Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Теория и техника передачи данных и телеграфия учебник

..pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.44 Mб
Скачать

кой и сплошной металлической пластиной, то при подаче на электроды напряжения от декодирующего устройства через бу­ магу в точках, определяющих контур знака, будет протекать ток. В результате химической реакции образуется вещество, окраши­

вающее эти участки

бумаги в тот или иной цвет.

К достоинствам

печатающих устройств с электростатической

и электрохимической записью относятся высокая надежность, высокая скорость и бесшумность их работы. Скорость работы таких устройств может достигать 2—3 тысяч знаков в секунду.

Рис. 2.25.

К недостаткам этих способов относится необходимость при­ менять специальную бумагу, а также потребность в последую­ щей обработке при проявлении знаков.

Струйные печатающие устройства лишены этих недостатков. При струйной печати [7] изображение знака на бумагу наносится путем разбрызгивания краски по контуру знака с помощью электронно управляемого разбрызгивателя (рис. 2.25). Отрица­ тельно заряженные капельки краски из разбрызгивателя 1 вы­ пускаются с помощью запирающего электрода 2 и направляются через отклоняющие электроды 3 и 4. Под воздействием электри­ ческого поля, создаваемого отклоняющими электродами, капель­ ки краски отклоняются в вертикальном и горизонтальном на­

правлениях, вырисовывая знак на обычной

телеграфной

бумаге

6. Отклоняющие электроды 5 служат для

отклонения

капелек

краски в пределах поля двух знаков. Каждый знак образуется серией капелек краски, расположенных достаточно близко друг к другу, что создает видимость непрерывной линии. Для отпечатывания строки из 80 знаков используется 40 разбрызгивателей. Скорость печати в этом случае составляет свыше 1000 знаков в секунду.

В заключение следует заметить, что несмотря на серийный выпуск и широкое применение высокоскоростных ударных и без­ ударных печатающих устройств для вывода информации из Э В М , конструкция их еще остается сложной и громоздкой. Это является основной причиной ограниченного применения подоб-

ных устройств для печати в телеграфных аппаратах, предназна­ ченных для работы в подвижных объектах и полевых условиях.

§ 2.5. Отображение сообщений

2.5.1. Общие сведения

об устройствах

отображения

В современных автоматизированных системах управления требуется представлять человеку-оператору в короткое время большие объемы информации. Наилучшим образом эта задача решается с помощью устройств отображения информации.

а)

В)

1

4 М & *

О Т

£ Г 1 9

 

Рис. 2.26.

 

Устройством отображения

информации

называют совокуп­

ность технических средств,

предназначенную

для преобразова­

ния кодированной информации, поступающей от различных источников, в форму, пригодную для зрительного восприятия человеком. Устройства отображения называются электронными (УЭО), если информация воспроизводится (отображается) на

экране электроннолучевой

трубки

( Э Л Т ) . В

современных УЭО

воспроизводятся два вида

информации — знаковая и

графиче­

ская. Воспроизведение знаковой

информации

осуществляется в

форме одиночных знаков — букв, цифр и специальных

условных

символов (рис. 2.26а) — и

групп

знаков (рис. 2.266),

называе­

мых формулярами. Графическая

информация

воспроизводится

в виде

протяженных графических

конфигураций ( П Г К ) , разме­

ры которых, как правило, значительно превосходят размеры

зна­

ков. В

качестве элементов П Г К

(элементов графики — ЭГ)

ис­

пользуются отрезки прямых, окружности и их дуги, эллипсы и

другие геометрические

фигуры.

 

 

Отображение

П Г К

сводится, таким

образом, к

отображению

и «состыковке»

элементов графики. В

простейшем

случае П Г К

воспроизводятся

с помощью только отрезков прямых (рис. 2 . 26а) .

Элементы графики могут воспроизводиться в виде непрерывных,

пунктирных, штрих-пунктирных и других линий (рис.

2.2бг).

В УЭО может быть предусмотрена возможность

изменения

(редактирования) отображаемой информации оператором: вы­ дача на экран и «стирание» с экрана знаков и ЭГ, перемещение знаков и Э Г по экрану, «подчеркивание» путем увеличения яр­ кости или мерцания определенных категорий отображаемой ин­ формации и т. д. Указанные изменения осуществляются с по­

мощью специальных устройств — клавиатуры,

светового

пера

и др.

 

 

Отображение информации в УЭО коренным

образом

отли­

чается от процесса воспроизведения изображений в телевизион­ ных системах. Процесс отображения знака или ЭГ подразде­ ляется на два этапа:

— установка луча ЭЛТ в исходное положение (позицию) на экране;

—• формирование в избранной позиции знака или ЭГ посред­ ством дополнительных перемещений и модуляции луча.

Процесс же воспроизведения телевизионного изображения

заключается в модуляции луча, подвергаемого растровой

раз­

вертке в пределах всего экрана

ЭЛТ.

 

 

2.5.2.

Структурная

схема

устройства!

 

 

отображения

информации

 

На рис. 2.27

изображена

упрощенная структурная

схема

УЭО, обеспечивающего воспроизведение знаковой (одиночных

знаков) и графической (элементов графики) информации.

 

В

состав структурной

схемы

УЭО входят следующие

эле­

менты:

 

 

 

электроннолучевая

трубка

( Э Л Т ) , на экране которой

вос­

производится отображаемая информация, с отклоняющими си­

стемами ОС-1, ОС-2 и ОС-3;

 

 

накопитель отображаемого массива информации ( Н О М ) ;

промежуточный регистр

отображаемого слова ( П Р С ) ;

тракт позиционирования

луча ( Т П Л ) ;

тракт формирования знаков

( Т Ф З ) ;

тракт формирования графики

( Т Ф Г ) ;

блок микропрограммного

управления ( Б М У ) .

Рассмотрим назначение и взаимодействие элементов струк­ турной схемы.

В накопитель НОМ поступает из канала связи и хранится весь массив подлежащей отображению информации. Информа­ ция в НОМ сформирована в виде отдельных слов, которые по­ очередно выдаются в ПРС. При этом хранящаяся в НОМ инфор­ мация не разрушается. При поступлении в ПРС очередного (отображаемого) слова на экране ЭЛТ воспроизводится либо знак, либо ЭГ.

ПРС

информация

 

 

Рис. 2.27.

 

 

 

Регистр ПРС

служит

для хранения отображаемого

слова в.

течение времени

воспроизведения (формирования) представляе­

мого этим словом знака или ЭГ.

 

 

 

Рассмотрим

структуру отображаемых

слов

соответственно

для случая воспроизведения знаков и для

случая

воспроизведе­

ния элементов графики:

 

 

 

 

Код позиционирования

Код знака

Код признака

знака

Код позиционирования Код элемента графики

Код признака

элемента

 

графики

 

 

 

 

Код позиционирования состоит из кодов координат х и у той точки (позиции) экрана ЭЛТ, в которой должен располагаться либо отображаемый знак (например, центр знака), либо отобра­ жаемый ЭГ (например, начало отрезка прямой, центр окружно­ сти и др . ) . Разрядность кода позиционирования определяется точностью работы ТПЛ, т. е. потребным числом позиций по всему экрану. Так, при воспроизведении знаковой информации в виде

теистов и таблиц объемом 250—1000 позиций (знакомест) по­ требуется 8—10-разрядный код позиционирования. Для воспро­ изведения же оперативно-тактической или воздушной обстанов­

ки с помощью знаков и графики требуется значительно

большая

разрядность

кода

позиционирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрядность кода знака (элемента графики) определяется

объемом

алфавита

(номенклатурой, набором)

воспроизводимых

знаков

( Э Г ) . Поскольку

номенклатура

знаков

(ЭГ)

может со­

ставлять от единиц десятков до нескольких

сотен

 

различных

знаков

( Э Г ) ,

код

знака

 

(ЭГ)

представляет собой

 

4—9-разряд­

ную кодовую

комбинацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тракт

ТПЛ

преобразует коды

координат х и у хранящегося в

ПРС

слова

в координатные напряжения

Ux

и

UyK

 

или токи * ) ,

•с помощью

которых

осуществляется

позиционирование

(уста­

новка) незасвеченного луча на экране ЭЛТ.

Координатные на­

пряжения подаются на координатную отклоняющую

систему

ОС-1 (рис. 2.27).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тракт

ТФЗ

преобразует

код

знака

в знаковые

напряжения

UX3H

и

и у з и

,

подаваемые

на

знаковую

отклоняющую

систему

О С - 2 , и напряжение

засвета

 

Uz

,

подаваемое

на

управляющий

электрод

ЭЛТ,

с

помощью

которых

на экране

ЭЛТ

воспроиз­

водится (формируется) соответствующий коду знак.

 

 

 

 

Тракт

ТФГ

преобразует

код

ЭГ

в

рисующие

напряжения

Ux

 

и

Uyp,

 

подаваемые

на отклоняющую систему

ОС - 3, и на­

пряжение

засвета

Uz

,

подаваемое

на

управляющий

электрод

ЭЛТ,

с помощью

которых

на экране ЭЛТ

формируется

соот­

ветствующий коду

элемент

графики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блок БМУ

вырабатывает

 

сигналы

(микрокоманды)

у,,

при­

водящие

в действие (запускающие)

элементы

схемы

УЭО.

При

поступлении

в БМУ

признака

знака вырабатывается

последова­

тельность

микрокоманд

{у,,

у 2 ,

у 4

} ,

а

при

поступлении

приз­

нака ЭГ—последовательность микрокоманд и

у3,

у 4 } -

 

 

Если схема

УЭО

находится в исходном состоянии

(на экране

ЭЛТ

 

никакой знак

или

элемент

графики

не

формируется),

в

НОМ

из

БМУ

выдается

сигнал

готовности

5 Г .

 

При поступ­

лении

этого сигнала

НОМ

 

выдает

в

ПРС

очередное

отобра­

жаемое слово. После поступления в ПРС

очередного

слова

БМУ

прекращает

выдачу сигнала Sr.

Д а л е е

БМУ

 

выдает

либо

последовательность

микрокоманд

и

у2,

у 4 }

(отображение

знака), либо последовательность микрокоманд [yv

 

у3,

у 4 }

(ото­

бражение

Э Г ) . Микрокоманда у1

приводит

в

действие

ТПЛ,

микрокоманды

у2

и у3

запускают

ТФЗ

и ТФГ

соответственно,

а

микрокоманда

у 4

переводит

всю

схему

УЭО

 

в

 

исходное

•состояние. Затем начинается

 

выдача

в

НОМ

сигнала

5 Г .

 

*) В зависимости ог типа отклоняющей системы: при электростатическом отклонении требуется напряжение, при магнитном — ток.

В заключение укажем, что для получения на экране ЭЛТ немелькающего изображения необходимо, чтобы цикл выдачи из НОМ всех хранящихся в нем слов повторялся 25—60 раз в се­ кунду. Однократная выдача содержимого НОМ применяется только в том случае, когда отображаемая информация не наблю­ дается непосредственно на экране ЭЛТ, а регистрируется сна­ чала в форме фильма (см. 2.5.4).

2.5.3. Методы формирования

знаков

на

экране

электроннолучевых

трубок

 

 

Различают четыре метода формирования (генерирования) знаков на экране ЭЛТ: матричный, растровый, полиграммный и функцион ал ьный.

Сущность

матричного

метода

состоит в том,

что

попереч­

ному

сечению

электронного

луча

ЭЛТ

придается

помощью

так

называемой

матрицы)

 

 

 

 

 

 

форма

воспроизводимого

 

 

 

 

 

 

знака. В

результате

элек­

 

 

 

 

 

 

тронный луч, падая на лю­

 

 

 

 

 

 

минофор

экрана ЭЛТ,

«пе­

 

 

 

 

 

 

чатает»

соответствующий

 

 

 

 

 

 

знак. Для

реализации

мат­

 

 

 

 

 

 

ричного

метода

требуется

 

 

 

 

 

 

специальная

так

назы­

 

 

 

 

 

 

ваемая

знаковая

ЭЛТ

 

 

 

 

 

 

( З Э Л Т ) .

Известны

различ-

 

 

D

О О Й

 

 

ные ЗЭЛТ—характрон,

ком-

 

 

ЗЭЛТ

 

 

 

позитрон,

тайпотрон и др. В

состав всех

входит

матрица

(внутренняя или внешняя). На рис. 2.28 поясняется принцип дей­ ствия внутренней матрицы, представляющей собой металличе­ скую пластину-трафарет с отверстиями, имеющими форму отобра­ жаемых знаков или их частей. В силу таких причин, как слож­ ность изготовления, высокая стоимость, критичность в настройке, ограниченность номенклатуры знаков и, как правило, невозмож­

ность ее изменения и т. д., матричный метод

формирования

зна­

ков в настоящее время

не находит широкого

применения в

УЭО,

Сущность растрового

метода состоит в

том, что на экране

ЭЛТ (в месте, где требуется воспроизвести

знак) формируется

растр, размер которого должен быть не меньше размеров вос­ производимого знака. Засветка луча производится только в тех точках растра, которые образуют воспроизводимый знак. ,

Заметим, что при формировании растра электронный луч дол­ жен перемещаться таким образом, чтобы на растре отсутство­ вали «незаполненные» лучом участки.

На рис. 2.29 показаны

основные типы

растров, используемых

при формировании знаков на экране ЭЛТ:

спиральный,

линейча­

тый и точечный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для растрового метода формирования знаков характерны

следующие

признаки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) закон

перемещения

луча по растру

фиксирован

(остается

неизменным при воспроизведении любого знака);

 

 

 

б) закон

засвета

растра индивидуален

для

каждого

знака

 

 

 

 

(собственно

говоря, знаки и

 

 

 

 

отличаются

друг

от друга

 

 

 

е * * * о

только законом засвета ра­

 

 

 

• о с о *

стра).

 

 

по лиг

рамочного

 

 

 

• О О О *

Сущность

 

 

 

00 0*0

метода

 

состоит

в

том, что

 

 

 

00*00

 

 

 

 

электронный

луч

 

переме­

 

 

 

о*ооо

 

 

Рис. 2.29.

 

• « • • •

щается

по контуру

некото­

рой сложной фигуры,

называемой

полиграммой

и

включающей

в себя контуры всех подлежащих отображению знаков, которые

«выбираются»

из

полиграммы

путем

засвета соответствующих

ее частей.

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 2.30а

приведен пример полиграммы, а на рис. 2.306

показано несколько

зна­

 

 

 

ков,

полученных

с

по­

 

АБК-

мощью этой

полиграммы.

 

Перечислим характер­

 

ные признаки

полиграмм-

 

ного

метода

 

формирова­

 

ния знаков:

 

 

 

 

 

а)

закон

перемещения

 

ШЗМ

луча

по полиграмме

фик­

 

сирован;

 

 

 

 

 

б)

закон

засвета

лучэ

 

индивидуален

для

каж­

 

Рис. 2.30.

 

дого

знака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сущность

 

функционального

метода

заключается

в том, что

с помощью функций

(напряжений или токов) специальной фор­

мы электронный

луч перемещается

на экране ЭЛТ

непосред­

ственно по контуру воспроизводимого знака (луч «пишет» знак) . При этом некоторые участки прочерчиваемой лучом фигуры при воспроизведении разрывных знаков, т. е. таких знаков, которые не могут быть написаны «без отрыва карандаша от бумаги», не засвечиваются. На рис. 2.31 показаны основные типы аппрокси­ мации знаков при использовании функционального метода: то­

чечная, кусочно-линейная и комбинированная

(с использованием

отрезков прямых линий и кривых).

 

Для функционального метода формирования знаков харак-'

терны следующие признаки:

• .

а) закон перемещения луча по экрану

ЭЛТ

индивидуален

для каждого знака (знаки в основном

и

отличаются друг от

друга лишь законом перемещения луча

по экрану

ЭЛТ);

б) закон засвета луча (при перемещении последнего) инди­ видуальным для каждого знака не является, хотя и не фиксиро­ ван (при воспроизведении любого знака основная часть прочер­ чиваемой лучом фигуры засвечивается) .

Рис. 2.31.

Растровый, полиграммный и функциональный методы фор­ мирования находят в настоящее время широкое применение в

УЭО.

В табл. 2.6 дана сравнительная характеристика методов фор­ мирования знаков на экране ЭЛТ.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2.6.

Сравниваемая

Метод формирования знаков

 

 

 

полиграмм­

функцио­

характеристика

матричный

растровый

ный

нальный

 

 

 

 

 

Набор знаков

 

Ограничен

Ограничен при

Ограничен

Не ограни­

 

 

 

 

малоэлемент­

 

чен

 

 

 

 

ном растре

 

 

Качество

воспро­

Хорошее*

Зависит от чи­ Удовлетво­

Хорошее

изведения

букв

 

сла элементов

рительное

 

и цифр

 

 

 

растра

 

 

Качество

воспро­

-Хорошее

Зависит от чи­ Не пригоден

Хорошее

изведения

опе­

 

сла элементов

 

 

ративно-такти­

 

растра

 

 

ческих

знаков

 

 

 

 

Размер знаков

Ограничен раз­

Ограничен раз­

Ограничен

Наименее

 

 

 

мерами

мером растра

размером

ограничен

 

 

 

матрицы

 

полиграммы

 

Возможность

вос­

Нет

Практически

Практиче­

Имеется

произведения

 

нет

ски нет

 

знаков

различ­

 

 

 

 

ных размеров

 

 

 

 

Возможность изме­

При внутрен­

Имеется

Имеется

Имеется

нения

набора

ней матрице

 

 

 

знаков

 

 

отсутствует

+

 

+ + +

Быстродействие

+ + +

+ 4-

 

 

 

(макс)

(мин)

+ + +

+ + + +

Яркость отображе­

+

+ +

ния

 

 

(мин)

 

 

(макс)

2.5.4. Отображение

информации

на большом

экране

В рассмотренных УЭО размеры получаемых изображений ограничены площадью экрана ЭЛТ. В результате оказывается затруднительным одновременное наблюдение таких изображе­ ний большой группой людей. Данное обстоятельство заставляет прибегать к отображению информации на больших экранах пло­ щадью не менее 1 м2 . Устройства электронного отображения, обеспечивающие воспроизведение информации на большом эк­ ране, подразделяются на две группы:

устройства с управляемым источником света, поток кото­ рого регулируется отображаемой информацией;

устройства с внешним источником света, создающим по­ стоянный световой поток, модулируемый в соответствии с отоб­ ражаемой информацией.

Из устройств с управляемым источником света в настоящее время заслуживают внимания лишь системы с проекционными

ЭЛТ (ПЭЛТ), которые имеют экраны небольших размеров и чрезвычайно высокую яркость изображения. Например, отечест­ венная ПЭЛТ типа 10ЛК2Б имеет диаметр рабочей части экра­ на, равный 90 мм, и обеспечивает яркость 1000 кд/см2 (нит).

Использование ПЭЛТ

ограничивается следующими

условиями:

— потребные для

ПЭЛТ высокие ускоряющие

напряжения

(20 -г-100 тыс. вольт) вызывают значительное жесткое рентгенов­ ское излучение;

использование светосильной зеркально-линзовой оптики обеспечивает высокую яркость отображения, но при этом оказы­ ваются неудовлетворительными резкость и контраст изображе­ ния, так как зеркально-линзовой оптике присущ целый ряд не­ достатков (аберраций);

использование практически свободной от аберраций лин­ зовой оптики обеспечивает хорошие резкость и контраст, но при

этом о т з ы в а е т с я неудовлетворительной яркость, так как лин­

зовая оптика имеет значительно меньшую светосилу

(по

сравне­

нию с зеркально-линзовой).

 

 

Устройства с внешним источником света свободны от данных

ограничений. В этих устройствах модуляция светового

потока

осуществляется с помощью так называемого фильма,

представ­

ляющего собой оптически прозрачный слой, оптические свойства которого (например, коэффициент пропускания) в различных

точках не одинаковы. Устройства с

внешним источником

света

называют также фильмопроекционными

устройствами

(систе­

мами) .

 

 

В настоящее время широко используются три типа фильмопроекционных систем:

системы с промежуточным фильмом;

системы типа «Эйдофор»;

системы с термопластической записью.

Сущность работы систем с промежуточным фильмом заклю­ чается в следующем. Сначала изображение, сформированное на экране ЭЛТ, фотографируется. В результате получается диапо­ зитив (промежуточный фильм), который и проектируется на большой экран. Неизбежная при этом временная задержка между выводом информации на экран ЭЛТ и отображением ин­ формации на большом экране в настоящее время может быть сокращена до единиц секунд.

Достоинством данных систем является также то, что наличие промежуточного фильма решает задачу документирования отоб­ ражаемой информации. При этом сравнительно просто решается и задача отображения информации в нескольких цветах — до­ статочно иметь несколько проекторов, снабженных светофиль­ трами различного цвета. Так, например, три проектора с крас­ ным, синим и зеленым светофильтрами обеспечивают получение семицветного изображения (см. табл. 2.7).

 

 

 

Т а б л и ц а 2.7

 

Работающий

проектор

Получаемый цвет изображения

красный

синий

зеленый

 

+

Красный

+

Синий

+

Зеленый

+

+

Пурпурный (малиновый)

+

+

Желтый

+

+

Голубой

+

+

+

Белый

 

 

 

В системах «Эйдофор» и в системах с термопластической записью в качестве фильма используется оптически неоднород­ ный, т. е. имеющий неодинаковую толщину, слой — масляная пленка и термореактивная (полистироловая) пленка соответ­ ственно. Деформация (изменение толщины) слоя происходит под воздействием электрических зарядов, возникающих при воз­ действии на слой электронного луча, «записывающего» отобра­ жаемую информацию. В этих системах используется специаль­ ная так называемая светоклапаниая или щелевая оптика. Осо­ бенность такой оптики состоит в том, что она пропускает свет, идущий от деформированных участков фильма, и не пропускает свет от недеформированных участков. Светоклапанные системы обеспечивают получение чрезвычайно высокого контраста (бо­ лее 100).

Для более глубокого изучения вопросов электронного отобра­ жения информации целесообразно воспользоваться работами [29, 66].