SU1096669A1 - Устройство дл считывани графической информации - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОР1-1АЦИИ, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопровод щих шин, индуктивно св занных с катушками съемника координат, блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора , блоки формировани  кодов координат , каждый из которых содержит врем -импульсный преобразователь, первый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетньм входам вторых счетчиков, а входы к выходам врем -импульсных преобразователей , первых и вторых счетчиков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формировани  сигналов . рассогласовани  фаз, две индуктивноемкостные линии задержки, соединенные с соответствующей системой тот копровод щих шин и с входами блока управлени , выходы которого подклю- ieны соответственно к катушкам съемника координат, входам врем -импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формировани  кодов координат, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, оно содержит четыре фильтра нижних частот, выполненные , например, в виде трансформаторов , первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными лини ми задержки, а СО вторичные обмотки попарно подключе0д ны к входам сумматоров блоков форми-. 9) 0 ровани  сигналов рассогласовани  фаз. СР

Description

1 Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано дл  считывани  и ввода информации в ЭВМ. Известно устройство дл  считывани  графической информации, содержа щее планшет с системами ортогональных токопровод щих шин, индуктивно св занных с катушкой съемника координат , блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит из последовательно соеди ненных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатораi блоки формировани  кодов координат, каждый из которых содержит первый и второй счетчики, одни из входов первых счет чиков подключены к выходам соответствующих амплитудных дискриминаторов , входы сумматора соединены с сие темами ортогональных токопровод щих шин, съемник координат, подключенный к блоку управлени , управл ющие выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго счетчиков блоков формировани  кодов координат 1}. Недостатком устройства  вл етс  То, что считывание координат осуществл етс  однозначно лишь в пределах одного периода опорной частоты, отрыв , съемника координат от поверхности планшета и перенесение его в другую точку приводит к потере абсолютного значени  координат, т.е. к ошиб ке измерени , равной целому числу периодов измерительной частоты. I Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению  вл етс  устройство дл  считывани  графической информации содержащее планшет с системами взаим но ортогональных токопровод щих шин индуктивно св занных с катзтиками съемника координат, блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формировани  кодов координат, каждый из которых содержит врем -импульсный преобразователь , первый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетным входам вторых счетчиков , а входы к выходам врем -импульсных преобразователей, первых и вторых счетчиков и к выходам ампли92 тудных преобразователей блоков формировани  сигналов рассогласовани  фаз, две индуктивно-емкостные линии задержки, соединенные с соответств.ующей системой токопровод щих шин и со входами блока управлени , выходы которого подключены соответственно к катушкам съемника координат, входам врем -импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формировани  кодов координат С 23. Недостатком известного устройства  вл етс  сложность, обусловленна  необходимостью изготовлени  в планшете по каждой координате двух систем токопровод щих шин. Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  считывани  графической информации, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопровод щих шин, индуктивно св занных с катушками съемника координат , блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора , блоки формировани  кодов координат , каждый из которых содержит врем -импульсный преобразователь, первый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетным входам вторых счетчиков, а входы к выходам врем -импульсных преобразователей , первых и вторых счетчиков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формировани  сигналов рассогласовани  фаз, две индуктивно-емкостные , линии задержки, соединенные с соответствующей системой токопровод щих шин и со входами блока управлени , выходы которого подключены соответственно к катушкам съемника координат, входам врем импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формировани  кодов координат, содержит четыре фильтра нижних частот , выполненные, например, в виде трансформаторов, первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными лини ми задержки , а вторичные обмотки попарно подключены к входам сумматоров блоков формировани  сигналов рассогласовани  фаз.

На фиг. 1 показана функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг. 3 - ди аграммы, по сн ющие процедуру формировани  сигнала рассогласовани .

В состав устройства (фиг. 1) вход т планшет I, с системами 2-3 взаимно ортогональных пр молинейных изолированных друг от друга токопровод щих шин, две пары 4 и 5 трансформаторов низкочастотньк фильтров, съемник 6 координат с катушками 7 и 8 индуктивности, установленными соосно и индуктивно св занными с шинами планшета, первый 9 и второй 10 блоки формировани  сигналов рассоНласовани  (сдвига фаз), каждый из которых, содержит последовательно соединенные сумматор 11, полосовой фильтр 12 и амплитудный дискриминатор 13, первый 1А и второй 15 блоки формировани  кодов координат, включающие в себ  первый счетчик 16 дл  определени  сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом рассогласовани  (счетчик точного отсчета), второй счетчик 17 числа периодов дл  определени  номера рамки, в которой расположен центр съемника координат (счетчик грубого отсчета), врем -импульсный преобразователь 18 на основе последовательно соединенных триггера 19 и элемента И 20, элементы И И 21 дл  коррекции кодов координат счетчика грубого отсчета, блок 22 управлени , содержащий генератор 23 счетных импульсов, делитель 24 частоты , усилители 25-28 и элемент 29 задержки.

На планшете 1 пунктиром ограничена рабоча  зона 30 пол  считывани , которой проводники двух групп шин уложены в виде координатной сетки . Казвда  из систем шин 2 и 3 состоит из синусной и косинусной обмоток (рамок), уложенных в плоскости планшета со сдвигом на четверть полного периода рамки. Эти шины индуктивно св заны с катушкой 7 и образуют с ней фазовращатель. Выходы шин соединены с соответствующими парами А и 5 трансформаторов, подключенных к суммирующим и дифференцирующим входам сумматора 11 первого 9 и второго 10 блоков формировани  сигналов сдвига фаз. Катушка 7 съемника координат через усилитель 27 соединена с выходом делител  24 частот вход которого соединен с выходом генератора 23, а разр дные выходы - с входами счетчиков 16. Системы шин 2 и 3 индуктивно св заны с катушкой 8 съемника координат и совместно с цепочками 31 и 32 индуктивностей и группами 33 и 34 емкостей, подключенных к шинам 2 и 3, образуют первую и вторую электрические цепи с распределенными параметрами (индуктивно-емкостные линии задержки), к входам и выходам которых подключены резисторы 35 с номиналом, соответствующим их волновому сопротивлению. Перва  и втора  индуктивно-емкостные линии задержки своими выходами соединены через усилители 25 и 26 с входами врем -импульсных преобразователей 18, а катушка 8 съемника координат через элемент задержки 29 и усилитель 28 подключена к выходу делител  24 частоты.

Устройство работает следующим образом .

В момент включени  устройства генератор 23 начинает вьфабатывать импульсы , следующие через равные интервалы времени, соответствующие величине дискретности представлени  измер емых координат; При поступлении указанных импульсов на вход делител  24 частоты, последний вырабатывает периодический сигнал, который с помощью усилител  28, имеющего полосовой фильтр, преобразуетс  в синусоидальный сигнал электрического тока, который, протека  в катушке 7 съемника координат, возбуждает в зоне пространства с центром в точке считывани  переменное электромагнитное поле, измен ющеес  во времени по синусоидальному закону. Это поле наводит в проводниках синусных и косинусньпс обмоток сигналы взаимоиндукци 1- и tj низкой частоты.

Первый из этих сигналов подвергаетс  в сумматоре 11 дифференцированию , а затем суммируетс  с сигналом f-. При этом на выходе сумматора 11 формируетс  сигнал рассогласовани  фаз также синусоидальной формы.

С выхода сумматора сигнал проходит через полосовой фильтр 12 на вход амплитудного дискриминатора 13j который в моменты перехода суммарного сигнала через ноль формирует сигнал рассогласовани  (сдвига фаз), поступающий на счетчик 16 и на входы элемента И 21. Этот сигнал осуществл ет перезапись числа, соответствую щего сдвигу фазы сигнала рассогласо вани  относительно опорного из дели тел  24 частоты в счетчик 16. В результате в счетчике 16 с высокой точностью фиксируетс  число, соответствующее этому фазовому сдвигу. Обновление кода в счетчике 16 проис ходит с частотой и синусоидального сигнала (частота пор дка 10 кГц). Система грубого отсчета, образованна  элементами 2,3,8,21,24-26 и 29 3 устройстве работает следующим образом. По фронту импульса U с выхода делител  24 частоты триггер 19 и счетчики 17 каналов 14, 15 устанавливаютс  в исходное состо ние. Импульс Oj , задержанный элементом 29 на врем  г в момент времени t устанавливает триггеры 19 в единично состо ние и через усилитель 28 корот кими импульсом (пор дка 0,1 мкс) воз буждает катушку 8 индуктивности, котора  наводит в системах 2 и 3 шин ЭДС взаимоиндукции. Ток, наводимый в шинах в области съемника кординат, приводит к возникновению электромагнитной волны, котора  распростран етс  от центра съемника координат в направлении координатных осей в обе стороны.,Как только электромагнитна  волна достигает конца первой или второй электрической цепи с распреде ленными параметрами, триггер 19 сигналом Ue(U) с выхода соответствующе го усилител  (25 или 26) возвращаетс  в исходное состо ние и в счетчике 17 фиксируетс  код Р(Рч,) (фиг. 2) пропорциональной абсолютной координа те. Исключение вли ни  абсолютной системы отсчета на точное измерение сдвига фаз счетчиками 16 в устройстве достигнуто за счет использовани  трансформаторов 4 и 5, играющих роль фильтра нижних частот и узкополосных фильтров 12, настроенных на частоту ои опорного сигнала. Однако на этом не заканчиваетс  формирование координат в блоках 14 и 15 устройства. Записанные в счетчиках 16 и 17 коды далее подвергают- 5S с  сравнительному анализу. Это необходимо дл  того, чтобы с учетом точного положени  съемника в пределах одной из рамок, исправить код грубого отсчета. Как известно преобразование временного интервала в код происходит с неопределенностью, максимальна  величина которой равна Л t, гдеat - период следовани  счетных импульсов. На фиг. 3 зона неопределенности заштрихована . Приведенные диаграммы напр жений Uj , U , U/p, Uff различных частот описывают рамки одним, двум , .трем  и четырьм  импульсами соответственно. Как видно из диаграмм , с увеличением частоты счетных импульсов зона неопределенности сужаетс , однако не исчезает. Но это не значит, что дл  устранени  грубого отсчета необходимо и далее увеличивать частоту счетных импульсов. в силу неопределенности времени по влени  переднего фронта каждого четвертого импульса номер рамки в измерительном цикле может записатьс  в счетчиках 17 с тгогрешностью в одну единицу счета или в одну четвертую часть периода укладки шин в группах 2 и 3. Исключение этой погрешности достигаетс  следующим образом. Пусть минимальна  единица грубого отсчета, вьфаженна  в единицах периода укладки рамок, т.е. в единицах фазового рассогласовани  в основной измерительной системе, равна - , где m - число дискретов, на которое квантуетс  размер рамки. Это означает , что в результате врем -импульсного преобразовани  времени пробега электромагнитной волной измер емого рассто ни  номер рамки записан в счетчик 17 с неопределенностью Ь/т . Тогда , если йэ геренна  величина равнаили / , где К 1,1,,.., нельз  однозначно указать, в какой из рамок находитс  центр съемника координат. Чтобы исключить эту неоднозначность сравниваютс  величина сигнала Ч рассогласовани  фаз с кодом счетчика 17 грубого отсчета. Если величина, измеренна  счетчиком 17, равна -ii- , ci. величина V значительна  (больше -), то номер рамки принимаетс  равным К, если .. меньше - , то номер рамки принимают равным iC - 1; когда же измеренна  счетчиком 17 величина равна filJtlL , тогда, если меньше -у- , то номер рамки принимаетс  равным К + 1, а если t больше ,

то номер рамки принимаетс  равньм К (фиг. 3).

Сопоставительный анализ величины фазового рассогласовани  и времени задержки измерительного сигнала относительно опорного, записанных в виде кодов Б счетчиках 16 и 17 производ т элементы И 21, которые на основании анализа этих величин обеспечивают изменение результирующего кода, записанного в счетчике 17, на единицу.

На этом формирование резудьтирующего кода заканчиваетс .

Использование предлагаемого устройства снижает себестоимость единицы выпускаемой продукции на 25%, поскольку упрощаетс  технологи  изготовлени  и конструкци  планшета, стоимость которого составл ет около 50% стоимости устройства в целом.

.

J

т

53L

«S

ftip

S.ь

гшйпайл Г1 л п

Wr

m.-4

И S Ы Щ FU

J

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопроводящих шин, индуктивно связанных с катушками съемника координат, блоки формирования сигналов рассогласования фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формирования кодов координат, каждый из которых содержит время-импульсный преобразователь, пер- вый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетньм входам вторых счетчиков, а входы к выходам время-импульсных преобразователей, первых и вторых счетчиков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формирования сигналов . рассогласования фаз, две индуктивноемкостные линии задержки, соединенные с соответствующей системой тот копроводящих шин и с входами блока управления, выходы которого подключены соответственно к катушкам съемника координат, входам время-импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формирования кодов координат, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит четыре фильтра нижних частот, выполненные, например, в виде трансформаторов, первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными линиями задержки, а вторичные обмотки попарно подключены к входам сумматоров блоков форми-. рования сигналов рассогласования фаз.

   SU .,1096669

   1 1096669