Устройство для ввода рукописной информации Советский патент 1988 года по МПК G06K11/06 

QO

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода в ЭВМ рукописной информации.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности и достоверности вводимой информации,

На фиг. 1 изображена конструкция используемого в устройстве п.ера для ввода рукописной информации, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4- электрическая схема устройства.

Перо устройства содержит (фиг. 1) инерционный элемент 1, полый корпус 2, внутри которого расположены датчики ускорения и давления.

Датчик ускорения вьтолнен в виде тензодатчика и образован пластинами 3 и проволочными тензорезистора- ми 4. Датчик давления выполнен в виде тензодатчика и образован пластинами 5 и проволочными тензорезистора- ми 6. На центральной оси пера расположен пишущий элемент 7.

Тензорезисторы 4 датчика ния обозначены , R ,-R.

Тензорезисторы 6 датчика давления обозначены Ry-R, Rj-Rg,

Тензорезисторы R,, Rg и R,, Rj, . расположенные по оси х, включены в электрический, мост постоянного тока х1 (фиг. 2).

Тензорезисторы Rj, R, и Rj, R. расположенные по оси у, включены в электрический мост постоянного тока

У1Аналогично в мосты х2 и у 2 включены Тензорезисторы R , R , Rj, R и R Rg Ry Rg .

Устройство содержит также дифференциальные усилители 8 (DA1), 9 (DA2 10 (DA3), 11 (DA4), 12 (DA5) и 13 (DA6).

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии взаимно перпендикулярные пластины 3 и 5 датчи ков давления и ускорения, расположенных в нижней и верхней части пера соответственно, недеформированы, тензо- резисторы имеют одинаковые сопротивления и электрические мосты постоянного тока сбалансированы. Электрические сигналы на выходах х и у дифференциальных усилителей 12 и 13 равны нулю.

Q

0 5

Q

, 5

5

При написании рукописных символов (прикосновения, нажатии и движении) пишущим элементом 7 по твердой поверхности, например бумаге, происходит деформация пластин 5 датчика давления, что приводит к изменению сопротивления тензорезисторов R.-Rj и Rj-R (фиг. 1) и разбалансу мостов х2 и у2. Электрический сигнал разбаланса мостов усиливается дифферен- циальньши усилителями ВАЗ, DA4, DA5, DA6 (фиг. 2).

При написании символов верхний конец пера описывает в пространстве траекторию символа, написанного нижним концом, пишущим элементом, но повернутую на 180. За счет инерционности массы инерционного элемента 1 происходит деформация пластин 3 датчика ускорения. Деформация пластин приводит к изменению сопротивления тензорезисторов и и разбалансу мостов х1 и у1. Сигнал раз- баланса усиливается усилителями DA1, DA2, DA5, DA6.

Рассмотрим работу пера для ввода рукописной информации более подробно. При вертикальном положении пера и движении пишущего элемента по бумаге по оси X, например, слева направо происходит деформация пластин 3, расположенных по оси х (фиг. 1). За счет сопротивления бумаги пластины 3 датчика давления с тензорезистора- ми RJ и R сжимается, а с тензоре- зисторами Rg и Rg растягивается.Сопротивление тензорезисторов R j и R увеличивается, а Rg и R - уменьшается.

В то же время пластины 5 датчика ускорения также подвергаются деформации за счет инерционности инерционного элемента 1, растягивается пластина с тензорезисторами R и R и сжимается с тензорезисторами R и Rg . Сопротивление тензорезисторов R и Rg увеличивается, а R и Rg - уменьшается.

Так как изменяются сопротивления тензорезисторов, включенных в мосты х1 и х2, происходит их разбаланс При этом на инвертирующем входе Д|Иф- ференциального усилителя DA1 появляется сигнал разбаланса моста х1 положительной .полярности, на инвертирующем входе усилителя DA3 появляется сигнал разбаланса моста х2 отрицательной полярности.

3141

У,,силенные сигналы разных полярностей подаются на дифференциальный усилитель DA5, причем сигнал отрицательной полярности подается на неинверти- рующий вход, положительный - на инвертирующий. Таким образом на выходе х появляется сигнал отрицательной полярности.

Пластины, расположенные по оси у, JQ деформируются незначительно и в плос- , в которой не происходит изменения сопротивления тензорезисторов, намотанных на эти пластины. На выхо- де у сигнал отсутствует.

При направлении движения по оси х справа налево деформируются те же пластины, но деформация происходит в

и RJ сжимаются. Сопротивление RJ и R,

зорезисторов

{ увеличиваетс

противоположном направлении. Р1зменяются сопротивления тензорезисторов, 20 + ъ уменьшается. Происходит тензорезисторы Rf и Rj датчика давления увеличивают свое сопротивление, а Rj и Rg - уменьшают. Соответственно для датчика ускорения сопротивлеразбаланс моста у1. Отрицательная полярность разбаланса моста подае на инвертирующий вход дифференциал ного усилителя DA2. На выходе усил теля появляется сигнал положитель ной полярности, т.е. сигнал компе сации наклона пера. Таким образом на выходе у присутствует сигнал, ответствующий движению пера с комп сацией наклона. На выходе х сигнал отсутствует.

ние

вается,

тензорезисторов

R. и R,j увеличи-

R

и R уменьшается. Про

исх8дит изменение полярности разбаланса мостов х1 и х2 на противопо- лб жную, что вызывает изменение полярности на выходе х.

На выходе у сигнал отсутствует по указанной причине.

Аналогично работает перо при движении по оси у. Работают тензорезис- тЬры R, Rg и R, Rg датчика давлени и Rj, R и Rj, R датчика ускорения. Происходит разбаланс мостов у1 и у2. Сигналы разбаланса усиливаются диф- ференциальньми усилителями DA2, DA4, DA6. На выходе у появляется сигнал соответствующей полярности в зависимости от направления вверх-вниз, а на выходе х сигнал отсутствует. Ребра по оси X не вызывают изменения сопротивления тензорезисторов.

Компенсация ошибки при положении пера, отличающемся от вертикального положения, и уменьшение погрешности от угла наклона пера происходит следующим образом. Например, - угол наклона лежит в плоскости ребер с тензоре зисторами R, Rg и Rg, R датчика давления и Rj, R и R4. RS Датчика ускорения, т.е. в плоскости оси у. При нажатии на перо происходит растяжение пластин с тензорезисторами Rg и сжатие с Rg и R. Со-против

HR;

ление

тензорезисторов R и R увеличивается, Rg

и R 8

уменьшается. Про90

исходит разба. ганс моста у2, причем отрицательнпя поляр1 ость . iлига подается на инвертирующий вход ) - ренциального усилителя 1)А4, Выходной сигнал положительной полярности подается на инвертирующий вход ди(}1()е- .ренциального усилителя ВАб.На неинвертирующий вход этого усилителя подается сигнал положительной полярности с усилителя DA2, компенсир тощий угол наклона пера. Этот сигнал образуется следующим образом. Так как перо наклонено, то за счет веса инерционного элемента пластины датчика ускорения деформируются. Пластины с тензорезисторами R, / 1 R

и R растягиваются.

и RJ сжимаются. Сопротивление тен- RJ и R,

зорезисторов

{ увеличивается.

+ ъ уменьшается. Происходит

0 + ъ уменьшается. Происходит

5

0

0

5

0

5

разбаланс моста у1. Отрицательная полярность разбаланса моста подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя DA2. На выходе усилителя появляется сигнал положительной полярности, т.е. сигнал компенсации наклона пера. Таким образом на выходе у присутствует сигнал, соответствующий движению пера с компенсацией наклона. На выходе х сигнал отсутствует.

Аналогично работает перо с произвольным углом наклона. При этом деформируются все пластины, работают все тензорезисторы и дифференциальные усилители. Б результате соотношение электрических сигналов на выходах х и у однозначно соответствует написанному символу с четом компенсации наклона пера.

Предлагаемый датчик давления, оп- 1 еделяющий давление и направление пе- ремещения пера, позволяет увеличить достоверность воспроизведения рукописных символов по сравнению с известным. Датчик ускорения совместно с дифференциальными усилителями позволяет увеличить помехоустойчивость от вариаций наклонов пера. Кроме того, сигнал, полученный после усиле- ния может быть сразу использован,например, как входной сигнал АЦП. В известном датчике выходной сигнал требует усиления.

Предлагаемое перо имеет высокие эксплуатационные характеристики: не боится механических и климатических воздействий, долговечность - параметры стабильны во времени, технологично в производстве, имеет невысокую стоимость.

Формула изобретения

Устройство для ввода рукописной информации, содержащее перо, выполненное в виде полого корпуса, внутри которого расположены пишущий,,элемент датчик давления и датчик ускорения, связанный с инерционным элементом, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехозащищенности и достоверности вводимой информации, оно содержит шесть дифференциальных Усилителей, а датчики давления и ускорения пера выполнены в виде двух тензодатчиков, каждый из которых содержит четыре взаимно ортогональных пластины, на каждой из которых расположено по два тензорезистора, причем тензорезисторы, расположенные на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки мостовых схем первого тензодатчика подключены соответственно к входам первого и второго дифференциальных усилителей, диагональные точки мостовых схем второго тензодатчика соединены соответственно с входами третьего и четвертого дифференциальных усилителей, выходы первого и третьего дифференциальных усилителей подключены к входам пятого дифференциального усилителя, выход которого является первым выходом устройства, вторым выходом которого является выход шестого дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами второго и четвертого дифференциальных усилителей.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для вво- д& в ЭВМ рукописной информации. Цель .изобретения - повышение помехозащищенности и достоверности вводимой информации. В устройство, содержащее перо, выполненное в виде полого корпуса, внутри которого расположены пишущий элемент, датчик давления и датчик ускорения, связанный с инерционным элементом, введены шесть дифференциальных усилителей. Датчики давления и ускорения выполнены в виде двух тензодатчиков, каждый из которых содержит четыре взаимно ортогональные пластины. На каждой пластине расположено по два тензорезис- тора, причем тензорезисторы, размешые на противоположных пластинах соответствующего датчика, включены в мостовые схемы постоянного тока, диагональные точки которых соединены с .входами соответствующих дифференциальных усилителей. 4 ил. о (Л

Фи,1

ФиаЗ

ФивМ