Устройство для преобразования координат точек графического изображения в электрические сигналы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОЮ (1 ИА р С 06 К 11/06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти(53) 681.327.12 (088.8)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВА- .НИ КООРДИНАТ ТОЧЕК ГРАФИЧЕСКОГОИЗОБРАЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ,содержащее планшет-звукопровод, навзаимно перпендикулярных сторонахкоторого установлены пьезоэлектрические пластины, две параллельныецепочки, каждая из которых состоитиз последовательно соединенных усилителя, порогового элемента и формирователя временных интервалов, входы усилителей подключены к пьезоэлектрическим пластинам, генератор импульсов возбуждения, выход которого соединен с соответствующими входамиформирователей временных интервалов,и электроакустический преобразователь, выполненный в виде металлического стержня с пьезоэлементами, о т-.л и ч а ю щ е е с я тем, что сцелью повышения точности преобразова-ния, оно содержит оптоэлектронныепары, состоящие из оптически связанных светодиодов и фоторезисторов,светодиоды оптронов соединены последовательно с одним из пьезоэлементовэлектроакустического преобразователяи общей шиной устройства, фоторезисто"ры оптронов включены в цепь обратнойотрицательной связи усилителей, другой пьезоэлемент электроакустического преобразователя подключен к выходу генератора импульсов возбуждения,причем электроакустический преобразователь содержит упругий элемент,установленный между пьезоэлементами,механически связанный с торцом металлического стержня.033 1 088Изобретение относится к автоматике и вычислительной. технике и может быть использовано в системах измерения, кодирования и ввода в ЭВИ графической информации. 5 Известно устройство для.измерения и кодирования координат точекграфического изображения, содержа.щее генератор аюпульсов, пьезоэлект" 0рические излучатель и приемник, блокформированиястроб импульсов, стеклянный планшет-звукопровод и форми-.рователь временных координатных ин"тервалов3, 151Недостаток .этого устройства заключается в неинвариантности преобразования координат точек графическойинформации к поворотам и наклонам20.пьезоприемника,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для преобразования координат точек графического изображенияв электрический сигнал, содержащееизлучатели ультразвуковых колебаний, выполненные в виде пьезоэлектрических пластин, установленных подвум взаимно перпендикулярным сторонам стеклянного планшета-звукопрово"30да, пьезоэлектрический приемник выполнен в виде металлического трехгранного стержня, на боковых граняхкоторого укреплены пьезоэлектрические пластины, соединенные со входами З 5формирователя строб имульсов, выполненного трезканальным, с последовательно соединенными усилителем и двухполупериодным выпрямителем, подключенным к одному из входов трехвходного 40сумматора в каждом канале .2 3Недостатком известного устройстваФявляется влияние усилия прижатияпьезоприемника на точностз определеНия координату так как с уменьшением 45прижатия теряется первая полуволиавозбуждаемого сигнала,Цель изобРетения - повышение точности преобразования.Указанная цель достигается тем, 50что устройство для преобразованиякоординат точек графического изображения в электрические сигналы, содер"жащее планшет-звукопровод, на взаимноперпендикулярных сторонах которого 55установлены пьезоэлектрические пластины, две параллельные цепочки, каждаяиз которых состоит иэ последовательно соединенных усилителя, порогового элемента и формирователя временных интервалов, входы усилителей подключены к пьезоэлектрическим пластинам, генератор импульсов возбуждения, выход которого соединен с соответствующими входами формирователей вре" менных интервалов, и электроакустический преобразователь, выполненный, в виде металлического стержня с пьезоэлементами, введены оптоэлектронные пары, состоящие из оптически связанных светодиодов и фоторезисторов, светодиоды оптронов соединены последовательно с одним из пьезоэлементов электроакустического преобразователя и общей шиной устройства, фоторезисторы оптронов включены в цепь обратной отрицательной связи усилителей, другой пьезоэлемент электроакустического преобразователя подключен к выходу генератора импульсов возбуждения, причем электроакустический преобразователь содержит упругий элемент, уста-новленный между пьезоэлементами, механически связанный с торцом металлического стержня.На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.На стеклянном планшете-звукопроводеустановлены по двум взаимно перпендикулярным сторонам пьезоэлектри-. ческие пластины 2, соединенные со входами двухканального блока 3 формирования стробимпульсов, имеющего в каждом канале усилитель 4, с регулируемым коэффициентом усиления и пороговый элемент 5, выход которого соединен с формирователем временных координатных интервалов 6 (по соответствующей координате Х или Т), включающий в себя два координатных КБ-триггера (не по" казаны).Электроакустический преобразователь выполненв виде металлического стержня 7, к торцу которого укреплены механически связанные с корпусом 8 два пьезоэлемента 9 и 10, разделенныеупругим элементом 11. Пьезоэлемент9 является излучателем ультразвуковыхволн и подсоединен к выходу генератора12 импульсов возбуждения к выходу генератора 12 импульсов возбуждения и кформирователю 6 временных координатных интервалов. Пьезоэлемент 10 подключен относительно общей шины к двум последовательно включенным светодиодам 3,оптронов, фоторезисторы 14 которых3 10880 включены между выходом и инвертирующим входом усилителей 4. Коэффициент усиления последних определяется величиной сопротивлений фоторезисторов 14 и резисторов 15, создающих отрицательную обратную связь.При подаче импульса с выхода генератора 12 на пьезоэлемент 9 в планшете 1 возникает бегущая ультразвуковая сферическая волна, распространяюща яся с постоянной скоростью ко всем сторонам планшета, Одновременно импульс генератора 12 подается в формирователь 6 временных координатныхинтервалов и взводит координатные ЕБ-триггеры,Кроме того, через упругий элемент.11 механическая энергия, возбужда мая пьезоэлементом 9, передается на второй пьезоэлемент 10 и возбуждает 2 б в ней электрический сигнал.При перемещении излучателя по планшету усилие прижатия создаваемое оператором и действующее на корпус 8, изменяется и деформирует упругий 25 элемент 11. В результате изменяется величина механической энергии, передаваемой на пьезоэлемент 10, а соответственно и величина электрического сигнала, возбуждаемая в ней. Этот сигнал создает в цепи светодиодов 13 изменяющийся по величине ток, который приводит к изменению сопротивлений фоторезисторов 14 оптронов, В результате изменяется коэффициент5 усиления усилителя 4. Например, с уменьшением усилия прижатия излучателя коэффициент усиления возрастает. ЗЗ 4Как только фронт бегущей волны достигнет пьезопластин 2, в них возбуждаются электрические сигналы в виде пачек, затухающих во времени, синусоид с частотой резонанса акустической системы пьезоприемник - планшет. Эти сигналы усиливаются усилителем 4 и пороговым элементом 5.из первой полуволны сигнала формируются стробимпульсы. Сформированные строб- импульсы поступают на соответствующие входы координатных ЕЯ -триггеров и сбрасывают их в исходное, состояние,Таким образом, на выходе формирователя соответствующей координаты ХУ формируется импульс, длительностькоторого пропорцнональна координатеточки,С уменьшением усилия прижатия излу"чателя уменЬшается величина сигнала,поступающего с пьезопластин 2 наусилитель 4. Коэффициент усиленияпоследнего, как быпо показано выше,автоматически увеличивается при уменьшении усилия прижатия, в результате,амплитуда первой полуволны сигналаене снижается ниже уровня срабатывания порогового элемента 5.В связи с этим уменьшается воэможность потери первой полуволны сигнала и точность считывания координатыповышается.По сравнению с базовым обьектом -координатомером, предлагаемое устройство имеет более высокую точностьопределения координат точек графической информации.