Schaltungsanordnung in einem Mehrspur-Bandlesegerät
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung in einem Mehrspur-Bandlesegerät, mit mehreren Signalquellen, von denen jede durch Lesen einer zugeordneten Datenspur auf einem Band aktivierbar ist.
Es ist bekannt, bandförmige Träger zur Speicherung digitaler Daten zu benutzen. Gewöhnlich weisen diese Streifen eine Anzahl von Datenspuren auf, die sich in Längsrichtung des Streifens und zugleich in der Be wegungsrichtung des Streifens erstrecken. Jeder Datenspur ist ein Tastkopf zugeordnet, der Markierungen auf diesen Spuren festzustellen vermag. Wenn ein Binärcode verwendet wird, beispielsweise ein binärer Dezimalcode, bilden alle Markierungen quer zum Streifen, also alle in einer sich senkrecht zur Längsrichtung des Streifens erstreckenden Reihe liegenden Markierungen, eine Zahl, einen Buchstaben oder ein sonstiges Zeichen.
Die Dichte der Zeichen auf solchen bandförmigen Trägern ist vorwiegend wegen der beschränkten Genauigkeit bei der Justierung der Tastköpfe beschränkt.
Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Filmstreifen, auf denen die Markierungen von durchsichtigen und undurchsichtigen Stellen gebildet werden und bei denen die Abtastung mit Hilfe lichtempfindlicher Elemente, beispielsweise Phototransistoren, erfolgt. Wegen der Schwierigkeiten bei der mechanischen und optischen Ausrichtung ist die Dichte digitaler Daten auf solchen Filmstreifen nicht besonders hoch. Deshalb werden häufig Lichtpunktabtaster und Magnetbandgeräte eingesetzt, wenn eine hohe Datendichte benötigt wird.
Bei manchen Anwendungen, bei denen ebenfalls eine hohe Datendichte erwünscht ist, ist jedoch die Verwendung solcher Geräte entweder wegen ihrer Kosten oder aus anderen, im System liegenden Gründen nicht möglich. Insbesondere für solche Fälle besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung zum Lesen mehrerer Zeichen verschiedener Dauer, die im wesentlichen gleichzeitig geliefert werden, und deren Signale zeitlich sehr kurz sein und dicht aufeinanderfolgen können, ohne dass die Gefahr eines fehlerhaften Lesens besteht. Der Erfindung liegt infolgedessen die Aufgabe zugrunde, eine solche verbesserte Vorrichtung schaffen zu können.
Erfindungsgemäss ist die Schaltungsanordnung gekennzeichnet durch eine mit ihren Eingängen an die Signalquellen angeschlossene Gatterschaltung zur Abgabe eines ersten Steuersignals, wenn der Gatterschaltung ein Signal von irgend einer der Signalquellen zugeführt ist, mehrere bistabile Elemente, von welchen jedes in einen ersten Zustand gesteuert wird und jedes an eine andere der Signalquellen angeschlossen ist, um beim Auftreten eines Signals der zugeordneten Signalquelle in den zweiten Zustand gesteuert zu werden und bei Abwesenheit des Signals im ersten Zustand zu verbleiben, eine erste, auf die Hinterflanke des ersten Steuersignals ansprechende Steuereinrichtung zur Bildung eines zweiten Steuersignals mit fester Zeitspanne, während welcher die Zustände der bistabilen Elemente abgefragt werden,
eine auf das zweite Steuersignal ansprechende Ausgabeeinrichtung zur Abfrage der Zustände der bistabilen Elemente und eine zweite, auf das Ende der festen Zeitspanne ansprechende Steuereinrichtung, um die bistabilen Elemente nach Ablauf der festen Zeitspanne in den ersten Zustand zu steuern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Schaltungsanordnung nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Abschnitt eines Filmstreifens, wie er bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 Verwendung findet;
Fig. 3 ein Diagramm der Ausgangssignale der verschiedenen lichtempfindlichen Fühler der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 und
Fig. 4 und 5 weitere Diagramme zur Erläuterung der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist eine Lichtquelle 12 auf, die ihr Licht auf einen Diffusor 14 richtet, der im Abstand von einem Lesekopf 16 angeordnet ist. Zwischen dem Diffusor 14 und dem Lesekopf 16 befindet sich ein Filmstreifen 20, von dem angenommen sei, dass er senkrecht zur Bildebene verschiebbar ist. Einen Abschnitt des Filmstreifens 20, von dem zum Zwecke der Erläuterung angenommen wird, dass er fünf Datenkanäle aufweist, und die dem Diffusor 14 gegenüberstehende Seite des Lesekopfes 16 sind in Fig. 2 veranschaulicht.
Der Lesekopf 16 ist mit fünf Fenstern D1 bis D5 versehen. Auf dem in Fig. 2 dargestellten Abschnitt des Filmes 20 sind vier jeweils fünf Bit umfassende Zeichen C1 bis C4 vorhanden. Das Bit 1 wird von einer durchsichtigen Stelle des Filmes wiedergegeben, während das Bit 0 durch eine undurchsichtige Stelle wiedergegeben wird. Undurchsichtige Stellen des Filmes sind in Fig. 2 durch Schraffur veranschaulicht. Die vier Zeichen C1 bis C4 stellen demnach die Binärzahlen 11100, 00100, 11010 und 00001 dar.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden von dem Lesekopf 16 Phototransistoren PT1 bis PT5 getragen, die den Fenstern D1 bis D5 zugeordnet sind. Das Ausgangssignal des Phototransistors PT1 wird einem Eingang eines Leseverstärkers A1 zugeführt, dessen anderer Eingang mit einer Klemme 22 verbunden ist, an die eine Referenzspannung Vref angeschlossen ist. Entsprechend sind die Phototransistoren PT2 bis PT5 jeweils mit einem Eingang eines der Leseverstärker A2 bis A5 verbunden, die jeweils einen zweiten, an die Klemme 22 angeschlossenen Ausgang aufweisen.
Wenn der Film 20 in der in Fig. 2 durch den Pfeil 25 angegebenen Richtung bewegt wird, gelangt jedesmal, wenn eine transparente Stelle des Filmes an einer der Öffnungen des Lesekopfes 16 vorbeigleitet, Licht vom Diffusor 14 durch die transparente Stelle des Filmes und die entsprechende Öffnung zu dem Phototransistor. Der Phototransistor erzeugt seinerseits ein elektrisches Ausgangssignal, das dem empfangenen Licht proportional ist. Wenn das Ausgangssignal des Phototransistors gleich oder grösser ist als die Referenzspannung Vref, erzeugt der Vertärker ein l -Ausgangssignal, das für das Bit 1 charakteristisch ist. Wenn andererseits eine undurchsichtige Film stelle, die ein Bit 0 darstellt, eine Öffnung passiert, wird das Licht daran gehindert, zum Phototransistor zu gelangen.
Infolgedessen liegt sein Ausgangssignal unterhalb der Bezugsspannung Vref, so dass der Leseverstärker ein 0l Ausgangssignal erzeugt, das für das Bit 0 charakteristisch ist.
Wenn bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Zeichen C1 den Lesekopf 16 passiert, liefern die Leseverstärker Al, A2 und A3 1 -Ausgangs- signale, wogegen die LeseverstärkerA4 und A5 0 -Ausgangssignale liefern. Alle Ausgangssignale zusammen geben die Binärzahl 11100 wieder. Wenn dagegen das Zeichen C4 gelesen wird, ist nur das Ausgangs signal des Verstärkers A5 ein 1 -Signal, weil das Zeichen C4 von der Binärzahl 00001 gebildet wird. Diese Art der Wirkungsweise von optischen Bandlesegeräten ist bekannt.
Es ist weiterhin bekannt, dass die Datendichte, bei der ein solches Lesegerät noch mit Sicherheit betrieben werden kann, begrenzt ist. Die Begrenzungen sind meistens durch Schwankungen in der Ansprechzeit und dem Konversionsfaktor der verschiedenen Phototransistoren sowie durch Schwierigkeiten der mechanischen und optischen Justierung bedingt. Selbst bei einer idealen Ausrichtung und gleichen Ansprechzeiten können noch die verschiedenen Konversionsfaktoren oder Empfindlichkeiten der Phototransistoren zu Lesefehlern führen. Die vorhandenen Schwierigkeiten können am besten anhand Fig. 3 erläutert werden, bei der er sich um ein Diagramm idealisierter Ausgangssignale der Phototransistoren PTl, PT2 und PT3 beim Auslesen des Zeichens C1 handelt.
Die Unterschiede in den Amplituden entsprechen den angenommenen, verschiedenen Empfindlichkeiten der Phototransistoren. Für den Phototransistor PT1 wurde eine Mindestempfindlichkeit angenommen, während der Phototransistor PT2 etwa die doppelte und der Phototransistor PT3 die achtfache Empfindlichkeit hat. Die Bezugsspannung Vref wurde auf 75 o/o des zu erwartenden kleinsten Ausgangssignales eines Phototransistors eingestellt, wie es Fig. 3 zeigt.
Die Phototransistoren PT4 und PT5 erzeugen keine beachtlichen Ausgangssignale, da den ihnen zugeordneten Fenstern D4 und D5 undurchsichtige Stellen des Filmes gegenüberstehen, wenn das Zeichen C1 gelesen wird.
Die Ausgangssignale der Leseverstärker Al bis A5 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Phototransistoren PT1 bis PT5 beim Auslesen des Zeichens C1 sind in Fig. 4 wiedergegeben. Obwohl jeder der Leseverstärker Al, A2 und A3 ein 1 -Ausgangssignal liefert, um eine 1 wiederzugeben, sind die Längen der 1 -Ausgangssignale der Verstärker Al bis A3 verschieden, weil die Konversionsfaktoren oder Empfindlichkeiten der Phototransistoren PT1 bis PT3 voneinander abweichen, wie es Fig. 3 zeigt. Der Verstärker Al erzeugt das Ausgangssignal mit der kürzesten Dauer.
Es ist diese Differenz in der Dauer der Ausgangssignale der Leseverstärker, die ein genaues Lesen der Zeichen erschwert. Dies gilt insbesondere bei hohen Datendichten, bei denen die Zeichendauer sehr kurz ist. Bei einer Dichte von beispielsweise 40 bit/cm ist die Zeichendauer gleich der Zeit, die dazu benötigt wird, den Filmstreifen um 1/40-0,025 cm zu bewegen.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist bei der vorliegenden Schaltungsanordnung vorgesehen, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, die Ausgänge der Verstärker Al bis A5 jeweils mit dem S-Eingang eines ihm zugeordneten bistabilen Elementes verbunden ist. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind Flipflops FF1 bis FF5 vorgesehen. Ausserdem werden die Ausgänge der fünf Verstärker den fünf Eingängen eines ODER-Gatters 25 zugeführt, dessen 1 -Ausgangssignal zum Ansteuern eines ersten Monoflop 26 verwendet wird. Das Ausgangssignal des ersten Monoflop 26 wird zum Ansteuern eines zweiten Monoflop 27 und zum Steuern eines Tores 28 benutzt, mit dem die Q-Ausgänge der Flipflops verbunden sind. Das Ausgangs signal des zweiten Monoflop 27 wird den R-Eingängen aller Flipflops FF1 bis FF5 zugeführt.
Der Ausgangsimpuls des ersten Monoflop 26 wird dazu benutzt, das Tor 28 zu öffnen, damit es eine Übertragung der Zustände der Flipflops, die durch ihre Q-Ausgangssignale wiedergegeben werden, zu nicht näher dargestellten Auswertegeräten zulässt, wogegen der Ausgangsimpuls des zweiten Monoflop 27 dazu benutzt wird, alle Flipflops FF1 bis FF5 zurückzustellen.
Die Wirkungsweise der vorliegenden Schaltungsanordnung kann am besten anhand Fig. 5 beschrieben werden, in der die Impulse 30, 31 und 32 die Ausgangsimpulse des ODER-Gatters 25, des ersten Monoflop 26 und des zweiten Monoflop 27 in ihrer richtigen zeitlichen Zuordnung darstellen. Es sei angenommen, dass sich im Betrieb die Flipflops vor dem Lesen jedes Zeichens in einer Nullstellung befinden. Beim Auslesen eines Zeichens verursacht das l -Ausgangssignal eines beliebigen der Verstärker das ODER-Gatter 25 nach Fig. 1 zur Lieferung eines Impulses 30.
Die Vorderflanke fällt mit der Vorderflanke des ersten WAHR Ausgangssignales zusammen, das von einem beliebigen der Verstärker geliefert wird, wogegen die Rückflanke auftritt, wenn die Ausgangssignale aller Leseverstärker auf den 0 -Pegel zurückgegangen sind, d. h., dass die Rückflanke des Impulses 30 mit der Rückflanke des letzten l -Impulses zusammenfällt. Bei dem hier ge ebenen Beispiel ist die Dauer des Impulses 30 der Dauer des 1 -Ausgangssignales des Verstärkers A3 (Fig. 4) gleich. Demnach sind von den l -Ausgangssignalen der Leseverstärker alle zugeordneten Flipflops gestellt worden, bevor die Rückflanke des Ausgangsimpulses 30 des ODER-Gatters 25 erscheint.
Die Rückflanke des Ausgangsimpulses 30 des Gatters 25 stösst den ersten Monoflop 26 an, damit er einen Impuls 31 bestimmter Dauer erzeugt, während der das Tor 25 geöffnet ist. Während dieser Zeit können die Zustände der Flipflops FF1 bis FF5 ausgelesen werden.
Bei dem Zeichen C1 wird während des Impulses 31 festgestellt, dass die Flipflops FF1, FF2 und FF3 gestellt sind, wogegen die Flipflops FF4 und FF5 ihren Nullzustand einnehmen, so dass erkennbar ist, dass C1 die Binärzahl 11100 darstellt. Demnach findet das Auslesen während einer eindeutig festgelegten Zeit statt, die durch die Dauer des Impulses 31 bestimmt ist.
Die Rückflanke des Impulses 31, die das Ende der Leseperiode bezeichnet, wird dazu verwendet, den zweiten Monoflop 27 anzustossen, damit er den Impuls 32 liefert. Auch dieser Impuls hat eine bestimmte Dauer, während der alle Flipflops in ihren Nullzustand zurückgestellt werden, damit sie zur vorübergehenden Speicherung eines folgenden Zeichens vorbereitet sind. Demnach findet sas Auslesen der Flipflops während des Impulses 31 und ihr Zurückstellen während des Impulses 32 statt.
Da der Leseimpuls 31 ausgelöst wird, wenn die Ausgangssignale aller Leseverstärker falsch sind, wird ein Codeabschnitt benutzt, der die Rückkehr auf Null gestattet. Zu diesem Zweck sind benachbarte Zeichen auf dem Film 20 durch undurchsichtige Streifen getrennt, so dass während eines Teiles der einem jeden Zeichen zugeordneten Zeit unabhängig von der Anzahl der Bits 1 , also der durchsichtigen Stellen des Zeichens, alle Leseverstärker 0 -Ausgangssignale liefern. Diese undurchsichtigen Streifen sind in Fig. 2 mit 40 bezeichnet. Die Gesamtdauer der Impulse 31 und 32 ist kürzer bemessen als die Zeit, die ein Streifen 40 benötigt, um den Lesekopf 16 zu passieren. Bei einem Filmstreifen mit einer Datendichte von 40 bit/cm kann die Breite jedes Streifens 40 etwa 0,0025 cm betragen.
Zusammenfassend kann demnach gesagt werden, dass die vorliegende Schaltungsanordnung eine Anzahl bistabiler Elemente (FF1 bis FF5) aufweist, die während der jedem Zeichen zugeordneten Leseperiode dazu benutzt wird, die Bits des zu lesenden Zeichens vorüber gehend zu speichern. Ein solches bistabiles Element wird entweder in den Stellzustand gebracht, damit es eine 1 darstellt, oder es bleibt in seinem Nullzustand, in dem es eine 0 wiedergibt. Weiterhin ist ein ODER-Gatter (25) vorgesehen, das ein Ausgangssignal liefert, dessen Rückflanke anzeigt, dass alle Bits ausgelesen worden sind. Die Rückflanke wird dazu benutzt, einen ersten Monoflop (26) anzustossen, um eine erste Zeitspanne (Impuls 31) festzulegen, während der die Zustände der Flipflops abgetastet werden. Am Ende der ersten Zeitspanne wird ein zweiter Monoflop (27) ausgelöst.
Dieser Monoflop bestimmt seinerseits eine zweite Zeitspanne (Impuls 32), während der alle Flipflops auf Null zurückgestellt und dadurch für die vorübergehende Speicherung von Bits eines folgenden, zu lesenden Zeichens vorbereitet werden. Infolgedessen werden auch dann, wenn die Dauer der l -Ausgangssignale der verschiedenen Leseverstärker schwankt, die Bits jedes Zeichens gleichzeitig ausgelesen. Diese Gleichzeitigkeit trägt in hohem Masse zu der Genauigkeit beim Auslesen von Zeichen bei, die auf einem Filmstreifen mit relativ hoher Dichte angeordnet sind.
Die vorliegende Schaltungsanordnung kann beispielsweise auch bei Bandlesegeräten Verwendung finden, die von mehrspurigen Bändern Gebrauch machen, die mit anderen als optischen Markierungen versehen sind.
In einem solchen Fall müssten die Phototransistoren durch Elemente ersetzt werden, die zum Abtasten der speziellen verwendeten Markierungen geeignet sind.