DE1088742B - Geraet zur gleichzeitigen Ablesung mehrerer Kurven - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur gleichzeitigen Ablesung mehrerer Kurven, das nach der Technik der Anlagen mit Impulsübertragung arbeitet.

Bekanntlich ist es bei vielen wissenschaftlichen und technischen Untersuchungen, Kontrollen oder Versuchen und auch bei gewissen anderen technischen Anwendungen, z. B. der Stereophonischen Schallwiedergabe, oder bei physiologischen Untersuchungen häufig erwünscht, das gleichzeitige Verhalten mehrerer Größen, welche die gleichzeitig in einem Gerät oder einer Anlage ablaufenden Vorgänge kennzeichnen, darzustellen und zu untersuchen.

Wenn alle diese Größen Funktionen derselben unabhängigen Veränderlichen sind, kann man ihre Schwankungen durch Kurven darstellen, die auf verschiedenen parallelen Spuren eines einzigen Trägers, z. B. eines Bandes, aufgezeichnet sind. Diese Kurven -»können z. B. durch einen Stift auf einem Papierband aufgeschrieben werden. Wenn die Anlage, deren Änderungen man aufzeichnen will, nur langsame Bewegungen ausführt, wie es bei physiologischen und mechanischen Anwendungen der Fall ist, kann man Spiegel verwenden, die mechanisch mit den Bewegungen verbunden sind und Lichtstrahlen auf einen lichtempfindlichen Papierstreifen, der gleichmäßig abläuft, werfen. Wenn andererseits alle auftretenden Größen der betrachteten Erscheinungen durch geeignete Mittel in mit der Zeit t veränderliche elektrische Spannungen U umgesetzt werden können, kann man bekanntlich mit Hilfe photographischer Einrichtungen gleichzeitig die Kurven U = f{t) auf einen Film oder einen lichtempfindlichen Papierstreifen aufzeichnen. Der Einfachheit halber wird im folgenden angenommen, daß das letztere Verfahren verwendet worden ist.

Alle diese Aufzeichnungen können anschließend durch ein Gerät zur Ablesung der Kurven ausgewertet werden. Dieses Gerät enthält ebenso viele Ausgänge, wie abzulesende Kurven vorhanden sind, und gibt in Form elektrischer Spannungen U = f(t) die Amplituden der auf dem ablaufenden Streifen oder Film aufgezeichneten Kurven wieder.

Offenbar könnte man zur gleichzeitigen Ablesung von η aufgezeichneten Kurven gestattet, wobei diese eine Kurve auswerten. Eine solche Vorrichtung ist aber offenbar wegen ihres Preises, ihres Platzbedarfs, der schwierigen Einstellung usw. nicht praktisch verwendbar.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Ablesegeräts, das die gleichzeitige Auswertung »von η aufgezeichnete Kurven gestattet, wobei diese Kurven nebeneinander auf einem einzigen Träger aufgeschrieben sind, der, wie gesagt, aus einem Papierstreifen, einem Film oder einem Photopapierband bestehen kann.

Gerät zur gleichzeitigen Ablesung
mehrerer Kurven

Anmelder:

Fra^ois Jacques Denis Dayonnet

und Paul Frangois Marie Gloess,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Münctien-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 24. Dezember 1954

Fran9ois Jacques Denis Dayonnet

und Paul Frangois Marie Gloess, Paris,

sind als Erfinder genannt worden

Die gemäß der Erfindung auszuwertenden Kurven sollen in cartesischen Koordinaten aufgezeichnet sein, wobei jede eine Zeitachse besitzt. Es sind also η parallele Spuren mit gleichen Abständen vorhanden, zwischen denen die η Kurven liegen. Offenbar stellt der Abstand zwischen jedem Punkt einer gegebenen Kurve und der entsprechenden Zeitachse die Ordinate oder Amplitude der betreffenden Kurve dar.

Der Träger verläuft vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit ab und wird während seines Ablaufs in an sich bekannter Weise durch einen punktförmigen Lichtfleck, der sich sehr schnell bewegt, in Transversalrichtung abgetastet. Das vom Leuchtfleck einer Kathodenstrahlröhre ausgesandte Lichtbündel wird mit Hilfe eines optischen Systems auf den Träger fokussiert. Jedesmal, wenn der Lichtpunkt auf dem Film eine Zeitachse oder eine aufgezeichnete Kurve trifft, wird durch Reflexion oder Durchgang eine impulsförmige Lichtänderung von einer sehr empfindliehen Photozelle wahrgenommen.

An den Klemmen der Photozelle hat man also kurze elektrische Impulse, die in wiederkehrenden Gruppen auftreten und nach Beginn der Abtastung die folgende Reihenfolge aufweisen: der ersten Kurve zugeordneter Impuls, der ersten Achse zugeordneter Impuls, der zweiten Kurve zugeordneter Impuls, der zweiten Achse zugeordneter Impuls ... der η-ten Kurve zugeordneter Impuls, der η-ten Achse zugeordneter Impuls usw.

009 580/199

3 4

Die den betreffenden Kurven zugeordneten Impulse begrenzerschaltung 19 und eine Wählschaltung 20

sind zeitlich bzw. in der Lage moduliert, während die folgen. Die Impulsbegrenzerschaltung 19 ist so ausge-

den Achsen zugeordneten Impulse unmoduliert sind, legt, daß sie kurze, wohlgeformte Impulse liefert. Die

d.h. in jedem Abtastzyklus feste Lagen einnehmen. Wählschaltung20 besitzt zwei Eingangsklemmen24

Die erhaltenen Impulsgruppen werden verstärkt und 5 und 25, von denen 24 mit der Impulsbegrenzerschal-

dann in der Amplitude beschnitten. tung 19 und 25 mit dem Generator 10 verbunden ist.

Am Ausgang der Abschneideschaltung befindet sich Sie hat ebensoviel Ausgangsklemmen, wie Kurven

erfmdungsgemäß eine elektrische Wähleinrichung, die auf dem Film 7 vorhanden sind, also im betrachteten

weiter unten noch näher beschrieben wird. Sie hat Beispiel drei Ausgangsklemmen 2I₁, 2I₂ und 2I₃. An

soviel Paare von Ausgangsklemmen, wie Kurven vor- io jede Ausgangsklemme ist ein Tiefpaß 22_X bis 22₃ an-

handen sind. An dem einer gegebenen Kurve zugeord- geschlossen. An den Ausgangsklemmen 23j, bis 23₃

neten Ausgang nimmt man die ganze diese Kurve dieser Tiefpässe erhält man Spannungen, die propor-

betreffende Information in Form von längenmodulier- tional zu den Ordinaten der Kurven 1 bis 3 sind,

ten Impulsen ab, die gleichzeitig mit den kurzen dieser In Fig. 4 bedeuten 3S₁, 33₂ und 33₃ die kurzen Im-

Kurve zugeordneten Impulsen beginnen und deren 15 pulse, die auf den Eingang 24 der Wählschaltung 20

Ende mit den der Zeitachse dieser Kurve zugeordne- gelangen, wenn der Leuchtfleck auf der Abtastzeile 8

ten kurzen Impulsen zusammenfällt. Diese längen- über die Kurven 1, 2 und 3 hinweggeht, während 34_1;

modulierten Impulse werden mit Hilfe von Tiefpaß- 34₂ und 34₃ die kurzen Impulse darstellen, die beim

filtern demoduliert. Durchgang des Leuchtfleeks durch die Abszissenachsen

Die lagemodulierten Impulsgruppen entsprechen ge- 20 auftreten. Die Impulse 3S₁ bis 33_S sind lagemodulierte

nau denjenigen, die man in Multiplexsystem^ zur Impulse, während die unmodulierten Impulse 34j bis

Übertragung von lagemodulierten Impulsen antrifft. 34₃ die Kanalgrenzen markieren.

Die Wähleinrichtung dient gleichzeitig als Modula- Die Aufgabe der Wählschaltung liegt darin, diese

tionswandler von der Lagemodulation zur Längen- kurzen Impulse in längenmodulierte Impulse 3O₁ bis

modulation und als Wählschalter für die verschiedenen 25 35₃ umzuwandeln, die an den drei Ausgängen 2I₁ bis

Kanäle. Während aber in den bekannten Multiplex- 2I₃ erscheinen und durch die Tiefpässe 2Z₁ bis 22₃ de-

systemen mit Lagemodulation der einem bestimmten moduliert werden.

Kanal zugeordnete Teil der Wiederkehrperiode da- Die Wählschaltung 20 kann entweder als Zähler mit durch bestimmt wird, daß man von den Taktimpulsen N Stufen in Parallelschaltung oder als Zähler mit abgeleitete sogenannte Entriegelungsimpulse, welche 30 N Stufen in Kaskadenschaltung aufgebaut sein. Beide den betrachteten Kanal für die die Information mit Zählerarten sind an sich bekannt. Sie enthalten Kippsich führenden lagemodulierten Impulse öffnen, einer stufen, die parallel bzw. in Kaskade geschaltet sind. Verzögerungsleitung zuführt, werden hier die Grenzen Zähler mit N Stufen in Parallelschaltung sind beider Teile der Wiederkehrperiode, d. h. der Abtast- spielsweise in dem Artikel »High Speed N-Scale periode, durch die kurzen Impulse bestimmt, welche 35 Counters« von T. K. S harp less in »Electronics«, den Zeitachsen entsprechen. Die Wähleinrichtung, die März 1948, S. 122 bis 125, beschrieben, während binäre als binärer Zähler mit in Kaskade oder parallel ge- Kaskadenzähler beispielsweise aus dem Artikel schalteten Stufen aufgebaut ist, wandelt die Lage- »Electronic counters« von I. E. Grosdoff in der modulation in Längenmodulation um und leitet die R. C. A. Review, September 1946, S. 438 bis 447, beden verschiedenen Kurven entsprechenden Signale auf 40 kannt sind. In Fig. 2 ist ein dreistufiger Zähler dardie ihnen zugeordneten Ausgänge. gestellt, der aus sechs Kippstufen 2O₁, 27_l7 26₂, 27₂, Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich 26₃, 27₃ aufgebaut ist. Diese Kippstufen werden über aus den Ansprüchen in Verbindung mit der nach- ihre Kathoden von den ankommenden Impulsen in folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Hierin Parallelschaltung beaufschlagt, während die Ausgänge zeigt 45 an die Anoden der Röhren von gerader Ordnung 27_t Fig. 1 den Aufzeichnungsträger der Kurven; bis 27₃ angeschlossen sind. Die Arbeitsweise ist an Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungs- sich bekannt. Wenn beispielsweise bei allen Kippgemäßen Geräts; stufen der rechte Teil gesperrt ist und die linken Teile Fig. 3 eine Abänderung der Wähleinrichtung und leiten (Ruhelage), wahrend die Kippstufe26 sich in Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Wellen- 50 der umgekehrten Lage (Arbeitslage) befindet, versetzt form der Signale an verschiedenen Stellen des Geräts die Anlegung des negativen Impulses 33_X an die nach Fig. 2 bzw. 3. Kathode des gesperrten Teils der Stuf e 26_X diese Kippln Fig. 1 bezeichnen 1, 2 und 3 auf einem Film 7 stufe in die Ruhelage, während er auf die anderen aufgezeichnete Kurven, die durchsichtig auf dunk- Stufen ohne Einfluß ist. Gleichzeitig wird über die lern Hintergrund erscheinen. 4, 5 und 6 sind die 55 Leitung 28 dem Gitter des linken Teils der Kippstufe Abszissenachsen, auf die sich die Kurven 1, 2 bzw. 3 2T₁ ein negativer Impuls zugeführt, wodurch diese beziehen. Sie stehen ebenfalls hell auf dunklem Grund. Stufe in die Arbeitslage kommfe- Sie kehrt beim Emp-In Fig. 2 ist 9 ein Impulserzeuger, 10 ein Erzeuger fang des negativen Impulses34₁ in die Ruhelage zuvon Sägezahnsignalen zur Abtastung, der vom Gene- rück. Schließlich erhält man tatsächlich an der Ausrator 9 ausgelöst wird, und 11 eine Kathodenstrahl- 60 gangsklemme 2I₁ den Impuls 3S₁, an der Ausgangsröhre zur Lichtneckabtastung. Die vom Generator 10 klemme 2I₂ den Impuls 35₂ und an der Ausgangserzeugten Abtastsignale werden den Horizontalablenk- klemme 2I₃ den Impuls 35₃. Die Impulse 3O₁ bis 35₃ platten 12 der Kathodenstrahlröhre 11 zugeführt. 13 sind längenmoduliert und werden im dargestellten ist eine optische Vorrichtung, welche das Licht des Beispiel durch die Tiefpaßfilter 22_t bis 22₃ detnodu-Leuchtflecks auf den Film 7 konzentriert. Dieser läuft 65 liert, so daß man an den Klemmen 2S₁ bis 23₃ Span»· mit vorzugsweise gleichförmiger Bewegung von der nungen erhält, die proportional zu den Ordinaten der Filmtrommel 14 auf die Trommel 15. Hinter dem Film Kurven 1, 2 und 3 sind. Selbstverständlich könnten befinden sich ein Kondensator 16 und eine Phatozelle die Impulse 3O₁ bis 35₃ je nach der Verwendung, die 17. Der Ausgang der letzteren ist mit dem Eingang man von den jeweiligen Ordinaten der Kurven 1, 2 eines Verstärkers 18 verbunden, auf den eine Impuls- 70 und 3, denen sie entsprechen, zu machen wünscht,

auch auf andere Vorrichtungen als die Filter 22_χ bis 22₃ gegeben werden.

In Fig. 3 ist ein binärer Zähler in Kaskadenschaltung dargestellt. Er enthält die in Kaskade angeordneten Kippstufen 2!J₁, 29₂ und 29₃. Die ankommenden Impulse werden der Steuerklemme 24 der ersten Kippstufe 29_X zugeiührt. Jede Kippstufe besitzt zwei gegenphasige Ausgänge 3O₁ und 3I₁, 3O₂ und 3I₂ bzw. 3O₃ und 3I₃. Der Ausgang 3I₁ ist unbenutzt. Infolge der bekannten Arbeitsweise der betrachteten Kippstufen erhält man an den Ausgängen 3O₁ bis 3O₃ die Impulse 36_X bis 36₃ (s. Teil b der Fig. 4) und an den Ausgängen 3I₂ und 3I₃ die Impulse 37₂ und 37₃.

Die Mischung der Impulse 3O₁, 37₂ und 37₃ wird hierauf mit Hilfe einer Impulsbegrenzerröhre 32_X vorgenommen. Dies ergibt an der Klemme 2I₁ den Impuls 35j (s. Teil c der Fig. 4). Ebenso bewirkt die Impulsbegrenzerschaltung 32₂ die Schwellenwertbildung der Summe der Impulse 3O₁, 36₂ und 37₃. Man erhält so an der Klemme 2I₂ den Impuls 35₂. Schließlich bewirkt die Impulsbegrenzerröhre 32₃ die Mischung und Schwellenwertbildung der Summe der Impulse 3O₁, 37₂ und 36₃. Hieraus entsteht an der Klemme 2I₃ der Impuls 35₃.

Im Falle der Fig. 2 und 3 wird die Rückstellung der Zähler in die Ausgangsstellung vor jeder Kurvenabtastzeile durch einen Impuls bewirkt, der vom Generator 10 abgeleitet und am Eingang 25 der Wählschaltung angelegt wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann alle im Bereich des fachmännischen Könnens liegenden Abänderungen erfahren. Insbesondere ist es nicht unbedingt erforderlich, daß der Träger mit konstanter Geschwindigkeit vor der vom Lichtfleck beschriebenen Abtastzeile vorbeiläuft. In gewissen Anwendungen kann man nämlich den Träger mit einer Geschwindigkeit gemäß einem bestimmten Gesetz ablaufen lassen. Bei anderen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Träger in gewissen Stellungen anzuhalten, um beispielsweise die Ordinaten der Kurven in besonderen Punkten, welche diesen Stellungen entsprechen, in Ruhe studieren zu können. Andererseits ist es offenbar nicht erforderlich, daß die Abszissenachsen geradlinig sind, um aus den Kurven längenmodulierte Impulse zu erzeugen,, deren Länge den auf der Abtastzeile zwischen den Schnittpunkten dieser Zeile mit den Kurven und ihren zugeordneten Achsen gemessenen Ordinaten entspricht. Diese Bemerkung führt auf Anwendungsmög-Henkelten, bei denen nur auf dem Träger aufgezeichnete Kurven vorhanden zu sein brauchen. Ferner kann natürlich der Leuchtfleck mit einer anderen Anordnung als mit einer Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, beispielsweise mit einer Lochscheibe, die sich vor einer Lichtquelle dreht. Ferner kann die Auswertung so vorgenommen werden, daß das Bild des Trägers beispielsweise auf den Mosaikschirm eines Ikonoskops geworfen wird, dessen Kathodenstrahl dann die hier als Abtastzeile bezeichnete Linie durchläuft.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gerät zur gleichzeitigen Ablesung mehrerer auf einem Träger aufgezeichneter Kurven und zu ihrer Verwandlung in getrennte Gruppen elektrischer Impulse mit Ablesung durch periodische Lichtfleckabtastung quer zu dem in Richtung der Kurven verschiebbaren Träger und Umsetzung der von dieser Abtastung herrührenden Lichtschwankungen in elektrische Schwankungen, wobei jeder auf dem Träger aufgezeichneten Kurve eine ebenfalls auf dem Träger aufgezeichnete Abszissenachse zugeordnet ist und die verschiedenen Kurven mit ihrer jeweils zugeordneten Achse sich auf dem Träger nicht überschneiden, dessen Lichtfleckabtastung kurze Impulse ergibt, die sich in Zeitintervallen folgen, welche den aufeinanderfolgenden Schnitten der Abtastzeile mit den aufeinanderfolgenden Kurven und Achsen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der aufgezeichneten Amplituden das Impulszeitmodulationsverfahren dient.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wählschaltung vorgesehen ist, an deren Eingang die erwähnten kurzen Impulse angelegt werden, die mit ebensoviel Ausgängen versehen ist, wie auf dem Träger aufgezeichnete Kurven vorhanden sind, und die derart eingerichtet ist, daß man an jedem Ausgang eine der längenmodulierten Impulsgruppen erhält, wobei die Impulslänge der betreffenden Gruppe durch die kurzen Impulse bestimmt ist, welche den Schnittpunkten der Abtastzeile mit der dieser Gruppe zugeordneten Kurve und ihrer Achse entsprechen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählschaltung aus einem an sich bekannten in Kaskade geschalteten binären Zähler besteht.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählschaltung aus einem an sich bekannten binären Zähler in Parallelschaltung besteht.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierung der an die verschiedenen Ausgänge der Wählschaltung geführten Impulsgruppen mit der Lichtfleckäbtastung der betreffenden Kurven unmittelbar von Mitteln gesteuert wird, welche die Bildung und Wiederholung der Abtastzeilen bewirken.

6. Gerät nach Anspruch 5, bei dem die Lichtfleckabtastung durch Abtastung eines von einer KathodenstrahlröhreherrührendenLeuchtflecksmit hin- und hergehender Bewegung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung, welche die Bewegung des Kathodenstrahls steuert, auch die Rückstellung der Wählschaltung bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 941 493;
schweizerische Patentschrift Nr. 232 782.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

©009 590/199 8.60