Устройство для ввода рукописной информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1790 51 4 С НОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСНОМУ Сви ЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР В 68988, кл. С 06 К 11/06, 1977.Авторское свидетельство СССР У 811307, кл, С 06 К 11/06, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА РУКОПИСНОЙ ,ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к облас.ти автоматики и вычислительной техни ки и может быть использовано для ввода в ЭВМ рукописной информации. Цель .изобретения - повышение помехоэащищенности и достоверности вводимой информаций. В устройство, содержащее перо, выполненное в виде полого корпуса, внутри которого расположены пишущий элемент, датчик давления и датчик ускорения, связанный с инерционным элементом, введены шесть дифференциальных усилителей, Датчики давления и ускорения выполнены в виде двух тензодатчиков, каждый иэ которых содержит четыре взаимно ортогональные пластины, На каждой пластине расположено по два тензорезистора, причем тензореэисторы, разменые на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, с диагональные точки которых соединевы с Входвии соответствующих диффе- (/) ренциальных усилителей. 4 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для ввода в ЭВМрукописной информации,Цель изобретения - повышение помехозащищенности и достоверности вводимой информации.На фиг. 1 изображена конструкцияиспользуемого в устройстве цера 10для ввода рукописной информации, нафиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, нафиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1, нафиг. 4- электрическая схема устройства. 15Перо устройства содержит (фиг. 1)инерционный элемент 1, полый корпус2, внутри которого расположены датчики ускорения и давления.Датчик ускорения выполнен в видетензодатчика и образован пластинами 3 и проволочными тенэорезисторами 4, Датчик давлейия выполнен в виде тензодатчика и образован пластинами 5 и проволочными тензорезисторами 6На центральной оси пера расположен пишущий элемент 7,Тензорезисторы 4 датчика ускоре//ния обозначены К 1-К , К -К .Тензорезисторы 6 датчика давленияобоэйачены К-К 2, К -КВ/ /Тензорезисторы К К и К К 2,расположенные по оси х, включены вэлектрический мост постоянного токах 1 (фиг, 2),Тензорезисторы К 3 К 4 и Кз ф КФ35расположенные по оси у, включены вэлектрический мост постоянного токау 1.Аналогично в мосты х 2 и у 2 включены тензорезисторы К, К, К К 6 и40(Кчэ КеФ К КвУстройство содержит также дифференциальные усилители 8 (ЭА 1), 9 (ЭА 2),10 (ЭАЗ), 11 (ЭА 4), 12 (ЭА 5) и13 (ЭА 6), 45Устройство работает следующим образом. В нормальном состоянии взаимно перпендикулярные пластины 3 и 5 датчи,. ков давления и ускорения, расположенных в нижней и верхней части пера соответственно, недеформированы, тензорезисторы имеют одинаковые сопротивления и электрические мосты постоян 55 ного тока сбалансированы, Электрические сигналы на выходах х и у дифференциальных усилителей 12 и 13 равны нулю,При написании рукописных символов (прикосновения, нажатии и движении) пишущим элементом 7 по твердойповерхности, например бумаге, происходит деформация пластин 5 датчикадавления, что приводит к изменениюсопротивления тензорезисторов К -Ки К-К (фиг, 1) и разбалансу мостовх 2 и у 2, Электрический сигнал разбаланса мостов усиливается дифференциальными усилителями ЭАЗ, ЭА 4, ЭА 5,ЭА 6 (фиг, 2),При написании символов верхний конец пера описывает в пространстветраекторию символа, написанного нижним концом, пишущим элементом, ноповернутую на 180, За счет инерционности массы инерционного элемента 1происходит деформация пластин 3 датчика ускорения, Деформация пластинприводит к изменению сопротивленияФтенэорезисторов К,-К и К,-КФ и разбалансу мостов х 1 и у 1. Сигнал раз-баланса усиливается усилителямиЭА 1, ЭА 2, ЭА 5, ЭА 6.Рассмотрим работу пера для вводарукописной информации более подробно. При вертикальном положении пераи движении пишущего элемента по бумаге по оси х, например, слева направопроисходит деформация пластин 3,расположенных по оси х (фиг. 1). Засчет сопротивления бумаги пластины3 датчика давления с тензорезисторами К и Ксжимается, а с тенэорезисторами К и К растягивается.Сопротивление тенэорезисторов К и К увеьличивается, а К и К - уменьшается.В то же время пластины 5 датчикаускорения также подвергаются деформации эа счет инерционности инерционного элемента 1 растягивается пласУ1 /тина с тензорезисторами К и Ки сжимается с тензорезисторами Ки К . Сопротивление тенэорезисторовК и К увеличивается, а К 1 и Куменьшается,Так как изменяются сопротивления тензорезисторов, включенных в мосты х 1 и х 2, происходит их разбаланс, При этом на инвертирующем входе дифференциального усилителя ЭА 1 появляется сигнал разбаланса моста х 1 положительной, полярности, на инвертирующем входе усилителя ЭЛЗ появляется сигнал разбаланса моста х 2 отрицательной полярности.Усиленные сигналы разных полярностей подаются на дифференциальный усилитель БА 5, причем сигнал отрицательной полярности подается на цеинверти 5 рующий вход, положительный - на инвертирующий. Таким образом ца выходе х появляется сигнал отрицательной полярности.Пластины, расположенные по оси у, деформируются незначительно и в плоскости, в которой не происходит изменения сопротивления тензорезисторов, намотанных на эти пластины. На выходе у сигнал отсутствует. 15При направлении движения по оси хсправа налево деформируются те жепластины, но деформация происходит впротивоположном направлении. Изменяются сопротивления тензорезисторов,тензорезисторы К и К 6 датчика давления увеличивают свое сопротивление,а К и К - уменьшают, Соответственно для датчика ускорения сопротивление тензорезисторов К, и К увеличивается, К, и К - уменьшается. Происходит изменение полярности разбаланса мостов х 1 и х 2 на противоположную, что вызывает изменение полярности на выходе х. 30На выходе у сигнал отсутствуетпо указанной причине,Аналогично работает перо при движении по оси у. Работают тензорезистдры К , Кв и К , К датчика давления7 9, 7 6 35и К, К и К, К датчика ускорения.Происходит разбаланс мостов у 1 и у 2.Сигналы разбаланса усиливаются дифференциальными усилителями ВА 2, ЭА 4,0 А 6. На выходе у появляется сигнал 4 Осоответствующей полярности в зависимости от направления вверх-вниз, ана выходе х сигнал отсутствует. Ребра по оси х не вызывают изменения сопротивления тензорезисторов. 45Компенсация ошибки при положениипера, отличающемся от вертикальногоположения, и уменьшение погрешностиот угла наклона пера происходит следующим образом. Например, угол наклона лежит в плоскости ребер с тензорезисторами К 7, К и К, К датчикадавления и К, Ки К, Кз датчикаускорения, т,е. в плоскости оси у.При нажатии на перо происходит растяжение пластин с тензорезисторами К. 55Яи К и сжатие с К и К 7. Сопротивленйе тензорезисторов Ки К увеличивается, К и К 7 - уменьшается. Происходит разбаланс моста у 2, црццсм отрицательная полярцость разбаланс Рподается на ицвертирующий вход дифф. - рецциального усилителя 1)Л 4. Выходной сигнал положительной полярности подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя РА 6.На неинвер - тирующий вход этого усилителя подается сигнал положительной полярности с усилителя РА 2, компенсирующий угол наклона пера. Этот сигнал образуется следующим образом. Так как перо наклонено, то за счет веса инерционного элемента пластины датчика ускорения деформируются. Пластины с тензорезисторами К и К растягиваются, К и К сжимаются. Сопротивление тензорезисторов Ки К 4 увеличивается,а К и К уменьшается, Происходит разбаланс моста у 1. Отрицательная полярность разбаланса моста подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя ПА 2, На выходе усилителя появляется сигнал положительной полярности, т.е. сигнал компенсации наклона пера. Таким образом на выходе у присутствует сигнал, соответствующий движению пера с компенсацией наклона. На выходе х сигналотсутствует,Аналогично работает перо с произвольным углом наклона. При этом деформируются все пластины, работают все тензорезисторы и дифференциальные усилители, Б результате соотношение электрических сигналов на выходах х и у однозначно соответствует написанному символу с учетом компенсации наклона пера.Предлагаемый датчик давления, определяющий давление и направление пе ремещения пера, позволяет увеличить достоверность воспроизведения рукописных символов по сравнению с известным. Датчик ускорения совместно с дифференциальными усилителями позволяет увеличить помехоустойчивость от вариаций наклонов пера. Кроме того, сигнал, полученный после усиления, может быть сразу использован, например, как входной сигнал АЦП. В известном датчике выходной сигнал требует усиления,Предлагаемое перо имеет высокие эксплуатационные характеристики: не боится механических и климатических воздействий, долговечность - параметры стабильны во времени, технологич 5 1411790 6но в производстве, имеет невысокуюстоимость,Формула изобретения5Устройство для ввода рукописной информации, содержащее перо, выполненное в виде полого корпуса, внутри которого расположены пишущий, элемент, 1 О датчик давления и датчик ускорения, связанный с инерционным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьвнения помехозащищенности и достоверности вводимой информации, оно содержит шесть дифференциальных Усилителей, а датчики давления и ускорения пера выполнены в виде двух тензодатчиков, каждый иэ которых содержит четыре взаимно ортогональных ро пластины, на каждой из которых расположено по два тенэореэистора, причем тензорезисторы, расположенные напротивоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки мостовых схем первоготензодатчика подключены соответственно к входам первого и второго дифференциальных усилителей, диагональныеточки мостовых схем второго тензодатчика соединены соответственно свходами третьего и четвертого дифференциальных усилителей, выходы перво"го и третьего дифференциальных усилителей подключены к входам пятогодифференциального усилителя, выходкоторого является первым выходомустройства, вторым выходом которогоявляется выход шестого дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами второго и четвертого дифференциальных усилителей.