RO106624B1 - Tableta grafica, digitizoare - Google Patents

Abstract

Prezenta invenție se refera la o tableta grafica, digitizoare, care este un echipament periferic de intrare, destinat transmiterii datelor corespunzătoare poziției unui senzor pe suprafața de lucru la un sistem de calcul si se utilizează in proiectarea asistata de calculator. In scopul realizării unui echipament compact, ușor de exploatat si depanat, tableta este alcatuita dintr-o planșeta de digiditizare (PD) si un senzor (SZ), cuplate capacitiv, planșeta de digitizare (PD) cuprinzând o planșeta de culegere (PC) cu rol de localizare a poziției senzorului (SZ) pe o suprafața de lucru (SL), senzorul (SZ) conținând un preamplificator (PAP) care mărește semnalul la 10 V, o unitate de comanda si măsurare (UCM), pentru determinarea coordonatelor si transmiterea lor, care cuprinde un bloc analogic (BPA), ce filtrează si formează semnalul cules de senzor, si un bloc de măsurare a fazei (BMF). care determina depărtarea senzorului de originea sistemului de coordonate, ca valoare binara pe 12 biți, si o sursa de alimentare interna SA.

Description

Prezenta invenție se referă la o tabletă grafică, digitizoare, care este un echipament periferic de intrare, destinat transmiterii datelor corespunzătoare poziției unui senzor pe suprafața de lucru, la un sistem de calcul și se utilizează în proiectarea asistată de calculator.

Este cunoscută o tabletă grafică, digitizoare, care este bazată pe principiul de măsurare electrostatică și care constă dintr-o placă ceramică, pe care sunt depuse trasee orizontale, respectiv verticale, dintr-un aliaj de Ag, comandate dintr-un bloc de comandă central și un senzor, cuplat capacitiv cu placa ceramică prin intermediul unei armături metalice, depuse în jurul vârfului său, de la care se culege un semnal ce urmează a fi amplificat și prelucrat în blocul de comandă. Această tabletă prezintă o rezoluție (distanța dintre 2 puncte sesizate de pe suprafața planșetei) de numai 0,1 mm și totodată necesită o interfață specială Hewlett-Packard1B ca și o sursă de alimentare externă.

Tableta grafică, digitizoare, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că, în scopul realizării unui echipament compact, ușor de exploatat și depanat, este alcătuită dintr-o planeșetă de digitizare și un senzor, cuplate capacitiv, planșeta de digitizare cuprinzând o planșetă de culegere, cu rolul de localizare a poziției senzorului pe o suprafață de lucru, senzorul conținând un preamplificator care mărește semnalul cules la 10 V, o unitate de comandă și măsurare pentru determinarea coordonatelor și transmiterea lor, care cuprinde un bloc analogic ce filtrează și formează semnalul cules de senzor și un bloc de măsurare a fazei, care determină depărtarea senzorului de originea sistemului de coordonate ca valoare binară pe 12 biți, și o sursă de alimentare internă.

Se dă, în continuare,un exemplu de realizare a invenției, cu referire la fig. 1.,.6, care reprezintă:

- fig.1, schema bloc a tabletei grafice, digitizoare;

- fig.2, schema planșetei de digitizare;

- fig.3, schema planșetei de culegere;

- fig.4, schema senzorului de tip pix cu pastă;

- fig.5a și 5b. vedere și secțiune prin senzorul de tip cursor cu reticul;

- fig.6, schema bloc a unității de comandă și măsurare.

Tableta grafică, digitorizoare, conform invenției și în legătură cu fig.1, cuprinde o planșetă de digitizare PD, care reprezintă un sistem de axe rectangulare, un senzor SZ, cuplat capacitiv cu planșeta pentru indicarea poziției, o unitate de comandă și măsurare UCM, pentru generarea semnalelor de control a planșetei, prelucrarea semnalelor de la senzor, calculul coordonatelor și transmiterea lor prin interfața serială și o sursă SA pentru alimentarea planșetei și a unității de comandă și măsurare cu tensiuni continue.

Planșeta de digitizare PD, fig.2, se compune dintr-o suprafață de lucru SL, cu rolul de a asigura suportul rigid și omogen pentru plasarea unui document, o planșetă de culegere PC, cu rolul e localizare a poziției senzorului pe suprafața de lucru, o placă de ecranare PE, pentru protejarea planșetei de culegere la perturbații, un cablu CL, pentru legătura între planșeta de culegere și unitatea de comandă și măsurare, care este flexibil și permite rabaterea planșetei de digitizare, pentru depanare, în timp ce tableta rămâne operațională.

Planșetele de culegere PC (fig.3) este realizată dintr-o rețea de trasee RT, verticale, pe fața superioară și orizontală, pe cea inferioară, distanțate la 5,08 mm, care constituie armătura inferioară pentru un condensator echivalent, determinat între planșetă și senzor,din circuite integrate CI, de tip registre de deplasare CMOS,montate Ia marginea circuitului imprimat al rețelei de trasee, pe două laturi, pentru comanda traseelor, dintr-un indicator sonor D, care generează semnale de avertizare pentru operator și din indicatori optici L, care afișează starea tabletei grafice digitizoare.

Planșeta de digitizare PD funcționează astfel: circuitele CI sunt conectate în cascadă, pe fiecare direcție, în sensul axelor sistemului de coordonate. Registrele sunt alimentate cu + 12V, pentru a asigura mărirea capacității de cuplare cu senzorul și viteză de comutare mai mare și sunt trecute în mod de operare serial sau paralel cu un semnal RNM. în mod serial, fiecare traseu se comandă în 1 logic și este menținut astfel până când sunt aduse și următoarele trasee în 1 logic. Traseele sunt comandate apoi secvențial în 0 logic, astfel încât, pe planșetă, se creează o undă ciclică, pe care o detectează senzorul. La intrarea serială, a primului nivel al deplasării, se aplică un semnal de frecvență fixă (FFX, respectiv FFY) (fig.6), iar la intrările de ceas ale registrelor, un semnal de frecvență variabilă (FVX, respectiv FVY). Circuitele CI sunt comandate alternativ pe cele două direcții: orizontală și verticală. în modul paralel, traseele se comandă simultan în 1 logic și apoi în 0 logic prin aplicarea semnalului de frecvență fixă (FFX, respectiv FFY), pe intrările de date ale registrelor. Un semnal de ștergere CLXY aduce toate traseele în starea 0 logic pentru ca traseele de pe direcție să nu influențeze măsurarea pe cealaltă direcție. Senzorul SZ, cu care se digitizează, este de două tipuri: un pix cu pastă (fig.4) și un cursor cu reticul (fig.5). Cele două tipuri de senzor sunt interschimbabile.

Pixul cu pastă (fig.4) se compune dintr-un vârf de culegere VW metalic care constituie armătura superioară a condensatorului, echivalent cuplajului capacitiv, un preamplificator PAP, care mărește nivelul semnalului cules, un inel IM metalic de contact cu vârful, un fir de legătură FLP între înel și preamplificator, o mină de pix MP din plastic, cu al cărei vârf se vizează un punct și prin apăsarea căruia se marchează momentul preluării coordonatelor, o carcasă CP din material plastic, metalizat, cu rol de ecranare, un capac CM pentru închiderea carcasei la partea superioară și un cablu CLP de legătură cu unitatea de comandă și măsurare. Carcasa pixului CP este realizată din două secțiuni longitudinale, identice, asamblate cu piesele metalice din extremități: vârful de culegere VM și capacul CM, acesta din urmă strângând cablul CLP pentru a împiedica tragerea lui. Preamplificatorul PAP se compune din două circuite imprimate, asamblate perpendicular unul pe celălalt. Pe circuitul montat transversal este fixată o membrană elastică ME, care flambează la apăsarea pastei, închizând un contact electric, iar pe circuitul montat longitudinal este implantat un amplificator operațional AO, în montaj neinversor.

Cursorul cu reticul (fig.5a și 5b) se compune dintr-un inel de culegere IC metalic, realizat ca o coroană circulară, gravată pe un circuit imprimat, plasat la baza cursorului, care are rolul de armătură superioară a condensatorului, echivalent cuplajului capacitiv, un preamplificator PAC care mărește nivelul semnalului cules, un fir de legătură FLC între inelul cursorului și preamplificator, un vizor VR cu reticul gravat, un buton B prin apăsarea căruia se marchează momentul preluării coordonatelor punctului vizat de reticul,o carcasă CC din material plastic metalizat pentru ecranare și un cablu de legătură CLC dintre cursor și unitatea UCM. Preamplificatorul PAC este un circuit imprimat circular, dispus deasupra celui de la baza cursorului pe care sunt impentate un amplificator operațional A^, în montaj neinversor și o membrană elastică ME care flambează la apăsarea butonului.

Senzorul SZ funcționează astfel: armătura superioară culege semnal de la fiecare traseu, de amplitudine proporțională cu capacitatea efectivă de cuplare, care este funcție de distanța față de trasee și de permitivitatea electrică a documentului de digitizat. Semnalul cules de senzor este o sumă ponderată a semnalelor de comandă din trasee și este introdus în preamplificatorul cu impedanța de intrare mare. La ieșirea preamplificatorului rezultă un semnal PAS, defazat față de semnalul din primul traseu al planșetei, în funcție de poziția senzorului. La apăsarea membranei elastice se activează un semnal SWST care marchează momentul digitizării. Cele două semnale sunt transmise prin cablul de legătură la unitatea UCM împreună cu liniile de alimentare.

Unitatea de comandă și măsurare UCM (fig.5) se compune dintr-o unitate centrală BUC cu microprocesor care controlează prin intermediul magistralei MADC de adrese, date și comenzi, toate celelalte componente, gestionează întreruperi și execută rutine de tratare a acestora, aflate într-o memorie ROM, un bloc BGC, care generează frecvențele de ceas necesare pentru celelalte blocuri, un bloc BLS care asigură comunicația cu sistemul de calcul, un bloc

BCP care generează semnale pentru comanda planșetei de culegere, un bloc BPA care prelucrează analogic semnalele de la senzor, un bloc BMF care măsoară defazajul semnalului prelucrat față de un semnal de referință, un bloc BCT care comandă un generator de ton pentru avertizare sonoră și un bloc BCA care comandă indicatorii optici pentru afișarea stării tabletei. Unitatea UCM este realizată pe două circuite imprimate, montate pe șasiu și interconectate printr-o placă mediană. Această placă susține conectorii priză, corespunzători celor două circuite, asigură legătura cu celelalte unități ale tabletei și rigidizează planșeta de digitizare. Unitatea UCM primește semnalele SWST și PAS, de la senzor și comandă: planșeta cu semnale FFX, FFY, FVX, FVY, CLXY, RNM, indicatorii optici cu semnalele POINT, TRACK, READY, generatorul de ton cu semnalul DIF și comunicația serială cu sistemul de calcul prin semnalele TXD, RXD.

Unitatea UCM funcționează astfel: semnalul PAS de la senzor trece prin două etaje de filtre ale blocului BPA. Primul etaj este constituit dintr-un multiplexor analogic în care se selectează, fie semnalul de la senzor, fie un semnal de frecvență fixă, pentru autotestarea blocului BPA și dintr-un filtru activ trece bandă, cu amplificarea programabilă, deoarece amplitudinea semnalului, cules de senzor, este diferită pe cele două direcții. Al doilea etaj este un filtru activ, de tip trece bandă, cu câștig scăzut. Semnalul filtrat este trecut printr-un detector de trecere prin zero care produce un semnal SSZ, de nivel TTL, având în punctele de tranziție informația de fază a semnalului cules de senzor și printr-un detector de nivel pentru urmărirea amplitudinii semnalului, cules de senzor,în funcție de grosimea documentului de digitizat.Semnalul SWST este convertit în nivel TTL de un comparator cu histerezis din blocul BPA,formând semnalul INTST. Acest semnal emite o cerere de întrerupere pentru declanșarea ciclului de măsurare a coordonatelor punctului vizat de senzor. La aceptarea cererii de întrerupere, în rutina de tratare, microprocesorul declanșează programul pentru măsurarea coordonatelor. Planșeta de culegere este comandată secvențial (prin blocul BCP) în 6 moduri de funcționare, măsurându-se: o valoare aproximativă X, o valoare de corecție pentru X, o valoare de precizie X, o valoare de precizie Y, o valoare de corecție pentru Y, o valoare aproximativă Y, din care se calculează coordonatele X, Y. La măsurarea de precizie, frecvența variabilă este de 8 ori mai mică decât la măsurarea aproximativă, iar la măsurarea de corecție se utilizează modul de operare paralel al planșetei de culegere.

Blocul BMF are ca intrări semnalul REF,format în blocul BCP,sincron cu semnalul din primul traseu al planșetei și semnalul SSZ, format în blocul BPA, iar ca ieșiri semnalul INTDEF care generează o cerere de întrerupere de sfârșit de măsurare și defazajul dintre semnalele REF și SSZ care este citit pe MADC de blocul BUC în rutina de tratare după fiecare ciclu de măsurare.

Blocul logic BCG formează semnalele SC pentru sincronizarea microprocesorului din BUC a blocurilor BCP și BMF și frecvențele necesare pentru comunicație în blocul BIS. Coordonatele calculate în rutina de tratare a întreruperii INTDEF, în blocul BUC,după rezolvarea priorității înteruperilor, sunt puse pe magistrala MADC, pentru a fi transmise din BIS, pe interfața serială, către calculator. Blocul BUC comandă prin intermediul MADC și blocurile BCA și BCT.

Blocurile BCT furnizează un semnal DIF, de avertizare acustică, care este programabil în totalitate și durată, pentru a pune în evidență stări ale tabletei: apăsarea/dezapăsarea contactului senzorului, ridicarea senzorului de pe planșetă, așteptarea digitizării, unor puncte cu semnificiație precisă.

Blocul BCA generează semnale de comandă pentru activarea a 3 LED-uri, cu semnificațiile: mod de lucru, punct cu punct, mod de digitizare, continuu, digitizare permisă.

Claims (2)

1. Revendicări

   1. Tabletă grafică, digitizoare, caracterizată prin aceea că, în scopul realizării unui echipament compact, ușor de exploatat și depanat, este alcătuită dintr-o planeșetă de digitizare (PD) și un senzor (SZ), cuplate capacitiv, planșeta de digitizare (PD) cuprinzând o planșetă de culegere (PC), cu rolul de localizare a poziției senzorului (SZ) pe o suprafață de lucru (SL), senzorul (SZ) 5 conținând un preamplificator (PAP) care mărește semnalul cules la 10 V, o unitate de comandă și măsurare (UCM) pentru determinarea coordonatelor și transmiterea lor, care cuprinde un bloc analogic (BPA) ce 10 filtrează și formează semnalul cules de senzor și un bloc de măsurare a fazei (BMF), care determină depărtarea senzorului de originea sistemului de coordonate ca valoare binară pe 12 biți, și o sursă de alimentare internă (SA).
2. 2. Tabletă grafică conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, planșeta de culegere (PC) pentru simplificare constructivă, este realizată cu un circuit imprimat, în scopul reducerii numărului de semnale de ia unitatea de comandă și măsurare (UCM), circuitele de comandă ale rețelei de trasee (RT) sunt montate pe marginea planșetei, iar în scopul măririi cuplajului capacitiv, folosește registre CMOS, alimentate cu +12V.