DE1158294B

DE1158294B - Vorrichtung zur Abtastung von auf einem Magnetstreifen registrierten digitalen Informationen

Info

Publication number: DE1158294B
Application number: DEST17465A
Authority: DE
Inventors: Petrus Ludovicus Maria Berkel
Original assignee: Nederlanden Staat
Current assignee: Nederlanden Staat
Priority date: 1960-02-19
Filing date: 1961-02-14
Publication date: 1963-11-28
Also published as: GB912313A; US3188614A; NL248625A; NL121896C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtastung von auf einem Magnetstreifen registrierten digitalen Informationen, bei denen die in verschiedenen Spuren liegenden Informationsbits eines Zeichen in einer quer zur Streifenlängsrichtung laufenden Linie nebeneinander angeordnet sind, mit je einem Abtastkopf für jede Spur und daran angeschlossenen Impulsformern, wobei die Weiterleitung und Verarbeitung der einem Zeichen zugehörigen Impulse mittels eines Synchronisierimpulses erfolgt.

Die digitale Registrierung der Werte 1 oder 0 eines Bit im binären System kann dadurch erfolgen, daß mittels eines Aufzeichnungskopfes die Magnetisierung der Bitstelle in der einen Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung bewirkt wird. Es kann ein bestimmter Wert auch durch Nichtmagnetisierung der Bitstelle dargestellt werden.

Für die richtige Wiedergabe eines mehrspurig kodierten Zeichens ist es notwendig, daß die von den Abtastköpfen der verschiedenen Spuren erzeugten Impulse der Bits eines Zeichens zu einem Zeitpunkt alle vorhanden sind. Steht aber die Mittellinie des Streifens nicht senkrecht auf der die Mitten der Luftspalte dieser Abtastköpfe verbindenden Linie, läuft der Streifen also schief, so treten schließlich Fehler bei der Wiedergabe der Zeichen auf, und zwar um so eher bei in Streifenlängsrichtung größerer Packungsdichte der Zeichen.

Die von den Abtastköpfen erzeugten Impulse werden in sogenannten Impulsformen verlängert. Je kleiner die Packungsdichte, desto größer kann die Verlängerung sein und desto eher ist eine synchrone Abtastung und Verarbeitung dieser verlängerten Impulse möglich.

Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt die Abtastung von Streifen mit einer größeren als der üblichen Packungsdichte anstandslos zu. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisierimpuls bei Auftreten der Hinterflanke des im zugehörigen Impulsformer verlängerten, zeitlich zuerst abgetasteten Impulses eines Zeichens gebildet wird, wozu die Ausgangsleitungen der Impulsformer, an denen das Verhältnis der Dauer von Zeichen- und Trennschritten bei größter in Streifenlängsrichtung vorkommender Packungsdichte der Zeichen nicht größer als Eins ist, mit Differenzierschaltungen verbunden sind, an die an sich bekannte Schaltungen zum Trennen der differenzierten Impulse verschiedener Polarität angeschlossen sind, über die die aus der Hinterflanke der durch die Impulsformer verlängerten Impulse abgeleiteten differenzierten Im-

Vorrichtung zur Abtastung von auf einem

Magnetstreifen registrierten digitalen

Informationen

Anmelder:

De Staat der Nederlanden,

ten deze vertegenwoordigd door de

directeur-generaal der Posterijen,

Telegrafie en Telefonie, Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. O. Stürner

und Dipl.-Landw. Dr. F. Mayer, Patentanwälte,

Calw-Wimberg, Ostlandstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 19. Februar 1960 (Nr. 248 625)

Petrus Ludovicus Maria van Berkel, Voorburg

(Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

pulse zu einer Kippschaltung geleitet werden, wobei diese vom ersten differenzierten Hinterflankenimpuls eines Zeichens aus einer bei Auftreten des ersten differenzierten Vorderflankenimpulses des Zeichens eingenommenen Stellung umgeschaltet wird und dabei den Synchronisierimpuls auslöst, der einen Kodeumsetzer wirksam macht, an den die Ausgangsleitungen von an die Impulsformer angeschlossenen Verzögerungsschaltungen geführt sind.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Figuren im einzelnen beschrieben:

Fig. 1 zeigt einige bei der digitalen Registrierung von Informationen auf einem Magnetstreifen und bei deren Abtastung vorkommende Impulsformen;

Fig. 2 zeigt einen schieflaufenden Magnetstreifen zwischen zwei Führungen;

Fig. 3 zeigt die an den Ausgangsleitungen einer

Gruppe von Abtastköpfen und die an den mit ihnen

verbundenen Impulsformern auftretenden Impulse;

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

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Das digitale Registrieren von Informationen in einem Magnetstreifen kann in verschiedener Weise erfolgen. In Fig. 1 ist bei 1.1.1 eine Wellenform angegeben, welche gespeichert wird und wobei die 1-Bits durch magnetisierte und die O-Bits durch nicht magnetisierte Gebiete angegeben sind.

Bei 1.1.2 sind die zur Wellenform 1.1.1 gehörigen Ausgangsimpulse des Abtastkopfes abgebildet. Ein solcher Kopf spricht nur auf eine Änderung der Magnetisierung an.

Bei 1.2.1 ist eine sicherere Registrierungsform angegeben, wobei nämlich sowohl die 1-Bits als auch die O-Bits durch magnetisierte Gebiete angegeben sind, und zwar mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung.

Bei 1.2.2 ist die Ausgangsimpulsform des Abtastkopfes abgebildet.

Bei 1.3.1 ist eine Registrierungsform angegeben, wobei die magnetisierten Gebiete, wie sie bei 1.1.1 vorkommen, ineinander übergehen.

Bei 1.3.2 ist die Ausgangsimpulsform des Abtastkopfes abgebildet. Zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Bits derselben Art sind nun nicht mehr direkt voneinander zu unterscheiden, weil der Wiedergabekopf keine Magnetisierungsänderung feststellt. Neben den Kanälen mit Informationsbits muß darum im Streifen eine Synchronisierspur aufgezeichnet sein.

Bei 1.3.3 ist die Ausgangsimpulsform des Abtastkopfes der Synchronisierspur abgebildet. Die Tatsache, daß in diesem Fall die Abwesenheit eines Ausgangsimpulses 1.3.2 bald als ein Kennzeichen für die Anwesenheit eines 1-Bits, bald als ein Kennzeichen für die eines O-Bits gelten muß, ist unzweckmäßig. Deswegen ist die in 1.4.2 dargestellte Registrierungsform sehr üblich. Hierbei wird jedes 1-Bit durch einen Übergang von der einen magnetischen Lage in die andere dargestellt, während ein O-Bit durch das Aufrechterhalten derselben magnetischen Lage angegeben wird.

Bei 1.4.1 ist die ursprüngliche Wellenform noch einmal angegeben. Führt man diese einer entsprechenden Umformschaltung zu, so erlangt man die Wellenform 1.4.2, welche registriert wird.

Bei 1.4.3 ist die Ausgangsimpulsform des Abtastkopfes abgebildet, während 1.4.4 die Wellenform zeigt, die durch Änderung der negativen Impulse in positive aus der Wellenform 1.4.3 gebildet wird.

1.4.5 zeigt wieder die ursprüngliche Kurve, wie sie aus 1.4.4 gebildet werden kann. Für die Umsetzung des Signals von 1.4.3 in das von 1.4.5 wird ein Impulsformer verwendet.

Wählt man bei der Registrierungsform nach 1.4 den Kode derart, daß immer in wenigstens einem von den Kanälen ein 1-Bit vorhanden ist, so ist die Aufzeichnung und Abtastung von Synchronisiermarken unnötig. Der Synchronisierimpuls kann dann stets mittels einer Oder-Schaltung von den Ausgängen der Abtastköpfe der Informationskanäle hergeleitet werden. Unter dieser Voraussetzung kann die Vorrichtung nach der Erfindung angewandt werden. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, läßt die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Registrierung mit größerer als der üblichen Packungsdichte in Streifenlängsrichtung zu.

Die Packungsdichte in Streifenlängsrichtung, die mit der Registrierung nach 1.4 unter Anwendung des üblichen Abtastverfahrens erzielt werden kann, beträgt etwa 120 Bit je Zentimeter für 1,27 cm breite Streifen und 60 Bit je Zentimeter für 2,54 cm breite Streifen. Die Packungsdichte wird durch Faktoren mechanischer Art beschränkt, und zwar durch:

1. die Breite des Luftspaltes der Aufzeichnungs- und Abtastköpfe und

2. die seitliche Verschiebung der Luftspalte der Köpfe gegenüber ihrer Soll-Lage, der nominellen Verbindungslinie mehrerer nebeneinanderliegender Köpfe, des weiteren

ίο 3. die Winkelabweichung der Lage des Luftspaltes von der Soll-Lage; diese kann auf ungefähr 1 Bogenminute reduziert werden,

4. Abweichungen vom geraden Lauf des Streifens.

Aus 1 würde sich ergeben, daß die Packungsdichte größer als die obenerwähnten 120 Bit je Zentimeter sein kann, da die Breite des Luftspaltes z. B. 6,25 μ betragen kann. Obendrein ist die unter 2 erwähnte Abweichung konstant, und die Verschiebung läßt sich dadurch korrigieren, daß einstellbare Impulsverzögegerungsleitungen in den Registrier- oder den Abtasterstromkreisen angeordnet werden. Auch die unter 3 genannte Abweichung ist konstant und korrigierbar. Es bleibt aber noch die unter 4 erwähnte Abweichung übrig; diese ist die wichtigste und die am wenigsten beeinflußbare. Zwar kann die Streifenbreite durch Wahl geeigneter Toleranzmaße sehr genau eingehalten werden, aber es kann dennoch beim Durchlauf eine erhebliche Abweichung vom Geradlauf auftreten.

In Fig. 2 ist eine Abweichung vom Geradlauf stark übertrieben dargestellt. Bei I und II wird der Streifen geführt. Befinden sich nun bei a-b die Luftspalte der Abtastköpfe, so werden diese Köpfe die zusammengehörenden Bits eines Zeichens in den verschiedenen Kanälen nicht zugleich abtasten, da die Registrierung fast nie bei ähnlicher Abweichung vom Geradlauf erfolgt ist. Der beste Platz für die Registrier- und Abtastköpfe wäre daher in der Nähe einer der Führungen I oder II. Dies ist aber wegen des Platzbedarfs der Köpfe nicht möglich. Der Platzbedarf ist bei verschiedenen Typen und Fabrikaten nicht gleich und obendrein nicht gleich für Registrier- und Abtastköpfe.

Durch die Biegung des Streifens besitzt dieser zwischen I und II bald eine Ausformung nach unten, bald eine Ausformung nach oben. Dadurch gibt bald der oberste, bald der unterste Abtastkopf als erster einen Impuls ab, sofern in den zugeordneten Kanälen Markierungen vorhanden sind. Eine richtige Wiedergäbe wird bei üblicher Abtastung unmöglich, wenn die Biegung des Streifens so groß ist, daß ein Impuls, der am Ausgang des Impulsformers eines der Kanäle auftritt, schon geendet hat, bevor der Impuls eines anderen Kanals anfängt. Je breiter der Streifen, um so größer kann in der Praxis die Abweichung vom Geradlauf werden und damit nehmen auch die Schwierigkeiten bei der Abtastung zu, so daß üblicherweise die Packungsdichte für 1,27 cm breite Streifen größer sein darf als für 2,54 cm breite Streifen.

Fig. 3 zeigt beispielsweise ein Oszillogramm der an den Abtastköpfen von sieben Kanälen und an den Ausgängen der an sie angeschlossenen Impulsformer auftretenden Impulse. Die Impulse der Impulsformer sind durch gestrichelte Linien angegeben.

Für das erste Zeichen, bei A, erscheinen die Impulse gleichzeitig; für das zweite Zeichen, bei B, erscheinen die Impulse der oberen Kanäle eher als die

der unteren und für das dritte Zeichen, bei C, ist es gerade umgekehrt.

In den Fällen bei B und C ist es nicht ohne weiteres möglich, die Bits eines Zeichens auf Gültigkeit zu prüfen. Man muß den richtigen Prüfzeitpunkt durch einen Synchronisierimpuls bestimmen lassen. Bei den üblichen Packungsdichten kann die Dauer der Impulse der Impulsformer so gewählt werden, daß etwa bei Mitte des zeitlich ersten Impulsformerimpulses, gerechnet von der Vorderflanke des betreffenden Abtastimpulses, bereits alle Impulse der anderen Kanäle vorhanden sind, so daß zu diesem Zeitpunkt ein Synchronisierimpuls ausgelöst werden kann. Bei Anwendung größerer Packungsdichten und dadurch bedingter kürzerer Impulsdauer der Impulsformer ist diese einfache Maßnahme nicht anwendbar, weil die mögliche Geradlaufabweichung des Streifens zur Folge hat, daß unter Umständen der letzte Impuls des Zeichens bei Mitte des ersten Impulses noch nicht aufgetreten ist.

Der Synchronisierimpuls muß daher bei größerer Packungsdichte, etwa bis zu 240 Bit je Zentimeter für 1,27 cm breite Streifen, zu einem Zeitpunkt abgeleitet werden, zu dem trotz der Kürze der Impulsformerimpulse alle Impulse eines Zeichens auch bei maximaler Geradlaufabweichung vorhanden sind. Der Synchronisierimpuls wird daher von der Hinterflanke des zuerst auftretenden Impulses eines Zeichens hergeleitet, und obendrein wird danach bei allen Impulsen eine verzögerte Beendung bewirkt, so daß alle Impulse einschließlich des zuerst aufgetretenen Impulses beim Auftreten des Synchronisierimpulses vorhanden sind.

Fig. 4 gibt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Anwendung der in Fig. 1 unter 1.4 angegebenen Kodierungsform. Links in Fig. 4 sind die Abtastköpfe W₁ bis W_n für die η Kanäle des Magnetstreifens abgebildet. Sie sind je mit einem der Verstärker V₁ bis V_n verbunden; auf diese folgen die Impulsformer T₁ bis T_n. Die Ausgangsleitungen dieser Impulsformer sind einerseits über Kondensatoren C₁ bis C_n und C₁ bis C_n mit der aus Sperrzeilen G₁ bis G_n und Widerstand R bestehenden Oder-Schaltung P bzw. der aus Sperrzellen G₁ bis G_n und Widerstand R¹ bestehenden Oder-Schaltung P', andererseits je mit einer der Verzögerungsschaltungen VT₁ bis VT_n verbunden. Die Ausgangsleitung der Oder-Schaltung P' ist mit einem Inverter INV und dessen Ausgangsleitung mit einer Eingangsleitung einer Kippschaltung TR verbunden. Die andere Eingangsleitung dieser Kippschaltung ist mit der Ausgangsleitung der Oder-Schaltung P verbunden. Die Ausgangsleitung der Kippschaltung TR ist mit einem Impulsformer IV verbunden, dessen Ausgangsleitung, ebenso wie die Ausgangsleitung der Verzögerungschaltungen VT₁ bis VT_n, mit einem Kodeumsetzer CO verbunden ist.

Die Impulse, die beim Vorbeilauf des Magnetstreifens an den Abtastköpfen entstehen, werden in üblicher Weise, nachdem sie in den Verstärkern V₁ bis V_n verstärkt worden sind, den Impulsformern T₁ bis T_n zugeführt. Diese erzielen durch entsprechende Bemessung der Zeitkonstante eines PiC-Gliedes und des Begrenzungspegels bei den höchsten auftretenden Packungsdichten ein Verhältnis der Dauer von Zeichen- und Trennschritten an den Ausgangsklemmen, das nicht größer als Eins ist. Dadurch ist es nicht möglich, daß ein zum folgenden Zeichen gehörender Impuls schon anfängt, wenn ein zum vorigen Zeichen gehörender Impuls noch nicht geendet hat. Über die mittels eines Widerstandes mit einem festen Potential versehenen Kondensatoren C₁ bis C_n sind die Ausgangsleitungen der Impulsformer mit den Sperrzellen G₁ bis G_n der Oder-Schaltung P verbunden. Der gemeinsame Punkt der Sperrzellen erhält über den Widerstand R negatives Potential. Die Ausgangsspannungen der Impulsformer werden mittels der Kondensatoren differenziert, und die differenzierten positiven Impulse werden zu einer Eingangsleitung der Kippschaltung TR durchgelassen. Diese positiven Impulse entsprechen den Vorderflanken der Ausgangsimpulse der Impulsformer.

Die mit den Ausgangsleitungen der Impulsformer gleichfalls verbundenen Kondensatoren C₁' bis C_n' sind mit den Sperrzellen G₁' bis G_n der Oder-Schaltung P' verbunden und liegen über je einen Widerstand an einem festen Potential. Der gemeinsame Punkt dieser Sperrzellen ist über den Widerstand Pv' mit einem positiven Potential versehen. Die durch die Oder-Schaltung P' hindurchgehenden differenzierten negativen Impulse, die den Hinterflanken der Ausgangsimpulse der Impulsformer entsprechen, werden zu einem Inverter INV geleitet. Dort werden sie zu positiven Impulsen umgeformt und dann der zweiten Eingangsleitung der Kippschaltung TR zugeführt.

Diese Kippschaltung wird beim Auftreten des ersten von einer Vorderflanke abgeleiteten Impulses in die eine Stellung eingestellt und kippt beim Auftreten des ersten von einer Hinterflanke abgeleiteten Impulses in die andere Stellung. Der beim Umschalten der Kippschaltung TR durch den ersten Hinterflankenimpuls entstehende Potentialsprung wird durch einen Impulsformer IV in den erwünschten Synchronisierimpuls umgesetzt. Die Ausgangsimpulse der Impulsformer T₁ bis T_n werden obendrein den je einen kleinen Transistorspeicher enthaltenden Verzögerungsschaltungen VT₁ bis VT_n zugeführt und durch diese noch um einen weiteren kleinen Zeitraum verlängert. Die Ausgangsimpulse dieser Verzögerungsschaltungen werden dem Kodeumsetzer CO zugeführt. Dieser prüft bei Auftreten des Synchronisierimpulses, ob die abgetasteten Bits einen gültigen Kode bilden. Trifft dies zu, so werden sie zum Ausgang U zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Vorrichtung zur Abtastung von auf einem Magnetstreifen registrierten digitalen Informationen, bei denen die in verschiedenen Spuren liegenden Informationsbits eines Zeichens in einer quer zur Streifenlängsrichtung laufenden Linie nebeneinander angeordnet sind, mit je einem Abtastkopf und daran angeschlossenen Impulsformern für jede Spur, wobei die Weiterleitung und Verarbeitung der einem Zeichen zugehörigen Impulse mittels eines Synchronisierimpulses erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisierimpuls bei Auftreten der Hinterflanke des im zugehörigen Impulsformer (T₁ bis T_n) verlängerten, zeitlich zuerst abgetasteten Impulses eines Zeichen gebildet wird, wozu die Ausgangsleitungen der Impulsformer, an denen das Verhältnis der Dauer von Zeichen- und Trennschritten bei größter in Streifenlängsrichtung vorkommender Packungsdichte der Zeichen nicht größer als Eins ist, mit

Differenzierschaltungen (C₁ bis C_n, C₁ bis C_n') verbunden sind, an die an sich bekannte Schaltungen (G₁ bis G_n, G₁ bis G_n') zum Trennen der differenzierten Impulse verschiedener Polarität angeschlossen sind, über die die aus der Hinterflanke der durch die Impulsformer (T₁ bis T_n) verlängerten Impulse abgeleiteten differenzierten Impulse zu einer Kippschaltung (TR) geleitet werden, wobei diese vom ersten differenzierten Hinterflankenimpuls eines Zeichens aus einer bei Auftreten des ersten differenzierten Vorder-

flankenimpulses des Zeichens eingenommenen Stellung umgeschaltet wird und dabei den Synchronisierimpuls auslöst, der einen Kodeumsetzer (CO) wirksam macht, an den die Ausgangsleitungen von an die Impulsformer (T₁ bis T_n) angeschlossenen Verzögerungsschaltungen (VT₁ bis VT_n) geführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 040 830,
1081501.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 750/198 11.63