DVOJKOVÝ KÓD

Charakteristika

Užití kódu dvojkové soustavy (dvojková binární soustava) spadá především do oblasti výpočetní techniky a číslicového řízení pro zpracování dat mikroprocesorem. Architektura výpočetní techniky v tomto případě spolu se zajištěním kontroly správnosti kódu (např. paritou, kontrolním součtem) eliminuje dopady při selhání elektroniky, chybu sice nelze odstranit ale systém na tuto chybu upozorní a přejde do bezpečného stavu, byť je činnost zařízení přerušena.

Použití

Použití dvojkového kódu v technologii je spíše omezeno na použití pro přenos dat mezi dvěmi zařízeními např. paralelně s doplněním parity nebo po sériové lince, taktéž se zabezpečením.

Problematické stavy vznikají však tehdy, má-li být binární kód použit pro měření hodnot technologie jako je určení polohy. 

Hazardní stavy

Hazardní stavy mohou nastávat v každém okamžiku, kdy kód přechází z jednoho stavu do druhého (překrytí, vynechání).

Snímač s dvojkovým kódem

Následující obrázky zobrazují případy pro odměřování úhlu natočení na obrázku 1 (kódový kotouč) nebo měření délky na obrázku 2 (kódové pravítko). Pro zjednodušení je použito pouze 5 bitů pro rozlišení 32 pozic.

Obrázek 1
Kotouč binárního kódování ve dvojkové soustavě

Obrázek 2
Pravítko binárního kódování ve dvojkové soustavě (černě) s vyznačenou maximální chybovostí (červeně)

Snímač se zjednodušeně skládá z pevné a pohyblivé části. Podle konstrukce snímače, např. rotační snímač, může být nosič kódových stop pohyblivý a snímače stop (na obrázcích vyznačeny oranžovými body) jsou pevné. Při otáčení kotouče jedním nebo druhým směrem se mění stavy stop, které jsou zaznamenávány snímači jednotlivých stop. U konstrukce rotačních snímačů se vnější stopa využívá pro stavově nejnižší stopu (bit) z toho důvodu, že tato stopa má nejdelší obvod a je na ni možno umístit nejvyšší počet dělení (změn stavu) z hlediska technologie výroby snímače.

V elektrické podobě odpovídá průběh stavových signálů na jednotlivých stopách (bitech) stavu aktivace konkrétního snímače stopy, viz obrázek 3. Je-li kódování kotouče i pravítka logicky shodné, je shodný i průběh stavových signálů.

Obrázek 3
Průběh elektrických signálů jednotlivých stop

Nevýhoda dvojkové soustavy pro technologii spočívá v tom, že v jednom okamžiku se současně mění několik váhových signálů - kódových stop snímače (na obrázku 2 vyznačeno červeně) a nelze s absolutní přesností zajistit "střih" mezi jednotlivými stopami. U nejnižší váhy (stopa 1 = 2⁰) je možno tuto chybu chybu zanedbat (prostě poloha ještě nebyla dosažena). U vyšších váhových stop toto již možné není, protože nesynchronní sejmutí polohy jednotlivých stop může vést k chybě až 100% rozsahu snímače. Při zvýšení počtu kódových stop a při použití dvojkové soustavy se sice přesnost s každou přidanou stopou zvýší 2x a chyba u nízkých váhových stop bude zanedbatelná ale stále budou nastávat další chybové stavy u vyšších váhových stop).

Příklady některých chyb při přechodu ze stavu 15-16 jsou zobrazeny na obrázku 4, kdy vyobrazení a) představuje ideální stav, další vyobrazení představují možné stavové chyby. Prakticky může dojít k chybě při změně libovolného stavu.

Obrázek 4
Ideálního stav představuje vyobrazení a, příklady stavových chyb binárního snímače jsou na vyobrazení b-e

Technicky je sice možno zajistit čtení hodnoty synchronizačním impulsem, tento impuls však musí být užší než dělení váhově nejnižší stopy. Při konečné přesnosti výroby kotouče, by toto řešení mělo ale za následek snížení rozlišení rozsahu.

Pro odstranění tohoto problému se používají binární kódy nebo metody, které jsou v tomto směru bezpečné, tedy poskytují správnou informaci, v tomto případě o poloze, např. Johnsonův kód nebo Grayův kód.