Фотоэлектрическое считывающее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в цифровых проигрователях позволяет расширить область применения устройства за счет возможности считывания с цифровых оптических дисков. В устройстве обеспечивается привод диска от автоколебательного маятника как по радиусу, так и по углу. 8 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых звуко- и видеопроигрывателях с использованием компакт-дисков в качестве носителей информации, выполненных в виде плоских дисков.

Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности считывания с цифровых оптических дисков.

Особенностью предложенного устройства является то, что носитель информации выполнен в виде компакт-диска и приводится в движение от маятника, совершающего автоколебания. Считывание матричной информации производится вырожденной до линейки матрицей фотодетекторов при прохождении матричной информации под линейкой. При обратном ходе колебаний маятника комплект-диск стоит и совершаются дополнительные операции управления устройством (обнуление, переход на следующую дорожку и т.д.).

Запись матричной информации производится одним лазерным лучом в период времени, когда компакт-диск не перемещается, при этом от маятника с помощью управляемого храпового устройства приводится в колебательное движение вдоль радиуса указанный лазерный источник. Таким образом в период остановки компакт-диска производится запись информации на компакт-диск, а в обратный период происходит смещение компакт-диска на следующую строку и возврат источника в исходное положение. Рабочие периоды считывания и записи противоположные. Для настройки и юстировки, а также для выработки команд, используются топологическая сетка, состоящая из нулевой линии, рисок отделяющих кадры и контрольных меток на носителе информации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - маятник и магнитные храповые механизмы; на фиг. 3 - топологическая разметка и контрольные метки на компакт-диске; на фиг. 4 - диаграмма напряжений на первом блоке управления при считывании; на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема устройства в режиме считывания; на фиг. 6 - принципиальная электрическая схема устройства в режиме записи; на фиг. 7 - диаграмма напряжений во втором блоке управления записью; на фиг. 8 - участок носителя информации с записанной информацией в координатах (₁,r).

Устройство содержит источник 1 света, носитель 2 информации в виде компакт-диска, линейку 3 фотоприемников, блок 4 усилителей, блок 5 адресации, фотоприемник 6 контрольного сигнала, усилитель 7 контрольного сигнала, датчик 8 положения, усилитель 9 положения носителя, первый блок 10 управления считыванием, блок 11 сопряжения, блок 12 буферный накопитель, усилитель 13 автоколебаний, усилитель 14 управления угловым перемещением компакт-диска 2, усилитель 15 управления перемещением по радиусу, механизм автоколебаний, выполненный из катушки 16, маятника 17 и возвратной пружины 18, магнитный храповик 19 с приводом по радиусу, редуктор 20 привода по радиусу, катушку 21 включения храповика 19, магнитный храповик 22 с приводом по углу, редуктор 23 привода по углу, катушку 24 включения храповика 22, второй буферный 25 накопитель записи, второй блок 26 управления записью, усилитель 27 записи, источник 28 света записи, дополнительный редуктор 29 записи и фиксатор 30 нуля.

На фиг. 2 представлены в аксонометрии маятник 17 с вмонтированными в него магнитопроводами и катушками 21 и 24, приводящими в движение бесконтактные храповые устройства 19 и 22, состоящие из зубчатых храповых колес, выполненных из ферромагнитного материала. При прохождении тока через катушки 21, 24 в магнитопроводе индицируется магнитный поток, который замыкается через ферромагнитный храповик. При смещении маятника 17 и магнитных потоков, создаваемых катушками 21, 24, храповики 19, 22, оси которых связаны с корпусом, проворачиваются, осуществляя перемещение по углу носителя 2 или смещение по радиусу оптической головки. Для уменьшения проскальзывания храповикам придана зубчатая форма.

На фиг. 3 представлен участок компакт-диска 2 с топологической разметкой в виде рисок, направленных вдоль радиуса и контрольных меток, распределенных по углу. В качестве нулевой риски используется сплошная риска без пробела в середине.

На фиг. 4 представлена диаграмма напряжений в первом блоке 10 управления считыванием, где а - напряжение, снимаемое с датчика 8; б - напряжение после усилителя 9, используемое для синхронизации схемы; в - напряжение после инвертора 5.1 в блоке 5, используемое для синхронизации схемы и противофазное напряжению 4б; г - импульсы напряжения, пропорциональные контрольным меткам с фотодетектора 7 контрольного сигнала; д - импульсы напряжения со схем 10.4 и 10.5 в блоке 10, индицирующие настройку по радиусу; е - напряжение, формируемое схемой 10.17 при разрешении перехода r по радиусу; ж - напряжение, формируемое схемой 10.14 при разрешении перехода по по углу.

Напряжения на фиг. 4г, д, е, ж соответствуют участку носителя информации 2, из ображенного на фиг. 3 (переход r -> ₂ -> ₃).

На фиг. 5 представлена принципиальная схема устройства, реализующая предложенный алгоритм управления, и введены следующие обозначения: симметричное расположение усилителей 4, например по два относительно усилителя 7 контрольного сигнала, инвертор 5.1 и элементы 5.i И блока 5 адресации элементы; 11i И блока 11 сопряжения, расположение 12i схем в накопителе 12, контролирующая цепочка контрольного фотоприемника 6; усилитель 7 контрольного сигнала - элемент 5.4 И - счетчик 11.4 - дешифратор 12.7.

Первый блок управления 10 содержит 10.1 - формирователь, инверторы 10.2...10.3, элементы И 10.4-10.7, диоды 10.8, 10.9, элементы И 10.10,10.11, триггер 10.12, элемент И 10.13, фоpмиpователи 10.14, 10.15, 10.17, элемент ИЛИ 10.16, светодиод 10.18, элемент ИЛИ 10.19.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема устройства, реализующая предложенный алгоритм управления, и введены следующие обозначения: схемы 25 накопления записи информации, таймер 26.1, счетчик 26.2, инверторы 26.3, 26.4. формирователь 26.5, дешифратор 26.6, элемент ИЛИ 26,7, элемент И 26,8, К 26,9 элементов И, элементы И 26.10, 26.11, счетчик 26.12, формирователь 26.13, элемент И 26.14, инвертор 26.15, дешифратор 26.16, элемент И 26,17, элемент ИЛИ 26.18, 26.19, инверторы 26.20.

На фиг. 7 представлена диаграмма напряжений в блоке 26 управления записью, где а - зависимость смещения маятника 24 от времени; б - ЭДС в датчике положения 8; в - напряжение после усиления - ограничителя 9; г - напряжение после инвертора 26.20; д - импульсы от таймера 26.1; е - сигнал от схем 26.10 для записи рисок на носителе; ж, з, и - сигналы на выходе схемы 26.14 для записи информации на носителе.

На фиг. 8 показан участок компакт-диска 2, где ₁,₂ - угловые перемещения диска; r - радиальная величина перемещения линейки 3; П и К - расположение рисок по двум осям.

Устройство выполняет режимы работы считывания и записи.

Устройство при считывании работает следующим образом.

При возбуждении блока 1 возбуждается источник света, сколлимированное излучение освещает носитель 2 информации, сигналы с которого поступают на оптический вход линейки 3 и фотоприемника 6, после усиления в блоке 4 сигналы поступают на схемы совпадения блока 5 и 10. При несимметричном расположении линейки 3 относительно разметки на панели 2 сигналы на светодиодах 10,8 и 10,9 отсутствуют, триггер 10, 12 запрещает прохождение сигналов в блоке 5. В зависимости от контрольного кода, установившегося в дешифраторе 11.2, работающего от счетчика контрольных меток 11.1, разрешается прохождение импульсов запуска формирователей 10.14 (по углу ) или 10.17 (по радиусу r) и автоколебаний 10.15. Импульсы от формирователей усиливаются в усилителях 13, 14, 15 и поступают на катушки 16, 21, 24. Импульс, поступающий в катушку 16, усиливает автоколебательный процесс, а в катушках 21, 24 индуцируются магнитные потоки, которые при смещении маятника увлекают ферромагнитные храповики, при этом проворачивается редуктор 20, осуществляющий смещение носителя (компакт-диска) по углу или редуктор 23, смещающей по радиусу считывающую (записывающую) головку, состоящую из конструктивно жестко связанных блоков 1, 6, 3, 28.

Обратный ход (возврат) маятника 17 обеспечивается возвратной пружиной 18. В датчике 8 положения, связанного через магнитную систему с катушкой 16, наводится ЭДС, определяемая зазором в магнитной системе маятника 17.

Контроль настройки устройства по углу обеспечивается элементом ИЛИ 10.19 и светодиодом 10.18, срабатывающим при любом сигнале, соответствующем контрольному коду n, n+1.

Устройство при записи работает следующим образом.

В порядке приоритетности выполняются следующие операции: с помощью фотодетектора 6 и источника 1 устанавливается линия нулевого угла на носителе информации, при производстве записи одним лучом с помощью точечного источника 28 необходимо шаг смещения по углу уменьшить в n раз _зап= Для этого производится переключение редуктора 23 привода компакт-диска с помощью дополнительного понижающего редуктора 29.

При необходимости большей скорости записи запись может производиться линейкой, состоящей из n точечных источников. В этом случае дополнительного редуктора 29 не требуется, информативная емкость буферного накопителя 25 также увеличивается в n раз.

Принципиальная схема однолучевого устройства записи представлена на фиг. 6. Сигналы двоичной информации от 1 до К из накопителя 25 поступают на элементы И 26,9. От усилителя 9 запускается таймер 26,1, генерирующий последовательность импульсов от 1 до N (фиг. 7д).

Сигнал управления по радиусу постоянно в режиме записи подается на усилитель 15 (фиг. 1), при этом приводится в колебательное движение храповик 19, через редуктор 20 смещается ходовый винт, который смещает вдоль радиуса источник 28 освещения. Перерыв в подаче сигнала на усилителе 15 происходит при полном заполнении первой дорожки и подаче команды "Переход" с фиксатора 30 нуля на другую дорожку, при этом источник 28 оказывается в течение полупериода колебаний смещенным по направлению к центру компакт-диска 2 на величину r, соответствующую переходу на другую дорожку. В следующий период источник 28 опять приводится в колебательное движение относительно смещенной исходной позиции и подаче сигнала на усилитель 15. Запись сигналов на носитель 2 производится по команде с дешифратора 26.6 в соответствии с кодом, установленным в накопителе 25, синхронизируется импульсами от Таймера 26.1 при смещении с постоянной скоростью (на линейном участке) записывающей головки 28. При обратном смещении головки 28 обнуляется счетчик 26.2, устанавливается новый код в накопителе 25, запускается формирователь 26.5 и усилитель 14 смещения по углу носителя 2.

Автоколебания в режиме записи поддерживаются формирователем 26.13, от которого сигнал поступает на усилитель 13. Усилители 13, 14, 15 управления имеют по два параллельных входа для развязки. На первые входы указанных усилителей сигналы поступают в режиме "считывания", на вторые входы "" в режиме "записи" (см. фиг. 1).

Для подсчета количества записанных строк имеется циклический счетчик 26.12 с дешифратором 26.16, который может использоваться для формирования дополнительных команд управления кадром.

Предлагаемое устройство конструктивно компактно вследствие малых габаритов механической части устройства, фотосчитывающего устройства, а также благодаря совмещению устройств считывания и записи.

Реализация считывания и записи на одной считывающей головке расширяет функциональные возможности устройства, а резкое упрощение механической части устройства повышает его надежность.

Формула изобретения

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее установленные на каретке оптически связанные первый источник света и линейку фотоприемников информационных и контрольного сигналов, выходы которых соединены с входами соответствующих усилителей, выходы которых соединены соответственно с информационными и синхронизирующими входами блока адресации и первого блока управления, блок сопряжения, входы которого соединены соответственно с выходами блока адресации, а выходы - с соответствующими входами первого буферного накопителя информации, первый и второй входы-выходы первого блока управления соединены с входами-выходами блоков соответственно адресации и сопряжения, первый выход первого блока управления соединен с первым источником света, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности считывания с цифровых оптических дисков, устройство содержит второй источник света, магнитно-храповой механизм для углового перемещения оптического диска, магнитно-храповой механизм для перемещения по радиусу каретки, механизм автоколебаний, состоящий из механически связанных электромагнита, маятника и возвратной пружины, усилитель автоколебаний, датчик автоколебаний, датчик нуля, первый и второй усилители сигналов перемещения, второй блок управления, второй накопитель информации, входы которого являются входами устройства, а выход соединен с первым входом второго блока управления, выход датчика автоколебаний соединен через усилитель автоколебаний с управляющим входом блока адресации и вторым входом второго блока управления, выход датчика нуля соединен с третьим входом второго блока управления, выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго усилителей перемещений, усилителя автоколебаний и входом усилителя записи, второй - четвертый выходы первого блока управления соединены соответственно с вторыми входами первого и второго усилителей перемещений и усилителя автоколебаний, выходы первого и второго усилителей перемещений соединены с входами магнитно-храповых механизмов соответственно для углового перемещения оптического диска и для перемещения по радиусу каретки, механически жестко закрепленных на маятнике механизма автоколебаний, вход электромагнита которого соединен с выходом усилителя автоколебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8