Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ графической и символьной информации. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит матрицу 1 коммутационных элементов, по сторонам которой расположены соответственно первая 2, вторая 3, третья 4 и четвертая 5 группы выводов, первый блок усилителей 6, второй блок усилителей 7, ключи 8 и 9, генератор 10 импульсов, первый блок пороговых элементов 11, второй блок пороговых элементов 12, генератор 13 высокочастотных колебаний, первый блок емкостных элементов 14, второй блок емкостных элементов 15. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 5 Г 06 F 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЧИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4404420/24-24 (22) 05.04.88 (46) 07.0 1.90. Еюл. (72) B.È.Êèñåïåå и Н Л,Киреев (53) 681.327.21(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1282169, . с 06 К 11/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Г" 1267400, кл. С 06 F 3/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО /1ЛЯ ВВОДА ЦНфОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ графической и символь2 ной информации. 1(ель изобретенияупрощение устройства. Устройство содержит матрицу 1 коммутационных элементов, по сторонам которой расположены соответственно первая 2, вторая

3, третья 4 и четвертая 5 группы выводов, первый блок усилителей 6, второй блок усилителей 7, ключи 8 и

9, генератор 10 импульсов, первый блок пороговых элементов 11, второй блок пороговых элементов 12, генератор 13 высокочастотных колебаний, первый блок емкостных элементов 14, второй блок емкостных элементов 15.

2 з,п.ф-лы, 7 ил.

1534452

Изобретение QTHoñèòñë к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЗВИ графической и символьной информации.

Целью изобретения является упрощение устройства, На фиг.l изображена блок-схема устройства, на фиг.2 — квадратная матрица с изображением символов, вводимых с помощью устройства, на фиг.3ма три ца коммута ционных элементов, выполненная в виде многослойной печатной платы (Nflfl), сечение на фиг.ч первый слой ИПП; на Фиг.5 - второй слой МПП; на фиг.б - третий слой ИПП, на фиг.7 — четвертый слой ИПП (нумерация слоев ИПП представлена в верхнем правом углу каждого слоя), Устройство (фиг.l) содержит матрицу 1 коммутационных элементов, вы" полненную в виде ИПП; по сторонам которой расположены соответственно первая 2, вторая 3, третья ч и четвертая 5 группы, первый б и второй 7 блоки усилителей, ключи 8 и 9, генератор 10 импульсов, первый 11 и второй 12 блоки пороговых элементов, генератор 13 высокочастотных колебаний, 30 первый 1ч и второй 15 блоки емкостных элементов, На Фиг.l обозначены клемма 16 ис-! точника питания, соответственно выходы 17 и 18 блоков 11 и 12 пороговых элементов и выходы 19 и 20 признаков абсциссы и ординаты.

Выходы 17 и 18 блоков 11 и 12 подключены к информационным входам коммутатора 21, управляющий вход которого соединен с одним иэ выходов ге- 40 нератора 10 импульсов, а выходы подключены к информационным входам дешифратора 22, выходы 23 которого являются информационными выходами уст45 ройства.

Выводы первой группы 2, соединенные между. собой, подкгючены к выходу ключа 9, выводы третьей группы л соединенные между собой и подключены к выходу ключа 8. Аналогичные входы ключей 8 и 9 соединены с клеммой 16 источника питания, который представляет собой источник постоянного напряжения.

Генератор 10 импульсов представля- 55 ет собой парафаэный генератор прямоугольных импульсов, иипульсы на выходе которого равны по длительности и противоположны по Фазе (сдвинуты на

180 ). В качестве генератора 10 может быть использован симметричный мультивибратор с формирующими каскадами на выходах, Прямой и инверсный выходы генератора 10 подключены к управляющим входам ключей 8 и 9. Выходы первого блока 6 усилителей подключены к контактным площадкам второй группы 3 выводов, а выходы второго блока 7 усилителей соединены с контактными площадками четвертой группы 5 выводов, Управляющие входы блоков 6 и 7 усилителей подключены к выходу генератора 13 высокочастотных колебаний, который представляет собой генератор синусоидальных колебаний фиксированной ластоты.

Усилители блоков 6 и 7 могут быть выполнены, например, по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которых являются индуктивные элементы в столбцах или строках матрицы.

Схема блока 6 (7) представлена в условном виде, без элементов, обеспечивающих режимы работы усилительных элементов (резисторов и конденсаторое) поскольку схемы их выполнения известны.

Блоки 11 и 12 пороговых элементов предназначены для сравнения уровней сигналов на выходах усилителей блоков

6 и 7 с заданным пороговым уровнем, Пороговые элементы этих блоков настроены таким образом, что в обычном состоянии, когда на спиральные индуктивные элементы матрицы планшета не оказывается никаких внешних возмущающих воздействий, на выходах усилителей блоков 6 и 7 устанавливаются некоторые стандартные уровни сигналов, не вызывающих срабатывания пороговых элементов блоков ll и 12. При внешних возмущающих воздействиях на элементы матрицы уровни сигналов на выходах усилителей блоков 6 и 7 в определенных строках и столбцах матрицы должны измениться по отношению к стандартному уровню, что приводит. к срабатыванию определенных пороговых элементов блоков 11 и 12, которые

Формируют на своих выходах сигнал логической единицы.

Коммутатор 21 предназначен для коммутации выходов 17 и 18 и передачи их на информационные входы дешифрато" ра 22, предназначенного для формиро5 15344 вания двоичного кода символа, соответствующего определенному элементу матрицы.

На выходах 19 и 20 устройства формируются сигналы признаков ординаты и абсциссы (в виде уровней логической единицы), сопровождающие код символа на выходах 23.

В качестве элемента считывания информации может быть использован карандаш, имеющий наконечник из магнитного материала (на фиг.1 не показан), или палец оператора, помещаемый в позицию соответствующего символа (фиг,2).

Поскольку каждая позиция может «спользоваться для ввода двух символов (например, русского и латинского алфавитов или специальных символов), то в отдельных позициях в правом нижнем углу матрицы предусмотрены команды переключения регистра: HP - ниж" ний регистр, BP — верхний регистр.

Символы нанесены на носитель 24 информации, представляющий собой пластинку из диэлектрического материала или лист бумаги квадратного формата (фиг.2 и 3), Носитель 24 информации расположен на многослойной печатной плате 25, состоящей иэ слоев 26

30 и 27 (первый и второй слои), диэлектрической- прокладки 28 и слоев 29 и

30 (третий .". етвертый слои) . Слои 26, 27,, 29 и 30 выполнены на двустороннем фольгированном диэлектрике. 3S

Между контактными площадками первого и второго слоев 26 и 27 выполнены металлизированные отверстия 31, обеспечивающие электрическое соединение между центральными контактными 40 площадками спиральных индуктивных элементов этих слоев.

Между контактными площадками третьего и четвертого слоев 29 и 30 выполнены металлизированные отверстия 4

32, обеспечивающие электрическое соединение между центральными контактными площадками спиральных индуктивных элементов этих слоев, МПП изготавливают методом металлизации послойных переходных отверстий, т,е. вначале изготавливаются две двусторонние печатные платы (первая плата содержит слои 26 и 27, а вторая плата - слои 29 и 30), в которых с Ы помощью фотохимического процесса выполняют металлизированные спиральные индуктивные элементы с контактными

52

6 площадками (КП), затем производят сверление по центру этих КП с диаметром отверстия, меньшим диаметра

КП, и гальваническим методом производят осаждение меди на стенках отверстия, чем обеспечивается электрическое соединение печатных элементов (слои 26 и 27) и отдельно слоев 29 и 30. Затем эти две двусторонние платы и диэлектрическая прокладка 28 со" бираются в единый пакет путем склейки и прессования, в результате чего получается МПП необходимой конструкции, На каждом из слоев МПП (фиг.4-7) выполнены спиральные индуктивные элементы с центральными контактными flRo щадками и группы периферийных контактных площадок 2-5, расположенные по периметру МПП.

После сборки МПП в каждом столбце матрицы спиральные индуктивные элементы первого слоя 26 включены в последовательную цепь со спиральными индуктивными элементами второго слоя

27 через внутренние витки и соответствующие контактные площадки и металлизированные отверстия, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки.

При этом каждому столбцу матрицы соответствует одна результирующая индуктивность, образованная 2п спиральными индуктивными элементами. Лля подключения такой индуктивности к схеме устройства используются первая 2 и вторая 3 группы контактных площадок.

Аналогичным образом в каждой строке матрицы спиральные индуктивные элементы третьего слоя 29 включены в последовательную цепь со спиральными индуктивными элементами четвертого слоя 30 через знутренние витки и соответствующие контактные площадки и металлизированные отверстия 32, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки. При этом каждой строке матрицы соответствует одна результирующая индуктивность, образованная 2п спиральными индуктивными элементами, Для подключения такой индуктивности к схеме устройства используются третья

4 и четвертая 5 группы выводов.

По существу МПП со спиральными индуктивными элементами образует матричную структуру с распределенными

L- и С-элементами, L-элементы обра1534452 зуются спиральными инду ктивными элементами „находящимися на пересечении строк и столбцов матрицы, и являются двуслойными катушками индуктивности.

С-элементы образуются эа счет межвитковых емкостей (между элементами первого и второго слоев МПП и между элементами второго и третьего слоев

ИПП) .

Таким образом, в коллекторной цепи каждого усилителя блоков 6 и 7 в качестве нагрузки включены 1.С-контуры. Величина результирующей индуктивности или столбца матрицы является

15 достаточно стабильной величиной, поскольку спиральные индуктивные элементы выполняются печатными и имеют большую степень повторяемости в части геометрического рисунка.

Величина индуктивности одного спи20 рального индуктивного элемента может быть определена по формуле

L = 21,5 10

?5

Б/ Пн+ D х N 1р(4 — — — — "-), Эн — Г>вн

° ( где I) H — наружный диаметр спирального индуктивного элемента, D — внутренний диаметр спирального индуктивного элемента,"

N — число витков, Величина результируещей распределенной емкости С в данном случае не поддается строгому математическому расчету из-за разброса параметров при изготовлении МПП (толщины проводников спирали, толщины диэлектрических прокладок и т.д.), Поскольку С составляет незначительную величину по сравнению с L то для стабилизации реактивной нагрузки усилителей блоков 6 и 7 предлагается параллельно результирующим индуктивностям строк и столб. цов матрицы подключать емкостные эле- "5 менты (конденсаторы) блоков 14 и 15, Величина емкости этих конденсаторов подбирается такой, чтобы собственная частота резонансного контура, образованного этими конденсаторами и индук- 50 тивностями строк и столбцов матрицы, была равна частоте колебаний генератора 13, Устройство работает следующим образом, 55

Генератор 10 импульсов, формируя на своих выходах прямоугольные импульсы ("меандр"), сдвинутые по фазе на 180 со скважностью (> = 2, попеременно включает и выключает ключи Р и 9, которые подключают первую 2 и третью 4 группы выводов к клемме 16 источника питания. Тем самым попеременно зачитываются коллекторы транзисторных усилителей токов 6 и 7 через соответствующие результирующие

l индуктивности столбцов и строк матрицы. Одновременно с этим на базы транзисторных усилителей блоков 6 и 7 поступает сигнал непрерывных синусоидальных колебаний от высокочастотного генератора 13. В момент эапитки одного из блоков 6 или 7 усилителей на выходах формируется сигнал той же частоты, уровень которого определяется величиной нагрузки (результирующей индуктивности столбца или строки

L pay и результирующей распределенной емкости С ре ) °

Сигналы с выходов усилителей блоков 6 и 7 при отсутствии возмущающего внешнего воздействия на элементы матрицы 1 имеют один и тот же стандартный уровень U n и поступают на входы блоков ll и 12 пороговых элементов.

Пороговые элементы настроены таким образом, что при наличии на их входах сигнала с уровнем U ò на их выходах формируется сигнал логического нуля.

Таким образом, в исходном состоянии на выходах 17 и 18 блоков 11 и 12 устанавливается нулевой код.

Считывание символов может осуществляться либо карандашом с наконечником их магнитомягкого материала, либо пальцем.

Оператор помещает указанный карандаш или палец в нужную позицию (туда, где расположен соответствующий символ, фиг.2). При этом в первом случае (считывание карандашом) индуктивность спиральных элементов, расположенных под позицией этого символа, возрастает, а следовательно, возрастет и результирующая индуктивность для данных строк и столбца матрицы, что приводит к возрастанию реактивного сопротивления в коллекторной цепи соответствующих усилителей блоков 6 и 7 и изменению уровня сигнала на выходах этих усилителей по отношению к уровню U T .

Соответствующие пороговые элементы блоков 11 и 12 формируют на своих выходах сигнал логической единицы, т,е. на выходах 17 формируется позиционный

9 .153" код У> о, а на выходах 18 - позиционный код Х >о данного символа. Поскольку запитка коллекторных цепей усилителей блоков 6 и осуществляется попеременно, то и коды Х,» и

Y>to> на выходах 17 и 18 появляются попеременно.

Сигналы Х > o> и Y по>„поступают на информационные входы коммутатора 10

21, который попеременно передает их на свой выход с помощью управляющего сигнала, поступающего с одного из выходов генератора 10 импульсов. При наличии на этом выходе сигнала логического нуля передается код Х по, - при. наличии сигнала логической единицы - код Y»»g .

Указанные коды преобразуются дешифратором 22 в код меньшей разрядности и поступают на выход 23 устройства.

Одновременно с этим по выходам и 20 передаются сигналы признаков абсциссы на ординаты данного символа, 25 что дает полную информацию о вводимом символе.

Если считывание символов происходит с помощью пальца, то матрица работает как сенсорное устройство ввода. З0

В этом случае палец оператора изменяет результирующую распределенную емкость С ра соответствующего столбца и строки матрицы, что также приводит к изменению уровня сигнала на выходах соответствующих усилителей блоков 6 и 7. В остальном работа устройства происходит аналогично описанному процессу.

При использовании блоков 1 > и 1

40 емкостных элементов, подключенных параллельно индуктивностям строк и столбцов матрицы, в исходном состоянии уровень сигнала с коллекторов транзисторов усилителей блоков 6 и 7 определяется только активной состав. 45 ляющей суммарного сопротивления индуктивных элементов строк и столбцов матрицы, поскольку при резонансе реактивная составляющая сопротивления для колебательного контура равна ну" лю. Поэтому уровни сигналов, снимае. мых с выходов блоков 6 и 7 усилителей, относительно небольшие.

При введении в зону символа карандаша с наконечником из магнитомягко- 55 го материала изменяется индуктивность спиральных индуктивных элементов, на.ходящихся в соответствующей строке и

452 столбце матрицы, условие резонанса не выполняется и возрастает реактивная составляющая сопротивления нагрузки соот ветс твующих усили телей, в результате чего сигналы на выходах этих усилителей резко возрастают и срабатывают определенные пороговые элементы блоков 11 и 12.

При считывании символов с помощью пальца изменяется результирующаA емкость контура, добротность его снижается (так как возрастают потери), условие резонанса выполняется, что также приводит к возрастанию уровней сигналов на выходах соответствующих усилителей, это фиксируется пороговыми элементами блоков 11 и 12.

Устройство может быть использовано и для считывания и ввода графичес" кой информации. В этом случае геометрические размеры спиралей и контактных площадок могут быть уменьшены до требуемой величины шага дискретизации.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее матрицу коммутационных элементов, первый и второй блоки усилителей, генератор импульсов, коммутатор и дешифратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит генератор высокочастотных колебаний, ключи, первый и второй блоки пороговых элементов, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора, выходы которого соединены с входами дешифратора, выходы которого являются информдционныии выходами устройства> выходами признаков столбцов и строк матрицы которого являются прямой и инверсный выходы генератора импульсов, которые подключены к управляющим входам ключей, аналоговые входы которых соединены с источником питания, а выходы - с первой и третьей группами выводов матрицы коммутацион" ных элементов, вторая и четвертая группы выводов которой подключены соответственно к выходам первого и вто" рого блоков усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом генератора высокочастотных колебаний, выходы блоков усилителей подключень соответственно к входам первого и второго блоков пороговых элементов, 1534452 а управляющий вход коммутатора - с одним из выходов генератора импульсов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что матрица комму5 тационных элементов выполнена в виде многослойной печатной платы, на каждом слое которой нанесены плоские спиральные индуктивные элементы, рас10 положенные по столбцам и строкам, в центре каждого спирального индуктивного элемента расположена контактная площадка, соединенная = внутренним витком спирального индуктивного элемента, в первом слое многослойной печатной платы в каждом столбце матрицы .внешние витки первых и последних спиральных индуктивных элементов яв" ляются соответственно первой и второй группами выводов матрицы, внешний виток каждого четного спирального индуктивного элемента с второго по (n-2)-й соединен с внешним витком смежного нечетного спирального индук- 2 тивного элемента с третьего по (и-1)-й элемент в столбце, во втором слое многослойной печатной платы в каждом столбце матрицы внешний виток каждого нечетного спирального индуктивного элемента с первого по (п-1)-й в столбце соединен с внешним витком смежного четного спирального индуктивного элемента с второго по и-й в столбце, в третьем слое многослойной печатной платы в каждой строке матри- З> цы внешние витки первых и последних спиральных индуктивных элементов являются соответственно третьей и четвертой группами выводов матрицы, внешний виток каждого четного спирально- 40 го индуктивного элемента с второго

no (n-2)-й элемент соединен с внешним витком смежного нечетного спирального индуктивного элемента с третьего по (n-1) -й элемент в строке, в четвертом слое многослойной печатной платы в каждой строке матрицы внешний виток каждого нечетного спирального индуктивного элемента с первого по (n-1)-й в строке соединен с внешним витком смежного четного элемента с второго по и-й в строке, в каждом столбце матрицы первого и второго слоев многослойной печатной платы направление закрутки нечетных спиральных элементов от центра элементов противоположно направлению закрутки четных спиральных элементов, в контактных площадках первого и второго слоев и в контактных площадках третьего и четвертого слоев многослойной печатной платы выполнены металлизированные отверСтия, а между вторым и третьим слоями многослойной печатной платы установлена диэлектрическая прокладка.

3. Устройство по. пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит первый и второй блоки емкостных элементов, первая группа выводов матрицы коммутационных элементов подключена к общей шине первого блока емкостных элементов, входы которого соединены с выходами первого блока усилителей, третья группа выводов матрицы коммутационных элементов подключена к общей шине второго блока емкостных элементов, входы которого соединены с выходами второго блока усилителей.

i 534452

Фиг. 7

1534452

1534452

Фиг 7

Составитель A.Âèäÿêèí

Редактор О.!Орковецкая Техред H.Äèäüè Корректор N,Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 42 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, M-35, Рауиская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101