Устройство для считывания графической информации

06 11/06 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ(73) Патентообладатели Ярмош Николай Адамович,Копылов Олег Григорьевич(57) 1. Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системой взаимно ортогональных координатных шин, соединенных с соответствующими нагрузочными элементами, подключенными к источнику питания, счетчик грубого отсчета, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы подключены к информационным входам дешифратора, стробирующий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выходы подключены ко входам ключей, выходы которых соединены со входами соответствующих координатных шин, блок формирования кода точного отсчета, выполненный Фиг. 1 из последовательно соединенных усилителя-формирователя, амплитудного детектора, первого и второго элементов задержки, элемента НЕ, вход которого подключен ко второму выходу блока управления, а выход 4730 1 подключен ко второму входу второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, выход второго элемента И подключен к единичному установочному входу триггера и к тактирующему входу блока управления, нулевой выход триггера подключен к третьему входу второго элемента И, единичный выход триггера подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу амплитудного компаратора, а выход подключен к счетному входу первого счетчика, первый вход амплитудного компаратора подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго счетчика и к входам дешифратора,счетный вход второго счетчика подключен к третьему выходу блока управления, второй вход амплитудного компаратора подключен как ко входу усилителя-формирователя, так и к выходу усилителя считывания, вход которого подключен к выходам индукционной катушки съемника координат, выход дешифратора подключен к синхронизирующему входу блока управления, узел преобразования давления острия пишущего элемента съемника на бумагу в код, состоящего из первичного датчика давления, выполненного из набора угольных дисков и двух электродов, служащих информационными выходами съемника и схемы преобразования сопротивления первичного датчика давления в цифровой код, состоящей из первого одновибратора с управляемой длительностью выходного импульса, входы которого подключены к выходам первичного датчика давления, а вход запуска первого одновибратора подключен как ко входу запуска второго одновибратора с фиксированной длительностью выходного импульса, так и к тактирующему выходу блока управления,выход второго одновибратора подключен ко второму входу элемента И, к первому входу которого подключен выход первого одновибратора, а к третьему входу элемента И подключен выход генератора импульсов,выход элемента И подключен к счетному входу вычитающего счетчика, выходы которого являются информационными выходами преобразователя величины давления в код, блок управления содержит первый счетчик, выходы которого подключены ко входам первого дешифратора, первый и второй выходы которого соединены со входами первого и второго элементов И, а третий выход подключен ко входу элемента НЕ,выход которого соединен с одним входом третьего элемента И, другой вход которого подключен к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, четвертый элемент И,один вход которого является тактирующим входом блока управления, другой подключен к выходу третьего одновибратора, вход которого является синхронизирующим входом устройства, четвертый одновибратор,вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, подключенным к одному входу пятого элемента И, другие входы которого соединены с выходами генератора импульсов, четвертого одновибратора и второго дешифратора, а выход подключен ко входу второго одновибратора, к другим входам первого и второго элементов И и счетному входу второго счетчика, выходы которого соединены со входами второго дешифратора, пятый одновибратор, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, входы которого соединены с выходами датчика касания, входы которого являются информационными входами блока управления, шестой элемент И, один вход которого подключен к выходу четвертого одновибратора, шестой одновибратор, вход которого соединен с выходом второго дешифратора, а выход подключен к другому входу шестого элемента И, седьмой одновибратор, вход которого соединен с выходом пятого одновибратора, а выход подключен к одному входу седьмого элемента И, выход которого соединен со входом сброса второго счетчика, восьмой одновибратор, выход которого подключен к другому входу седьмого элемента И, и девятый одновибратор, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход соединен со входом восьмого одновибратора, датчик касания, содержащий первичный преобразователь, выполненный в виде второго набора угольных дисков с соответствующими электродами, обеспечивающими съем информации о касании острия пишущего элемента съемника к бумаге, схемы преобразования силы давления в электрический сигнал, выполненной в виде резистивной мостовой схемы, в плечо которой включен первичный резистивный датчик касания, формирователь импульсов, содержащий последовательно соединенные операционный усилитель и пороговый элемент, причем ко входам операционного усилителя подключены выходы мостовой схемы, а выход усилителя соединен с выходом порогового элемента, выход которого служит выходом формирователя импульсов, в корпусе съемника координат размещены первичный датчик давления и первичный датчик касания, расположенные в цилиндрической полости корпуса съемника, разделенные диэлектрической прокладкой и прижатые друг к другу и к торцу пишущего элемента съемника координат с помощью прижимной пружины и диэлектрической головки со штоком, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен преобразователь пьезонапряжения в величину электрической проводимости, содержащий усилитель мощности и оптоэлектронный узел, выполненный из светонепроницаемого корпуса с расположенной в нем миниатюрной лампой накаливания, помещенной в центре рефлектора, световой поток которой сфокусирован конденсором на фоточувствительном участке фотосопротивления, выходы которого являются информационными выходами оптоэлектронного узла и подключены к информационным входам девятого одновибратора блока управления, а входы лампы накаливания являются информационными входами оптоэлектронного узла и подключены к выходам усилителя мощности, вход которого подключен к первому информационному выходу съемника координат. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что съемник координат содержит пьезоэлемент, выполненный в виде прямоугольной пластины, закрепленной одним концом в корпусе съемника координат, подключенно 2 4730 1 го выходными электродами ко входам усилителя напряжения, выход которого подключен ко входу предварительного усилителя мощности, выход которого является первым информационным выходом съемника координат и подключен ко входу усилителя мощности, незакрепленный конец пьезоэлемента размещен в пазе Т-образной пластины, опорная часть которой скреплена верхним плечом рычага с осью, вращающейся в скобе, причем ось вращения вставлена в опору, жестко скрепленную с корпусом пера на нижнее плечо рычага насажена катушка индуктивности съемника координат, нижний конец рычага прижат к острию пишущего элемента прижимной планкой и прижимной пружиной, насаженной на цилиндрический стержень, один конец которого ввинчен в прижимную планку, а второй проходит сквозь отверстие в корпусе съемника координат, причем мостовая схема, операционный усилитель, пороговый элемент и первый усилительформирователь размещены в корпусе съемника координат, при этом выход порогового элемента и выход первого усилителя-формирователя являются вторым и третьим выходами съемника координат соответственно. Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, к устройству для считывания графической информации и может быть использовано для кодирования и ввода в ЭВМ координат точек графического изображения в режиме начертания (рисования). Известно устройство для считывания координат, содержащее планшет с системой взаимно ортогональных координатных шин, подключенных соответственно к выходам ключей, входы которых соединены с выходами первого дешифратора, входы которого подключены к разрядным выходам первого счетчика, счетный вход которою соединен с выходом первого элемента И, генератор одиночных импульсов, выход которого подключен к входу запуска первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к первому входу пятого элемента И и выходу второго элемента И, третий выход второго дешифратора соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к вторым входам третьего и пятого элементов И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом триггера, установочный вход которого подключен к одному из выходов распределителя импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, выход третьего элемента И соединен через элемент задержки с управляющим входом первого дешифратора, входы второго дешифратора подключены к разрядным выходам второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго одновибратора, выход седьмого элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входами амплитудных дискриминаторов и с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к первым выходам группы формирователей опорных сигналов, другие выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами первой группы элементов И, вторые входы которой подключены к выходам регистра, выход триггера соединен с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к первым управляющим входам группы формирователей опорных сигналов, и с первыми входами второй группы элементов И, вторые и третьи входы которой соединены соответственно с выходами группы компараторов и с выходами третьего дешифратора, входы которого подключены к выходам четвертого счетчика, вторые выходы группы формирователей опорных сигналов соединены с входами восьмого элемента И, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И, счетный вход четвертого счетчика соединен с выходом девятого элемента И, входы которого подключены к выходам первой группы элементов И, выходы группы одновибраторов соединены с вторыми управляющими входами группы формирователей опорных сигналов, фазоимпульсный селектор,первый управляющий вход которого подключен к выходу усилителя, информационные входы - к выходам амплитудных дискриминаторов, а выходы - соответственно к входу второго одновибратора и к информационным входам регистра. Фазоимпульсный селектор содержит группу одновибраторов, входы которых являются информационными входами селектора, группу элементов, последовательно соединенные усилительограничитель, амплитудный дискриминатор, первый одновибратор и второй одновибратор, а также элемент НЕ, первый и второй элементы И-НЕ, первый и второй триггеры, элемент И и третий одновибратор выход 3 4730 1 которого и выходы группы элементов И являются выходами селектора, первым и вторым управляющими входами которого являются соответственно вход усилителя-ограничителя и вход элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого, подключенный к второму входу первого элемента И-НЕ, соединен с выходом второго одновибратора, вход элемента НЕ подключен к первому входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с установочным входом первого триггера, выход второго элемента - подключен к установочному входу второго триггера, выходы триггеров соединены с входами элемента И, выход которого подключен к входу третьего одновибратора и к первым входам группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходами группы одновибраторов 1. Недостатком данного устройства является большой объем электронного оборудования, необходимого для компенсации погрешности считывания, вызываемой нелинейностью рабочего участка функции преобразования преобразовательного звена координатная шина с током - катушка индуктивности съемника координат. Этот недостаток вызван тем, что для преобразования аналогового информационного сигнала съемника координат в цифровой код применен отдельный индивидуальный узел аналогоцифрового преобразования на один канал блока преобразования. Количество таких узлов линейно возрастает по мере увеличения числа участков аппроксимации функции преобразования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системой взаимно ортогональных координатных шин, соединенных с соответствующими нагрузочными элементами, подключенными к источнику питания,счетчик, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы подключены к информационным входам дешифратора, стробирующий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выходы подключены к входам ключей, выходы которых соединены с входами соответствующих координатных шин, съемник координат, выход которого подключен к информационному входу блока формирования кода точного отсчета координат, первый выход которого соединен с тактирующим входом блока управления, второй выход - подключен к синхронизирующему входу блока управления, третий выход которого соединен со счетным входом блока формирования кода точного отсчета координат, первый элемент задержки, информационные входы которого соединены с одними выходами съемника координат, а синхронизирующий вход подключен к тактирующему выходу блока управления, элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, второй элемент задержки, вход которого подключен к тактирующему выходу блока управления, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, а выход подключен к второму входу элемента И, генератор импульсов, выход которого соединен с третьим входом элемента И, и вычитающий счетчик, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, при этом другие выходы съемника координат соединены с информационными входами блока управления, который содержит первый счетчик, выходы которого подключены к входам первого дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с одними входами первого и второго элементов И, а третий выход подключен к входу элемента НЕ, выход которого соединен с одним входом третьего элемента И,другой вход которого подключен к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с выходом второго одновибратора, четвертый элемент И, один вход которого является тактирующим входом блока управления, другой подключен к выходу третьего одновибратора, вход которого является синхронизирующим входом устройства, четвертый одновибратор, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов,подключенным к одному входу пятого элемента И, другие входы которого соединены с выходами генератора импульсов, четвертого одновибратора и второго дешифратора, а выход подключен к входу второго одновибратора, к другим входам первого и второго элементов И и счетному входу второго счетчика, выходы которого соединены с входами второго дешифратора, пятый одновибратор, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, входы которого соединены с выходами датчика касания, выходы которого являются информационными входами блока управления, шестой элемент И, один вход которого подключен к выходу четвертого одновибратора, шестой одновибратор, выход которого соединен с выходом второго дешифратора, а выход подключен к другому входу шестого элемента И, седьмой одновибратор, вход которого соединен с выходом пятого одновибратора, а выход подключен к одному входу седьмого элемента И, выход соединен с входом сброса второго счетчика, восьмой одновибратор, выход которого подключен к другому входу седьмого элемента И, и девятый одновибратор, вход которого соединен с выходом шестого элемента И, а выход соединен с входом восьмого одновибратора, съемник координат устройства содержит диэлектрический наконечник с диэлектрической втулкой, внутри которой размещены резистивные датчики давления,выполненные в виде угольных дисков, выходы которых являются информационными выходами съемника координат, формирователь импульсов содержит последовательно соединенный усилитель и пороговый элемент, а датчик касания выполнен в виде резистивного моста 2. Недостатком устройства является низкая динамическая точность, т.е. наличие погрешности считывания от непостоянства скорости перемещения острия пера по поверхности листа бумаги во время письма или рисования. Эта погрешность возникает как при работе с пером одного и того же пользователя, так и при работе различных пользователей, скорость написания рукописных знаков у которых между собой различается значительно сильней, чем у одного пользователя. У прототипа этот недостаток не устранен, поскольку в нем 4 4730 1 применена временная дискретизация с постоянным фиксированным шагом. Фиксированный временной шаг и обусловливает отмеченный недостаток устройства. Целью изобретения является повышение точности считывания координат путем применения переменного шага временной дискретизации, длительность которого поставлена в зависимость от величины скорости перемещения острия пишущего элемента съемника координат (пера) по поверхности листа бумаги. Для реализации временной дискретизации с переменным шагом в предлагаемое устройство введен первичный преобразователь ускорения острия пишущего элемента съемника координат в электрический сигнал,выполненный в виде пьезопластины, одним концом закрепленной в корпусе пера, механизма передачи механических колебаний кончика пера на незакрепленный конец пьезоэлемента (пьезопластины), состоящего из двухплечевого рычага с осью вращения, на нижнее плечо которого насажена катушка считывания съемника координат, к верхнему плечу рычага прикреплена пластина с пазом, в который входит незакрепленный конец пьезоэлемента. Кончик нижнего плеча рычага прижат к кончику пишущего элемента с помощью прижимной пластины, упирающейся в верхний конец верхнего плеча и прижимной пружины, насаженной на цилиндрический стержень, один конец которого механически соединен с прижимной планкой, ось вращения рычага поворачивается в скобе, имеющей ось вращения, расположенную в опоре, жестко соединенной с корпусом пера, преобразователь пьезо-э.д.с. в оптический сигнал, выполненный из усилителя пьезо-э.д.с. и первого усилителя мощности, расположенных в корпусе пера, второго усилителя мощности, расположенного в корпусе устройства, миниатюрной лампы накаливания, подключенной к выходу второго усилителя мощности, рефлектора, линзы, преобразователя оптического сигнала в электрическую проводимость, выполненного в виде фотосопротивления, светочувствительная часть которого размещена в фокальной плоскости линзы, выводы которого подключены к информационным входам одновибратора, задающего интервал(шаг) временной дискретизации устройства. Существо изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, на которых соответственно изображены блок-схема устройства и продольный разрез съемника координат. Устройство для считывания графической информации (фиг. 1) содержит планшет 1 с координатными шинами 2 по каждой координатной оси, концы которых подключены через резисторы 3 к источнику 4 питания, а начала координатных шин 2 подключены соответственно к выходам ключей 5, входы которых подключены к соответствующим информационным выходам дешифратора 6, информационные входы которого подключены к информационным выходам счетчика 7 грубого отсчета, блок 8 формирования кода точного отсчета координат, включающий в себя первый 9 и второй 10 счетчики, первый 11 и второй 12 элементы задержки, выполненные в виде одновибраторов, первый 13 и второй 14 элементы И, элемент НЕ 15, усилитель-формирователь 16, амплитудный детектор 17, триггер 18, амплитудный компаратор 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20, дешифратор 21, съемник координат 22 (фиг. 2), содержащий первую группу угольных дисков 23, первый нижний электрод 24, первый верхний электрод 25, нижнюю пьезоэлектрическую прокладку 26, диэлектрический корпус 27, пишущий элемент 28, катушку 29 индуктивности с выводами 30, которая насажена на нижнее плечо рычага 31, верхнее плечо которого входит в вырез прижимной пластины 32, которая давит на верхнее плечо рычага 31 с помощью прижимной пружины 33, расположенной на цилиндрическом стержне 34, верхнее плечо рычага 31 скреплено с пластиной 35, в вырез которой вставлен незакрепленный конец пьезоэлемента 36, на закрепленном конце которого имеется два электрода 37(один электрод виден на фиг. 2, второй находится с противоположной стороны пьезоэлемента), электроды 37 подключены к выводам 38, рычаг 31 имеет первую ось вращения 30, которая вращается в отверстиях скобы 40, к которой прикреплена вторая ось 41, имеющая возможность вращаться в опоре 42, жестко соединенной с корпусом пера, выводы 38 пропущены через отверстия 43 и 44 и подключены к выходам усилителя 45 напряжения (усилитель пьезо-э.д.с.), выход которого подключен к выходу первого усилителя 46 мощности,выход которого подключен к выходу 47 первый нижний электрод 24 и первый верхний электрод 25 подключены с помощью выводов 48 к входам мостовой схемы 49, выводы которой подключены к входам операционного усилителя 50, выход которого подключен к входу порогового элемента 51, выход которого подключен к выводу 52 усилитель 45, усилитель мощности 46, мостовая схема 49, операционный усилитель 50,пороговый элемент 51 крепятся на плате 53, размещенной в корпусе пера (все отмеченные элементы могут быть выполнены в виде одной большой интегральной микросхемы), которое также содержит вторую группу угольных дисков 54, второй нижний электрод 55, второй верхний электрод 56, среднюю диэлектрическую прокладку 57 второй нижний электрод 55 и второй верхний электрод 56 подключены к выводам 58, верхний электрод 56 прижат к диэлектрической головке 59 с помощью второй прижимной пружины 60, насаженной на диэлектрический шток 61, который механически соединен с головкой 59 шток 61 и пружина 60 размещены в колпачке 62, ввинченном в корпус пера выводы 30 катушки 23 считывания подключены к входам первого усилителя-формирователя 63, который размещен на плате 64, вывод усилителя 63 подключен к выводу 65, который совместно с выводами 47, 52, 58 проходит через отверстие 66 задней крышки 67 пера к остальным элементам схемы внутренние электронные и механические элементы пера закрываются с помощью кожуха 68 вывод 52 подключен к первому управляющему входу Д блока 69 управления (БУ 69), который содержит первый счетчик 70, который своими информационными выходами подключен к информационным 5 4730 1 входам первого дешифратора 71, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И 72, второй выход дешифратора 71 подключен к первому входу второго элемента И 73, третий выход дешифратора 71 подключен к входу элемента НЕ 74, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И 75, второй вход которого подключен к выходу первого одновибратора 76, вход которого подключен к выходу второго одновибратора 77, вход которого подключен ко второму входу элемента И 72 и ко второму входу элемента И 73, четвертый элемент И 78, первый вход которого подключен к тактирующему входу БУ 69, а второй вход подключен к выходу третьего одновибратора 79, вход которого подключен к входу синхронизации БУ 69, генератор 80 импульсов, четвертый одновибратор 81, элемент И 82, пятый одновибратор 83, шестой элемент И 84, шестой одновибратор 85, второй дешифратор 86, второй счетчик 87, седьмой одновибратор 88, седьмой элемент И 89, восьмой одновибратор 90, девятый одновибратор 91, причем входы одновибраторов 81, 83 и первый вход элемента И 82 объединены и подключены к первому входу Д БУ 69,выход одновибратора 81 подключен как к второму входу элемента И 82, так и к первому входу элемента И 84, второй вход которого подключен к выходу шестого одновибратора 85, вход которого подключен как к третьему входу элемента И 82, так и к выходу второго дешифратора 86, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго счетчика 87, счетный вход которого подключен к выходу элемента И 82 и к входу второго одновибратора 77, а также к второму входу элемента И 72 и второму входу элемента И 73, четвертый вход элемента И 82 подключен к выходу генератора 80, сбросовый вход счетчика 87 подключен к выходу седьмого элемента И 89, первый вход которого подключен к выходу седьмого одновибратора 88, вход которого подключен к выходу пятого одновибратора 83, второй вход элемента И 89 подключен к выходу восьмого одновибратора 90, вход которого подключен к выходу девятого одновибратора 91, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента И 84, второй и третий информационные входы девятого одновибратора 91 подключены соответственно к второму управляющему входу Е и третьему управляющему входу З БУ 69, выход элемента И 72 через первый информационный выход БУ 69 подключен к счетному входу счетчика 7 грубого отсчета, выход третьего элемента И 75 через второй выход БУ 69 подключен как к стробирующему входу дешифратора 6, так и к первому информационному входу блока 8 формирования кода точного отсчета, выход второго элемента И 73 подключен к третьему информационному выходу БУ 69, выход второго дешифратора 86 через четвертый информационный выход БУ 69 подключен к синхронизационному входу узла 92 преобразования величины электрического сопротивления угольных дисков 54 в цифровой код, узел 92 состоит из первого одновибратора 93, первый информационный вход В которого подключен к первому информационному входу узла 92, второй информационный вход Г одновибратора 93 подключен к второму информационному входу узла 92, выход одновибратора 94 подключен к входу элемента НЕ 95, выход одновибратора 93 и выход элемента НЕ 95 соответственно подключен к первому и второму входу элемента И 96, третий вход которого подключен к выходу второго генератора 97, выход элемента И 96 подключен к счетному входу счетчика 98, информационные выходы которого являются информационными выходами узла 92, первый и второй информационные входы узла 92 подключены к концам выводов 58 (фиг. 2), начала которых соответственно подключены к электродам 55 и 56, преобразователь 99 пьезонапряжения в величину электрической проводимости, преобразователь 99 состоит из усилителя 100 мощности и опто-электронного узла, выполненного из миниатюрной лампы 101 накаливания, рефлектора 102, собирательной линзы (конденсора) 103, фотосопротивления 104, элементы 101, 102, 103, 104 помещены в светонепроницаемый кожух 105, нить накаливания миниатюрной лампы 101 подключена к выходу усилителя 100 мощности и служит его нагрузкой, вход усилителя 100 мощности подключен к концу вывода 47,начало которого подключено к выходу усилителя мощности 46 пьезо-э.д.с., вывод 47 из съемника координат проходит к входу усилителя 100 мощности через вход Ж узла 99, а информационные выходы узла 105, являющиеся выходами фотосопротивления 104 через второй Е и третий З информационные входы БУ 69 подключены соответственно к второму и третьему входам девятого одновибратора 91. Устройство работает следующим образом. При прикосновении острия пишущего стержня 28 (фиг. 2) съемника 22 координат к поверхности листа бумаги, который располагается на планшете 1, верхняя часть пишущего стержня 28 начинает оказывать давление на столб из резистивных (угольных) дисков 23. В результате этого величина электрического сопротивления столба изменяется. Изменение сопротивления в свою очередь вызывает разбаланс датчика касания 49, информационный сигнал с диагонали которого поступает на вход операционного усилителя 50 и усиливается им до уровня срабатывания порогового элемента 51. Вследствие этого на выходе элемента 51 появляется разрешающий (высокий) потенциал. Этот потенциал открывает пятый элемент И 82 по его первому входу. Перепад выходного напряжения порогового элемента 51 с низкого уровня на высокий запускает четвертый одновибратор 81 и пятый одновибратор 83, кратковременный запрещающий (отрицательный) потенциал с выхода одновибратора 81 закрывает элемент И 84 по его первому входу и элемент И 82 по его второму входу. В результате этого импульсы на выходе элементов И 82 и И 84 отсутствуют. Время регенеративного процесса четвертого одновибратора 81 выбрано значительно большим времени регенеративного процесса пятого одновибратора 83. В свою очередь время регенеративного процесса седьмого одновибратора 88 выбрано меньшим времени регенеративного процесса пятого одновибратора 83. Благодаря такому соотношению времен регенерации одновибраторов 81, 83, 88 6 4730 1 достигается то, что в промежутке времени, в течение которого на выходе одновибратора 81 существует отрицательный потенциал, одновибраторы 83 и 88 формируют короткий импульс общего сброса. Этот импульс с выхода одновибратора 88 поступает на первый вход седьмого элемента И 89 и далее как на вход установки нулевого состояния счетчика 87, так и на установочные входы триггеров схемы. После установки триггеров схемы в исходное состояние выходным импульсом элемента И 89 отрицательный потенциал с выхода одновибратора 81 еще существует некоторое время. После сброса счетчика 87 в нулевое состояние на выходе дешифратора 86 возникает разрешающий (положительный) потенциал. Особенностью дешифратора 86 является то, что он дешифрирует одно число (константу), находящееся в счетчике 87. Выходной положительный потенциал дешифратора 86 открывает элемент И 82 по его третьему входу. После окончания регенеративного процесса в одновибраторе 81 низкий потенциал на его выходе исчезает и в результате этого элемент И 82 открывается по второму входу. Наличие разрешающих (высоких) потенциалов на первом, втором и третьем входах элемента И 82 обеспечивает прохождение импульсов от генератора 80 импульсов на выход этого элемента. С момента открытия элемента И 82 после общего сброса триггеров схемы в исходное состояние начинается первый цикл работы устройства - формирование кода грубого отсчета координаты. При формировании этого кода импульсы с выхода элемента И 82 поступают на вторые входы элементов И 73 и И 72 блока БУ 69. Однако входные импульсы проходят на выход лишь второго элемента И 72, поскольку на первом входе этого элемента присутствует разрешающий (высокий) потенциал с первого выхода дешифратора 71 операций. Этот потенциал обусловлен нулевым состоянием счетчика 70 операций. Импульсы с выхода элемента И 72 поступают на счетный вход счетчика 7. Импульсы с выхода элемента И 82 поступают также на вход одновибратора 77. С помощью одновибратора 76 по заднему фронту выходного импульса одновибратора 77 формируется короткий по времени отрицательный импульс ОПРОС. Этот импульс с выхода одновибратора 76 поступает на второй вход элемента И 75. На первом входе этого элемента присутствует высокий потенциал с выхода элемента НЕ 74, так как на его входе присутствует низкий потенциал с третьего выхода дешифратора 71. Выходной импульс элемента И 75 поступает на стробируемый вход дешифратора 6. При поступлении счетных импульсов в счетчик 7 и импульсов опроса через стробируемый вход в дешифратор 6 с помощью ключей 5 осуществляется последовательный во времени и пространстве опрос координатных шин по оси . Одновременно импульсы ОПРОС поступают на вход элемента НЕ 15. С каждым очередным опросом координатной шины на выходе усилителя 63 (фиг. 2) считывания появляется двуполярный сигнал считывания, который поступает на вход усилителя-формирователя 16 и далее на амплитудный детектор 17, которые формируют из отрицательного полупериода сигнала считывания отрицательны прямоугольный импульс, длительность которого определена длительностью основания отрицательного полупериода сигнала считывания. Прямоугольный выходной импульс детектора 17 поступает на вход первого элемента 11 задержки, который совместно со вторым элементом 12 задержки формирует короткий положительный импульс СТРОБ. Этот импульс благодаря элементам 11 и 12 задержки становится сдвинутым во времени относительно переднего фронта отрицательного полупериода сигнала считывания. Процесс опроса координатных шин и одновременное формирование кода грубого отсчета на счетчике 7 идет до тех пор, пока опрашиваемая координатная шина не окажется слева от катушки 29 индуктивности съемника координат 22. Когда идет опрос координатных шин, находящихся от катушки 29 индуктивности справа, импульсы с выхода второго элемента 12 задержки поступают на первый вход элемента И 14, но на выход этого элемента не проходят, так как момент его поступления совпадает с моментом отсутствия высокого потенциала сигнала ОПРОС с выхода элемента НЕ 15, то есть сигнал ОПРОС и сигнал СТРОБ не совпадают во времени. Сигнал СТРОБ появляется позднее, чем сигнал ОПРОС. Как только опрашиваемая координатная шина оказалась слева от катушки 29 индуктивности сигнал считывания на выходе усилителя 63 меняет фазу на 180 градусов. После переворота фазы сигнала считывания процесс формирования сигнала СТРОБ происходит аналогично тому, как это происходило при опросе шин, лежащих справа от катушки 29 индуктивности съемника 22 координат. Однако в случае, когда опрашиваемая координатная шина находится слева от катушки и сигнал считывания претерпел переворот фазы - момент появления отрицательного полупериода сигнала считывания стал практически совпадать с моментом возникновения сигнала ОПРОС. В результате этого и выходной положительный импульс (сигнал СТРОБ) элемента 12 задержки начинает совпадать во времени с моментом существования разрешающего (высокого) потенциала с выхода элемента НЕ 15. Кратковременное совпадение двух высоких потенциалов на первом и втором входах элемента И 14 вызывает появление кратковременного положительного импульса на выходе этого элемента. Таким образом, когда опрашиваемая координатная шина 2 находится справа, то катушки 29 индуктивности, выходной сигнал СТРОБ с выхода элемента 12 задержки не совпадает во времени с появлением положительного потенциала опорного сигнала с выхода элемента НЕ 15, а как только опрашиваемая координатная шина 2 оказалась слева от катушки 29 индуктивности съемника 22 координат - это совпадение имеет 4730 1 место. Положительный импульс с выхода элемента И 14 поступает также на вход элемента И 78 и далее на счетный вход счетчика 70. Вследствие этого счетчик 70 переключается с операции формирования кода грубого отсчета на операцию формирования кода точного отсчета При этом на первом выходе дешифратора 71 появляется запрещающий потенциал, а на втором выходе дешифратора 71 - разрешающий потенциал. Запрещающий (отрицательный) потенциал первого выхода дешифратора 71 закрывает элемент И 72 начала-конца формирования кода грубого отсчета. В результате этого поступление импульсов с выхода И 72 на счетный вход счетчика 7 грубого отсчета прекращается. Код информационных выходов счетчика 7 грубого отсчета определяет координату местоположения (в шагах укладки координатных шин) проекции геометрического центра индукционной катушки съемника координат 72 на плоскость планшета относительно его начала координат по оси . Разрешающий потенциал второго выхода дешифратора 71 открывает элемент И 73 по первому входу. Благодаря этому элемент И 73 становится подготовленным для прохождения импульсов с выхода элемента И 82 через второй вход элемента И 73 на счетный вход счетчика 10. С переходом триггера 18 в единичное состояние, высокий потенциал с его прямого выхода поступает на вход элемента И 13. На этапе формирования кода точного отсчета импульсы с выхода элемента И 70 продолжают поступать на стробируемый вход дешифратора 6 и далее на вход ключа 5, номер которого стал известен после цикла формирования кода грубого отсчета, а следовательно, будут продолжать поступать и токовые импульсы опроса в координатную шину, подключенную к выходу этого ключа. Поэтому на второй вход амплитудного компаратора 19 будут поступать импульсы считывания с выхода усилителя 63. В результате поступления на счетный вход счетчика 10 импульсов с выхода элемента И 73 на выходе ЦАП 20 появляется ступенчато нарастающее компенсирующее напряжение, которое поступает с аналогового выхода ЦАП 20 на первый вход амплитудного компаратора 19 и начинает компенсировать выходной сигнал усилителя 63 (компенсируется амплитуда положительного полупериода этого сигнала). Таким образом, в цикле формирования кода точного отсчета на первый вход амплитудного компаратора 19 поступает линейно-ступенчато нарастающее напряжение с выхода ЦАП 20, а на второй вход амплитудного компаратора 19 поступает сигнал считывания с выхода усилителя 63. Амплитуда двуполярных выходных импульсов усилителя 63 (в частности амплитуда положительного полупериода) зависит от того, на каком расстоянии от выбранной координатной шины 2 находится геометрический центр катушки индуктивности. Нескомпенсированные входные импульсы (положительной полярности) со второго входа амплитудного компаратора 19 проходят на его выход и в отформированном виде поступают через вход элемента И 13 на счетный вход счетчика 9. Поступление на счетный вход счетчика 9 импульсов с выхода амплитудного компаратора 19 будет происходить до тех пор, пока не наступит компенсация положительного полупернода сигнала считывания соответствующим выходным компенсирующим напряжением ЦАП 20. Импульсы опроса в выбранную координатную шину 2 и импульсы на вход счетчика 10 будут поступать и после компенсации положительного полупериода сигнала считывания, следовательно, сигнал считывания будет поступать на второй вход амплитудного компаратора 19 и после компенсации положительного полупериода сигнала считывания. Однако эти импульсы в отформированном виде не будут проходить на выход амплитудного компаратора 19. Подача тактовых импульсов опроса в опрашиваемую координатную шину 2 и импульсов в счетчик 10, а следовательно, и формирование компенсирующего напряжения ЦАП 20 идет до тех пор, пока на счетчике 10 не зафиксируется число импульсов, равное константе. Это число дешифрируется дешифратором 21. На выходе дешифратора 21 появляется запрещающий потенциал, который поступает на вход одновибратора 79. Перепад напряжения на его выходе с высокого уровня на низкий уровень вызывает кратковременный импульс на его выходе. Этот импульс проходит через элемент И 78 и поступает на счетный вход счетчика 70 операций. Импульс с одновибратора 79, пройдя элемент И 78, увеличивает содержимое счетчика 70 операций на единицу, поэтому дешифратор 71 своим вторым выходом закрывает элемент И 73 по его первому входу. На третьем выходе дешифратора 71 возникает разрешающий (высокий) потенциал, который инвертируется элементом НЕ 74. Поэтому элемент И 75 закрывается по его первому входу. Таким образом прекращается подача как токовых импульсов опроса в выбранную координатную шину 2, так и счетных импульсов на счетный вход счетчика 10 с выхода элемента И 73. В результате этого цикл формирования кода точного отсчета заканчивается. На счетчике 9 зафиксирован код точного отсчета. Он образован в результате измерения (в цифровой форме) амплитуды положительного полупериода сигнала считывания. Этот код уточняет местоположение проекции геометрического центра катушки внутри шага укладки координатных шин относительно выбранной координатной шины 2. Итак, с появлением низкого уровня на выходе элемента НЕ 74 и низкого уровня на втором выходе дешифратора 71 формирование полного кода координаты по осизаканчивается. На счетчике 7 зафиксиро 8 4730 1 ван код грубого отсчета, а на счетчике 9 - код точного отсчета координаты точки касания острия пишущего стержня к поверхности носителя графической информации, расположенного на поверхности планшета устройства. После формирования полного кода координатыточки касания, формируется полный код координатыэтой точки. Для формирования полного кода координатыслужит аналогичный счетчик грубого отсчета координаты , дешифратор и группа ключей коммутации координатных шин по координатной оси(перечисленные узлы на фиг. 1 не показаны). В цикле формирования полного кода координатыимпульсы с выхода элемента И 82 продолжают поступать на счетный вход счетчика 87. Количество импульсов (константа), прошедших с выхода элемента И 82 такое, что их достаточно для формирования полного кода координатыи координаты . Импульсы с выхода элемента И 82 подсчитываются счетчиком 87. Как только число зафиксированных этим счетчиком импульсов достигнет константы, на выходе дешифратора 86 возникает запрещающий (низкий) потенциал, который закрывает элемент И 82 по его третьему входу. Поступление импульсов на выход элемента И 82 прекращается. Перепад выходного напряжения дешифратора 86 с высокого уровня на низкий поступает на входы запуска одновибратора 94 и одновибратора 93. Одновибратор 94 генерирует кратковременный положительный импульс. Длительность этого импульса имеет постоянную величину. Одновибратор 93 также генерирует положительный импульс, но длительность его выходного импульса зависит от того, какой величины обладает сопротивление резистивного столба, составленного из угольных дисков 54, то есть от омического (активного) сопротивления датчика давления. Изменение сопротивления датчика имеет определенный диапазон, начало этого диапазона определено отсутствием давления на острие пишущего элемента, то есть ситуацией, когда кончик пера не касается листа носителя графической информации. В этом случае, если запустить одновибратор 93 (например, в режите наладки устройства), то он сформирует импульс максимальной длительности (эта длительность зависит от конструкции конкретного датчика). При нажатии пера на лист бумаги это сопротивление уменьшается, а следовательно, уменьшается и длительность выходного импульса. Но даже при сильном нажатии (максимальное давление на датчик со стороны пишущего элемента) сопротивление датчика имеет определенную минимальную величину. Для того чтобы компенсировать (блокировать) длительность выходного импульса, обусловленную этой величиной,введены элементы 94, 95. За счет их происходит укорачивание выходного импульса одновибратора 93 на величину, пропорциональную упомянутой величине сопротивления, что ведет к уменьшению разрядности вычитающего счетчика 98. Положительный выходной импульс одновибратора 94 инвертируется элементом НЕ 95. Поэтому элемент И 96 закрыт по второму входу на время, равное длительности выходного импульса (низкого уровня) элемента НЕ 95. Модулированный по длительности (по ширине) положительный импульс с выхода одновибратора 93 открывает элемент И 96 по его третьему входу. Если давление на угольные диски 54 меньше некоторого максимального значения и, следовательно, сопротивление датчика давления больше минимального значения,то на выходе одновибратора 93 появляется импульс, длительность которого превышает длительность отрицательного импульса с выхода элемента НЕ 95. Импульсы с генератора 97 поступают на третий вход элемента И 96, но на его выход не проходят в течение времени существования отрицательного импульса на втором входе элемента И 96 с выхода элемента НЕ 95. Как только регенеративный процесс одновибратора 94 завинчивается, на его выходе появляется отрицательный потенциал, который инвертируется элементом НЕ 95, что ведет к появлению разрешающего (высокого) потенциала на втором входе элемента И 96 с выхода элемента НЕ 95. На первом входе элемента И 96 продолжает присутствовать положительный импульс с выхода одновибратора 93. Наличие высокого потенциала с выхода элемента НЕ 95 на первом входе элемента И 96 и кратковременного, модулированного по длительности положительного импульса с выхода одновибратора 93 на первом входе элемента И 96, обусловливает открытое состояние последнего. В результате этого импульсы с выхода генератора 97 импульсов проходят через элемент И 96 и поступают на вычитающий вход счетчика 98. При начальной установке всех триггеров схемы в исходное состояние в данный счетчик было записано число, пропорциональное минимальному давлению на пишущий элемент пера (записывается некоторое максимальное для конкретного датчика число). Импульсы с выхода элемента И 96 на вход вычитающего счетчика 98 будут поступать в течение временного промежутка, начало которого определено моментом появления положительного потенциала на выходе элемента НЕ 95, а конец - моментом появления отрицательного потенциала с выхода одновибратора 93, этот потенциал появится после окончания регенеративного процесса в этом одновибраторе. Следовательно, длительность открытого состояния элемента И 96 зависит от длительности положительного импульса с выхода одновибратора 93. Поэтому и количество импульсов с выхода элемента И 96 на счетчик 98 будет также зависеть от длительности этого импульса. Импульсы с выхода элемента И 96 последовательно поступают в счетчик 98 и уменьшают содержимое этого счетчика. Остаток от константы, находящийся на счетчике 98 4730 1 после закрытия элемента И 96, будет характеризовать величину текущего давления на пишущий элемент пера. Код остатка является кодом давления, которое имеет место в точке касания пера на носитель графической информации. С момента закрытия элемента И 96 цикл формирования кода давления заканчивается. Перепад выходного напряжения дешифратора 86 с высокого на низкий уровень запускает также шестой одновибратор 85. Отформированный выходной импульс одновибратора 86 проходит через шестой элемент И 84 и запускает девятый одновибратор 91. В отличие от прототипа 2 длительность выходного импульса одновибратора 91 регулируема. Механизм установки текущего значения длительности выходного импульса одновибратора 91 следующий. При начертании символа или некоторой кривой, кончик пишущего элемента 23 совершает микроперемещения, которые передаются через нижнее плечо рычага 31 и пластину 35 на незакрепленный конец пьезоэлемента 36. Рычаг 31 может свободно в определенных пределах совершать колебания вокруг оси 41. Механические колебания пластины 35 преобразуются в электрический выходной сигнал (пьезо-э.д.с.) пьезоэлемента 36. Этот сигнал через электроды 37 и выводы 36 поступает на вход усилителя 45 напряжения с большим входным внутренним сопротивлением, что необходимо для согласования с высокоомным пьезодатчиком 36. Выходное пьезонапряжение с усилителя 45 поступает на вход первого усилителя мощности 46, с выхода которого усиленное по мощности выходное напряжение пьезодатчика поступает с помощью вывода 47 из пера в узел 90 на вход второго усилителя 100 мощности, расположенного вне корпуса пера. Необходимо отметить, что применение рычага 31 и пластины 35 достигается эффект механического усиления по амплитуде микроперемещения кончика пишущего элемента 96. Нижнее плечо рычага 31 и пластина 36 выполняют роль механического трансформатора-усилителя, благодаря чему свободный конец пьезоэлемента 36 подвергается эффективному механическому воздействию. Вследствие применения такого решения выходной сигнал пьезоэлемента 36 достигает высоких амплитуд. В свою очередь это повышает чувствительность пера к микроперемещению острия пишущего элемента. Сигнал с выхода усилителя 100 мощности вызывает свечение нити накаливания лампы 101. Интенсивность свечения зависит от выходного тока усилителя 100 мощности, который определен величиной пьезонапряжения. Оно в свою очередь зависит от скорости перемещения острия пера по листу бумаги. Если острие перемещается быстро - лампа 101 накаливания светится ярче и, наоборот, при замедлении движения острия пера она начинает меньше излучать света. То есть, происходит преобразование скорости перемещения острия пера в световой сигнал лампы 101 накаливания. Наряду с этим лампа 101 накаливания в силу тепловых инерционных свойств играет роль интегратора пьезо-сигнала. Благодаря интегрированию сигнала с пьезо-датчика световой поток, падающий на фоторезистор 100, пропорционален не ускорению, а скорости перемещения острия пишущего элемента. Световой поток от лампы 101 накаливания с помощью рефлектора 102 и конденсора 103 фокусируется на светочувствительном участке фоторезистора 104. Этими конструктивными мерами достигается эффективное преобразование светового потока в электрическую проводимость фотосопротивления 104. Наряду с этим данное решение преобразователя пьезо-э.д.с. в электрическую проводимость фотосопротивления 104 позволяет осуществить гальваническую развязку между цепями управления одновибратора 91 от выходных цепей преобразователя, что повышает помехозащищенность всего устройства в целом. Поскольку фотосопротивление 104 является времязадающим элементом одновибратора 91, то к моменту прихода импульса на запускающий вход одновибратора 91 на его информационных входах, к которым подключено фотосопротивление, будет присутствовать определенная величина сопротивления этого фотосопротивления, которая в свою очередь зависит от скорости перемещения острия пера. Таким образом, величина временного интервала на выходе одновибратора 91, определяющая шаг временной дискретизации, будет функционально (в частном случае линейно) связана с мгновенным значением скорости перемещения острия пера. То есть происходит преобразование величины скорости перемещения острия пишущего элемента пера во временной интервал выходного сигнала одновибратора 91. Задним фронтом выходного импульса одновибратора 91 запускается восьмой одновибратор 90. Выходной кратковременный импульс одновибратора 90 проходит через седьмой элемент И 89 по его второму входу и сбрасывает счетчик 87 и все триггеры схемы в исходное состояние. На выходе дешифратора 86 снова появляется разрешающий потенциал, который открывает элемент И 82 по его третьему входу. В результате этого на выходе элемента И 82 появляются импульсы. Снова начинается формирование кода координатии кода давления, но уже новой точки, так как за время регенеративного процесса одновибратора 91 острие пишущего элемента съемника 22 координат сместилось на некоторое расстояние по обеим координатным осямиотносительно начала координат планшета. Время задержки (время регенеративного процесса) одновибратора 91 формируется с учетом скорости написания графической информации пользователем устройства Это время определяет паузу, по истечение ко 10 4730 1 торой начинается формирование кода координаты очередной точки касания пера и соответствующего этой точке формирование кода давления пера на носитель информации. Таким образом, пока пользователь наносит пером рукописную графическую информацию на лист бумаги(или другой небумажный носитель графической информации) и на выходе порогового элемента 51 (триггер Шмитта) присутствует положительный потенциал, будет происходить и циклическое формирование как кода координаты очередной (текущей) точки касания пишущего элемента, так и кода давления соответствующего координатам каждой очередной точки касания (точка касания перемещается в плоскости считывания по мере перемещения пера рукой пользователя). Коды координат и коды давления точек касания могут передаваться в ЭВМ по сигналу с элемента И 89 для дальнейшей обработки. Как только пользователь прекратит нанесение графических символов или рисунков на лист бумаги сопротивление первого датчика давления, состоящего из угольных дисков 23 изменится,произойдет переход датчика касания 49 в исходное состояние, сигнал на выходе усилителя 50 уменьшится до уровня выключения порогового элемента 51, на его выходе появится отрицательный (запрещающий потенциал). В результате этого элемент И 82 закрывается по первому входу, формирование кода координат и кода давления и их выдача в ЭВМ прекращается. Применение переменного шага временной дискретизации графической информации в процессе ее написания или рисования, реализуемое введением в устройство усилителя мощности, опто-электронного узла и новой конструкции съемника координат, а также введение конструктивных межблочных связей позволило повысить точность устройства считывания графической информации. Источники информации 1.1728872 А 1, 1992. 2.1372343, 1985. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 11