Устройство для кодирования графической информации Советский патент 1980 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к информационной технике и может быть использо вано в вычислительных и управляющих системах, в множительной технике, в системах слежения за объектом ив других системах, где требуется ручной и полуавтоматический ввод графиков и траекторий. Известно устройство для кодирования графической информации 1,содержащее блок считывания,генератор,блок синхронизации и пувьт управления. Недостатком известного устройства является громоздкость и сложность конструкции. Наиболее близким по технической сущности является устройство для кодирования графической информации содержащее блок считывания, состоящий из матрицы | агнитопроводов, демп феров, расположенных на концах магни .топроводов, подвижного магнитного сердечника с обмоткой и магнитной ка тушки индуктивно связанных с магнито проводами, генератор, выход которого подключен ко входным клеммам магнитной катушки и пульт управления. Так как функции преобразований ан логовой величины в код в устройстве реализуются с помощью активных элементов, помехозащищенность которых низка, колебания напряжения питания могут привести к сшибкам, в частности к стиранию информации в старших ра зрядах Счетчика. При выключении и включении питания вводимая информация будет полностью теряться. Для выполнения функции запоминания аналоговой величины путем изменения клавший для каждого магнитопровода требуются свои клавиши-магниты. Это существенно усложняет устройство и работу оператора, а также снижает скорость ввода информации, :В случае, использования одного магнита на планшет возможность запоминания вводимой ан 1Логовой величины во всех магнитопроводах исключается, при этом также исключается коррекция сшибок вводимой информации, например, путем повторного её считывания и преобразования в код, К недостаткам относится также сложность электронной части устройства, наличие большого числа многовитковых катушек, нгаличие коммутаторов магнитопроводов в планшетном варианте устройства.

Целью изобретения является повыТленйе быстро действия устройства и его надежности.

Поставленная цельдостигается тем ЧТОпредложенное устройс:;во содержит блок синхронизации, соответствующие входы которого подключены к пульту управления, а выходы - к генератору и обмотке подвижного магнитного сердечника, узел стирания, вход которог подключен к соответствующеглу выходу блока синхронизации, группу элементов И, и группу коммутаторов, первые еходы которых подключены к выходам соответствующих магнитепроводов, а вторые входы элементов И первой группы соединены с выходом узла стирания и элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами блока синхронизации и подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, а выход подключен ко вторым входам группы коммутаторов выходы которых являются выходами устройсва. Блок синхронизации содерхшт задающий генератор, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И и cинxpoнизиpyIГ. входу генератора импульсов сдвига, управляюгтщй вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, - непос редственно и с выходом первого формирЪвателя, через элемент задержки, а выход соединен с импульсным входом регистра сдвига, установочные входы которого поДключе-ы к выходу второго формирователя. Первые информационны : входы буферного агястра являются соответствующими входами блока, вторые информационные входы подключены к выходам регистра сдвига, а выходы сред инены со входгмн шифратора. Вторые входы элементов И являются соответствующими входами блока- а выходы подключены ко входам первого Формирователя,

На фиг. 1 представлена функционалная схема- устройства для кодирования графической информации; на фиг, 2 пространственная диаграмма расположения магнитопровс.тюв в матрицах и зон намагниченности на магнитороводах; на фиг. 3 - времэ шая диаграмма управляющих и выходных импульсов,

Устройство содержит блок считывания 1, магнит опроводы 2, демпферы 3, подвижный магнитный сердечник с обмоткой 4, магнитную катушку 5, генератор б, пульт управления 7, блок синхронизации 8, узел стирания 9, первую 10 и вторую .11 группы элементов И и элемент ИЛИ 12. Блок синхронизации содержит задающий генератор 13, первый 14 и второй 15 элементы И, генератор импульсов сдвига 16, элемент ИЛИ 17, первый 18 и второй 19 формирователи, элемент задержки 20, регистр сдвига 21, буферный регистр 22 и шифратор 23..

На фиг. 2 и 3 Обозначены Х-координата перемещения визира и координата распространения ультразвуковых импульсов; У - координата, вдоль которой расположена магнитная катушка 5; В ось значений магнитной индукции в запоминающих элементах; магнитопровсдов; П - линия отсчета; U/c - импульс поступаюосий из блока синхронизации на вход генератора 6; U;;-импульс .формирующий считывающие импульсы;

0 б - считывающие ультразвуковые импульсы (в одном магнитопроводе); В- эпю,ра изменения во времени уровня остаточной.индукции в i-oM магнитопроводе матрицы при считывании информации;

5 и - ЭДС, наводимые считывающими импульсами на концах магнитопроводов; U;J2 импульсы, формируемые з.тементом ИЛИ 12; и - импульсы, формируемое узлом стирания 9; т импульс,

0 считываемый на конце магнитопровода,соответствующего первому разряду кодовых чисел, записанных в матрицу;, - импульс, считываемый на конце магнитопровода, соответствующего вто5рому разряду кодовых чисел матрицы; . ЦПР - импульс, считываемый на конце магнитопровода,. соответствующего п-му разряду кодовых чисел в матрице; имульсы на выходе элементов И второй

группы и з-1р; / Jf-з-г,p

D

Матрица представляет собой набор магнятопроводов, расположенных в Плоскости XY, На концах магнитопроводоз установлены демпферы для поглощения импульсов б , возбуждаемых в маг5нитопроволах с помощью генератора б и магнитной 5, Обмотка магнитной катушки 5 электромеханически связана с. магнитопроводами, которые выполнены из ферромагнитного метапли0ческого материала обладающего магнитострикционными свойствами, С магнитопроводами индуктивно связан подвижный середчник 4, который представ.пяет собой электромагнит с обмоткой возбужд.;ения, запитьшаемый от блока 8,

5 Функционально матрица магнитопроводов состоит из двух частей, одно из которых является матрицей вводь, а другая кодовой патрицей,

О

Магнитопроводы 2 также выполняют функцию считывающих проводов, одни их концы заземлены, а другие соответствующие элементы И второй группы 11 соответственно соединены ,

5 каждый со своим усилителем считьюания, (на черетеже не показаны).

В режиме ввода (записи) информация с помощью трафарета или чаретежа, наложенного на рабочую часть матри0цы и подвижного магнитимого сердечника с.обмоткой 4 переносится на магнитный материал магнитопроводов 2, При этом величина тока в (рбмотке с.ердечНика 4, .возбуждаемой импульсом из блока синхронизации 8, и расстояние между сердечником 4 и плсхзкостью магнитопроводов ХУ выбираются так, чтобы произвести магнитньп полем сердечника 4 необратимое намагничива ние материала магнитопроводов 2 в зоне действия поля сердечника. При этом происходит запоминание вводимой информации. Запоминание прерывистых линий графика производится путем пре рьшания подачи тока в обмотку магнит ного сердечника 4 в соответствии с характером изменений вводимых кривых Для неразрушайщего считывания информации, записанной в матрице магнитопроводов 2, используются ультразвуковые импульсы 6, магнито/пругие и магнитострикционные свойства материсша магнитопроводов 2, По команде из блока синхронизации 8 (см,фиг,3, и g ) генератор б формирует импульсы опроса достаточной мощности и с помощью обмотки магнитной катушки 5 (см, фиг.З, эпюра Uj) в магнитострикционком материале магнитопроводов возбуждает импульсы б (эпюраб). Рас пространяясь по звукопроврдам (см,. фи1,3, моменты времени t jt ftj/t, 14) и встречая на своем пути магнитные неоднородности (,2 и фиг,3 эпюры В и б, моменты времени t, импульсы б согласно эффекту Виллари наводят на концах магнитопроводов ЭДС (см1фиг,3, эпюра U), амплитуда которых зависит от величины 9В), Затем сигналы U усиливаются, нормализуются и поступают для дальнейшей обработки через блок синхронизации 8 и элемент ИЛИ 12 (см,фиг.З, эпюра и ) , В блоке 8 при этом формируется сигнал номера строки матрицы,ввода, с которой в данный момент приходит сигнал считывания. По сигналу из бло ка В можно осуществлять многократное неразрушающое считывание информации а также ее коррекцию подвижным магнитным сердечником и без повторения операции ее считывания с первичного носителя (чертежа и т,д,). Для этого следует многократно повторить пос ледовательность импульсов, представлекную на фиг, 3 эпюрами , U, и/, и,1-,б Рассмотренная система считьтания и записи вводимой информации с запо IИ aн :eм yLeличивaeт помехозащищенность процесса ввода за счет использования ультразвуковых считывающих импульсов так в момент считывани информации в матрице ввода не формируется ни одного другого электрического сигнапа, кроме ЭДС на концах магнитопроводов, за счет повторного неразрушающего считывания. Это увеличивает веро {тность правильного при ема вводимой информации устройством обработки и за счет возможности коррекции ошибок после запоминания информации матрицей ввода. Процесс считывания информации с матрицы ввсяа заканчивается через время tp от момента возбуждения импульсой опроса t, Время tp равно времени прохождения имульсом б рабочей части матрицы ввода (см, фиг,3, эпюра ), Затем вырабатывается сигнал на повторное считывание или стирание хранящейся информации в зависимости от программы. При стирании с помощью блока 6 и магнитной катушки 5 формируется импульс б, превосходящий по мощности в 2-3 раза импульсы, используемое для считывания информации. Распространяясь, они механически разрушают магнитный рельеф в магнитопроводах. Стирание информации в матрице ввода можно производить также подачей импульса тока в магнитопроводы 2, При этом необходимо отключить усилители от магнитопроводов 2 с помощью элементов И первой группы 10 и подать в указанные магнитопроводы импульс тока от узла стирания 9, Этот вариант стирания усложняет устройство, однако является более предпочтительным по энергозатратам, Самый простой способ стирания это стирание информации с псмощью подвижного магнитного сердечника с обмоткой путем подачи- в его обмотку постоянного тока и последрвательного его перемещения вдоль всех магнитопроводов. Однако этот способ стирания значительно снижает быстродействие системы в целом, Тункция преобразования аналоговой величины в цифровой кеда JB устройстве реализуется с помощью кодовсЛ матрицы,- выполненной на магнитопроводах аналогично , как выполнена матрица ввода. Под рабочей частью кодовой матрицы понимаем длину той части магнитопровода 2, на которой записаны кодовые импульсы (см,фиг,3, эпюры Uyjg ) , Для удобства, дальнейшего изложения рабочие части матриц разграничены на дискретные области по вертикали пунктирными линиями ( П;(-П)-П.), представленными на фиг, 2, Линии П; являются шагом дискретизации отсчета 1Ю горизонтали, определяемым степенью локализации зон записи свода (на фиг,2 отмечены на ма.гнитопроводе заштрихованными областями)t Каждая линия ПI является линией отсчета и каждой из этих линий в кодовой матрице соответствует число, однозначно определяющее расстояние от оси У до данной линии (см, фиг,3, эпюри Uii ) , При этом различны е магнитопроводы 2 являются различными разрввда- , ми названного числа. Пусть нумерация разрядов магнитопроводов в кодовой матрице идет сверху вниз 1,р,2р,.,,, пр. Предположим, что первая линия Hi в матрице ввода находится, от обмотки 5() на расстоянии , тогда в кодовой матрице должно быть записано число 00,,,01 на том же расстоянии д X от обмотки 5() (см,фиг,2, эпюры В(,Вгд , , ,, ,Вг„) , т,а, в 1 разряд-звукопровод постоянно записыва, а во все. (см,фиг,3, эпюры UHP ,...,UnpMO. мент времени t) , Далее на расстоянии от оси У до линии Пг, равном в матрице кодовой памяти постоянно записывается число 0.,.010 (см.фиг,2 .эПюра Brg) и т,д, (см. фиг, 2, эпюра Вг) . Дпя преобразования аналога в код вустройстве одновременно с возбуждением опросных импульсовSв магнитопроводах 2 возбуждаются опросные имп льсы 6 в магнитопров одах 2, Распространяясь по разрядам магнитопровсяам 2 и встречая неоднородности намагниченности (Вг Вгц , ... ,Вгг, им-, пульсы 6 наводят на концах магнито-. npogoflop 2 ЭДС (см.фиг, 3, эпюры , Uip f ,Unp)I поступающую на входы элементов И, которые открываются импульсами имеющими длительность, равную времени прохождения импульсом расстояния между П1.и П;4 и пропускают импульсы ( ,Uip ) на вход усилителей (см.фиг,3, эпюры момент времени ) . Таким образом, расстояние между осью У и зоной На магнитопроводах 2, соответствуюгдай точке записанного графического йзобргшения, определяется с точностью дх. Величина д X за;висит от степени локализации поля aaniicn магнитного сердечника 4 магнитных харак теристик материала магнитопровода и длительности импульсов б и может быт доведена до значений 25,0-50,0 мкм. Режимы работы устройства были про верены экспериментально на магнитопр водах, выполненных в виде ферромагнитных проволок (трубок) диаметром 200 мкм. Считываемый сигнал с одной трубки находился.В диапазоне 0,5-2мв отношение полезного сигнала к помехам, вызванным неоднородностями магнитных свойств материала по длине звукопровода, легко получить не хуже 8 , Это отношение в матрице магнитопров одов Не зависит от числа магни топров одов в матрице. При считывании информации были ис пользованы импульсы амплИ;Тудой 70120 кг/см. Стирание производилось с помощью импульсов тока, подаваемых в звукопроводы от узла стирания 9 че рез элементы И первой группы, амплитуды этих импульсов 0,8 а, , Рассмотренный прием для кодирова:ния графической информации (использо вание различной природы управляющих воздействий при записи, и считывании, неразрушающее считывание, применение кодовой матрицы, применение для производства матриц ввода и кодовой ферромагнитных материалов-металлов, имеющих широкий диапазон рабочих температур и уровней радиации) позволяет увеличить функциональную гибкость устройства без усложнения конструкции, увеличить помехозащищенность и надежность работы устройства, а также повысить быстродействие устройства и степень унификации его блоков. Формула изобретения 1.Устройство для кодирования графическо й информации, содержащее блок считывания, состоящий из матриц магнитопроводов, демпферов, расположенных на концах магнитопроводов, продвижного магнитного сердечника и магнитной катушки, индуктивно связанных -с магнитопроводами, генератор, выход которого подключен ко входным магнитной катушки, и пульт управления, отличающееся тем,что, с целью повышения быстродействия устройства и его надежности, оно содержит блок синхронизации, соответствующие входы которого подключены к пульту управления, а. выходы к генератору и обмотке подвижного магнитного сердечника, узел стирания, вход которого подключен к соответствующему выходу блока синхронизации, две группы элементов И, и группу коммутаторов первые входы которых подключена к выходам соответствующих магнитопроводов, а вторые входы элементов И первой группы соединены с выходом узла стирания, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответст-. вующими входами блока синхронизации и подключены к выходам соответствующих элементов И первой группы, а выход подключен ко вторым входам группы коммутаторов выходы которых являются выходами устройства, 2,Устройство по п. 1, о т л и чающеес я тем, что блок синхронизации содержит задающий генератор, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И и синхронизирующему входу генератора импульсов сдвига, управляющий вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ непосредственно и с выходом первого формирователя через элемент задержки, а выход соединен с имульсным входом регистра сдвига, установочные входы которого подключены к выходу второго формирователя, буферный регистр, первые информационные входы которого являются соответствующими входами блока.

вторые информационные входы подклю- , чены к выходам регистра сдвига, а выходу соединены со входами шифратора, при этом вторые входы элементов И являются соответствующими входами блока, а выходы подключены ко входам первого формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

376802, кл, G 06 F 3/04, 25.10.73,

2,Автс ское свидетельство СССР 395829, кл. G 06 F 3/04, 06.01.74 (прототип).

. йял

в

Ч

U

Фиг. /