Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Повышение точности считывания достигается за счет введения в устройство ключа, элемента НЕ и генератора синусоидального напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Известно устройство ввода графической информации [1], содержащее подвижный электроакустический преобразователь, связанный со схемой управления, приемники акустических колебаний, расположенные под прямым углом друг к другу и подключенные через времяимпульсные преобразователи к входам соответствующих счетчиков координат, генератор тактовых импульсов, соединенный с одним из входов времяимпульсных преобразователей, другие входы которых связаны с электроакустическим преобразователем, дополнительный электроакустический преобразователь, подключенный к дополнительному входу одного из времяимпульсных преобразователей, блок постоянной памяти, дешифратор, последовательно соединенные блок вычитания кодов, сумматор и преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, причем разрядные выходы блока постоянной памяти соединены с входами блока вычитания кодов, выход которого подключен к входам сумматора и через дешифратор к схеме управления.

Недостатком данного устройства является невысокая помехоустойчивость, обусловленная тем, что любая помеха, попадающая в предел чувствительности усилителя, может регистрироваться как полезный сигнал.

Известно также устройство для считывания графической информации [2], содержащее планшет-звукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, первый элемент И, один из входов которого является входом устройства, а выход соединен с входами первого и второго формирователей сигналов, выходы которых соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, с входами пьезоэлектрических преобразователей и одними из входов первого и второго триггеров, другие входы которых подключены к выходам второго и третьего элементов ИЛИ, генератор импульсов, выход которого соединен с другими входами первого элемента И и одними из входов второго и третьего элементов И, выходы которых подключены к информационным входам счетчиков, управляющие входы которых соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и с входом устройства, выходом которого являются одни из выходов счетчиков, другие выходы которых подключены к вторым входам второго и третьего элементов ИЛИ, третий и четвертый формирователи сигналов, входы которых соединены с выходом усилителя, четвертый, пятый и шестой элементы ИЛИ, третий триггер и последовательно соединенные четвертый элемент И и второй одновибратор, выход которого подключен к первым входам пятого и шестого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго триггеров, а выходы подключены к другим входам второго и третьего элементов И, причем выходы третьего и четвертого формирователей сигналов соединены с выходами четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьим входам второго и третьего элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с одним из входов третьего триггера, другой вход которого подключен к выходу четвертого формирователя сигналов, а выход - к одному из входов четвертого элемента И, другой вход которого соединен с выходом третьего формирователя сигналов.

Недостатком данного устройства является невысокая точность, так как оно не устраняет погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат ввиду нестабильности его контакта с поверхностью планшета-звукопровода и затуханием ультразвуковой волны в звукопроводе по мере ее удаления от излучателя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для считывания графической информации [3], содержащее планшет с двумя пьезоэлектрическими излучателями, первый генератор синусоидальных колебаний, съемник координат, усилитель, источник опорного напряжения, компаратор, два формирователя импульсов, детектор частоты, генератор импульсов, делитель частоты, первый инвертор, три ключа и два формирователя координат, каждый из которых содержит два элемента И, элемент ИЛИ, RS-триггер, счетчик и регистр, причем съемник координат соединен с первыми входами элементов ИЛИ через последовательно соединенные усилитель и детектор частоты, выход усилителя также подключен к первым входам первых элементов И и к входу третьего ключа через последовательно соединенные компаратор, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, и первый формирователь импульсов, входы пьезоэлектрических излучателей подключены к выходам первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с выходами делителя частоты и первого инвертора, к которым подключены вторые входы первых элементов И первого и второго формирователей координат соответственно, выходы которых соединены с S-входами соответствующих триггеров, R-входы которых подключены к входам вторых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы - с входами счета соответствующих счетчиков, информационные выходы которых подключены к выходам устройства через регистры, а выходы переполнения счетчиков соединены с вторыми входами элементов ИЛИ, входы разрешения регистров подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, выход делителя частоты соединен с входами установки счетчиков через второй формирователь импульсов, выход генератора импульсов подключен к входу инвертора через делитель частоты.

Недостатком данного устройства является невысокая точность, связанная с переходным процессом при подключении к колебательному контуру генератора синусоидальных колебаний конденсатора, чтобы изменить частоту этого генератора, который занимает определенное время, зависящее от параметров схемы.

Предлагается устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с двумя пъезоэлектрическими излучателями, первый генератор синусоидальных колебаний, съемник координат, усилитель, источник опорного напряжения, компаратор, два формирователя импульсов, детектор частоты, генератор импульсов, делитель частоты, первый инвертор, три ключа и два формирователя координат, каждый из которых содержит два элемента И, элемент ИЛИ, RS-триггер, счетчик и регистр, причем съемник координат соединен с первыми входами элементов ИЛИ через последовательно соединенные усилитель и детектор частоты, вход усилителя также подключен к первым входам первых элементов И и к входу третьего ключа через последовательно соединенные компаратор, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, и первый формирователь импульсов, входы пъезоэлектрических излучателей подключены к выходам первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с выходами делителя частоты и первого инвертора, к которым подключены вторые входы первых элементов И первого и второго формирователей координат соответственно, входы которых соединены с S-входами соответствующих триггеров, R-входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ, а выходы - к первым входам вторых элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы - с входами счета соответствующих счетчиков, информационные выходы которых подключены к выходам устройства через регистры, а выходы переполнения счетчиков соединены с вторыми входами элементов ИЛИ, входы разрешения регистров подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, выход делителя частоты соединен с входами установки счетчиков через второй формирователь импульсов, выход генератора импульсов подключен к входу инвертора через делитель частоты, второй генератор синусоидальных колебаний, четвертый ключ и второй инвертор, причем выходы первого и второго генераторов синусоидальных колебаний подключены к входам третьего и четвертого ключей соответственно, управляющий вход четвертого ключа соединен с выходом первого формирователя импульсов через инвертор, выходы этих ключей соединены вместе и подключены к входам первого и второго ключей.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство от прототипа действительно отличается новыми элементами и связями. Поэтому заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

На чертеже приведена функциональная схема устройства для считывания графической информации.

Устройство содержит планшет 1 с пъезоэлектрическими излучателями 2,3, съемник 4 координат с пъезоэлектрической пластиной 5, усилитель 6, детектор 7 частоты, источник 8 опорного напряжения, компаратор 9, первый 10 и второй 21 формирователи импульсов, первый 11, второй 12, третий 15 и четвертый 17 ключи, первый 13 и второй 16 генераторы синусоидальных колебаний, первый 20 и второй 14 инверторы, генератор 18 импульсов, делитель 19 частоты и два формирователя 22 и 23 координат, каждый из которых содержит первый 24 и второй 27 элементы И, элемент ИЛИ 25, RS-триггер 26, счетчик 28 и регистр 29.

Пьезоэлектрическая пластина 5 соединена с первыми входами элементов ИЛИ 25 через последовательно соединенные усилитель 6 и детектор 7 частоты, пьезоэлектрические излучатели 2 и 3 подключены соответственно к выходам первого 11 и второго 12 ключей, входы которых соединены с выходами третьего и четвертого ключей вместе, входы которых подключены к выходам первого 13 и второго 16 генераторов синусоидальных колебаний соответственно. Управляющие входы первого 11 и второго 12 ключей соединены с выходами делителя 19 частоты и первого инвертора 20 соответственно, к которым подключены вторые входы элементов И 24 блоков 23 и 22 соответственно, а входы управления третьего 15 и четвертого 17 ключей подключены вместе к первым входам первых элементов И 24, к выходу первого формирователя 10 импульсов четвертый ключ непосредственно, а третий через второй инвертор 14. Первый вход компаратора 9 соединен с выходом источника 8, второй - с выходом усилителя 6, а выход его подключен к входу первого формирователя 10 импульсов. Выходы элементов И 24 соединены с S-входами соответствующих триггеров 26, R-входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ 25, а выходы - к первым входам вторых элементов И 27, вторые входы которых соединены с выходом генератора 18 импульсов, а выходы - с выходами счета соответствующих счетчиков 28, информационные выходы которых соединены с выходами устройства через регистры 29. Выходы переполнения счетчиков 28 соединены с вторыми входами элементов ИЛИ 25, а выходы разрешения регистров 29 подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ 25. Выход генератора 18 импульсов подключен к входу инвертора 20 через делитель 19 частоты, выход которого соединен с входами установки счетчиков 28 через второй формирователь 21 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

С выхода генератора 18 импульсы поступают на делитель 19 частоты и с выхода последнего поступают на вход формирователя 21, который по переднему фронту поступившего импульса сбрасывает счетчики 28 формирователей 22 и 23 в исходное положение.

На время действия импульса единичного уровня с выхода делителя 19 открывается элемент И 24 формирователя 23 и замыкается ключ 11, подключая выход первого генератора 13 к пъезоэлектрическому излучателю, так как третий ключ 15 открыт по сигналу от инвертора 14, который реагирует на ноль выхода первого формирователя 10 импульсов, а четвертый 17 ключ закрыт, и вдоль планшета распространяется волна с заданной частотой. По достижении волной съемника 4 координат на его выходе возникает синусоидальный сигнал, который после усиления усилителем 6 поступает на один вход компаратора 9. Как только сигнал на выходе усилителя 6 достигает уровня напряжения источника 8, компаратор 9 выдает сигнал, по которому в формирователе 10 формируется стандартный импульс, поступающий через элемент И 24 формирователя 23 на единичный вход триггера 26, который устанавливается в единичное состояние и открывает тем самым элемент И 27. Кроме того, импульсом с формирователя 10 замыкается ключ 17 и размыкается ключ 15. В результате частота возбуждения определяется генератором 16.

По достижении волн с новым значением частоты съемника 4 координат на выходе усилителя 6 появляется сигнал, который проходит через частотный детектор 7, своим передним фронтом через элемент ИЛИ 25 формирователя 23 сбрасывает триггер 26 в исходное положение и снимает тем самым потенциальное разрешение с единого входа элемента И 27. В результате за время нахождения триггера 26 в единичном состоянии через элемент И 27 импульсы с генератора 18 проходят на счетный вход счетчика 28, на выходе которого формируется код координаты Х, который переписывается в регистр 29 импульсом с выхода элемента ИЛИ 25.

При появлении на выходе делителя 19 импульса нулевого уровня последний через инвертор 20 замыкает ключ 12 и открывает элемент И 24 формирователя 22.

В прототипе в момент поступления сигнала с компаратора через формирователь импульсов происходит переключение третьего ключа, включая в контур ударного возбуждения дополнительный конденсатор, который изменяет частоту возбуждения на соответствующее приращение. Но это не происходит скачком, а требуется некоторое время для переходного процесса в генераторе, что способствует наличию погрешности считывания.

При использовании двух генераторов синусоидальных колебаний каждый из них имеет определенную частоту колебания и при переключении третьего и четвертого ключей в результате действия сигнала с компаратора через первый формирователь импульсов происходит отключение первого и включение второго генератора в схему и значительно сокращается время переходного процесса. Таким образом, по сравнению с базовым объектом в предлагаемом устройстве обеспечивается значительное повышение точности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с пьезоэлектрическими излучателями, пьезоэлектрический съемник координат, выход которого подключен через усилитель к входу частотного детектора и первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с входом первого формирователя импульсов, выход первого генератора синусоидальных колебаний подключен к входу первого ключа, выход которого соединен с входом второго и управляющим входом третьего ключей, выходы которых подключены к входам соответствующих пьезоэлектрических излучателей, два формирователя координат, каждый из которых содержит два элемента И, элемент ИЛИ, RS-триггер, счетчик и регистр, выход которого является соответствующим выходом устройства, выход первого элемента И подключен к S-входу триггера, R-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и управляющим входом регистра, а выход - с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход которого соединен с информационным входом регистра, а выход переполнения - с вторым входом элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам вторых элементов И формирователей координат и входу делителя частоты, выход которого непосредственно подключен к первому входу первого элемента И одного из формирователей координат, входу второго формирователя импульсов и информационному входу третьего ключа и через первый элемент НЕ - к первому входу первого элемента И другого формирователя координат и управляющему входу второго ключа, выход второго формирователя импульсов соединен с входами установки счетчиков формирователей координат, выход первого формирователя импульсов подключен к вторым входам первых элементов И формирователей координат, отличающееся тем, что в него введены четвертый ключ, второй элемент НЕ и второй генератор синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу четвертого ключа, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, а управляющий вход - к выходу первого формирователя импульсов и через второй элемент НЕ - к управляющему входу первого ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1