов кодом
Либау – Крейга. При перемещении шкалы влево относительно
воспринимающих элементов исходная кодовая комбинация 00000 переходит в
00001, затем в 00011; 00111; 01111 и 11111 (справа налево как бы проходит
«волна единиц»); при дальнейшем движении возникает и проходит справа
налево такая же «волна нулей», заканчивающаяся последней комбинацией
10000.
Таким образом, одним из свойств кодов, представляющих интерес для
ЦИТ, является возможность получения нескольких двоичных разрядов с одной
дорожки кодированной шкалы.
Другое важное свойство – взвешенность кодов, т.е. возможность
присвоения каждому i-му двоичному разряду кодовой таблицы такого весового
коэффициента, или, короче, веса m
i
, что для любой кодовой комбинации ее
числовое значение найдется по формуле (см. раздел 1.5.1):
Напомним, что здесь и далее самому правому (младшему) разряду
кодовой комбинации приписан номер i = 1; самому левому разряду – номер
i = n; символ α
i
обозначает двоичную переменную; число N понимается как
целое. В литературе иногда используется обратная нумерация, счет разрядов
часто начинают не с единицы, а с нуля, а в некоторых случаях изображаемое
число рассматривают как дробное (нормализованное).
Разумеется, не следует путать свойство взвешенности кодов со
свойством постоянства веса комбинаций, которое присуще, например,
упомянутому выше коду «2 из 5». Это совершенно различные свойства.
Как уже говорилось выше в разделе 1.5, важность взвешенных кодов
определяется тем, что они позволяют использовать физическую аддитивность
таких величин, как ток, сопротивление, проводимость, масса и др. для
построения ЦАП и АЦП. При этом выходная величина ЦАП, – например, ток, –
получается как сумма токов, заранее подогнанных (естественно, с некоторыми
.
1
∑
=
=
n
i
ii
mN α