2 Характеристики планшета
Планшет работает в непрерывном инкрементальном режиме, т.е. каждое текущее, положение “мыши” представляется своим цифровым кодом. Основными характеристиками планшета являются:
- размер и граничные точки чувствительного поля;
- точность (ошибка) с которой исходная графическая информация может быть введена в машину;
- скорость ввода информации.
При оценке точности планшета следует различать погрешность собственно планшета и ошибки, вызванные работой оператора.
Минимальная погрешность планшета равна его и неинструментальной погрешности.
Аналогично обстоит дело и со скоростью ввода информации.
3 Структурная схема планшета
Структурная схема дисплейного планшета приведена на рисунке 1. Дисплейный планшет состоит из следующего:
- рабочее поле, представляющее собой систему ортогональных шин;
- блок коммутации шин, содержащий ряд вентилей по координатам Х и Y;
- дешифраторы, управляющие последовательностью выборки возбуждаемых координатных шин, и логические ключи;
- генератор импульсов, вырабатывающий последовательность импульсов с частотой 8 МГц;
- счетчик-делитель частоты, вырабатывающий все необходимые частоты импульсов для работы дисплейного планшета;
- индуктивный курсор для съема координат, представляющий собой катушку индуктивности, в которой происходит преобразование магнитной составляющей поля, возбужденного переменным электрическим током шин, в электрический измерительный сигнал;
- усилитель, усиливающий слабый сигнал в съемнике;
- фазовый детектор, выделяющий огибающую измерительного сигнала;
- усилитель-ограничитель;
- двухпороговый компаратор;
- формирователь сигналов;
- регистры Х и Y в которые заносятся значения кода координат Х и Y;
-
микропроцессорный блок обработки
информации, который осуществляет
преобразование координат, считанных с
регистров Х и Y, и передает
их на индикацию, в двоичном коде в ЦП
или другое периферийное устройство,
например, накопитель на магнитной ленте.
.
4 Принцип работы планшета
Изучаемый планшет относится к устройствам сеточного типа. Рабочее поле планшета покрывается сеткой ортогональных проводников (шин) в направлении осей координат (рисунок 2).
Таким образом, все поле разбивается на прямоугольные ячейки размером dХ * dY где dХ и dУ-расстояния между соседними проводниками вдоль координатных осей. Координаты указанной на поле планшета точки могут быть отнесены с точностью 0,5 dХ (0,5 dУ) к соответствующей шине. Предположим, некоторая точка A(X,Y) находится вблизи вертикальной шины с номером Р и горизонтальной шины с номером Q. При описанном методе измерения координаты принимают значения:
Х = Р * dХ, Y = Q * dY.
Таким образом, измерение координат точки можно свести к определению номеров шин Р и Q, вблизи которых она указана. Величины dХ и dY могут рассматриваться как масштабные коэффициенты.
Если диаметр
катушки съемника (расположенной в
курсоре) соизмерим или больше шага
квантования dХ и dY, то сигнал Е генерируется
и при возбуждении соседних шин Р-1 и Р+1,
а возможно и шин Р-2 и Р+2. Таким образом,
амплитуда сигнала Е зависит от взаимного
положения шины и катушки. Если центр
катушки совпадает или почти совпадает
с возбужденной шиной, то Еp - Еmax, а сигналы
Еp-1 и Еp-2 разл
ичаются
полярностью (рисунок 3).
С учетом вышеизложенного можно предложить алгоритм определения номера шины (например, Р), который в простейшем случае может быть сведен к последовательному возбуждению шин и анализу величины и формы снимаемых сигналов. Воспользуемся тем, что в наведенном в съемнике сигнале у составляющих Ер-1 и Ер-2 фазы противоположны, тогда процесс возбуждения должен быть автоматически остановлен, если полярность Е, изменилась на противоположную. В этом случае на счетчике числа тактов возбуждения фиксируется соответствующее значение.
Рабочее поле планшета разбито на отдельные ячейки, ограниченные координатными шинами, каждая из которых последовательно возбуждается опрашивающими импульсами с частотой 250 кГц Возникающее электромагнитное поле преобразуется в приемной катушке визира в электрический измерительный сигнал При помощи фазового детектора выделяется огибающая этого сигнала На усилителе-ограничителе сигнал формируется, затем с помощью компаратора фиксируется момент перехода этого сигнала через ноль, который вызывает окончание преобразования координат указанной точки в код.
Дисплейный планшет вырабатывает относительные координаты местоположения визира на чувствительном поле в непрерывном инкрементном режиме.
Рабочее поле планшета представлено на рисунке 4. Здесь же указано направление осей координат по отношению к рабочему месту оператора. Начало координат расположено в левом нижнем углу рабочего поля дисплейного планшета. Размер рабочего поля' 285мм * 285 мм. При считывании координат за границей рабочего поля планшет передает координаты последней точки, считанной в пределах рабочего поля.
В штатном планшете ПД6053 в интересах учебного процесса произведены некоторые доработки - на дополнительную панель выведено одиннадцать контрольных точек (КТ) цепей прохождения исходного и преобразованного сигналов.
КТ1 (Рисунок 5) позволяет наблюдать сигнал на выходе 13-го разряда счетчика-делителя частоты. Отрицательный полупериод этого сигнала разрешает работу схемы формирования значения координаты X, а положительный - координаты Y рабочей точки. Так как данный сигнал управляет работой каналов обработки координат, то его можно использовать для синхронизации осциллографа при проведении исследований (подается из гнезда «Синхр.»)
Исходным сигналом при определении координат является выходной сигнал визира мыши”). Он выводится на КТ2. Затем сигнал усиливается усилителем, результат выведен на КТЗ.
Аналоговый ключ фазового детектора (см. структурную схему рис.1), стробируемый выходным сигналом со счетчика-делителя частоты с частотой f=250 кГц. детектирует входной сигнал (КТ4) Это позволяет сумматору-интегратору выделить огибающую сигнала с фазового детектора (КТ5).
Компаратор 1, обрабатывающий огибающую входного сигнала, формирует прямоугольный импульс (КТ6), по переднему фронту которого производится установка триггера начала сигнала. Этот сигнал можно наблюдать в КТ7 Триггер начала сигнала позволяет сформировать на выходе усилителя-ограничителя сигнал с крутым фронтами (КТ8).
По этому сигналу компаратор 2 формирует импульс, определяющий зону чувстви тельности устройства (КТ9).В свою очередь последний сигнал определяет момент фиксации координат в выходных регистрах сигналами «З» (КТ10) и «Зп Y» (KT11).
На дополнительную панель также выведен переключатель П1, позволяющий определить пороговое значение тока срабатывания планшета. Он подключается в разрыв между диодной сборкой и соответствующим ключом. С переключателя выведены контрольные точки «Ток шины», позволяющие определить форму протекающего по шинам тока, а также измерить его основные параметры.
Порядок выполнения работы
1 Включить питание планшета тумблером “ВКЛ.” на задней панели блока питания. При этом загорятся светодиодные индикаторы на панели планшета. Перемещая визир по поверхности планшета, убедитесь в изменении показаний индикаторов.
2 Изучить происходящие в цепях планшета процессы, наблюдая сигналы в контрольных точках. Измерить основные параметры с помощью осциллографа и зарисовать формы сигналов.
3 Определить единицу измерения планшета, т.е. вес младшего разряда. Для этого на листе бумаги начертить отрезок прямой линии произвольной длины. Сориентировав отрезок вдоль горизонтальной (вертикальной) оси планшета, зафиксировать показания светодиодного индикатора в крайних точках отрезка. Определить вес младшего разряда планшета:
K=L/(N2 - N1),
где: L - длина отрезка, мм;
N1, N2 - начальное и конечное показания индикатора по исследуемой координате.
4 Определить размеры рабочего поля планшета. Для этого медленно перемещая визир у границ поля вдоль горизонтальной оси, зафиксировать показания индикаторов координаты X. Рассчитать размер рабочего поля вдоль оси X, подставив полученные значения в формулу:
Lx =Kx (Nправ-Nлев),
где: Nлев , Nправ - соответственно координаты левой и правой границ поля;
Кx - рассчитанная выше единица измерения планшета.
Аналогичным образом рассчитать значение L у,
5 Убедиться в четком определении координат для носителей различной толщины, ориентировочно определить максимально допустимое удаление визира от плоскости планшета с помощью пластин-подкладок известной толщины.
6 Подключить осциллограф к контрольной точке КТ8. Перемещая визир вдоль горизонтальной оси в центре планшета, убедиться в изменении параметров и формы сигнала на экране осциллографа. Переключая галетный переключатель, определить пороговый ток срабатывания планшета по исчезновению сигнала с экрана осциллографа при перемещении визира.
7 Определить максимальное инструментальное время ввода координат одной точки,
8 Подключив осциллограф к гнездам «ток шины», зарисовать осциллограмму формы тока в шине. Измерить его основные параметры.
9 Выключить питание планшета.
Контрольные вопросы
1 Назначение и принцип работы планшета.
3 Основные узлы планшета, их назначение.
4 Методика измерения границ рабочего поля.
5 Методика определения единицы (веса младшего разряда) измерения.
6 Методика определения максимального инструментального времени ввода координат одной точки.