ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 29
Скачиваний: 0
тельную полрешность, которая может превзойти погреш ность фотоэлектрического блока;
устройства следящего преобразования являются ста тическими системами, т. е. имеют статическую погреш ность, зависящую от ординаты считываемой точки кривой; устройства следящего преобразования имеют дополни тельную погрешность, зависящую от темнового тока ФЭУ и его флюктуаций, дрейфа «нуля» усилителя, нестабильно
сти яркости светящегося пятна; при больших углах отклонения луча возникает погреш
ность из-за ухудшения его фокусировки и нелинейности отклоняющей системы;
при использовании светящегося пятна большой ярко сти возникает погрешность из-за образования ореола вок руг него и из-за послесвечения люминофора.
Все это сдерживает применение устройств следящего преобразования для ввода информации в ЭЦВМ. В на стоящее время такие устройства используются только в аналоговой вычислительной технике в качестве функци ональных преобразователей.
§ 2. УСТРОЙСТВА РАЗВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Устройства этого типа работают по принципу дина мической компенсации: ордината графически заданной функции Уг сопоставляется с вспомогательной развер тывающей (компенсационной) функцией Ур (t) и отмеча ется момент времени t = tK, когда Уг= УР(/К).
В качестве развертывающей функции обычно приме няют линейную функцию времени
Ур = Уро + A ( t - t 0).
Здесь Уро — значение, которое принимает разверты вающая функция в начальный момент t = t0 (точка начала отсчета).
11
Измерив отрезок времени т от момента tQдо момен та tK, когда Ур= Уг, вычисляем
Уг = Ур0[+ Ат.
Исходя из этого, можно легко построить функцио нальную схему устройства развертывающего преобразо вания (рис. 3).
Рис. 3. Устройство развертывающего преобразования:
а — функциональная схема; б — временная диаграмма.
Перед началом работы |
схемы устанавливают Ур = |
' = У ро. Работа устройства |
начинается с момента (t0) |
выдачи синхронизирующего импульса специальным ге
нератором ГСП. |
Синхроимпульс запускает генератор |
|
■развертки ГР, |
который вырабатывает |
линейно расту |
щее напряжение (ток), поступающее на |
развертываю |
щее устройство РУ, например на пластины вертикально го отклонения луча электронно-лучевой трубки или на отклоняющую систему видикона. Одновременно с гене ратором развертки запускается формирователь выходно го импульса Ф. Координата Ур начинает изменяться по линейному закону. Когда Ур достигает величины Уг,
12
нуль-индикатор НИ выдает импульс, прекращающий ра боту выходного формирователя. Таким образом, на вы ходе системы формируется импульс длительностью
*~(Уг-Уро).
Вэлектронных устройствах развертывающего преоб
разования используются, как правило, или так называв
шие. 4. Устройство развертывающего преобразования с камерой, бегущего луча.
мые камеры бегущего луча, или передающие телевизи онные трубки типа видикон. Схема устройства с каме рой бегущего луча изображена на рис. 4.
В системах этого типа в качестве развертывающего устройства применена электронно-лучевая трубка ЭЛТ, перед экраном которой протягивается лента с графиком.. Развертывающая функция Ур (t) определяется коорди натой светящегося пятна на экране. Эта координата
13
линейно изменяется во времени при помощи пилообраз ного напряжения генератора вертикальной разверт ки ГР. Когда светящееся пятно пересечет линию графи ка, т. е. Ур — Уг, световой поток, поступающий через оптический элемент ОЭ на катод фотоумножителя ФЭУ, резко уменьшится, и на выходе последнего возникнет импульс. Таким образом, в данной схеме ФЭУ использу ется как нуль-индикатор.
В качестве формирователя выходного импульса в данной схеме удобно использовать триггер. При запуске схемы импульс синхрогенератора устанавливает триггер Т в состояние, условно обозначаемое «1», а импульс от фо тоумножителя — в состояние «О». При этом с выхода триггера снимается прямоугольный импульс длительно стью т.
Установку начального значения Уро можно произво дить, подавая на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ постоянное смещение от устройства вертикального центрирования УВЦ. Устройство горизонтального цент рирования УГЦ, как и в устройстве следящего преоб разования с движущейся ширмой-графиком, служит для вывода луча на линию вертикального диаметра.
К достоинствам описанной схемы, по сравнению С устройствами следящего преобразования, относится от сутствие погрешности от изменения яркости светового пятна, темпового тока ФЭУ и его флюктуаций, дрейфа «нуля» усилителя, так как вся фотоэлектрическая часть выполняет лишь функции нуль-индикатора.
Устройства с камерой бегущего луча имеют хорошие эксплуатационные показатели при обработке графиков на прозрачных носителях (кальке, кинопленке), когда считывание можно вести «на просвет». Обработка гра1
фиков на непрозрачном носителе (диаграммной |
бумаге |
и др.), где считывание ведется «на отражение», |
приво |
14
дит к усложнению оптической и электрической части си стемы и уменьшению ее надежности. В этом случае бо лее целесообразно использовать устройства второго ти па — с телевизионной передающей трубкой. Схема тако го устройства изображена на рис. 5.
Видикон В вместе с фокуссирующей и отклоняющей си стемой катушек ФОС помещается на некотором рассто-
Рис. 5. Устройство развертывающего преобразования с видикопом:
янии от графика, участок которого проектируется на ми шень видикона с помощью оптического элемента ОЭ. На мишени возникает потенциальный рельеф, соответству ющий распределению яркости проектируемых точек но сителя. Развертка производится движением электронно го луча видикона. Линейность развертки обеспечивается пилообразной формой тока в вертикально отклоняющих катушках. При развертке луча, в момент пересечения им точек мишени, соответствующих затемненным участ кам носителя (линиям графика), на сигнальной пла стине видикона возникает импульс отрицательной поляр
15
ности. Этот импульс усиливается и подается на триггер, играющий роль выходного формирователя.
Как видно из схемы, система |
с видиконом отличается |
от системы с камерой бегущего |
луча прежде всего тем, |
что в первой развертывающее |
устройство совмещено с |
нуль-индикатором — обе функции выполняет видикон. График здесь освещается от постороннего источника, что позволяет легко достичь любой требуемой освещенности. Кроме того, отпадает необходимость закрывать устрой ство светонепроницаемым кожухом. Легко производит ся настройка на другой размер графика .(перемещением видикона относительно носителя).
Все перечисленные факторы обеспечивают простоту и меньшую стоимость устройства с видиконом по срав нению с предыдущим устройством. Однако системы с видиконами имеют меньшее быстродействие, так как по стоянная времени фотосопротивлений, составляющих мишень видикона, больше постоянной времени люмино фора электронно-лучевых трубок.
При проектировании систем с видиконами можно ис пользовать телевизионные передающие камеры от уста новок промышленного телевидения [6]. Эти камеры вклю чают видикон, ФОС, потенциометры фокусировки и центрирования, объектив и предварительный усилитель выходного сигнала (видеосигнала). Для использования камеры в системе ввода графической информации одну пару развертывающих катушек необходимо подключить к специально изготовленному генератору развертки. Если длительность развертки не превышает десятков или со тен микросекунд, используют строчные катушки, а при большой длительности (до десятков миллисекунд) — кадровые. Вторая пара отклоняющих катушек не исполь зуется. Для центрирования предусмотрены специальные центрирующие катушки.
Выходным блоком устройств развертывающего пре образования является цифровой хронометр. Принципы построения хронометров широко известны [7] и рассмат риваться не будут. Можно, однако, без существенных из менений в схеме построить -устройство с число-им пульсным выходом. Такие системы особенно удобны для использования их в комплексе с ЭЦВМ, имеющей дина мические триггеры, например М-20. Динамический триг гер представляет собой электронный ключ с двумя ус тойчивыми состояниями, обозначаемыми обычно «1» и «О»; в состоянии «1» он пропускает на выход импульсы, подаваемые на вход с некоторой частотой f (стробимпульсы), а в состоянии «О» — не пропускает. Для пере хода из состояния «О» в состояние «1» и обратно динами ческий триггер имеет входы У«1» и У«0». Если в качест ве формирователя выходного импульса в системе развер тывающего преобразователя использовать динамический триггер, то число N импульсов на его выходе, прошед ших за время т между синхроимпульсом, запустившим развертку (У«1»), и импульсом от нуль-индикатора (У«0»), пропорционально ординате графика
N = f.x = f • Л-1 ( Уг - Ур0) ~ Уг - Ур0.
Для преобразования выходного сигнала в параллель ный двоичный код, передаваемый в ЭЦВМ, теперь до статочно применить обычный двоичный счетчик. Можно также передавать в ЭЦВМ непосредственно число-им пульсный код.
Схема устройства с цифровым выходом (на примере устройства с видиконом) приведена на рис. 6.
Применение устройств развертывающего преобразо вания позволяет обрабатывать носители, на которых од новременно записано несколько непересекающихся гра фиков, представляющих разные функции одной и той же
ГОС.ПУБЛИЧНАЯ |
17 |
♦^УЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЬиЬЛИОТЕКА СОСР
/ 5 *
Число
Дбоичный Выход
Рис. 6. Устройство развертывающего преобразования с цифровым выходом:
ГИ — генератор импульсов; |
ТД — динамический триггер; |
СчИ — счетчик |
импульсов. |
переменной. В этом случае после одного импульса за пуска развертки следует несколько импульсов от нульиндикатора, соответствующих разным графикам (рис. 7). В качестве выходного блока вместо формирователя вы ходного импульса и цифрового хронометра здесь приме няют более сложные схемы, позволяющие измерять ин тервалы времени ti, тг, ..., т„. Такое усложнение схемы оправдано, если устройство эксплуатируется в комплек се с быстродействующей ЭВМ, когда уменьшение време ни ввода за счет получения нескольких отсчетов в тече ние одного хода развертки дает значительный экономи ческий эффект.
Устройства развертывающего преобразования при годны для обработки графиков, нанесенных прерыви стыми линиями.
18
Основными источниками погрешности устройств яв ляются нелинейность генератора развертки и развертыва ющего устройства, а в устройствах с цифровым выхо дом, кроме того, нестабильность частоты генератора импульсов. К недостаткам систем развертывающего пре образования относит ся также то, что они являются разомкну тыми системами, т. е.
погрешность - от не стабильности харак теристик элементов не компенсируется
.отрицательной об ратной связью. С дру гой стороны, эти уст ройства не имеют статической погреш ности, присущей си стемам следящего преобразования.
Кроме того, в уст ройствах развертыва ющего преобразова ния не исключена опасность ложного срабатывания нуль-
индикатора от линий координатной сетки или из-за загрязнения и дефектов носителя. Уровень помех может быть значительно снижен применением светофильт ров [2]. Имеются схемы с селекцией импульсов от линии графика и от опорной (координатной) линии по ширине, при этом линия графика должна быть значительно тол ще опорной линии.
19
Устройства развертывающего преобразования широ ко применяются на практике. На Вильнюсском заводе счетных машин разработана специализированная ЭВМ ЭАСП-С [8] с устройством ввода графической информа ции на видиконе.
По типу этого устройства разработана автономная система «Силуэт» [9], считывающая графическую ин формацию и выдающая ее в телеграфном коде на пер фоленте. Устройство ввода ЭАСП-С позволяет обраба тывать графики с размахом до 200 мм, нанесенные на бумажную ленту шириной до 305 мм или на фотоплен ку шириной 35 мм. Устройство воспринимает линии графика черного, синего или зеленого цвета при белом или прозрачном носителе с крутизной линии до 84°. Тол щина линии — при ширине графика до 60 мм — 0,2 мм,
при большей |
ширине графика — 0,5 мм. |
Скорость пере |
|
движения |
носителя |
регулируется |
в пределах |
5ч-50 мм/сек. Система «Силуэт» имеет приблизительно такие же технические данные, но позволяет считывать по выбору один из трех графиков, вычерченных на одном носителе. Скорость вывода информации на пер фоленту — 4 ординаты в секунду, точность не менее 2%. Устройство «Силуэт» полностью заменяет труд 15-f-20 операторов, работающих вручную.
§ 3. КОМБИНИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА (УСТРОЙСТВА ИМПУЛЬСНОГО СЛЕЖЕНИЯ)
Устройства этого типа являются электронными следя щими системами, в которых отслеживание кривой произ водится развертыванием луча в области, непосредствен но прилегающей к кривой. Как и устройства разверты вающего преобразования, системы импульсного слежения
20