Устройство для ввода рукописной информации

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для ввод& в ЭВМ рукописной информации. Цель .изобретения - повышение помехозащищенности и достоверности вводимой информации. 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 из которых содержит четыре взаимно ортогональные пластины. На каждой пластине расположено по два тензорезистора, причем тензорезисторы, размешые на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки которых соединены с .входами соответствующих дифференциальных усилителей. 4 ил. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 06 К 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4185915/24-24 (22) 23.0f87 (46) 23.07.88. Бюл. В 27 (72) И.В. Суворин, В.П. Онищук, В.А. Львов и В.А. Гаврилов. (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 6 8988, кл. G 06 K 11/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 811307, кл. G 06 К 11/06, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА РУКОПИСНОЙ, ИНФОРМА1ф1И (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 вводиÄÄSUÄÄ 1411790 А1 мой 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, размесные на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки которых соединены с входами соответствующих дифференциальных усилителей. 4 ил.

1411790

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода в 3ВМ рукописной информации, Цель изобретения — повышение помехозащищенности и достоверности вводимой информации.

На фиг. 1 изображена конструкция используемого в устройстве цера 10 для ввода рукописной информации, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4- электрическая схема устройства. 15

Перо устройства содержит (фиг. 1) инерционный элемент 1, полый корпус

2, внутри которого расположены датчики ускорения и давления.

Датчик ускорения выполнен в виде 20 тензодатчика и образован пластинами 3 и проволочными тенэорезисторами 4, Датчик давлейия выполнен в виде тензодатчика и образован пластинами 5 и проволочными тензорезистора- 25 ми 6 ° На центральной оси пера расположен пишущий элемент 7.

Тензорезисторы 4 датчика ускоре/ / ния обозначены К1-К, R <-R <.

Тензорезисторы 6 датчика давления обоэиачены К -R2, R> -Кв .

/ /

Тензорезисторы К,, К и К,, К расположенные по оси х, включены в электрический мост постоянного тока х1 (фиг, 2}.

Тензорезисторы R, Кв и R3, R, 35 расположенные по оси у, включены в электрический мост постоянного тока у1.

Аналогично в мосты х2 и у 2 включены тензорезисторы R, R» К, R< и

I I в> ./ в

Устройство содержит также дифференциальные усилители 8 (DA1), 9 (DA2), 10 (DA3), 11 (DA4), 12 (DA5) и

13 (DA6) . 45

Устройство 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 постоян55 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 твердой поверхности, например бумаге, происходит деформация пластин 5 датчика давления, что приводит к изменению сопротивления тензорезисторов R --R и К -Кв (фиг. 1) и разбалансу мостов х2 и у2, Электрический сигнал разбаланса мостов усиливается дифференциальными усилителями DA3, DA4, DA5, РА6 (фиг. 2).

При написании символов верхний конец пера описывает в пространстве траекторию символа, написанного нижним концом, пишущим элементом, но повернутую на 180 . За счет инерционности массы инерционного элемента 1 происходит деформация пластин 3 датчика ускорения. Деформация пластин приводит к изменению сопротивления

I / тенэорезисторов R,-R4 и К,-Кв и разбалансу мостов х1 и yi Сигнал раз- > баланса усиливается усилителями

DA1, DA2, DA5, DA6.

Рассмотрим работу пера для ввода рукописной информации более подробно. При вертикальном положении пера и движении пишущего элемента по бумаге по оси х, например, слева направо происходит деформация пластин 3, расположенных по оси х (фиг. 1). 3а счет сопротивления бумаги пластины

3 датчика давления с тензорезисторами R и R сжимается, а с тенэорезисторами R и Кв растягивается.Сопротивление тенэореэисторов R и R увеь личивается, а R и R — уменьшается.

В то же время пластины 5 датчика ускорения также подвергаются деформации эа счет инерционности инерционного элемента 1 растягивается плас1

/ / тина с тензорезисторами R„ и R< и сжимается с тензорезисторами К и R . Сопротивление тенэорезисторов (/

Кt u Rq увеличивается, à R1 и Rg уменьшается, Так как изменяются сопротивления тензорезисторов, включенных в мосты х1 и х2, происходит их разбаланс.

При этом на инвертирующем входе пифI ференциального усилителя DA1 появляется сигнал разбаланса моста х1 положительной, полярности, на инвертирующем входе усилителя ПАЗ появляется сигнал разбаланса моста х2 отрицательной полярности.

141i 79О

Усиленные ",.èãíàëû разных полярнос— тей подаются на дифференциальный усилитель DA5, причем сигнал отрицательной полярности подается на неинверти5 рующий вход, положительный — на инвертирующий. Таким образом на 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. f5

При направлении движения по оси х справа налево деформируются те же пластины, но деформация происходит в противоположном направлении. Изменяются сопротивления тензорезисторов, тензорезисторы R и R6 датчика давления увеличивают свое сопротивление, 1 l а К и R — уменьшают. Соответственно для датчика ускорения сопротивление тензорезисторов R, и R увеличи/ I вается, R и R — уменьшается. Происходит изменение полярности разбаланса мостов х1 и х2 на противоположную, что вызывает изменение полярности на выходе х. 30

На выходе у сигнал отсутствует по указанной причине.

Аналогично работает перо при движении по оси у. Работают тензорезистдры R, R< и R, R датчика давления

7 9 р 7 6 35 и R» R< и R» R датчика Ускорения.

Происходит разбаланс мостов у1 и у2.

Сигналы разбаланса усиливаются дифференциальными усилителями DA2, DA4, DA6. На выходе у появляется сигнал 4О соответствующей полярности в зависимости от направления вверх-вниз, а на выходе х сигнал отсутствует. Ребра по оси х не вызывают изменения сопротивления тензорезисторов. 45

Компенсация ошибки при положении пера, отличающемся от вертикального положения, и уменьшение погрешности от угла наклона пера происходит следующим образом. Например, угол наклона лежит в плоскости ребер с тензореI зисторами R7, R> и R<, R7 датчика давления и R, Ry и К4, Кз датчика ускорения, т.е. в плоскости оси у.

При нажатии на перо происходит растяжение пластин с тензорезисторами К

7 55 !

S и R и сжатие с R> и К7. Сопротивленйе тензорезисторов R и К увеличивается, Rg H R7 — уменьшается. Происходит разбаланс моста у?, при ем отрицательная полярность разбаланс»

V подается на инвертирующий вход дифф .— ре нциально го ус илителя 1И4 . Выходнс и сигнал положительной полярности подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя DA6.На неинвер— тирующий вхо этого усилителя подается сигнал положительной полярности с усилителя DA2, 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 R> и R< растягиваются, / I

R R сжимаются. Сопротивление тензорезисторов R и R4 увеличивается, I а R и R уменьшается, Происходит разбаланс моста у1. Отрицательная полярность разбаланса моста подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя DA2. На выходе усили— теля 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 сигнал отсутствует.

Аналогично работает перо с про— извольным углом наклона. При этом деформируются в се 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, технологич5 1411790 6

A--À

5 но в производстве, имеет невысокую стоимость, Формула изобретения

Устройство для ввода рукописной информации, содержащее перо, выполненное в виде полого корпуса, внутри которого расположены пишущий элемент, 1О 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 повьанения 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 на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки мостовых схем первого тензодатчика подключены соответственно к входам первого и второго дифференциальных усилителей, диагональные точки мостовых схем второго тензодатчика соединены соответственно с входами третьего и четвертого диффе ренциальных усилителей, выходы перво" го и третьего дифференциальных усилителей подключены к входам пятого дифференциального усилителя, выход которого является первым выходом устройства, вторым выходом которого является выход шестого дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами второго и четвертого дифференциальных усилителей.

1411790

Составитель Т.Ничипорович

Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 3658/47 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4