Код Грея - система числення. в якій два сусідніх значення розрізняються тільки в одному розряді. Найбільш часто на практиці застосовується рефлексивний двійковий код Грея. хоча в загальному випадку існує безліч кодів Грея для систем числення з будь-якою основою. У більшості випадків, під терміном «код Грея» розуміють саме рефлексивний бінарний код Грея.
Спочатку призначався для захисту від помилкового спрацьовування електромеханічних перемикачів. Сьогодні коди Грея широко використовуються для спрощення виявлення і виправлення помилок в системах зв'язку, а також у формуванні сигналів зворотного зв'язку в системах управління.
Код Грея краще звичайного двійкового тим, що має властивість безперервності бінарної комбінації: зміна кодованого числа на одиницю відповідає зміні кодової комбінації тільки в одному розряді. Він будується на базі довічного за таким правилом: старший розряд залишається без зміни; кожний наступний розряд інвертується, якщо попередній розряд вихідного двійкового коду дорівнює одиниці. Цей алгоритм побудови може бути формально представлений як результат складання по модулю два вихідної комбінації двійкового коду з такою ж комбінацією, але зрушеною на один розряд вправо. При цьому крайній правий розряд зрушеною комбінації відкидається.
Таким чином, Грей-код є так званим однокроковим кодом, тому що при переході від одного числа до іншого завжди змінюється лише якийсь один біт. Похибка при зчитуванні інформації з механічного кодового диска при переході від одного числа до іншого призведе лише до того, що перехід від одного положення до іншого буде лише кілька зміщений за часом, проте видача абсолютно невірного значення кутового положення при переході від одного положення до іншого повністю виключається . Перевагою Грей-коду є також його здатність дзеркального відображення інформації. Так, інвертуємо старший біт можна простим чином змінювати напрямок рахунку і, таким чином, підбирати до фактичного (фізичного) напрямку обертання осі. Зміна напрямку рахунку може легко змінюватися, керуючи так званим входом "Complement". Що видається значення може бути возврастающім або спадаючим при одному і тому ж фізичному напрямку обертання осі.
Оскільки інформація, виражена в Грей-коді, має чисто кодований характер що не несе реальної числової інформації, повинен він перед подальшою обробкою спершу перетворений в стандартний бінарний код. Здійснюється це за допомогою перетворювача коду (декодера Грей-Бинар), який на щастя легко реалізується за допомогою ланцюга з логічних елементів «виключає або» (XOR) як програмним, так і апаратним способом (див. Схему нижче).
З таблиці видно, що при переході від одного числа до іншого (сусіднього) лише один біт інформації змінює свій стан, якщо число представлено кодом Грея, в той час, як в двійковому коді можуть поміняти свій стан кілька біт одночасно. Код Грея - вихід, отже, він ніколи не має помилку читання і застосовується в багатьох абсолютних енкодер.
Біти змінюють свій стан, при переході від одного числа до іншого, позначені червоним кольором.
Використовуйте таку схему для перетворення Коду Грея в двійковий код.
Примітка:
* Код Грея може логічно перетворюватися в двійковий код коли термінал Vin підключається до 0 V.
** Інвертор
*** Що виключає або
Звичайний однокроковий Грей-код підходить для дозволів, які можуть бути представлені у вигляді числа зведеного в ступінь 2. У випадках, де треба реалізувати інші дозволи зі звичайного Грей-коду, вирізається і використовується середній його ділянку. Таким чином, зберігається «однокрокової» коду. Однак числовий діапазон починається не з нуля, а смещяется на певне значення. При обробці інформації від генерованого сигналу віднімається половина різниці між початковим і скороченим дозволом. Такі дозволи як, наприклад, 360 ° для вираження кута часто реалізується цим методом. Так 9-ти бітний Грей-код рівний 512 кроків, урізаний з обох сторін на 76 кроків буде дорівнює 360 °.
Вимірювальна система абсолютного енкодера складається з поворотної осі, монтованої на двох високопрецизійне підшипниках, кодового диска, встановленого на вісь, а також опто-електронної зчитує матриці і схеми обробки сигналу. Як джерело світла служить світлодіод, інфрачервоні промені якого просвічують кодовий диск і потрапляють на фототранзісторную матрицю, розташовану зі зворотного боку кодового диска. При кожному кроці кутового положення кодового диска темні ділянки коду запобігають потраплянню світла на ті чи інші фототранзистори фототранзісторной матриці. Таким чином, темні - світлі ділянки кожної з доріжок будуть відображені на фототранзісторной матриці і перетворені в електричні сигнали. Електричні сигнали, в свою чергу, готуються операційними підсилювачами і вихідними Трайбер для видачі у вигляді n -біт бінарного сигналу. Зміни інтенсивності джерела світлового потоку реєструються за допомогою додаткового сенсора і компенсуються електронною схемою.