Устройство для считывания информации

 

Союз Советскин

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >970404 (61) Дополнительное к,авт. саид-ву (22) Заявлено 30.04.81 (21) 3281756/18 — 24 с присоединением заявки РЙ (28) П риоритет (5I ) М. Кл.

6 06,К 7/14

3Ъоудорстоеней коинтот ееср но долам нзобретеннй н оттрытнй

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10.82 (53) УДК 681327 .6 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Пилипович, С. Г. Шматин, А. К. Есман и А. А. Визнер

I с li и

Ъ с

Институт электроники АН Белорусской ССР 1 (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике и вы- х числительной технике и может быть использовано, например, в оптоэлектронных запоминающих устройствах электронных вычислительных: машин.

Известно устройство, содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемниками, соединенными с первым входами информационных усилителей, элементом задержки и с входом усилителя синхронизации, выход которого подключен к одному из входов триггера непосредственно и к другому его входу — через инвертор, а выход триггера соединен с вторыми входами информационных усилителей (1).

Основными недостатками устройства являются низкая достоверность считывання информации,, вызванная градациями интенсивности оптического сигнала; недостаточная помехозащишенность, QQ так как не устранена зона неопределенности считывания; невозможность работы в широком диапазоне температур из-за отсутствия компенсации изменений темповых токов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для считывания информации, содержащее фоточувствительные элементы, опорный фоточувствительный элемент, управляемые усилители, дополнительные управляемые усилители, усилитель синхронизации, блок .вычитания сигналов, инвертор, триг. гер и элемент задержки. В устройстве первые выводы фоточувствительных элементов соедине-: ны с шинами питания, а вторые с одними нэ входов управляемых усилителей. Выходы управляемых усилителей подключены к блоку вычитания сигналов. Входы дополнительных управляемых усилителей соединены соответственно с вторыми выводами фоточувствительных элементов и инверсным выходом триггера. Прямой выход триггера подключен к вторым входам управляемых усилителей. Выходы дополнительных управляемых усилителей соединены с блоком вычитания .сигналов. Усилитель синхронизации по входу соединен с одним из выводов опорного фоточувствительного элемента и элементом задержки. Выход усилителя синхронизации подключен к одному из входов триггера

970404 4 непосредственно, а к второму — через инвертор.

Данное устройство позволяет компенсировать только разброс электрофизических параметров фоточувствительных элементов (2) .

Недостатком устройства является недостаточная достоверность преобразования информации из — за градаций интенсивности оптического излучения. Градации световой энергии на входах фоточувствительных элементов (на светочувствительных площадках), изменением лучистого потока от минимальной до максимальной величины на чувствительных поверхностях фотоэлементов, фоновые засветки, которые являются помехой и искажают истинное изображение, а также случайные рассеяния световых волн при проецировании изображения, на фоточувстви. тельные элементы — каждый из этих источников независимо от других приводит к града. циям световой энергии на светочувствительных площадках фотоэлементов. Последнее обстоятельство приводит к резкому возрастанию числа ошибок при считывании, т. е. ухудшает достоверность считывания информации.

Цель изобретения — повышение достоверности считывания информации за счет компенсации градаций интенсивности оптического излучения.

Постав>!с;!!!ая цель достигается тем, что в устройство, содержащее фоточувствительные элементы и опорный фоточувствительный элемент, первые выводы которых соедине) ы с соответствующими шинами питания, управляемые усилители, первые входы которых соединены с выходами соответствующих фоточувствительных элементов, усилитель синхронизации, вход которого соединен с выходом опорного фоточувствительного элемента, иквертор, вход которого соединен с выходом усилителя синхронизации, другой выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, а первый выход триггера соединен с вторыми входами управляемых усилителей, элемент задержки, первый выход которого соединен с входом усилителя синхронизации, а второй выход с шиной нулевого потенциала, дополнительные управляемые усилители, одни из входов которых подключены ко второму выходу триггера, а другие к выходам соответствующих фоточувствительных элементов, блок вычитания сигналов, соединенный с выходами соответствующих управляемых >силителей и дополнительных управляеЬ!!ых усилителей, введены интеграторы, широтно — импульсный модулятор и преобразователь напряжение — код, вход которого соединен с выходом усилителя синхронизации, а выход через широтно — импульсный модулятор — с. первыми входами интеграторов, выходы которых подключены к блоку вычитания

2S

55 сигналов, вторые входы интеграторов соединены с выходами управляемых усилителей.

На чертеже дана электрчческая схема устройства для считывания информации.

Устройство содержит фоточувствительные элементы 1, опорный фоточувствительный эле-! мент 1, управляемые усилители 2, дополнитель. ные управляемые усилители 3, преобразователь напряжение — код 4, усилитель синхронизации 5, интеграторы 6, широтно — импульсный модулятор 7, блок вычитания сигналов 8, инвертор 9, триггер 10, элемент задержки 11.

Устройство содержит источник света (не показан), оптически связанный с фоточувствительными элементами 1 и опорным фоточувствитель-! ным элементом 1 . Первые выводы фоточувст-! вительных элементов 1 и 1 соединены с соответствующими шинами питания, вторые выводы с первыми входами управояемых усилителей

2 и соответственно усилителя 5 синхронизации.

Выходы управляемых усилителей .2 подключены к одним из входов интеграторов 6. Выход усилителя 5 синхронизации соединен непосредственно с одним из входов триггера 10, а с другим †через инвертор 9. Второй вывод опорного фоточувствительного элемента 1 подключен к одному входу элемента 11 задержки, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, Первые входы дополнительных управляемых усилителей 3 подключены к вторым выводам фоточувствительных элементов 1, прямой выход триггера 10 соединен с вторыми входами управляемых усилителей 2, а инверсный с вторыми входами дополнительных управляемых усилителей 3. Выходы дополнительных управляемых усилителей 3 подключены х блоку 8 вычитания сигналов. Вторые выводы интеграторов 6 соединены с выходом широтноимпульсного модулятора 7. Вход широтно — импульсного модулятора 7 подключен к выходу преобразователя 4 напряжение — код. Выход преобразователя 4 напряжение — код соединен с выходом усилителя синхронизации. Выходы интеграторов 6 подключены к входам блока вычитания сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Оптическая входная страница информации проецируется на фоточувствительные элементы

1. Служебная оптическая информация (это может быть контрольный бит, синхро — бит, мнимое изображение входной страницы, эталон плотности входной страницы н т. д.) соответственно — на опорный фоточувствительный ! элемент 1 . При этом управляемые усилители 2 и усилитель 5 синхронизации находятся в . запертом состоянии. Дополнительные управляемые усилители 3 открыты сигналом с инверсного выхода триггера 10. Поэтому на их выходах формируются усиленные шумы (коэффициенты

970404 усиления управляемых усилителей 2 и дополнительных управляемых усилителей 3 одинаковы)

О,. После совмещения оптического изображения с светочувствительными площадками фоточувствительных элементов 1 и опорного фоточувст S вительного элемента 1, сигнал с выхода опорного фоточувствительного элемента 1 (величина сигнала с его выхода прямо пропорциональна оптическому излучению, падающему на светочувствительную площадку), задержанный предва- 10 рительно элементом 11 задержки, поступает через усилитель 5 синхронизации на преобразователь 4 11аппяжение — код. Преобразователь

4 напряжение-код преобразует напряжение в соответствующий код, Таким образом, в зави- 1Ю симости от интенсивности оптического сигнала

I опорного фоточувствительного элемента 1, на выходе преобразователя 4 напряжение — код имеем соответствующий код. Код, соответствующий освещенности в данный момент, поступает с выхода преобразователя 4 напряжение — код на вход широтно — импульсного модулятора 7.

В соответствии с этим кодом широтно — импульсный модулятор 7 задает время работы интеграторов 6 (другими словами время интегрирования), >>

К этому же моменту тот же сигнал, что поступает на вход преобразователя 4 напряжениекод, переводит триггер 10 в противоположное состояние. Сигнал с его прямого выхода отпирает управляемые усилители 2, а с инверсного выхода закрывает дополнительные управляемые усилители 3. С выходов управляемых усилителей

2 электрические сигналы поступают на входы интеграторов 6..

В интеграторах 6 происходит интегрирование З5 сигналов следующим образом. Чем меньше освещенность опорного фоточувствительного элеменг та 1 (она соответствует информационной освещенности), тем больше время интегрирования сигнала. Другими словами, на выходе интегра- 4В торов имеем в каждом цикле считывания

Оп+ 0е,, причем 0„—. полезный (световой) сигнал, всегда будет иметь одну и ту же амплитуду, соответствующую заданной достоверности считывания информации. Сигналы интеграторов

6 затем поступают в блок 8 вычитания, где осуществляется фильтрация полезных сиг алов по формуле (u„+ u ) — u U„

Предлагаемое устройство позволяет повысить достоверность считывания информации, так как улучшается достоверность считывания информации (больше 90%) за счет компенсации градаций интенсивности оптического излучения и поддержания ее на уровне, обеспечивающем заданную норму ошибок.

Эта задача решена за счет компенсации градаций оптического излучения. Доказательством. может быть следующее.

В известном устройстве происходит фактически для каждой фотоячейки компенсация разброса электрофизических параметров, т.е. каждая фотоячейка перед считыванием информации имеет в блоке вычитания свой опорный сигнал

A;g Учитывая то обстоятельство, что реакция фотоэлектрических фотопреобразователей пропорциональна. падающему на них потоку, и тот факт, что на световой поток влияет ряд дестабиллизируюших факторов, рассмотренных выше, а также характер самой считываемой ииформации, на выходе последних будет находиться каждый раз разные по величине сигналы, что существенно снижает достоверность преобразования оптической информации в электрическую.

Данное устройство эффективно работает при определенном, постоянном уровне энергии светового потока, что на практике почти никогда не встречается.

В предлагаемом устройстве оптический сигнал, соответствующий считыванию в данный момент, преобразуется опорным фоточувствительным элементом и усиливается усилителем синхронизации (по служебной оптической информации) в соответствующий электрический.

Напряжение электрического сигнала прямо пропорционально оптическому сигналу. Затем этот электрический сигнал преобразуется в соответствующий цифровой код, Цифровой код задает с помощью широтно — импульсного модулятора время интегрирования интеграторов

6 (чем меньше оптический сигнал, тем больше время интегрирования). Так как мощность оптического излучения равна энергии в единицу врел ени, то имеем

Е=Р т, где Š— энергия, Дж;

P — мощность излучения, Вт;

t — время интегрирования, с.

Варьируя временем, получаем Š— const в каждом цикле считывания и оптимальным точки зрения обеспечения заданной нормы ошибок при считывании.

Для количественной оценки предлагаемого устройства приведем конкретный пример. Пусть нам необходимо сосчитать 10 бит информае ции, Пороговая чувствительность элементов

10 Дж на ячейку. Отношение сигнал — шум в оптическом канале равно 50, тогда согласно формуле

N„= ехр (— —" (с/ш)), Рп

2 с где P„— пороговая мощность оптического излучения;

P — полезная мощность оптического с излучения; с/ш — отношение сигнал — шум в оптическом канале.

Получаем для известного устройства и „о м 18, т. е. при считывании информации емкостью 10 бит будет допущено порядка 10 ошибок, при условии, что градация интенсивности оптического сигнала изменилась в 2 раза.

Предлагаемое устройство при тех же самых параметрах обеспечивает норму ошибок порядка 25 бит из 10, что вполне удовлетворяет все устройство обработки оптической информаfO ции.

Приведенный! пример показывает количественно, что достоверность считывания информации предлагаемым устройством значительно возросла.

Предлагаемое изобретения можно использо15 вать в оптоэлектронных устройствах ввода информации в ЦВМ, специализированных системах предварительной обработки и хранения информации.

Формула изобретения

М ° 1

Устройство для считывания информации, содержащее фоточувствительные элементы и опорный фоточувствительный элемент, первые 2р выводы которых соединены с соответствующими шинами питания, управляемые усилители, первые входы которых соединены с выходами соответствующих фоточувствительных элементов, усилитель синхронизации, вход которого соединен чп с выходом опорного фоточувствительного элемента, инвертор, вход которого соединен с

ВНИИПИ Заказ. 8391/62 Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4

970404 8 выходом усилителя синхронизации, другой выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом инвертора, первый выход триггера соединен с с вторыми входами управляемых усилителей, элемент задержки, первый выход которого соединен с входом усилителя синхронизации, а второй выход — с шиной нулевого потенциала, дополнительные управляемые усилители, одни иэ входов которых подключены к второму выходу триггера, а другие — к выходам соответствующих фоточувствительных элементов, блок вычитания сигналов, соединенный с выходами управляемых усилителей и дополнительных управляемых усилителей, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности считывания информации, в него введены интеграторы, широтно — импульсный . модулятор и преобразователь напряжение — код, 20 вход которого соединен с выходом усилителя синхронизации, а выход через широтно-импульсный модулятор — с первыми входами интеграторов, выходы которых подключены к блоку вычитания сигналов, вторые входы интег. раторов соединены с выходами управляемых усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 528584, кл. G 06 К 7/14, 197б.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

11О 27909бб, кл. G 06 К 7/00, 1979.