БИБЛИОТЕКА УЧАЩЕГОСЯ Российский патент 1997 года по МПК G11B23/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано человеком в нашей стране и других странах в системе образования, начиная с первого класса обучения в школе (техникуме), а затем в вузе, научной и другой технической деятельности, а также при решении ежедневных служебных, хозяйственных, бытовых и других проблем.

Цель изобретения: 1. предоставить в портативном варианте человеку, начиная с первого класса обучения в школе, а затем вузе и на всю жизнь личную библиотеку емкостью информации более ста двадцати пяти тысяч четырехсот томов (в томе 600 страниц, на странице 4500 букв); 2. обеспечить полную автоматизацию процесса обучения в школе, техникуме, вузе и при других формах обучения; 3. увеличить емкость библиотеки.

Известна библиотека учащегося в форме выдаваемых ему учебников, справочников, словарей и ежедневно формируемых им конспектов лекций, контрольных, домашних, классных, лабораторных, практических и других работ и заданий.

Вышесформулированная библиотека учащегося не представляет возможности автоматизировать учебный процесс, вследствие чего технические средства программированного обучения, разрабатываемые до настоящего времени, в том числе компьютерные классы, не достигали своей цели повысить качество и результат обучения при существенном физическом и моральном облегчении труда преподавателя. Кроме того, в процессе обучения учащегося результаты его многолетнего труда теряются в форме "ненужных" конспектов лекций, сочинений, контрольных, домашних, классных, лабораторных, курсовых, дипломных и других работ и заданий, творческих разработок и идей, а сохраняющиеся конспекты лекций, других творческих разработок и идей в форме тетрадей и дневников неэффективно используются вследствие трудности их классификации и отыскания в ручном варианте в конкретной обстановке записей идей, формул, выводов, решений и заключений.

Для достижения цели библиотека учащегося состоит из N магнитных карт, тонких магнитных пленок, матриц голограмм, а также узла записи и воспроизведения информации, размещенных в дипломате геометрических размеров 440 мм•320 мм•120 мм. Носители информации как в кассетах, так и без них установлены на двухярусных поворотных платформах, которые размещены так, что узел записи и воспроизведения может осуществлять запись и считывание с N носителей информации. Процесс записи информации как в битовой, так и картинно-буквенной формах представления на носители, кроме узла записи, осуществляется с помощью дисплея с электронной панелью, электронным карандашом, электронным ластиком. Для записи и воспроизведения информации библиотека на рабочем месте с помощью шарнирного разъема (интерфейса) соединяется с персональной ЭВМ класса программирования обучения. Рабочие места оснащены дисплеями с электронными панелями, электронными карандашами, электронными ластиками. Учащиеся при подготовке к очередному занятию домашние задания выполняют на таких рабочих местах, подключив свои библиотеки к персональной ЭВМ класса программированного обучения, которая с помощью соответствующих узлов библиотек осуществляет запись выполняемых учащимся домашних или классных заданий. На очередном занятии персональная ЭВМ класса программированного обучения без вмешательства преподавателя за 5 мин до конца урока проверяет выполненные задания и индицирует на средстве отображения информации коллективного пользования оценки учащихся класса (учебной группы) и заносит их в ведомость, которая хранится в запоминающем устройстве ПЭВМ. Оценки заносятся и в библиотеки учащихся.

На фиг. 1 изображена схема работы и размещения в дипломате двух (из четырех) кассет с голографическими носителями информации и составляющих элементов узла записи и воспроизведения информации библиотеки учащегося; на фиг. 2а кассета 17 без кожуха с носителями информации 5; на фиг. 2б схема размещения в дипломате 1 кассет с носителями информации (без изображения элементов узла записи и воспроизведения информации) при снятой правой боковой стенке дипломата (см. фиг.1); на фиг. 3 механизм подключения носителей информации к узлам записи и воспроизведения информации; на фиг. 3а вид спереди, на фиг. 3б вид слева механизма с матрицей голограмм 30 без кассеты.

На фиг. 1 изображена схема работы и размещения в дипломате 1 двух (из четырех) кассет с голографическими носителями информации и составляющих элементов узла записи и воспроизведения информации. В дипломате 1 указанных размеров размещены: матрица фотоприемников 2, кассета с носителями информации 3, лазер 4, линза Л7, превращающая мнимое изображение страницы информации в действительное, матрица голограмм 5, электрооптический переключатель поляризации 6, устройство набора страниц 7, записывающая линза 6, модулятор 8, призма 9, пленочный анализатор 10, матрица гололинз 11, вторая кассета с носителями информации 12, точно над которой прикрепленная к съемной части дипломата находится третья кассета с носителями информации 20, с которой носители информации могут перемещаться в кассету 3 и обратно, а также в кассету 21 и обратно, находящуюся над линзами Л3, Л4 и Л5. Целесообразно в библиотеке учащегося устанавливать 2 таких узла.

Оптическая система обеспечивает совпадение объектного и опорного пучков в плоскости регистрации голограммы при адресации пучков на матрице голограмм 5, которая запоминает картину интерференции в виде Фурье-голограмм малого размера. Фурье-голограмму входной страницы называют субголограммой. Она представляет собой ячейку голографической памяти, хранящую страницу цифровой информации объемом около 10⁴ бит. Массив страниц на матрице голограмм 5 расположен в виде регулярно размещенных субголограмм. Координаты каждой из них, представляющие адрес соответствующей страницы, фиксирует адресная память. При считывании информации вектор поляризации лазерного пучка поворачивают на нужный угол с помощью электрооптического переключателя поляризации (ЭОП) 6 и направляют на нужную голограмму. Выбранную голограмму освещает только опорный пучок, поскольку объектный блокирован пленочным анализатором 10. Мнимое изображение страницы, восстановленное выбранной голограммой, превращается в действительное с помощью линзы Л7, после чего оно проектируется на матрицу фотоприемников 2, которая имеет те же относительные размеры, что и УНС.

Фотоматрица детектирует восстановленное изображение и запоминает считанную информацию. Выборку информации из фотоматрицы можно производить как последовательно, так и параллельно обычными декодирующими электронными устройствами.

Для увеличения информационной емкости библиотеки и достижения целей изобретения в дипломате устанавливается в кассетах 148 матриц голограмм размером 40 мм•40 мм.

На фиг. 2а изображена кассета 17 без кожуха с внутренним радиусом R₁=25 мм, с внешним радиусом R₂=65 мм. В кассете может быть установлено 39 матриц голограмм 5. Из расчета, что голографическая память будет иметь емкость порядка 10⁹ бит/см², на одной матрице голограмм 5 будет размещаться информация в объеме 848 томов. В томе 600 страниц, на одной странице 4500 букв. В 4 кассетах может быть установлено 156 матриц голограмм 5. Из условия, что для перемещения матриц голограмм 5 из трех кассет в кассету 3 и обратно, осуществляющую непосредственное подключение матриц 5 к узлу записи и воспроизведения информации, необходимо иметь в каждой кассете свободными по 2 места для матриц голограмм 5, в библиотеке будет установлено не 156 матриц голограмм, а 148. В "юбке" кассеты 17 имеются матричные отверстия 18, 19 для определения адреса требуемой матрицы голограмм 5, который формируется сигналами, вырабатываемыми парами единичный источник света полюс фотодиод.

На фиг. 2б изображена схема размещения в дипломате 1 кассет с носителями информации (без изображения элементов узла записи и воспроизведения информации) при снятой боковой стенке дипломата 1 (см. фиг. 1). Кассеты 3, 12, 20 и 21 с носителями информации 5 снабжаются автономными шаговыми микродвигателями, при работе которых осуществляется вращение вокруг своих осей кассет с носителями информации 5. По образующей боковых частей кожухов кассет имеются вырезы, через которые носители информации 5 могут выдвигаться из одной кассеты и перемещаться в другую кассету с целью подключения выбранного носителя информации 5 к узлу записи и воспроизведения информации.

Механизм подключения носителей информации к узлам записи и воспроизведения информации.

На фиг. 3 изображен механизм подключения носителей информации к узлам записи и воспроизведения информации. На фиг. 3а вид спереди механизма, а на фиг. 3б вид слева механизма с матрицей голограмм 30 без кассеты, где 22, 24, 41, 43 радиально-упорные подшипники; 23, 25 два вертикально установленных стальных стержня, на одном из которых нанесена правосторонняя резьба, а на другом левосторонняя резьба; 26, 39 специальные гайки; 27, 28 шарнирные соединения. Еще два шарнирных соединения штанги 31 с планкой 34 и штанги 35 со специальной гайкой 39 на фиг. 3 не имеют своих цифровых значений; 29, 40 - направляющие захваты стальной планки 34; 30 матрица голограмм; 31, 35 - стальные штанги перемещения стальной планки 34 вместе с матрицей голограмм; 32, 33 стальные направляющие стержни; 34 стальная планка; 36, 37, 38 - передача вращательного вала микроэлектродвигателя 42 стальным стержням 23, 25; 42 микроэлектродвигатель.

Работа механизма происходит следующим образом (см. фиг. 3а).

При вращении вала микроэлектродвигателя 42 по часовой стрелке стальные стержни 23, 25 вращаются против часовой стрелки. Так как на стержне 23 и специальной гайке 26 нанесена левостороняя резьба, то по стержню 23 и направляющему стержню 33 гайка 26 будет перемещаться вниз в сторону передачи 36. В то же время специальная гайка 39 будет перемещаться вверх от передачи 38, т. к. на стержень 25 и гайку 39 нанесена правосторонняя резьба. Специальные гайки 26, 39, перемещаясь к противоположным концам своих стальных стержней с нанесенными резьбами, штангами 31, 35 выдвигают в направлении от плоскости чертежа стальную планку 34, которая выдвигает матрицу голограмм из кассеты в узел записи и воспроизведения информации или в другую кассету (см. фиг. 3б).

Работой механизма, как и всей библиотеки учащегося, управляет ПЭВМ обучающе-контролирующего комплекса вместе с дисплеем или ПЭВМ и дисплей семьи. Используя малый шаг резьбы стальных стержней со специальными гайками, варьируя скорость вращения микроэлектродвигателя и работу узла записи и воспроизведения информации, ПЭВМ обеспечивает требуемую мощность подключения матрицы к узлу записи и воспроизведения информации. В исходное положение механизм устанавливается путем обеспечения ПЭВМ вращения вала микроэлектродвигателя в обратную сторону. От узла записи и воспроизведения информации матрица голограмм в кассету устанавливается таким же механизмом, установленным на противоположной стороне узла записи и воспроизведения информации относительно кассеты.

Экономическим эффектом рассмотренного устройства является то, что информационная емкость библиотеки учащегося в 148 раз больше по сравнению с известными голографическими запоминающими устройствами. Библиотека учащегося, имеющая такую емкость информации, не устареет за сотни лет научно-педагогической мысли.

Использование: в системе образования и других областях для записи, хранения и воспроизведения информации. Сущность изобретения: библиотека учащегося содержит носители информации. Особенность библиотеки состоит в том, что она выполнена в виде размещенных в дипломате по двухъярусной системе четырех поворотных кассет с голографическими носителями информации, с приводом от штанговых микродвигателей. Голографические носители информации установлены по радиальным направляющим поворотных кассет с возможностью в любой последовательности их выдвижения и подключения к узлу записи и воспроизведения информации, размещенному в дипломате, причем первая и вторая поворотные кассеты, размещенные в первом ярусе, смещены относительно третьей и четвертой кассет, расположенных во втором ярусе, на величину, равную трем радиусам кассеты, таким образом что оси вращения второй и третьей кассет совпадают. 3 ил.

Библиотека учащегося, содержащая носители информации, отличающаяся тем, что она выполнена в виде размещенных в дипломате по двухъярусной системе четырех поворотных кассет с голографическими носителями информации, с приводом от шаговых микродвигателей, при этом голографические носители информации установлены по радиальным направляющим поворотных кассет с возможностью в любой последовательности их выдвижения и подключения к узлу записи и воспроизведения информации, размещенному в дипломате, причем первая и вторая поворотные кассеты, размещенные в первом ярусе, смещены относительно третьей и четвертой кассет, расположенных во втором ярусе, на величину, равную трем радиусам кассеты, таким образом, что оси вращения второй и третьей кассет совпадают.