Устройство для ввода информации Советский патент 1990 года по МПК G06F3/02 

г

(Л

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

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - квадратная матрица с изображением символов, вводимых с помощью устройства; на фиг.З матрица коммутационных элементов, выполненная в виде многослойной печатной платы (МПП), сечение на фиг. - первый слой МПП, на фиг. 5 второй слой МПП, на фиг.6 - третий слой МПП, на фиг.7 четвертый слой МПП (нумерация слоев МПП представлена в верхнем правом углу каждого слоя).

Устройство (фиг.1) содержит матрицу 1 коммутационных элементов, выполненную в виде МПП, по сторонам которой расположены соответственно первая 2, вторая 3, третья Ц и четвертая 5 группы, первый 6 и второй 7 блоки усилителей, ключи 8 и 9, генератор 10 импульсов, первый 11 и второй 12 блоки пороговых элементов, генератор 13 высокочастотных колебаний, первый и второй 15 блоки емкостных элементов.

На фиг.1 обозначены клемма 16 источника питания, соответственно выходы 17 и 18 блоков 11 и 12 пороговых элементов и выходы 19 и 20 признаков абсциссы и ординаты.

Выходы 17 и IB блоков 11 и 12 подключены к информационным входам коммутатора 21, управляющий вход которого соединен с одним из выходов генератора 10 импульсов, а выходы подключены к информационным входам дешифратора 22, выходы 23 которого являются информационными выходами устройства .

Выводы первой группы 2, соединенные между собой, подключены к выходу ключа 9, выводы третьей группы k соединенные между собой и подключены к выходу ключа 8. Аналогичные входы ключей 8 и 9 соединены с клеммой 16 источника питания, который представляет собой источник постоянного напряжения .

Генератор 10 импульсов представля ет собой парафазный генератор прямоугольных импульсов, импульсы на выходе которого равны по длительности и

15

20

противоположны по фазе (сдвинуты на 180°). В качестве генератора 10 может быть использован симметричный мульти. вибратор с формирующими каскадами на выходах. Прямой и инверсный выходы генератора 10 подключены к управляющим входам ключей 8 и 9. Выходы первого блока 6 усилителей подключены к

10 контактным площадкам второй группы 3 выводов, а выходы второго блока 7 усилителей соединены с контактными площадками четвертой группы 5 выводов.

Управляющие входы блоков 6 и 7 усилителей подключены к выходу генератора 13 высокочастотных колебаний, который представляет собой генератор синусоидальных колебаний фиксированной частоты.

Усилители блоков 6 и 7 могут быть выполнены, например, по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которых являются индуктивные элементы в столбцах или

25 строках матрицы.

Схема блока 6 (7) представлена в условном виде, без элементов, обеспечивающих режимы работы усилительных элементов (резисторов и конденсаторов) , поскольку схемы их выполнения известны.

Блоки 11 и 12 пороговых элементов предназначены для сравнения уровней сигналов на выходах усилителей блоков 6 и 7 с заданным пороговым уровнем.

35 Пороговые элементы этих блоков настроены таким образом, что в обычном состоянии, когда на спиральные индуктивные элементы матрицы планшета не оказывается никаких внешних возмущающих воздействий, на выходах усилителей блоков 6 и 7 устанавливаются некоторые стандартные уровни сигналов, не вызывающих срабатывания пороговых элементов блоков 11 и 12. При внешних возмущающих воздействиях на элементы матрицы уровни сигналов на выходах усилителей блоков 6 и 7 в определенных строках и столбцах матрицы должны измениться по отношению к

50 стандартному уровню, что приводит к срабатыванию определенных пороговых элементов блоков 11 и 12, которые формируют на своих выходах сигнал логической единицы. 55 Коммутатор 21 предназначен для

коммутации выходов 17 и 18 и передачи их на информационные входы дешифратора 22, предназначенного для формиро30

40

45

вания двоичного кода символа, соответствующего определенному элементу матрицы.

На выходах 19 и 20 устройства формируются сигналы признаков ординаты и абсциссы (в виде уровней логической единицы), сопровождающие код символа на выходах 23.

В качестве элемента считывания информации может быть использован карандаш, имеющий наконечник из магнитного материала (на фиг.1 не показан), или палец оператора, помещаемый в позицию соответствующего символа (фиг.2).

Поскольку каждая позиция может использоваться для ввода двух символов (например, русского и латинского алфавитов или специальных символов), то в отдельных позициях в правом нижнем углу матрицы предусмотрены команды переключения регистра: HP - нижний регистр, ВР - верхний регистр.

Символы нанесены на носитель 2k информации, представляющий собой пластинку из диэлектрического материала или лист бумаги квадратного формата (фиг.2 и 3) Носитель информации расположен на многослойной печатной плате 25, состоящей из слоев 26 и 27 (первый и второй слои), диэлектрической прокладки 28 и слоев 29 и 30 (третий я четвертый слои). Слои 26, 27, 29 и 30 выполнены на двустороннем фольгированном диэлектрике.

Между контактными площадками первого и второго слоев 26 и 27 выполнены металлизированные отверстия 31, обеспечивающие электрическое соединение между центральными контактными площадками спиральных индуктивных элементов этих слоев.

Между контактными площадками третьего и четвертого слоев 29 и 30 выполнены металлизированные отверстия 32, обеспечивающие электрическое соединение между центральными контактными площадками спиральных индуктивных элементов этих слоев.

10

15

площадками (КП), затем производят сверление по центру этих КП с диаметром отверстия, меньшим диаметра КП, и гальваническим методом производят осаждение меди на стенках отверстия, чем обеспечивается электрическое соединение печатных элементов (слои 26 и 27) и отдельно слоев 29 и 30. Затем эти две двусторонние платы и диэлектрическая прокладка 28 собираются в единый пакет путем склейки и прессования, в результате чего получается МПП необходимой конструкции .

На каждом из слоев МПП (фиг.А-7) выполнены спиральные индуктивные элементы с центральными контактными площадками и группы периферийных контакт

2Q ных площадок 2-5, расположенные по периметру МПП.

После сборки МПП в каждом столбце матрицы спиральные индуктивные элементы первого слоя 26 включены в пос25 ледовательную цепь со спиральными индуктивными элементами второго слоя 27 через внутренние витки и соответствующие контактные площадки и металлизированные отверстия, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки. При этом каждому столбцу матрицы соответствует одна результирующая индук тивность, образованная 2п спиральными индуктивными элементами. Для подклю35 чения такой индуктивности к схеме устройства, используются первая 2 и вторая 3 группы контактных площадок.

Аналогичным образом в каждой строке матрицы спиральные индуктивные эле40 менты третьего слоя 29 включены в последовательную цепь со спиральными индуктивными элементами четвертого слоя 30 через внутренние витки и соответствующие контактные площадки и ме45 таллизированные отверстия 32, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки. При этом каждой строке матрицы соответствует одна результирующая ин30

МПП изготавливают методом металпи- 0 дуктивность, образованная 2п спираль

10

15

площадками (КП), затем производят сверление по центру этих КП с диаметром отверстия, меньшим диаметра КП, и гальваническим методом производят осаждение меди на стенках отверстия, чем обеспечивается электрическое соединение печатных элементов (слои 26 и 27) и отдельно слоев 29 и 30. Затем эти две двусторонние платы и диэлектрическая прокладка 28 собираются в единый пакет путем склейки и прессования, в результате чего получается МПП необходимой конструкции .

На каждом из слоев МПП (фиг.А-7) выполнены спиральные индуктивные элементы с центральными контактными площадками и группы периферийных контакт2Q ных площадок 2-5, расположенные по периметру МПП.

После сборки МПП в каждом столбце матрицы спиральные индуктивные элементы первого слоя 26 включены в пос25 ледовательную цепь со спиральными индуктивными элементами второго слоя 27 через внутренние витки и соответствующие контактные площадки и металлизированные отверстия, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки. При этом каждому столбцу матрицы соответствует одна результирующая индуктивность, образованная 2п спиральными индуктивными элементами. Для подклю35 чения такой индуктивности к схеме устройства, используются первая 2 и вторая 3 группы контактных площадок.

Аналогичным образом в каждой строке матрицы спиральные индуктивные эле40 менты третьего слоя 29 включены в последовательную цепь со спиральными индуктивными элементами четвертого слоя 30 через внутренние витки и соответствующие контактные площадки и ме45 таллизированные отверстия 32, причем в каждом слое соседние элементы соединяются между собой через внешние витки. При этом каждой строке матрицы соответствует одна результирующая ин30

0 дуктивность, образованная 2п спираль

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода в ЭВМ графической и символьной информации. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит матрицу 1 коммутационных элементов, по сторонам которой расположены соответственно первая 2, вторая 3, третья 4 и четвертая 5 группы выводов, первый блок усилителей 6, второй блок усилителей 7, ключи 8 и 9, генератор 10 импульсов, первый блок пороговых элементов 11, второй блок пороговых элементов 12, генератор 13 высокочастотных колебаний, первый блок емкостных элементов 14, второй блок емкостных элементов 15. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

зации послойных переходных отверстий, т.е. вначале изготавливаются две двусторонние печатные платы (первая плата содержит слои 26 и 27, а вторая плата - слои 29 и 30), в которых с помощью фотохимического процесса выполняют металлизированные спиральные индуктивные элементы с контактными

ными индуктивными элементами. Для подключения такой индуктивности к схеме устройства используются третья и четвертая 5 группы выводов.

По существу МПП со спиральными индуктивными элементами образует матричную структуру с распределенными L- и С-элементами, L-элементы обра

зуются спиральными индуктивными элементами, находящимися на пересечении строк и столбцов матрицы, и являются двуслойными катушками индуктивности. С-элементы образуются за счет межвит- ковых емкостей (между элементами первого и второго слоев МПП и между элементами второго и третьего слоев МПП) .

Таким образом, в коллекторной цепи каждого усилителя блоков 6 и 7 в качестве нагрузки включены LC-конту- ры. Величина результирующей индуктивности или столбца матрицы является достаточно стабильной величиной, поскольку спиральные индуктивные элементы выполняются печатными и имеют большую степень повторяемости в части геометрического рисунка.

Величина индуктивности одного спирального индуктивного элемента может быть опрелеленл по формуле

L 21,5 Ю-з CjJ-J-Dft -

„5/Э , ,. DM + DBHV

х N 1р(ч-ut) ,

DM - Donгде I)и - наружный диаметр спирального

индуктивного элемента; DftM - внутренний диаметр спирального индуктивного элемента; N - число витков.

Величина результирующей распределенной емкости С в данном случае не поддается строгому математическому расчету из-за разброса параметров при изготовлении МПП (толщины проводников спирали, толщины диэлектрических прокладок и т.д.). Поскольку С составляет незначительную величину по срав- нению с L, то для стабилизации реактивной нагрузки усилителей блоков о и 7 предлагается параллельно результирующим индуктивностям строк и столбцов матрицы подключать емкостные эле- менты (конденсаторы) блоков 1 и 15. Величина емкости этих конденсаторов подбирается такой, чтобы собственная частота резонансного контура, образованного этими конденсаторами и индук- тивностями строк и столбцов матрицы, была равна частоте колебаний генератора 13.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 10 импульсов, формируя на своих выходах прямоугольные импульсы (меандр) , сдвинутые по фазе

0

5

0

5

0

5 ® 4$50

55

на 180е со скважностью Q 2, попеременно включает и выключает ключи 8 и 9, которые подключают первую 2 и третью k группы выводов к клемме 16 источника питания. Тем самым попеременно зачитываются коллекторы транзисторных усилителей токов 6 и 7 через соответствующие результирующие индуктивности столбцов и строк матрицы. Одновременно с этим на базы транзисторных усилителей блоков 6 и 7 поступает сигнал непрерывных синусоидальных колебаний от высокочастотного генератора 13. В момент запитки одного из блоков 6 или 7 усилителей на выходах формируется сигнал той же частоты, уровень которого определяется величиной нагрузки (результирующей индуктивности столбца или строки L p«ij и результирующей распределенной емкости С рег ) .

Сигналы с выходов усилителей блоков 6 и 7 при отсутствии возмущающего внешнего воздействия на элементы матрицы 1 имеют один и тот же стандартный уровень U с-т и поступают на входы блоков 11 и 12 пороговых элементов. Пороговые элементы настроены таким образом, что при наличии на их входах сигнала с уровнем Uа на их выходах формируется сигнал логического нуля. Таким образом, в исходном состоянии на выходах 17 и 18 блоков 11 и 12 устанавливается нулевой код.

Считывание символов может осуществляться либо карандашом с наконечником их магнитомягкого материала, либо пальцем.

Оператор помещает указанный карандаш или палец в нужную позицию (туда, где расположен соответствующий символ, фиг.2). При этом в первом случае (считывание карандашом) индуктивность спиральных элементов, расположенных под позицией этого символа, возрастает, а следовательно, возрастет и результирующая индуктивность для данных строк и столбца матрицы, что приводит к возрастанию реактивного сопротивления в коллекторной цепи соответствующих усилителей блоков 6 и 7 и изменению уровня сигнала на выходах этих усилителей по отношению к уровню UCT

Соответствующие пороговые элементы блоков 11 и 12 формируют на своих выходах сигнал логической единицы, т.е. на выходах 17 формируется позиционный

9153 52

код Ynoj , а на выходах 18 - позиционный код данного символа. Поскольку эапитка коллекторных цепей усилителей блоков 6 и 7 осуществляется попеременно, то и коды Xnfli и выходах 17 и 18 появляются

10

на

J5

20

30

1 ПО)

попеременно.

Сигналы X по и Y noi, поступают на информационные входы коммутатора 21, который попеременно передает их на свой выход с помощью управляющего сигнала, поступающего с одного из выходов генератора 10 импульсов. При наличии на этом выходе сигнала логического нуля передается код X noj, при наличии сигнала логической единицы - код Ynoj .

Указанные коды преобразуются дешифратором 2Г. в код меньшей разрядности и поступают на выход 23 устройства .

Одновременно с этим по выходам 19 и 20 передаются сигналы признаков абсциссы на ординаты данного символа, 25 что дает полную информацию о вводимом символе.

Если считывание символов происходит с помощью пальца, то матрица работает как сенсорное устройство ввода .

В этом случае палец оператора изменяет результирующую распределенную емкость Срв соответствующего столбца и строки матрицы, что также приводит к изменению уровня сигнала на выходах соответствующих усилителей блоков 6 и 7. В остальном работа устройства происходит аналогично описанному процессу.

При использовании блоков 1 и 15 емкостных элементов, подключенных параллельно индуктивностям строк и столбцов матрицы, в исходном состоянии уровень сигнала с коллекторов транзисторов усилителей блоков 6 и 7 определяется только активной составляющей суммарного сопротивления индуктивных элементов строк и столбцов матрицы, поскольку при резонансе реактивная составляющая сопротивления для колебательного контура равна нулю. Поэтому уровни сигналов, снимаемых с выходов блоков 6 и 7 усилителей, относительно небольшие.

При введении в зону символа каранстолбце матрицы, условие резонанса не выполняется и возрастает реактив ная составляющая сопротивления нагрузки соответствующих усилителей, в результате чего сигналы на выхода этих усилителей резко возрастают и срабатывают определенные пороговые элементы блоков 11 и 12. JQ „ При считывании символов с помощь пальца изменяется результирующая ем кость контура, добротность его сниж ется (так как возрастают потери), у ловие резонанса выполняется, что та же приводит к возрастанию уровней сигналов на выходах соответствующих усилителей, это фиксируется порогов ми элементами блоков 11 и 12.

Устройство может быть использова но и для считывания и ввода графиче кой информации. В этом случае геоме рические размеры спиралей и контакт ных площадок могут быть уменьшены д требуемой величины шага дискретизации .

35

40

45

50

Формула изобретени

даша с наконечником из магнитомягко- 55 нератора высокочастотных колебаний, го материала изменяется индуктивность выходы блоков усилителей подключены

спиральных индуктивных элементов, находящихся в соответствующей строке и

10

5

0

5

столбце матрицы, условие резонанса не выполняется и возрастает реактивная составляющая сопротивления нагрузки соответствующих усилителей, в результате чего сигналы на выходах этих усилителей резко возрастают и срабатывают определенные пороговые элементы блоков 11 и 12. Q „ При считывании символов с помощью пальца изменяется результирующая емкость контура, добротность его снижается (так как возрастают потери), условие резонанса выполняется, что также приводит к возрастанию уровней сигналов на выходах соответствующих усилителей, это фиксируется пороговыми элементами блоков 11 и 12.

Устройство может быть использовано и для считывания и ввода графической информации. В этом случае геометрические размеры спиралей и контактных площадок могут быть уменьшены до требуемой величины шага дискретизации .

Формула изобретения

а управляющий вход коммутатора - с одним из выходов генератора импульсов.

рой группами выводов матрицы, внешний виток каждого четного спирального индуктивного элемента с второго по (п-2)-и соединен с внешним витком смежного нечетного спирального индуктивного элемента с третьего по (п-1)-й элемент в столбце, во втором слое многослойной печатной платы в каждом столбце матрицы внешний виток каждого нечетного спирального индуктивного элемента с первого по (п-1)-й в столбце соединен с внешним витком смежного четного спирального индуктивного элемента с второго по n-й в столбце, в третьем слое многослойной печатной платы в каждой строке матрицы внешние витки первых и последних спиральных индуктивных элементов являются соответственно третьей и четвертой группами выводов матрицы, внешний виток каждого четного спирально„

10

15

20

25

30

35

40

го индуктивного элемента с второго по (п-2)-и элемент соединен с внешним витком смежного нечетного спирального индуктивного элемента с третьего по (п-1)-й элемент в строке, в четвертом слое многослойной печатной платы в каждой строке матрицы внешний виток каждого нечетного спирального индуктивного элемента с первого по (п-1)-й в строке соединен с внешним витком смежного четного элемента с второго по n-й в строке, в каждом столбце матрицы первого и второго слоев многослойной печатной платы направление закрутки нечетных спиральных элементов от центра элементов противоположно направлению закрутки четных спиральных элементов, в контактных площадках первого и второго слоев и в контактных площадках третьего и четвертого слоев многослойной печатной платы выполнены металлизированные отверстия, а между вторым и третьим слоями многослойной печатной платы установлена диэлектрическая прокладка.

S1ty

g.,

v Y v .гт.V Л x Y v- x . v v v Л -v Лx Л VVV AXVXV4VL A VV J /

/

50

Фиг.2

SowS AA vOvvbO Ov Г 25

д r.JimАУУл jt ж.ТУ К Jt Хшг J

Ф««.3

Ј

S

Ј

$

S

5

г 9г 9i «г г о

А

Ј

s

9

5

S

А

h

Л

о

h

о

л

о

Л

А

/

Л

Л

h

Редактор О.Юрковецкая

Фл 7

Составитель А.Видякин

Техред М.Дидык Корректор К.Максимишинец

Заказ k2

Тираж

.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.6

Подписное