Пристрій для введення графічної інформації в електронну обчислювальну машину

Пристрій для введення графічної інформації в електронну обчислювальну машину, що містить дві однакові паралельно розташовані провідні пластини (1, 2) прямокутної форми, пару провідних шин (3, 4), розташованих на протилежних краях 3 18133 4 кості напівпровідникових діодів, потреба у високопротилежних краях однієї пластини, пару провідчастотному джерелі живлення. них шин, розташованих на протилежних краях друНайбільш близьким за сукупністю суттєвих гої пластини перпендикулярно до першої пари, ознак і технічним результатом до корисної моделі, засіб для забезпечення електричного контакту між що заявляється, є пристрій для введення коордиоднаково розташованими точками провідних пласнат, описаний у розділі «Рівень техніки» патенту тин, джерело електричної енергії, вводяться три США №6061480, який містить першу прямокутну струмові датчики Холла, виходи струмових датчипровідну пластину для визначення координати х, ків Холла є виходами пристрою, джерело електрина паралельних краях якої розташована одна пара чної енергії виконано у вигляді джерела струму, шин, другу прямокутну провідну пластину для виодна з шин підключена до точки нульового потензначення координати у, на паралельних краях якої ціалу безпосередньо, а три інші - через струмові розташована інша пара шин, третю пластину, виобмотки струмових датчиків Холла, засіб для заготовлену з матеріалу, який не проводить струм за безпечення електричного контакту між однаково відсутності механічних впливів і проводить струм розташованими точками провідних пластин викопри стисненні, джерело напруги та перемикачі. нано у вигляді двополюсного щупа, полюси якого Пластини накладаються одна на одну таким чиз'єднані з джерелом струму. ном, що третя пластина знаходиться між першою і Введення джерела струму у якості джерела другою, а шини першої і другої пластин взаємно живлення призводить до того, що в межах пластин перпендикулярні. виникає електричне поле, яке описується рівнянПри надавлюванні на пластини в деякій точці ням Пуассона з крайовими умовами змішаної кратретя пластина у цій точці стискається, її провідйової задачі (по двом краям пластини - нульові ність збільшується і між першою та другою пласкрайові умови задачі Дирихле і по двом іншим тинами у цій точці виникає контакт. Напруга дженульові крайові умови задачі Неймана). Внаслідок рела за допомогою ключів періодично цього струми, що протікають через струмові датприкладається або до однієї, або до іншої пари чики Холла, лінійно залежать від координат об'єкшин, відповідно на вихід пристрою подається ната та струму джерела. Тоді координата може бути пруга, яка відповідає або координаті x, або коорвизначена через відношення струму, що проходинаті y. дить через струмовий датчик Холла, до струму Недоліком даного пристрою є чутливість вихіджерела, через це вона не залежить від коливань дної величини до коливань напруги джерела, що струму джерела. Як наслідок, можна буде визнаможе спричинити некоректну роботу пристрою при чати координати точкового об'єкта у тому випадку, нестабільності напруги джерела. Причиною цього коли він є джерелом електричного поля високої є те, що при застосованій схемі підключення наінтенсивності, та уникнути складних математичних пруга, яка відповідає координаті, пропорційна наперетворень вихідної електричної величини для прузі джерела, при цьому сама напруга джерела у отримання значення координати. Використання даному пристрої не вимірюється (є невідомою), струмових датчиків Холла для перетворення тому координата виявляється залежною від невіструмів в напруги, які подаються на вихід придомої величини. строю, дозволяє зменшити спотворення, що вноІншим недоліком пристрою є неможливість висяться у розподіл струмів і в результаті збільшити значення координат точкового об'єкта, якщо цей точність вимірювання. об'єкт є джерелом електричного поля високої інтеСуть корисної моделі пояснюється кресленням нсивності. Це пов'язане з тим, що через особливо- Фіг., на якій наведено структурну схему заявлесті матеріалу третьої пластини та невелику відсного пристрою для введення графічної інформації тань між першою та другою пластинами при в електронну обчислювальну машину. прикладанні до останніх високої напруги може маПристрій для введення графічної інформації в ти місце пробій третьої пластини та виведення електронну обчислювальну машину містить дві пристрою з ладу. однакові провідні пластини 1 і 2, розташовані паВ основу корисної моделі поставлено задачу ралельно одна одній. Верхня пластина призначевдосконалення пристрою для введення графічної на для визначення координати х, нижня - коордиінформації в електронну обчислювальну машину нати у. Краї пластини 1, паралельні осі у, шляхом забезпечення лінійної залежності між виобрамлені шинами з високою провідністю 3 та 4, а хідною електричною величиною та вимірюваною краї пластини 2, паралельні осі х, обрамлені анакоординатою і шляхом усунення похибки визналогічними шинами 5 і 6. Шини 3, 4, 5 підключені до чення координат, викликаної нестабільністю джеточки нульового потенціалу через струмові обмотрела струму. Це дозволить визначати координати ки датчиків Холла 7, 8, 9, відповідно, а шина 6 підточкового об'єкта у тому випадку, коли він є джеключена до точки нульового потенціалу безпосерелом електричного поля високої інтенсивності, редньо. Вихідні напруги струмових датчиків Холла уникнути складних математичних перетворень 7, 8, 9 (шини 10, 11, 12 відповідно) є вихідними вихідної електричної величини для отримання сигналами пристрою. Положення об'єкта задаєтьзначення координати та збільшити точність виміся двополюсним зондом, що контактує з пластирювання. нами в точках 13 та 14 і містить джерело струЗадача вирішується тим, що у пристрій для му°15. введення графічної інформації в електронну обчиПристрій працює наступним чином. При підкслювальну машину, що містить дві однакові паралюченні джерела струму до пластини 1 розміром а лельно розташовані провідні пластини прямокутх b у точці 13 з деякими координатами (х0, у0) на ної форми, пару провідних шин, розташованих на пластині виникає електричне поле, яке описується 5 18133 6 рібно складних математичних перетворень. Аналогічні міркування справедливі для знахоd2u x, ó d2u x, ó R I x x 0 , ó ó0 дження координати у0. Розглядається рівняння dx 2 dó2 Пуассона для пластини 2 зі зміненими крайовими розв'язок якого визначений у прямокутній обумовами. Його розв'язання дає вираз: ласті 0≤х≤а; 0≤у≤b. В даному рівнянні: Ió ó0 b , u(х, у) - функція електричного потенціалу; ² R - коефіцієнт, що характеризує електричну де Iу - струм, що проходить через датчик 9. провідність пластини; Враховуючи, що джерело струму 15 не є ідеаI - величина струму джерела; льним, поточне значення I визначається шляхом (х0, у0) - двомірна дельта-функція Дірака; додавання сигналів двох струмових датчиків Холх0, у0 - координати точкового об'єкта. ла 7 та 8, оскільки, згідно з першим законом КірхВ даному випадку маємо змішану крайову загофа, струм, що проходить через струмовий датдачу, при якій функція и на тих сторонах пластини, чик Холла 7, дорівнює I - Iх. Таким чином, для до яких прикріплені шини 3 та 4, дорівнює нулю знаходження двох координат об'єкта достатньо (умови задачі Дирихле), а нормальні похідні на виміряти значення трьох величин. Струми, що іншій парі сторін пластини теж рівні нулю (умови проходять через струмові датчики Холла, перетзадачі Неймана). Умови задачі Дирихле виконуворюються у пропорційні їм напруги, які через шиються шляхом підключення шин 3 та 4 до точки ни 10, 11, 12 подаються на вихід пристрою. Ці шинульового потенціалу, умови задачі Неймана вини призначені для підключення до конуються автоматично на відміну від описаного багатоканального аналого-цифрового перетворюпершим аналога, у якому для виконання крайових вача, з'єднаного з електронною обчислювальною умов потрібно подавати на шини сигнали, що змімашиною. Після цього координати х0 та у0 можуть нюються по заданим законам. Крайові умови, табути обчислені електронною обчислювальною ким чином, матимуть вигляд: машиною за двома останніми формулами. u x, ó õ 0 u x, ó x a 0 , Дослідження авторів доводять, що забезпечення лінійної залежності між вихідною електричdu x, ó du x, ó ною величиною та вимірюваною координатою і ó 0 ó b 0. dó dó усунення похибки визначення координат, викликаної нестабільністю джерела струму, дозволить Розв'язання рівняння Пуассона з даними кравизначати координати точкового об'єкта у тому йовими умовами визначає поле потенціалів u(х, у). випадку, коли він є джерелом електричного поля Струм Іx, що проходить через датчик 8, визначависокої інтенсивності, уникати складних матемається цим полем і може бути знайдений з виразу: тичних перетворень вихідної електричної величиb 1 du x, ó I ни для отримання значення координати та збільIx dó x0 . x a R 0 dx a шувати точність вимірювання. Таким чином, запропонований пристрій для Звідси випливає, що зв'язок між координатою введення графічної інформації в електронну обчиточкового об'єкта та струмом Iх визначається ліслювальну машину є технічно простим і може бути нійною залежністю і координата х0 виражається використаний для введення графічної інформації в наступним чином: електронну обчислювальну машину в технічних Ix x0 a . системах, в яких необхідно формувати сигнали, I що містять інформацію про положення об'єкта при Таким чином, для знаходження координати за його переміщенні по деякій поверхні. відомими струмами та розміром пластини не потрівнянням Пуассона: 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 18133 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601