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Abtastvorrichtung für die Synchronisationszeichen von Bändern, die Information in binärer Form tragen
Die Erfindung betrifft eineAbtastvorrichtung für die Synchronisationszeichen von Bändern, die Information in binärer Form tragen, wobei zur Steuerung des Antriebes und des Bremsens des Bandes ein aus zwei Registerflipflops bestehender Bandkontrollring vorgesehen ist.
In der Technik der Informationsverarbeitung, die unter anderem die Rechenmaschinentechnik und die Nachrichtentechnik umfasst, werden für die Ein- oder Ausspeicherung einer Information, welche in einem bestimmten Verfahren verarbeitet wird, oft Aufzeichnungsbänder benutzt. Beispiele sind Lochband und Magnetband.
Die Information, die auf einem derartigen Band aufgezeichnet ist, kann dem informationsverarbeitenden Gerät mit Hilfe eines Bandlesegerätes zugeführt werden. Die immer höher werdenden, an die Arbeitsgeschwindigkeit gestellten Forderungen haben zur Folge, dass immer schnellere Bandleser entwickelt werden. Die hiebei entstehenden Schwierigkeiten sind zum grössten Teil Folgen der Trägheit mechanischer Bauelemente.
Im Start-Stop-Betrieb stellt sich die Unmöglichkeit heraus, das Band mittels einer mechanischen Bremse sofort stillzulegen. Der Bremsweg ist nebst Zufallsstörungen vor allem von der Art der Bremse und von der Bandgeschwindigkeit abhängig. Bei hohen Geschwindigkeiten ist es deshalb äusserst schwierig, den Bandleser richtig zu steuern, weil die Lage, in der das Band hält, nicht genau vorausbestimmt werden kann. In der Praxis stellt es sich heraus, dass bestimmte Informationsstellen demzufolge statt einmalig zwei-oder mehrfach gelesen werden können. Im allgemeinen führt dies zu störenden Fehlern und damit zu Zeitverlusten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung bezweckt, die Steuerung des Bandlesers von unbekannten Faktoren unabhängig zu machen.
Erfindungsgemäss sind statt des einen Detektors für die Synchronisationszeichen, der die beiden erforderlichen Steuersignale für den Bandkontrollring liefert, zwei Detektoren vorgesehen, die wenigstens drei Wertepaare von Ausgangssignalen liefern, wobei beim Vorschub aus einer Ruhelage, in der die Detektoren eine Wertekombination von Signalen liefern, die dem Bremsbefehl entspricht, erst die zweitnächste Kombination ein Steuersignal für den Bandkontrollring liefert und der Vorschubbereich, in dem die Wertekombination gegeben ist, die unmittelbar auf die dem Bremsbefehl entsprechende Kombination folgt, grösser ist als die doppelte Schwingweite des Bandes beim Starten aus der Ruhelage.
Im folgenden werden die Fragestellung und die Lösung mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung
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B.sungsversuch in dieser Richtung ist wenig praktisch. Die Forderung wird deshalb derart beschränkt, dass der Bandleser zuverlässig halten muss, ehe das nächste Führungsloch kommt. Dadurch stehen fast 2, 5 mm zur Verfügung. Bei gleicher Sicherheit wie im vorangehenden Falle kommt 2, 0 mm an Stelle von 0, 5 mm. der Bremsweg wird
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2Band"durchgestartet", ehe es zum Stillstand gekommen ist.
Diese Sachlage bedingt, dass während der Abbremsung die Information in einen Hilfsspeicher aufzunehmen ist. Daraus wird die Information an einem geeigneten Zeitpunkt von der Rechenmaschine übernommen. Manchmal sind an diesem Zeitpunkt alle Detektoren wieder im Dunkeln.
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Bei der Einspeicherung in Hilfsspeicher wird der BCR bereits in den Stand 0. 1 gebracht. so dass die Steuerung nicht gefährdet wird, falls das Band hält, nachdem das Licht verschwunden ist. Dafür aber tritt eine andere Schwierigkeit auf, wodurch die Brauchbarkeit der erreichten Beschleunigung beschränkt wird, wie sich aus dem folgenden ergibt :
Falls das Maschinenprogramm sehr schnell ist, werden die Rollbefehle immer kurz nacheinander kommen. Das Band wird durchgestartet, ehe es völlig abgebremst ist. In dieser Weise wird die grösstmögliche Bandgeschwindigkeit erreicht. Muss die Maschine dagegen zwischen zwei Lesungen viele "Auf- träge" durchführen, dann kommt das Band zum Stehen.
Soll auch die nächste Informationsgruppe warten, dann wird der Trägheit des Bandes und des Antriebsmechanismus zufolge die Höchstgeschwindigkeit bei weitem nicht erreicht. Das Band hält jetzt so schnell, dass der Detektor für die Führungslöcher das volle Licht behält.
Nicht nur volles Licht oder Dunkel können dem Rollbefehl vorangehen, sondern auch alle möglichen Zwischenzustände in Abhängigkeit von dem Rechenprogramm. Der gefährlichste Zustand ist dabei jener, bei welchem die Endkante des Führungsloches sich etwa in der Mitte vor dem Detektor befindet. Sobald die Bandbewegung einsetzt, entstehen Längsschwingungen im Band, welche in diesem Falle zusammen mit der Flankenerscheinung (Lochrandeffekt) auftreten. Dadurch wird der Führungslochdetektor einige
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<tb>
<tb> Die1. <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> A
<tb> 2. <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> II <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> B
<tb> 3.0, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Dunkel <SEP> Zustand <SEP> C <SEP> usw.
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Der einzige Übergang, bei dem der"Lochrandeffekt"nicht auftritt, ist der von C nach A (CA). Hier rollt das Band auf jeden Fall gleichmässig. In Abhängigkeit vom Bremsweg kann der Effekt entweder bei AB oder BC auftreten. Werden die Werte l, l und 0, 0 als Befehl für den BCR gewählt, dann ist es ausgeschlossen, dass die Befehle je in falscher Reihenfolge erscheinen, solange das Gebiet, in dem der Wert l, 0 vorkommt, länger ist als der Scheitel-Scheitel-Wert der Schwingungen. Es genügt nicht. Detektor II genau um diese Gebietslänge zu verlängern. Die Streuung in den Lochabständen muss ausserdem hinzugefügt werden.
Die Befehle 1, 1 und 0. 0 treten an Stelle der Befehle "Licht" (1) bzw. "Dunkel" (0) bei den üblichen Geräten.
Beispiel 2 : Es ist auch möglich, den Abstand der Detektoren derart zu wählen, dass der längere Detektor früher Licht sieht und es länger behält. Hier gibt es vier Zustände, denen drei verschiedene Ausgangswerte zugeordnet werden können :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> l, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> II <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> B
<tb> 2. <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> A
<tb> 3. <SEP> 1. <SEP> 0 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> II <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> B
<tb> 4. <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Dunkel <SEP> Zustand <SEP> C <SEP> usw.
<tb>
Die Steuerung des BCR ändert sich nicht. wenn auch hier die Befehle l, l und 0, 0 gewählt werden.
Beispiel 3: Es ist erwünscht, die Sicherheit, dass das Band hält, bevor die nächste Informations-
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<tb> B.1. <SEP> l, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> II <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> B
<tb> 2. <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Dunkel <SEP> Zustand <SEP> C
<tb> 3. <SEP> 0. <SEP> 1 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> I <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> D
<tb> 4. <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Dunkel <SEP> Zustand <SEP> C <SEP> usw.
<tb>
Die Befehle 1, 0 und 0. 1 steuern in diesem Falle den BCR.
Beispiel 4: Wird der Detektorabstand kleiner als in Beispiels, aber ungleich zum Abstand der Führungslöcher gewählt. dann entstehen folgende mögliche Zustände :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> l, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> II <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> B
<tb> 2. <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> : <SEP> beide <SEP> Dunkel <SEP> Zustand <SEP> C
<tb> 3. <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> : <SEP> Detektor <SEP> I <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> D
<tb> 4. <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> :
<SEP> beide <SEP> Licht <SEP> Zustand <SEP> A
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<tb> n <SEP> = <SEP> 1... <SEP> 2, <SEP> 84 <SEP> < <SEP> S2 <SEP> < <SEP> 3. <SEP> 54 <SEP> mm. <SEP>
<tb> n <SEP> = <SEP> 2... <SEP> 5, <SEP> 64 < S < 5, <SEP> 74mm, <SEP>
<tb> n <SEP> = <SEP> 3... <SEP> 8. <SEP> 44 < <SEP> S2 < <SEP> 7. <SEP> 94 <SEP> mm. <SEP>
<tb>
Die Ungleichung für n = 3 ergibt eine Unmöglichkeit. Bei engeren Bandtoleranzen ist eine künftige reelle Lösung denkbar. Je höher der Wert von n, desto schwieriger ist es. eine reelle Lösung für S2 zu finden.
Den Bandschwingungen Rechnung tragend muss das S 2-Gebiet für n = 2 schon als ziemlich eng angesehen werden.
Es ist möglich, S < S zu wählen. Dies ergibt :
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<tb> > Simax.--D,
<tb> : <SEP> < <SEP> l <SEP> mm. <SEP>
<tb>
und somit 1. 54 < S2 < 2. 24.
Die Aufstellung der Detektoren auf einem derart kleinen Abstand ist möglich, aber fertigungstech-
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zugsweise verwendet.
In einem Bandlesegerät, mit der beschriebenen Lesevorrichtung versehen, ist S2 mit 3,1 mm etwa in der Mitte des zugelassenen Gebietes gewählt. Falls erwünscht, kann das Gebiet 1, 0 (B) durch eine ent- sprechende Änderung von S2 vergrössert werden.
Diese Erläuterungen werden an Hand der Zeichnung vervollständigt.
In Fig. 1 sind die Begrenzungen der Detektoren und einiger aufeinanderfolgender Führungslöcher für verschiedene Bandlagen schematisch dargestellt. Die diesen Zuständen zugeordneten Signalwerte sind mit A, B, C, D bezeichnet, die Lagen, bei denen der Lochrandeffekt auftreten kann, mit AB, BC, CD.
In Fig. 1 ist die Lage von einigen aufeinanderfolgenden Führungslöchern, die durch Kreise bezeichnet sind, relativ zur Lage der beiden Detektoren gezeigt. Diese Lage ist für acht zeitlich aufeinanderfolgende Momente angegeben, u. zw. so, dass jedes Mal die in der Zeit folgende Lage unterhalb der im vorangegangenen Moment bestehenden Lage gezeigt ist.
Die Lage der Detektoren ist angegeben durch zweimal zwei vollgezogene Linien. Das Überlappen eines Kreises mit der von einem Linienpaar begrenzten Fläche bedeutet, dass der durch dieses Linienpaar repräsentierte Detektor Licht empfängt.
Der nach rechts zeigende Pfeil rechts oben in Fig. 1 gibt die Vorschubrichtung des Lochbandes relativ zur Lesevorrichtung an. Die wichtigsten Masse sind wie folgt bezeichnet : s = Sollabstand von Mitte zu Mitte der Führungslöcher,
S = Abstand von Mitte zu Mitte der beiden Detektoren für die Führungslöcher, d = Solldurchmesser der Führungslöcher,
D = "Länge" eines Detektors in der Fortbewegungsrichtung des Lochbandes.
Die gegenseitigen Verhältnisse der Masse sind in Übereinstimmung mit Beispiel 4 gewählt.
In Fig. 2 sind die Lesevorrichtung und die Beleuchtungsvorrichtung im Längsschnitt dargestellt.
Die Strahlung der Lichtquelle 1 erreicht die Detektoren 2,3 durch die Führungslöcher im Bande 4 und durch die Öffnungen 5, 6. Hiefür werden mittels eines Prismas 7 zwei virtuelle Lichtquellen 8,9 geformt, die mittels einer positiven Linse 10 auf die Öffnungen 5, 6 abgebildet werden. Diese Öffnungen sind, falls eine staubfreie Abdichtung notwendig ist, mit einem durchsichtigen Kunststoff ausgefüllt oder mit einer Deckplatte aus Glas versehen.
Es ist möglich, die Vorrichtung nach der Erfindung auch bei Bandlesegeräten, die für kontrollierendes Lesen eingerichtet sind, zu verwenden. Derartige Bandlesegeräte enthalten nebst den Detektoren für das Lesen der Information und des Führungsloches, die in einer geradlinigen Reihe angeordnet sind, eine zweite Reihe von Detektoren für die Information, die sogenannten Kontrollstellen. Darin sind die Detektoren in ähnlicher Weise angeordnet, u. zw. vor oder hinter der ersten Reihe von Detektoren und parallel dazu. Der Abstand dieser beiden Reihen ist ein möglichst kleines Vielfaches des nominalen Sollabstandes der Führungslöcher.
Bei den üblichen Bandlesegeräten ist der Abstand zwischen Kontrollstelle und Ablesestelle 2, 54 mm.
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In der Bahn der Führungslöcher befindet sich keine Kontrollstelle ; man hat immer angenommen. dass der Stift für das Stanzen des Führungsloches in einem Bandlochapparat fest eingestellt ist und nicht durch einen Wahlmechanismus gesteuert wird, so dass eine Kontrolle der Führungslöcher sich erübrigt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung geht auch von dieser Annahme aus ; es wird nämlich angenommen, dass sämtliche Führungslöcher vorhanden sind. Es stellt sich heraus, dass die Steuerung des kontrollierenden Bandlesegerätes in eleganter Weise verbessert werden kann mit Hilfe einer erweiterten Lesevorrichtung, in der man die Kontrollstellen nicht in einem Abstand vor oder hinter den Lesevorrichtungen anordnet, der gleich dem Sollabstand von zwei aufeinanderfolgenden Informationsstellen ist, sondern der Abstand zwischen den Detektoren für das Lesen und das Kontroll-Lesen der Information einerseits dem Abstand zwischen den Detektoren der Lesevorrichtung für die Synchronisationszeichen anderseits gleich ist. Es werden dann die folgenden Vorteile erreicht :
Erstens ist es erwünscht, die informationstragenden Bänder möglichst genau unterhalb der Rolle und der Bremse zu zentrieren. Bei Lochbändern kommt die Forderung hinzu, dass die Seiten des Bandes, die neben dem Führungsloch drei Informationsstellen zählt, immer an derselben Seite eingelegt wird, wobei ein Band mit sechs Stellen, als sei es ein Band mit sieben Stellen, eingelegt wird.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass hiedurch zwei Lagen des Führungsloches vorkommen können. Wenn eine
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