Устройство для считывания графической информации

Устройство для считывания графической информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можрт быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ. Цель изобретения - упрощение устройства.Это достигается введением генератора ВЧ 1, делителей частоты 2,3 резонансного усилителя 4, элемента задержки 7, преобразователя модуляции 10, резонансного усилителя 11, фазового детектора 12, синхронизаторов 15, 16 и элемента ИЛИ 17, что позволяет за счет применения цифровой схемы управления фазой опорного напряжения получить линейную характеристику Выходного сигнала. 2 ил. О) 1/л 00 OJ о О5 4ib Ot) . Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (б1) 4 С 06 К 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3895496/24-24 (22) 15.05.85 (46) 15.08.87. Бюл . 1(30 (71) Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса (72) К.С.Крищюнас, В.Ю. Гяляжявичюс>

В.В.Лаурушка и А.Б.Адомавичюс (53) 681.327,012(088.8) (56) Патент США 1(> 4306314, кл. 178-19, 1980.

Авторское свидетельство СССР

11> 1193702, кл. G 06 К 11/00,,15. 11.84. (54) УСТРОРСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИ-, ЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автома.тике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ. Пель изобретения — упрощение устройства.Это достигается введением генератора

ВЧ 1, делителей частоты 2,3 резонансного усилителя 4, элемента задержки

7, преобразователя модуляции 10, резонансного усилителя 11, фазового детектора 12, синхронизаторов 15, 16 и элемента ИЛИ 17, что позволяет эа счет применения цифровой схемы управления фазой опорного напряжения получить линейную характеристику Выходного сигнала. 2 ил.

1330646

35 внутри шага квантования, сигналов, Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в электронные вычислительные машины °

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эпюры, пояс- 10 няющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, первый 2 и второй

3 делители частоты, резонансный усилитель 4, планшет 5, съемник 6 коор- 15 динат, элемент 7 задержки, первый 8 и второй 9 блоки преобразования сигналов. Каждый блок преобразования сигналов содержит преобразователь 10 модуляции, усилитель-ограничитель 20

11, фазовый детектор 12, первый и второй компараторы 13 и 14, первый и второй синхронизаторы 15 и 16,элемент ИЛИ 17, реверсивный счетчик 18, преобразователь 19 код — напряжение, 25 сумматор 20 напряжения и источник 21 опорного напряжения 21.

Резонансный усилитель предназначен для выделения первой гармонической со<.тавляющей выходного напрг1же- 30 ния делителя 3, усиления ее по мощности и для питания возбуждающей катушки съемника координат. Планшет изготовлен иэ изоляционного материала, на поверхности которого вырезаны пазы с определенным шагом.Для рпределения горизонтальной координа1ты съемника координат ггспользуются две группы прямоугольных петлевых обмоток, сдвинутых друг относительно 40 друга на 1/2 ширины элементарной петлевой обмотки и уложеных в пазы. Перпендикулярно к первым уложены другие две группы прямоугольных петлевых обмоток.

Съемник координат предназначен для возбуждения координатных шин.

Он имеет форму карандаша, на оконечник которого намотана возбуждающая катушка. Элемент задержки служит для задержки сигнала сброса до начала периода выходного напряжения делителя 3 частоты . Блоки 8 и 9 преобразования сигналов предназначены для формирования дискретных, пропорциональных целому числу шагов квантования, и кусочно-аналоговых, пропорциональных положению съемника координат а также для формирования абсолютных аналоговых сигналов перемещения съемника координат 1о соответствующим координатам. Преобразователь модуляции служит для преобразования двух сигналов частоты f» модулированных по законам соответственно синуса и косинусов„ в один сигнал, модулироР ванный по фазе в зависимости от положения съемника координат. Усилительограничитель предназначен для усиления синусоидального сигнала,поступающего на его вход с выхода преобразователя модуляции, и преобразования его в прямоугольный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровне ограничения. Фазовый детектор служит для преобразования фазовой модуляции в широтно-импульсную, т.е. для преобразования изменения разницы фаэ напряжений, поступающих на входы фазового детектора в периодическое прямолинейное изменение длительности импульсов-биполярного прямоугольного напряжения. Фазовый детектор также содержит фильтр пульсаций, предназначенный для выделения постоянной составляющей, присутствующей на его выходе. При равномерном перемещении съемника постоянная составляющая выходного напряжения фазового детектора носит пилообразный характер (фиг. 2 а) с периодом повторения пилы, равным 2 Т /эл. град. или двойному шагу петли обмотки планшета, т.е. 2Ь. Компаратор 13 предназначен для формирования коротких импульсов, когда выходной сигнал фазовог о детектора нулевого уровня при перемещении вперед по соответствующей координате. Компаратор 14 служит для формирования коротких импульсов,когда выходное напряжение фазового детектора достигает опорного уровня при перемещении назад. Синхронизаторы 15 и 16 предназначены для задержки выходных импульсов компараторов до ближайших отрицательных выходных импульсов генератора высокой частоты.

Синхронизаторы 15 и 16 исключают воэможность совпадений во времени выходных импульсов делителя 2 частоты и компараторов !3 и 14, поступающих на входы реверсивного цифрового счетчика. Максимальное врЕмя saдержки выходных импульсов компараторов 13 и 14 равно периоду повторения импульсов генератора 1 высокой часто1330646

1 j

), I1

U (х i j) = 2U (21.

2L где — L + (i j) с х ы 1, + и

2L

+ (->)1 ; и (i,j = 0,1,2,...) амплитудное значение выходного напряжения фазового детектора.

Характеристики преобразования

U (х,i,j) при различных значениях (i,j) представлены на фиг. 2 а.Основная характеристика U (х,О,О) показана сплошной, а другие — пунктирными линиями. Кусочно-аналоговая характеристика преобразования формируется из отрезков отдельных характеристик, как это показано на фиг. 2 а. Преобразователь код — напряжение предназты, т. е. г. „, = Т, = 1/f, . Элемент

ИЛИ предназначен для логического суммирования импульсов с выхода делителя 2 частоты и с выхода синхронизатора 15. Реверсивный цифровой счетчик работает в режиме деления частоты f с коэффициентом деления и и служит для вырабатывания опорного напряжения для фазового детектора.фаза (p выходного напряжения реверсивного счетчика относительно фазы напряжения на ныходе делителя 3 частоты зависит от числа дополнительных импульсов, поступающих на входы реверсивного счетчика, т.е. q (i,j)

-2 (i-j)/n, где i — число импуль— сов, поступивших от компаратора 13 через синхронизатор 16, а j — число импульсов, поступивших от компаратора 14 через синхронизатор 15 и элемент ИЛИ 17 на входы соответственно обратного и прямого счета реверсивного счетчика 18. Коэффициент и принимается равным необходимому числу аналоговых кусков н интервале 2L, а коэффициент К делителя 2 частоты выбирается таким, чтобы динамическая ошибка, получаемая из-за задержки выходных импульсов компараторов 13 и 14 была в допустимых пределах. Выходное напряжение фазового детектора при изменении перемещения, например, по оси Х съемника в интервале 2L может быть описано линейной зависимостью начен для преобразования выходных сигналов компараторов 13 и 14,поступающих на его входы в виде унитарного кода, н аналогоньп» ступенчатый сигнал, причем величина ступеньки принимается равной амплитуде кусочноаналогового сигнала, т.е. 2U /и.Таким образом, выходное напряжение

lð Б „„„ преобразователя код — напряжение может быть ныражено так:

v„= (i j), 2U сто»» где i, j = О, 1, 2,... — числа импульсон, поступивших соответственно с выходов компараторов 13 и 14 на первый и второй входы преобразователя код — напряжение. Сумматор напряжения служит для суммирования сигналов. поступающих от фазового детектора, преобразователя код — напряжение и источника опорного напряжения, т.е.

25 U (х) = U (х, i, j) + Уступ + Upn х i — j 2U„

2U (— ) + " (i j) +

2L и

Il

+ U = — х +

П.

OA on

30 При Uo„= О, U„(x) = U ° х/L.Это значит,что выходное аналоговое напряжение канала преобразования сигналон по соответствующей координате прямо пропорционально перемещению съемника координат по этой координате. Источник опорного напряжения предназначен для вырабатынания стабильного регулируемого опорного напряжения для установки начала отсчета соответствующей координаты.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент нремени съемник координат находится в окрестнос45 ти начала координат и проекция его положения на ось абсцисс Х имеет значение х (фиг. 2 а). При помощи сигнала сброса реверсивный счетчик и преобразователь код — напряжение устанавливаются н исходное состояние. Вследствие этого фазовый сдвиг между выходными напряжениями делителя частоты и реверсивного счетчика становится равным нулю. При этом полагается, что i=j=o. Пусть теперь съемник координат, начиная с точки х „ движется вперед. В этом случае напряжение на выходе фазового детектора меняется согласно выражению

1330646

0-0

) U (x 0,0) = 2V (—— х

U ° х/L.

В какой-то момент времени выходное напряжение фазового детектора достигает нулевого уровня и первый компаратор вырабатывает импульс (i 1), соответствующий положению 10

Х = 0 (фиг. 2 а,б), Импульс с выхода первого компаратора через второй синхронизатор поступает на вход обратного счета реверсивного счетчика, выходное напряжение которого при этом получает скачкообразный фазовый сдвиг, равный cg (1, 0) = -2Т (1-0) /n=

-2 /и, а выходное напряжение фазового детектора скачком достигает начения

U (д, 1,0) = — 2U /и. вое напряжение меняется согласно выражению (х, 1,0) = 211 (— — — ), х 1. а на выходе сумматора напряжений

20, х 1

U (х) = — + 20„„(— — ) и 21. п

Ъ где О ы х < 21./n, При перемещении, равном х = 21/и, выходное напряжение фазового детектора опять достигает нулевого значения. Первый компаратор вырабатывает второй короткий импульс (i = 2), со— ответствующий аналоговому куску перемещения (фиг. 2 а,б) .

При э ом фаза опорного напряжения скачком принимает значение q (2,0)= — -2 Т (2-0)/п = -4 и /п, а выходное напряжение фазового детектора — значение V (2L/пО 2,0) = 2U /n, т.е. амплитудное значение кусочно-аналого—

55

Кроме того, этот же импульс поступает и на первый вход преобразователя код — напряжение, выходное напря- 25 жение которого при этом возрастает на одну ступеньку, Таким образом, если считать, что напряжение на выхйде источника опорного напряжения отсутствует, при Х = О алгебраичес- gp кая сумма кусочно-аналогового и выходного напряжений преобразойателя код — напряжение равна нулю. При дальнейшем перемещении кусочно-аналогового напряжения, При поступлении второго импульса на первый вход преобразователя код — напряжение его вььходное напряжение увеличивается erne на одну ступеньку, т,е. становится равным величине 2 (2U /n). Дальнейшее преобразование перемещения съемника координат в аналоговое напряжение проходит по выражению

U (х) = 2 + 2V (— — «) =

2U х 2 п 21. и

Vm х, где 21./п ы х 2 (2L/n), и т.д.

Пусть в какой-то момент времени, когда съемник координат находится в точке б, проекция которой на ось

Х имеет значение х, à i = 7,он меняет направление перемещения и начинает двигаться назад, т.е. в сторону уменьшения координаты Х. При этом аналоговое напряжение на выходе сумматора напряжений, меняясь согласно зависимости

U (х) = 7 + 2U (— — — )=

2U х 7

n - " 2L п

1х

> где 7 (2L/n) е х 8 (2L/n), â какойто момент времени достигает значение лоро а срабатывания U второго компаратора. Напряжение U> выбирается больше значения амплитуды кусочноаналогового напряжения на величину

gV, которая необходима для нормальной работы устройства. Второй компаратор вырабатывает короткий импульс (j = 1), который поступает на второй вход преобразователя код — напряжение и через первый синхронизатор и элеменг ИЛИ вЂ” на вход прямого счета реверсивного счетчика (фиг. 2 а,в).

Вследствие этого выходное напряжение реверсивного счетчика получает фазовый сдвиг, равный (р (7, 1)

-? и (7-1)/n = — 12 7и,>

2U (7-1) /п = 6 (2UÄ/n) . При дальнейшем перемещении назад выходное напряжение сумматора напряжений меняется согласно выражению (x) = 6 +2U (— — — )= 2U х 6 и 21. п

1330646

U» .х, L где 6 (2L/п) а х 7 (2L/n) и т.д.

Преобразование перемещения съемника координат по координате ординат происходит аналогично описанному, При необходимости в качестве выходных сигналов устройства отдельно могут быть использованы дискретные сигналы с выходов первого и второго компараторов и кусочно-аналоговый сигнал с выхода фазового детектора по соответствующим координатам.

15

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, выполненный в виде двух систем ортогональных координатных шин,съемник координаТ, первый и второй блоки преобразования сигналов, содержащие первый и второй компараторы,ре- 25 версивный счетчик, преобразователь код — напряжение, источник опорного напряжения и сумматор напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения устройства, оно содержит генератор высокой частоты, первый и второй делители частоты,резонансный усилитель и элемент задержки,а блок преобразования сигнала содержит преобразователь модуляции, 35 усилитель-ограничитель, фазовый детектор, первый и второй синхрониза. торы и элемент ИЛИ, выход генератора высокой частоты соединен с входом первого делителя частоты ис первыми входами первого и второго сиихрониэаторог выход первогоделителя частотысоединен с входом второго делителя частоты и с первым входом элемента ИЛИ, выход второго делителя частоты соединен с входом резонансного усилителя и с первым входом элемента задержки, второй вход которого является входом

Сброс" устройства, выход резонансного усилителя соединен со съемником координат, выход элемента задержки соединен с входами сброса реверсивного счетчика и преобразователя код напряжение, выход которого соединен с первым входом, сумматора напряжений. второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход является выходом устройства, выход фазового детектора соединен с третьим входом сумматора напряжений и с входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго синхронизаторов и с вторым и третьим входами преобразователя коднапряжение, выход первого синхронизатора соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с прямым входом реверсивного счетчика, выход второго синхронизатора соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя,вход которого соединен с выходом преобразователя модуляции, первый и второй входы которого соединены с одними концами системы координатных шин, другие концы которых соединены с общей шиной устройства.

1330646

)! !

u l

Составитель А.Глотов

Техред Л.Сердюкова

Редактор М.Келемеш

КорректррГ.Решетник

Заказ 3584/51 Тиразк 672

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. У кгород, ул. Проектная, 4