8138-1 (Устройство ввода), страница 3

В контактных сеточных планшетах рабочее поле состоит из ортогональных координатных шин, разделенных тонким слоем диэлектрика, с отверстием в узлах пересечения. На планшет помещается носитель с графической информацией. Считывание осуществляется путем нажатия карандашом на выбранный элемент изображения, расположенный в узле матрицы шин. Верхний лист планшета упруго деформируется и происходит замыкание шины Уi на шину Хi(см. рисунок). Шины Х последовательно возбуждаются от Дш У. Сигнал с шины Хi преобразуется шифратором Шx в двоичный код. Одновременно осуществляется считывание кода координаты У со счетчика СчУ. Разрешающая способность таких планшетов зависит от шага координатной сетки.

На поверхности емкостных и индукционных планшетов создается система вертикальных и горизонтальных проводников, выполненных способом печатного монтажа. Ширина каждого из проводников и расстояние между ними составляет несколько десятков микрон, что позволяет организовать координатную сетку размерностью 1000*1000 градаций и более. Вертикальные и горизонтальные проводники разделены между собой тонкой изолирующей пленкой, а к концам их, выведенным на края планшета, подводится питание от распределителя импульсов. При протекании переменного электрического тока по проводникам координатной сетки вокруг них возникает переменное электромагнитное поле, преобразуемое кольцевым индукционным датчиком в измерительные сигналы, по которым судят о местоположении датчика, укрепленного на "рисующем" стержне, по отношению к координатным шинам планшета. Эти сигналы поступают в схему управления дисплеем, где дешифруются как координаты точки экрана. При движении стержня в памяти образуется последовательность координат, при этом получаемые данные непрерывно проверяются, чтобы обнаружить ошибку или отрыв стержня от планшета.

В емкостных сеточных планшетах указатель координат выполнен в виде штыревого зонда, соединенного с колебательным контуром, имеющим высокое резонансное сопротивление на частоте измерительного сигнала. На практике емкостные сеточные планшеты не получили широкого распространения из-за сложности обеспечения высокой помехозащищенности (для обеспечения достоверности результатов измерения в этих устройствах используются специальные приемы кодирования, в частности код Грея). Кроме того, на этих устройствах нельзя кодировать документы, выполненные карандашом, так как графит как токопроводящий материал вносит погрешность в измерения электрической составляющей поля.

В индукционных сеточных планшетах преобразование магнитной составляющей поля в электрический измерительный сигнал происходит в индукционном датчике, имеющем малое выходное сопротивление. Помехозащищенность такого датчика выше, чем у емкостного, что позволяет получить более высокую разрешающую способность устройства без использования специальных приемов кодирования сигналов, возбуждающих координатные шины планшета. Считывание информации на таких устройствах может производиться с любых немагнитных носителей, что расширяет их область применения по сравнению с емкостными сеточными планшетами.

Для устройств, соответствующих современному уровню развития техники, характерно наличие высокого уровня интеллекта. Это достигается путем встраивания внутрь однокристальных микроЭВМ, позволяющих реализовать в устройстве несколько режимов работы, таких как режим поточечного (однократного) вывода координат точек, режим непрерывного считывания координат, непрерывный инкрементальный режим, при котором происходит каждый раз по достижении любой из считываемых координат величины наперед заданного значения инкремента (0.1,0.2,0.3 мм и т.д.), режим выдачи координат местонахождения координатного указателя по запросу из ЭВМ, диагностический режим. МикроЭВМ позволяет также осуществлять выдачу значения координат как в двоичном, так и в символьном формате в зависимости от характера решаемых задач и типа используемой аппаратуры.

Световое перо

Световое перо относится к полуавтоматическим устройствам, осуществляющим непосредственный контакт с экраном, и работает по принципу временного совпадения. Пером это устройство названо условно, так как никакого воздействия на экран оно не оказывает, а само воспринимает его световое излучение. Конструктивно световое перо состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого размещен светочувствительный элемент. На заостренном конце пера имеется отверстие, в котором закреплена линза, фокусирующая попадающий на нее свет и направляющая его на светочувствительный элемент. Последний связан с усилителями, воздействующими на пороговую схему. Все эти элементы обычно собраны в одном корпусе. Для исключения воздействия окружающего света перо включается лишь после прижатия его конца к поверхности экрана. В некоторых конструкциях пера связь с экраном осуществляется с помощью пучка оптических волокон, а светочувствительный элемент и усилители располагаются в отдельной сборке. При такой конструкции размеры и масса пера уменьшаются.

Конструкция (а) и электрическая схема (б) светового пера: 1 - соединительный кабель, 2 - транзистор, 3 - корпус, 4 - наконечник,5 - фотодиод, 6 - пружинный контакт, 7 - проводники.

При совмещении кончика пера с отображаемым на экране графическим элементом или знаком в его схеме возникает импульс в момент генерирования блоком управления дисплея именно этого элемента. Если регенерация изображения осуществляется путем циклического считывания кодов из памяти и их преобразования, как, например, в квазиграфических или функциональных дисплеях, то в момент возникновения импульса от светового пера может быть прочитан адрес ячейки автономной памяти, где записан код отмеченного пером элемента. При использовании для регенерации изображения отдельной памяти, как в дисплеях с полнографическими возможностями, по моменту возникновения импульса определяется координата точки экрана, так как ей соответствует текущее значение адреса памяти регенерации. По этому адресу программно могут быть определены коды отмеченного элемента в исходном файле. Указав пером на какой-либо элемент и определив таким образом для схемы управление его расположение в памяти, оператор нажатием функциональной клавиши выдает команду на соответствующее изменение этого элемента: стирание, сдвиг, изменение конфигурации, замену и так далее. Очевидно, что сигнал от светового пера может быть получен только при касании им точки экрана, где имеется светящееся изображение, так что определить какую-либо точку в темном месте экрана с помощью пера невозможно. Для устранения этого недостатка в дисплеях растрового типа с памятью регенерации предусматривается режим так называемого "негативного изображения", когда высвечиваются все точки формата кадра, кроме тех, через которые проведены графические образы. Осуществляется этот режим простым инвертированием импульсов модуляции, поступающих на трубку. Заметим также, что использование светового пера в принципе невозможно для графических дисплеев, построенных на базе запоминающих трубок, где свечение экрана постоянно во времени. Световое поле, действующее на перо, обычно значительно больше размера одной точки формата экрана ЭЛТ, что усложняет точное определение координат, особенно при сложных насыщенных изображениях. Поэтому процесс идентификации графического элемента обычно подтверждается каким-либо признаком. Если в процессе касания экрана перо зафиксировало точку, относящуюся к определенному графическому элементу, то блок управления дисплея должен обеспечить, например, мерцание этого элемента или изменение его яркости, что позволяет оператору судить об успешности его действия. Принцип работы светового пера в режиме позиционирования, то есть "рисования" новых графических элементов. При этом режиме схема управления дисплеем выводит на экран в некоторой точке изображение "курсора" или перекрестия. Оно используется в качестве визуальной опорной точки на экране. "Захватив" изображение курсора световым пером, оператор перемещает перо по экрану в нужном направлении. Блок управления курсором обеспечивает его движение вслед за пером. Так как текущие координаты центра курсора всегда известны, то в памяти остается множество координат точек, через которые он проходит. Существуют различные способы реализации такого слежения. Обычно курсор представляет собой набор точек, образующих вертикальный и горизонтальный отрезки, иногда это может быть небольшой светящийся круг или квадрат. Площадь курсора примерно соответствует размерам отверстия на конце светового пера. Когда это отверстие частично смещается относительно центра курсора, то лишь определенные точки перекрестия в процессе их регенерации на экране образуют через световое перо импульсы. Используя эту информацию, схема управления или программа ЭВМ перемещает курсор так, чтобы его центр совпадал с центром отверстия пера. Процесс определения рассогласования и передвижения курсора осуществляется непрерывно. При определенных условиях возможен "отрыв" светового пера от курсора. Тогда последний остается неподвижным и должен быть снова "захвачен" оператором. В процессе движения курсора могут быть реализованы различные режимы, задаваемые через функциональную клавиатуру: высвечивание точек в отдельных фиксированных курсором позициях, проведение векторов или дуг через заданные точки, непрерывное "рисование" и пр. При разработке светового пера его оптические и электрические свойства - чувствительность и быстродействие - должны быть согласованы с параметрами излучения люминофора и длительностью импульсов модуляции. Лучшие современные образцы перьев обеспечивают чувствительность к излучению мощностью в несколько микроватт на квадратный сантиметр при длительности импульсов модуляции порядка 200 нс. На чувствительность пера влияет и спектр излучения, определяемый используемым в ЭЛТ люминофором. Несмотря на значительные достижения в области разработки светочувствительных элементов, проблема использования светового пера при цветном раствором изображении и высокой разрешающей способности экрана остается до конца не решенной.

Список литературы

Алиев Т.М., Вигдоров Д.И. Системы отображения информации - Москва: Высшая кола, 1988.

Гришин М.П., Курбанов Ш.М., Маркелов В.П. Автоматический ввод и обработка фотографических изображений на ЭВМ - Москва: Энергия,1976.

Гротта Д., Гротта С.В. Сканеры. // Компьютер дома - 1996 - N3.

Дьяков В. Сканирование рисунков ручным сканером. // Домашний компьютер - 1996 - N2.

Ларионов А.М., Горнец Н.Н. Периферийные устройства в вычислительных системах - Москва: Высшая школа, 1991.

Лувишис И., Зарубин Ю., Мазо Б. Сканеры. // Компьютер Пресс - 1994 - N5.

Первый международный сканерный форум - отражение сканерного рынка. // HARD'n'SOFT - 1996 - N7.

Периферийное и терминальное оборудование ЭВМ / под редакцией Смирнова Ю.М. - Москва: Высшая школа, 1990.

Сканеры. // HARD'n'SOFT - 1995 - N3.