Устройство для считывания графической информации

(54) ЧЕСК (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯЙ ИНФОРМАЦИИИзобретение оти вычислительныть использовакой информацииия - упрощениегается введениделителей час 1 ТЫВАНИЯ ГРА тике жетфичерете дост ВЧсного усилителя 4, 7, преобразователя эонансного усилител тектора 12, синхро и элемента ИЛИ 17, эа счет применения управления фазой о получить линейную ходного сигнала, 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 15.08.87. Бюл . У 30 (71) Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса (72) К.С.Крищюнас, В.Ю. Гяляжявичюс В.В.Лаурушка и А.Б.Адомавичюс (53) 681.327,012(088.8)(56) Патент США У 4306314, кл. 178-19, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1193702, кл. С 06 К 11/00, 15. 11.8 носится к автомаой технике и моно для ввода грав ЭВМ. Цель изобустройства.Это ем генератора готы 2,3 резонанэлемента задержки модуляции 10, рея 11, фазового деиэаторов 15, 16 что позволяет цифровой схемы орного напряжения арактеристику выил.35 внутри шага квантования, сигналов,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в электронныевычислительные машины.Цель изобретения - упрощение устройства,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу,Устройство содержит генератор 1высокой частоты, первый 2 и второй3 делители частоты, резонансный усилитель 4, планшет 5, съемник 6 координат, элемент 7 задержки, первый 8и второй 9 блоки преобразования сигналов. Каждый блок преобразованиясигналов содержит преобразователь 10модуляции, усилитель-ограничитель11, фазовый детектор 12, первый ивторой компараторы 13 и 14, первыйи второй синхронизаторы 15 и 16,элемент ИЛИ 17, реверсивный счетчик 18,преобразователь 19 код - напряжение, 25сумматор 20 напряжения и источник 21опорного напряжения 21.Резонансный усилитель предназначен для выделения первой гармонической составляющей выходного напрг 1 жения делителя 3, усиления ее по мощности и для питания возбуждающей катушки съемника координат. Планшетизготовлен иэ изоляционного материала, на поверхности которого вырезаны пазы с определенным шагом.Длярпределения горизонтальной координа 1 ты съемника координат ггспользуютсядве группы прямоугольных петлевых обмоток, сдвинутых друг относительно .40друга на 1/2 ширины элементарной петлевой обмотки и уложеных в пазы. Перпендикулярно к первым уложены другиедве группы прямоугольных петлевыхобмоток.Съемник координат предназначендля возбуждения координатных шин.Он имеет форму карандаша, на оконечник которого намотана возбуждающаякатушка. Элемент задержки служит длязадержки сигнала сброса до началапериода выходного напряжения делителя 3 частоты . Блоки 8 и 9 преобразования сигналов предназначены дляформирования дискретных, пропорциональных целому числу шагов квантования, и кусочно-аналоговых, пропорциональных положению съемника координат а также для формирования абсолютных аналоговых сигналов перемещения съем. ника координат 1 о соответствующим координатам. Преобразователь модуляции служит для преобразования двух сигналов частоты Г, модулированных по законам соответственно синуса и косинусов в один сигнал, модулированный по фазе в зависимости от положения съемника координат. Усилитель- ограничитель предназначен для усиления синусоидального сигнала,поступающего на его вход с выхода преобразователя модуляции, и преобразования его в прямоугольный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровнеограничения. Фазовый детектор служит для преобразования фазовой модуляции в широтно-импульсную, т.е. для преобразования изменения разницы фаэ напряжений, поступающих на входы фазового детектора в периодическоепрямолинейное изменение длительности импульсов. биполярного прямоугольного напряжения. Фазовый детектор также содержит фильтр пульсаций, предназначенный для выделения постоянной составляющей, присутствующей на его выходе. При равномерном перемещении съемника постоянная составляющая выходного напряжения фазового детектора носит пилообразный характер (фиг, 2 а) с периодом повторения пилы, равным 2 Т /зл, град. или двойному шагу петли обмотки планшета, т.е. 2 Ь. Компаратор 13 предназначен для формирования коротких импульсов, когда выходной сигнал фазового детектора нулевого уровня при перемещении вперед по соответствующей координате, Компаратор 14 служит для формирования коротких импульсов,когда выходное напряжение фазового детектора достигает опорного уровняпри перемещении назад. Синхронизаторы 15 и 16 предназначены для задержки выходных импульсов компараторовдо ближайших отрицательных выходных импульсов генератора высокой частоты.Синхронизаторы 15 и 16 исключаютвоэможность совпадения во временивыходных импульсов делителя 2 частоты и компараторов 3 и 14, поступающих на входы реверсивного цифрового счетчика. Максимальное врЕмя задержки выходных импульсов компараторов 13 и 14 равно периоду повторенияимпульсов генератора 1 высокой часто(г,3 = 0,1,2,) амплитудное значение выходного напряжения Фазового детектора.Характеристики преобразования У (х,г,3) при различных значениях (,3) представлены на фиг. 2 а,Основная характеристика Б (х,О,О) показана сплошной, а другие - пунктирными линиями. Кусочно-аналоговая характеристика преобразования формируется из отрезков отдельных характеристик, как это показано на фиг, 2 а. Преобразователь код - напряжение предназты, т.е. г. , = Т, = 1/г, . Элемент ИЛИ предназначен для логического суммирования импульсов с выхода делителя 2 частоты и с выхода синхрони. затора 15. Реверсивный цифровой счетчик работает в режиме деления частоты г с коэффициентом деления и и служит для вырабатывания опорного напряжения для фазового детектора.фа. за гр выходного напряжения реверсивного счетчика относительно фазы напряжения на выходе делителя 3 частоты зависит от числа дополнительных импульсов, поступающих на входы реверсивного счетчика, т.е. д (г,3)-2 (г)/и, где г - число импульсов, поступивших от компаратора 13 через синхронизатор 16, а 3 - число импульсов, поступивших от компаратора 14 через синхронизатор 15 и элемент ИЛИ 17 на входы соответственно обратного и прямого счета реверсивного счетчика 18. Коэффициент и принимается равным необходимому числу аналоговых кусков в интервале 21., а коэффициент К делителя 2 частоты выбирается таким, чтобы динамическая ошибка, получаемая из-за задержки выходных импульсов компараторов 13 и 14 была в допустимых пределах. Выходное напряжение фазового детектора при изменении перемещения, например, по оси Х съемника в интервале 21. может быть описано линейной зависимостью начен для преобразования выходныхсигналов компараторов 13 и 14,поступающих на его входы в виде унитарного кода, в аналоговый ступенчатыйсигнал, причем величина ступенькипринимается равной амплитуде кусочно.аналогового сигнала, т,е. 211 /п.Таким образом, выходное напряжение 10 11преобразователя код - напряжение может быть выражено так:ст в2 У,ств игде г,3 = 0,1,2, - числа импульсов, поступивших соответственнос выходов компараторов 13 и 14 на первый и второй входы преобразователя код - напряжение. Сумматор напряжения служит для суммирования сигналов.поступающих от фазового детектора, преобразователя код - напряжение и источника опорного напряжения, т.е.25 О (х) = Б (х 13) + Пстп + 1)оахг 32 О2 О ( - ) + "(г 3) +21. ии+Ь = - х+Пмгй оп30 При Б = О, 13(х) = Ох/1 Этозначит,что выходное аналоговое напряжение канала преобразования сигналов по соответствующей координатепрямо пропорционально перемещениюсъемника координат по этой координате. Источник опорного напряженияпредназначен для вырабатывания стабильного регулируемого опорного напряжения для установки начала отсчетасоответствующей координаты.Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени съемник координат находится в окрестнос ти начала координат и проекция егоположения на ось абсцисс Х имеетзначение х(фиг. 2 а). При помощисигнала сброса реверсивный счетчики преобразователь код - напряжениеустанавливаются в исходное состояние. Вследствие этого фазовый сдвигмежду выходными напряжениями делителя частоты и реверсивного счетчикастановится равным нулю. При этом полагается, что г=3=0. Пусть теперьсъемник координат, начиная с точкихдвижется вперед. В этом случаенапряжение на выходе фазового детектора меняется согласно выражению(х,0,0) = 2 Г ( --х 11 х/1 5В какой-то момент времени ныходное напряжение фазового детектора достигает нулевого уровня и первый компаратор вырабатывает импульс(д1), соответстнующий положению 10 Х = 0 (фиг, 2 а,б), Импульс с выхода первого компаратора через второй синхронизатор поступает на вход обратного счета реверсинного счетчика, выходное напряжение которого при этом получает скачкообразный фазовый сдвиг, равный д (1,0) = -27 (1-0)/и=-2/и, а выходное напряжение фазового детектора скачком достигает начения Ц (д,1,0) = -21.1,/и. ное напряжение меняется согласновыражению П (х,1,0) = 2 С ( --- ),х 1. а на выходе сумматора напряжений 20, х 1 13 (х) = - + 20( -- ) и 21, пгде 0х21./и,При перемещении, равном х = 21./и,выходное напряжение фазового детектора опять достигает нулевого значения. Первый компаратор вырабатываетвторой короткий импульс (г = 2), со -ответствующий аналоговому куску перемещения (фиг. 2 а,б),При эом фаза опорного напряженияскачком принимает значение г (2,0)=- -2 Т (2-0)/и = -й /и, а выходноенапряжение фазового детектора - значение Б (21./п 0 2,0) = 2 Б /и, т,е.амплитудное значение кусочно-аналого 55 Кроме того, этот же импульс поступает и на первый вход преобразователя код - напряжение, выходное напря жение которого при этом возрастает на одну ступеньку, Таким образом, если считать, что напряжение на ныхОде источника опорного напряжения отсутствует, при Х = 0 алгебраичес кая сумма кусочно-аналогового и выходного напряжений преобразойателя код - напряжение равна нулю, При даль. нейшем перемещении кусочно-аналогоного напряжения, При поступлении второго импульса на первый вход преобразователя код - напряжение его выходное напряжение увеличивается еще на одну ступеньку, т,е, становится равным величине 2 (2 Ц /и). Дальнейшее преобразование перемещения съем- ника координат в аналогоное напряжение проходит по выражению0 (х) = 2 + 211 ( -)= 211, х 2 и 21. и Пв х,где 21./п ы х2 (21./и), и т,д.Пусть н какой-то момент нремени,когда съемник координат находится вточке б, проекция которой на осьХ имеет значение х, а д = 7,онменяет направление перемещения и начинает двигаться назад, т.е. в сторо. ну уменьшения координаты Х. При этом аналоговое напряжение на выходе сумматора напряжений, меняясь согласно зависимостиЬ (х) = 7 + 211 ( --- )= 211, х 7 и . " 21, и где 7 (21,/и) е х8 (21./и),в какойто момент времени достигает значение поро а срабатывания Б второго компаратора. Напряжение Б выбирается больше значения амплитуды кусочно- аналогового напряжения на величину Н, которая необходима для нормальной работы устройства. Второй компаратор вырабатывает короткий импульс (1 = 1), который поступает на второй вход преобразователя код - напряжение и через первый синхронизатор и элеменг ИЛИ - на вход прямого счета реверсивного счетчика (фиг. 2 а,в). Вследствие этого выходное напряжение реверсивного счетчика получает фазовый сдвиг, равный г (7, 1)-2 и (7-1)/и = - 12 7/и, а ныходное напряжение преобразователя код - напряжение уменьшается на величину,равй2 Б (7-1) /и = 6 (20,/и) . При дальнейшем перемещении назад выходное напряжение сумматора напряжений меняется согласно выражению.з где 6 (2 Е/и) с х7 (21/и) и т д.5 Преобразование перемещения съем- ника координат по координате ординат происходит аналогично описанному, При необходимости в качестве выходных сигналов устройства отдельно могут быть использованы дискретные сигналы с выходов первого и второго компараторов и кусочно-аналоговый сигнал с выхода фазового детектора по соответствующим координатам. 10 15 Формула изобретения Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, выполненный в виде двух систем ортогональных координатных шин,съемник координаТ, первый и второй блоки преобразования сигналов, содержащие первый и второй компараторы,ре версивный счетчик, преобразователь код - напряжение, источник опорного напряжения и сумматор напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я темчто, с целью упрощения устройства, оно содержит генератор высокой частоты, первый и второй делители частоты,резонансный усилитель и элемент задержки,а блок преобразования сигнала содержит преобразователь модуляции,35 усилитель-ограничитель, фазовый детектор, первый и второй синхрониза, торы и элемент ИЛИ, выход генератора высокой частоты соединен с входом первого делителя частоты ис первыми входами первогои второго сиихрониэаторог выход первогоделителя частотысоединен свходом второгоделителя частоты и с первым входом элемента ИЛИ,выход второго делителя частоты соединен с входом резонансного усилителяи с первым входом элемента задержки,второй вход которого является входом"Сброс" устройства, выход резонансного усилителя соединен со съемникомкоординат, выход элемента задержкисоединен с входами сброса реверсивного счетчика и преобразователя коднапряжение, выход которого соединенс первым входом, сумматора напряжений.второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения,а выход является выходом устройства,выход фазового детектора соединенс третьим входом сумматора напряжений и с входами первого и второгокомпараторов, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго синхронизаторов и с вторым итретьим входами преобразователя коднапряжение, выход первого синхронизатора соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединенс прямым входом реверсивного счетчика, выход второго синхронизаторасоединен с входом обратного счетареверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом фазовогодетектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя,вход которого соединен с выходомпреобразователя модуляции, первый ивторой входы которого соединены содними концами системы координатныхшин, другие концы которых соединеныс общей шиной устройства.1330646 Сос тавитель А. Глотоведактор М.Келемеш Техред Л.Сердюкова КорректррГ.Решетни Заказ сное рст зоб ва,оизводственно-поли 584/51НИИПИ Госупо делам113035, Мо Тиразк 672енного комитета СССРетений и открытийЖ, Раушская наб., д. ое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная,