Устройство для считывания информации

(22) Заявлено 30,04.81 (21) 3281756/18 - 24с присоединением заявки РЙ(51) М. Кл. 6 06,К 7/14 3 Ъоудорстоенный кокнтот ееср но долам нзобретеннй н оттрытнй.сьИнститут электроники АН Белорусской ССР "1(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к автоматике и вы- хчислительной технике и может быть использовано, например, в оптоэлектронных запоминающихустройствах электронных вычислительных:машин. Известно устройство, содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемниками, соединенными с первым входамиинформационных усилителей, элементом задержки и с входом усилителя синхронизации, выход которого подключен к одному из входов триггера непосредственно и к другому его входу - через инвертор, а выход триггера соединен с вторыми входами информационных усилителей 1. Основными недостатками устройства являютсянизкая достоверность считыванмя информациивызванная градациями интенсивности оптическо.го сигнала; недостаточная помехозащищенность, тотак как не устранена зона неопределенностисчитывания; невозможность работы в широКомдиапазоне температур из.за отсутствия компен.сации изменений темповых токов,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для считывания информации, содержащее фоточувствительные элементы, опорный фоточувствительный элемент, управляемые усилители, дополнительные управляемые усилители, усилитель синхрониза. ции, блок .вычитания сигналов, инвертор, триг гер и элемент задержки. В устройстве первые выводы фоточувствительных элементов соединены с шинами питания, а вторые с одними нэ входов управляемых усилителей. Выходы управ. ляемых усилителей подключены к блоку вычитания сигналов. Входы дополнительных управ. ляемых усилителей соединены соответственно с вторыми выводами фоточувствительных эле. ментов и инверсным выходом триггера. Пря. мой выход триггера подключен к вторым вхо. дам управляемых усилителей. Выходы дополни. тельных управляемых усилителей соединены с блоком вычитания сигналов. Усилитель синхронизации по входу соединен с одним из выводов опорного фоточувствительного элемента и элементом задержки. Выход усилителя синхронизации подключен к одному извходов триггеранепосредственно, а к второму - через инвертор. Данное устройство позволяет компенсировать только разброс электрофизических параметров фоточувствительных элементов % .Недостатком устройства является недостаточная достоверность преобразования информации из - за градаций интенсивности оптического излучения. Градации световой энергии на входах фоточувствительных элементов (на светочувствительных площадках), изменением лучистого потока от минимальной до максимальной вели. чины на чувствительных поверхностях фотоэлементов, фоновые засветки, которые являются помехой и искажают истинное изображение, а также случайные рассеяния световых волн при проецировании изображения, на фоточувстви тельные элементы - каждый из этих источников независимо от других приводит к града. циям световой энергии на светочувствительных площадках фотоэлементов. Последнее обстоятельство приводит к резкому возрастанию числа ошибок при считывании, т. е. ухудшает достоверность считывания информации,Цель изобретения - повышение достоверности считывания информации за счет компенсации градаций интенсивности оптического излучения.Поставла; ная цель достигается тем, что в устройство, содержащее фоточувствительные элементы и опорный фоточувствительный эле. мент, первые выводы которых соединены с соответствующими шинами питания, управляе. мые усилители, первые входы которых соединены с выходами соответствующих фоточувствительных элементов, усилитель синхронизации, вход которого соединен с выходом опорного фоточувствительного элемента, иквартор, вход которого соединен с выходом усилителя син. хронизации, другой выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, а первый выход триггера соединен с вторыми входами управляемых усилителей, элемент задержки, первый выход которого соединен с входом усилителя синхронизации, а второй выход с шиной нулевого потенциала, дополнительные управляемые усилители, одни из входов кото. рых подключены ко второму выходу триггера, а другие к выходам соответствующих фоточувствительных элементов, блок вычитания сигналов, соединенный с выходами соответствующих управляемых усилителей и дополнительных управляемых усилителей, введены интеграторы, широтно - импульсный модулятор и преобразователь напряжение - код, вход которого соединен с выходом усилителя синхронизации, а выход через широко - импульсный модулятор - с. первыми входами интеграторов, выходы которых подключены к блоку вычитания 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигналов, вторь 1 е входы интеграторов соединены с выходами управляемых усилителей.На чертеже дана электрчческая схема устрой. ства для считывания информации.Устройство содержит фоточувствительные элементы 1, опорный фоточувствительный элемент 1, управляемые усилители 2, дополнитель ные управляемые усилители 3, преобразователь напряжение - код 4, усилитель синхронизации 5, интеграторы 6, широтно - импульсный модулятор 7, блок вычитания сигналов 8, инвертор 9, триггер 10, элемент задержки 11.Устройство содержит источник света (не цо. казан), оптически связанный с фоточувствительными элементами 1 и опорным фоточувствительным элементом 1 . Первые выводы фоточувст 1вительных элементов 1 и 1 соединены с соответствующими шинами питания, вторые выводы с первыми входами управояемых усилителей 2 и соответственно усилителя 5 синхронизации. Выходы управляемыхусилителей .2 подключены к одним из входов интеграторов 6, Выход усилителя 5 синхронизации соединен непосредственно с одним из входов триггера 10, а с другим вчерез инвертор 9. Второй вывод опорного фоточувствительного элемента 1 подключен к одному входу элемента 11 задержки, второй вход которого соединен с шинойФ нулевого потенциала, Первые входы дополни. тельных управляемых усилителей 3 подключены к вторым выводам фоточувствительных элементов 1, прямой выход триггера 10 соединен с вторыми входами управляемых усилителей 2, а инверсный с вторыми входами дополнительных управляемых усилителей 3. Выходы дополнительных управляемых усилителей 3 подключены х блоку 8 вычитания сигналов. Вторые выводы интеграторов 6 соединены с выходом широтно. импульсного модулятора 7. Вход широтно - импульсного модулятора 7 подключен к выходу преобразователя 4 напряжение - код. Выход преобразователя 4 напряжение - код соединен с вы. ходом усилителя синхронизации. Выходы интегра. торов 6 подключены к входам блока вычитания сигналов.Устройство работает следующим образом.Оптическая входная страница информации проецируется на фоточувствительные элементы 1. Служебная оптическая информация (это может быть контрольный бит, синхро - бит, мнимое изображение входной страницы, эталон плотности входной страницы н т. д.) соответ. ственно - на опорный фоточувствительный1элемент 1, При этом управляемые усилители 2 и усилитель 5 синхронизации находятся в . запертом состоянии. Дополнительные управляемые усилители 3 открыты сигналом с инверсного выхода триггера 10. Поэтому на их выходах формируются усиленные шумы (коэффициентыусиления управляемых усилителей 2 и допол. нительных управляемых усилителей 3 одинаковы) О,. 1 осле совмещения оптического изображения с светочувствительными площадками фоточувст. вмтельных элементов 1 и опорного фоточувст 5 вительного элемента 1, сигнал с выхода опор. ного фоточувствительного элемента 1 (величина сигнала с его выхода прямо пропорциональна оптическому излучению, падающему на светочувствительную площадку), задержанный предва рительно элементом 11 задержки, поступает через усилитель 5 синхронизации на преобразователь 4 11 апояжение - код. Преобразователь 4 напряжение-код преобразует напряжение в соответствующий код, Таким образом, в зави. 15 симости от интенсивности оптического сигнала опорного фоточувствительного элемента 1, на выходе преобразователя 4 напряжение - код имеем соответствующий код. Код, соответствующий освещенности в данный момент, поступает 20 с выхода преобразователя 4 напряжение - код на вход широтно - импульсного модулятора 7. В соответствии с этим кодом широтно - импульс. ный модулятор 7 задает время работы интеграторов 6 (другими словами время интегрирования),К этому же моменту тот же сигнал, что поступает на вход преобразователя 4 напряжениекод, переводит триггер 10 в противоположное состояние. Сигнал с его прямого выхода отпи. рает управляемые усилители 2, а с инверсного З 0 выхода закрывает дополнительные управляемые усилители 3. С выходов управляемых усилителей 2 электрические сигналы поступают на входы интеграторов 6В интеграторах 6 происходит интегрирование зч сигналов следующим образом. Чем меньше освещенность опорного фоточувствительного элемец. та 1 (она соответствует информационной освещенности), тем больше время интегрирования сигнала. Другими словами, на выходе интегра. 40 торов имеем в каждом цикле считывания Оп+ Ое причем О - полезный (световой) сигнал, всегда будет иметь одну и ту же амплитуду, соответствующую заданной достоверности считывания информации. Сигналы интеграторов 6 затем поступают в блок 8 вычитания, где осуществляется фильтрация полезных сиг 1 аловпо формуле(О, + О,) - О,= ОпПредлагаемое устройство позволяет повысить достоверность считывания информации, так как улучшается достоверность считывания информации (больше 90%) за счет компенсации градаций интенсивности оптического излучения и поддер. жания ее на уровне, обеспечивающем заданную норму ошибок.Эта задача решена за счет компенсации града. ций оптического излучения, Доказательством. может быть следующее. В известном устройстве происходит фактнчес. ки для каждой фотоячейки компенсация разбро. са электрофизическнх параметров, т.е. каждая фотоячейка перед считыванием информации имеет в блоке вычитания свой опорный сигнал А;.ь Учитывая то обстоятельство, что реакция фотоэлектрических фотопреобразователей пропор. циональна. падающему на них потоку, и тот факт, что на световой поток влияет ряд де. стабиллизируюших факторов, рассмотренных выше, а также характер самой считываемой ии. формации, на выходе последних будет цахо. диться каждый раз разные по величине сигналы, что существенно снижает достоверность преобразования оптической информации в электрическую. Данное устройство эффективно работает при определенном, постоянном уровне энергии свето. вого потока, что на практике почти никогда не встречается.В предлагаемом устройстве оптический сигнал, соответствующий считыванию в данный момент, преобразуется опорным фоточувствительным элементом и усиливается усилителем синхронизации (по служебной оптической информации) в соответствующий электрический, Напряжение электрического сигнала прямо пропорционально оптическому сигналу. Затем этот электрический сигнал преобразуется в соответствующий цифровой код, Цифровой код задает с помощью широтно - импульсного модулятора время интегрирования интеграторов 6 (чем меньше оптический сигнал, тем больше время интегрирования). Так как мощность оптического излучения равна энергии в едиш 1 цу времени, то имеемЕ=Р "тгде Е - энергия, Дж;Р - мощность излучения, Вт;т - время интегрирования, с.Варьируя временем, получаем Е - сопят вкаждом цикле считывания и оптимальным сточки зрения обеспечения заданной нормыошибок при считывании.Для количественной оценки предлагаемогоустройства приведем конкретный пример. Пустьцам необходимо сосчитать 1 О бит информа.ции, Пороговая чувствительность элементов10Дж ца ячейку. Отношение сигнал - шумв оптическом канале равно 50, тогда согласноформулеМ о = ехр-- " (с/ш) ,Рп2 Рс где Р - пороговая мощность оптическогоизлучения;Р - полезная мощность оптическогоСизлучения;с/ш - отношение сигнал - шум в оптическомканале.Получаем для известного устройства й ом 18 , т. е, при считывании информации емкостью 10 бит будет допущено поряд. ка 10 ошибок, при условии, что градация интенсивности оптического сигнала изменилась в 2 раза.Предлагаемое устройство при тех же самых параметрах обеспечивает норму ошибок порядка 25 бит из 10 , что вполне удовлетворяет все устройство обработки оптической информа 16 ции.Приведенный пример показывает количествен. но, что достоверность считывания информации предлагаемым устройством значительно возросла.Предлагаемое изобретения можно использо 15 вать в оптоэлектронных устройствах ввода информации в ЦВМ, специализированных системах предварительной обработки и хранения информации,Формула изобретенияМ 11Устройство для считывания информации, содержащее фоточувствительные элементы и опорный фоточувствительный элемент, первые 25 выводы которых соединены с соответствующими шинами питания, управляемые усилители, первые входы которых соединены с выходами соответствующих фоточувствительных элементов, усилитель синхронизации, вход которого соединен ЗО с выходом опорного фоточувствительного элемента, инвертор, вход которого соединен с 31 аз. 8391/62 ное ВНИИ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,4 970404 8выходом усилителя синхронизации, другой выход которого соединен с первым входом григ.гера, второй вход которого соединен с выходоминвертора, первый выход триггера соединен сс вторыми входами управляемых усилителей,элемент задержки, первый выход которогосоединен с входом усилителя синхронизации,а второй выход - с шиной нулевого потенциала, дополнительные управляемые усилители,одни иэ входов которых подключены к второмувыходу триггера, а другие - к выходам соответствующих фоточувствительных элементов,блок вычитания сигналов, соединенный с выходами управляемых усилителей и дополни.тельных управляемых усилителей, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышениядостоверности считывания информации, в неговведены интеграторы, широтно - импульсный. модулятор и преобразователь напряжение - код,20 вход которого соединен с выходом усилителясинхронизации, а выход через широтно-им.пульсный модулятор - с первыми входамиинтеграторов, выходы которых подключены кблоку вычитания сигналов, вторые входы интеграторов соединены с выходами управляемыхусилителей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 528584,кл. 6 06 К 7/14, 197 б.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеУ 27909 бб, кл. (3 06 К 7/00, 1979.