DE1524497B1

DE1524497B1 - Anordnung zur Erzeugung binärer Signale entsprechend der Stellung eines Stiftes.

Info

Publication number: DE1524497B1
Application number: DE1966R0043568
Authority: DE
Inventors: Morton Herbert Lewin
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1965-06-29
Filing date: 1966-06-28
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3466646A; GB1118953A

Description

analoge Informationen mittels eines von Hand über io stift über ein Punktraster führbar ist. Sowohl auf

eine Fläche beweglichen Stiftes in eine digital arbei- der Brücke als auch am Rand der das Punktraster

tende Datenverarbeitungsanlage eingeben. Ein be- tragenden Platte sind binär kodierte Stellungsinfor-

- kanntes Gerät dieser Art, das in der Veröffentlichung mationen in Form von punktartigen Vertiefungen

»Light-Pen Links Computer to Operator« von angebracht, welche jeweils durch eine Reihe von

B. M. Gurley u. a. in der Zeitschrift »Electronics« 15 Schaltern abgetastet werden, die sich schließen, wenn

vom 20. November 1950, S. 85 bis 87, beschrieben ihr Abtastarm in eine solche Vertiefung hineingleitet, ist, arbeitet mit einem sogenannten »Lichtschreibstift«, während bei einem anderen bekannten Gerät,
das in der Veröffentlichung »The Rand Tablet: A

Man-Machine Graphical Communication Device« 20 Schaltergruppen wider, welche dabei als mechanische von M. R. Davis u. a. in den »Proc. 1964 Fall BinärzahlenspeicherfürdieStiftsteHungsinformationen Joint Computer Conference« beschrieben ist, mit einer wirken. Abgesehen davon, daß die Herstellung dieser sogenannten »Schreibtafel« gearbeitet wird. Bei beiden bekannten Anordnung bei der erforderlichen Präbekannten Geräten bewegt der Benutzer eine Art zision (Parallelführungen) nicht ganz einfach ist, ist Schreibstift über eine ebene Schreiboberfläche, und 25 ihre Anwendung praktisch auf die Bestimmung von die Stellung des Schreibstiftes wird periodisch ab- Rasterpositionen beschränkt, getastet und in eine binäre Information umgesetzt.
Die Schreiboberfläche kann eine Karte, Kurve, Markierungen od. dgl. aufweisen, die mit dem Schreibstift

Die Stellung des Abtaststiftes auf dem Punktraster spiegelt sich dabei jeweils im Schaltzustand der Einzelschalter der den Stellungskode abfühlenden

Eine ebenfalls bekannte.Anordnung verwendet eine mehrschichtig aufgebaute Platte, bei der eine Schicht mit parallel in einer Richtung verlaufenden Leitern.

abgetastet oder verfolgt werden können, wobei das 30 und eine andere Schicht mit in senkrechter Richtung

Gerät dann digitale Signale liefert, die von der zugehörigen Datenverarbeitungsanlage weiter verarbeitet werden können.
Bei der ersten obenerwähnten Literäturstelle benutzt

dazu verlaufenden Leitern versehen ist. Zwischen den einander zugewandten Leitern beider Schichten befindet sich eine blattförmige, druckempfindliche Widerstandsschicht, welche die Leiter beider Gruppen

der Lichtschreibstift den Schirm einer Kathoden-35 gegeneinander isoliert. Drückt man mit einem Stift

auf die eine Leiterschicht, so erniedrigt sich der Widerstand der Widerstandsschicht an dieser Stelle, so daß zwischen den sich dort kreuzenden Leitern nur ein geringer übergangswiderstand herrscht. Mit

sjrahlröhre als »Schreibfläche«. Ein lichtempfindliches Element an der Spitze des Schreibstiftes liefert
ein Signal, wenn es einen durch den abgelenkten Elektronenstrahl erzeugten Lichtfleck erfaßt. Der Zeitpunkt des Auftretens dieses Signals, bezogen auf die 4° Hilfe einer Auswertmatrix lassen sich die beiden bezeitliche Steuerung der Abtastung des Elektronen- treffenden Leiter der beiden Gruppen bestimmen, so Strahles, liefert die Stellung des Stiftes. Um das von
dem Stift aufgenommene Signal in die zu speichernde
binäre Information umzuwandeln, sind aufwendige

Digital- und Analogschaltungen erforderlich. 45 jeweils etwa zickzackförmig Leiter vorgesehen sind.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Ge- Zwei dieser Schichten sind so angeordnet, daß ihre schwindigkeit, mit der der Stift bewegt werden kann,
durch die Rasterwechselfrequenz des abtastenden
Elektronenstrahles begrenzt ist. Auch darf zwischen
dem Schirm der Kathodenstrahlröhre und dem 50 Spitze mit einem gleichstromgespeisten Magneten Schreibstift Icein verhältnismäßig undurchsichtiges versehenen Stiftes wird je nach der Stellung des Material, z.B. eine Papierfolie od. dgl., angeordnet
werden, da dieses den Lichtdurchgang verhindern
oder zumindest stark beeinträchtigen würde.

Die in der zweiten Literaturstelle beschriebene 55 drei Spannungen muß dann mit Hilfe einer besonderen Tafel besteht aus einer Scheibe aus Isolationsmaterial, Signalverarbeitungsschaltung ein der Stellung des z.B. aus Polyester, welche auf einer ihrer Ober- Stiftes entsprechendes kodiertes Signal erzeugt werflächen mit einer Gruppe von geätzten Kupferlinien, den. Der hierzu bei den beiden vorerwähnten Andie in der X-Richtung verlaufen, und auf ihrer ent- Ordnungen erforderliche Aufwand ist ebenfalls recht gegengesetzten Oberfläche mit einer ähnlichen Gruppe 60 erheblich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der bekannten Anordnungen derart, daß die Information über die Stellung des Stiftes ohne komplizierten oder teuren Aufbau und ohne be-

daß eine kodierte Information über die Druckstelle abgeleitet werden kann. Eine ähnlich aufgebaute Anordnung verwendet drei Schichten, auf welchen

Leiter sich überkreuzen, während die Leiter der dritten Schicht unter 45" zu den Leitern der beiden anderen Schichten verlaufen. Mit Hilfe eines an seiner

Stiftes in einem der Leiter jeder Schicht eine Spannung induziert, die jeweils an den beiden Leiteranschlüssen jeder Schicht abgegriffen wird. Aus diesen

von Linien versehen ist, welche in der !^Richtung verlaufen Verschiedene Spannungsimpulsserien werden jeweils mittels kapazitiver Verschlüsselungsnetzwerke an die X- und Y-Linien geliefert. Der Schreib

stift, bei dem es sich um einen metallischen, elektro- ⁶5 sondere aufwendige Auswerteinrichtungen unmittel-

statischen Abtaster handelt, der an einen Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz angeschlossen ist, nimmt eine spezielle Jmpuisserie von der .Y- und Y-Linie

bar als Binärsignal abgenommen werden kann.

Bei einer Anordnung zur Erzeugung binärer Signale entsprechend der Stellung eines Stiftes auf einer in

3 4

mehreren Lagen aufgebauten Platte, bei der in jeder Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen

Lage parallel zueinander verlaufende Leiter ange- Ausführungsform,

ordnet, miteinander verbunden und zu einem Signal- Fig. 3 und 4 einige der Leiteranordnungen für

ausgang geführt sind und der Stift einer in den Leitern die Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2,

je nach seiner Stellung elektrische Signale erzeugende 5 F i g. 5 in allgemeiner Form die Art, nach der alle

Erregergröße aussendet, wird diese Aufgabe erfin- Leiteranordnungen der Tafel hergestellt werden

dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiter jeder können,

Lage so angeordnet und miteinander verbunden sind, F i g. 6 eine mögliche Form einer gedruckten Spule,

daß abwechselnd erste und zweite Bereiche eines Fig. 7a bis 7h schematisch die Formen der

Binärmusters gebildet werden derart, daß bei Stel- 10 Leiteranordnungen einer Tafel, welche zwei Aus-

lung des Stiftes im ersten Bereich ein binäres 1-Signal gangsworter mit vier Binärstellen liefert,

und bei Stellung im zweiten Bereich ein binäres Fig. 8 in vereinfachter Darstellung den Stift und

O-Signal am Signalausgang erscheint, daß ferner die eine Leiteranordnung im Querschnitt,

Auflösung der Binärmuster von Lage zu Lage feiner Fig. 9 einige Wellenformen zur Erläuterung der

ist und daß die Binärmuster der einzelnen Lagen 15 Arbeitsweise der Erfindung,

aufeinander ausgerichtet sind. Infolge dieser Anord- Fig. 10 ein Blockschaltbild der Logikschaltung

nung der Leiter in den einzelnen Lagen ergeben sich mit den Speichern,

die einzelnen Stellen der der Stellung des Stiftes Fig. 11 den Erregermagneten des Stiftes.

entsprechenden Binärzahl unmittelbar aus den Aus- Fig. 12a, 12b und 12c Leiteranordnungen einer

gangssignalen der einzelnen Lagen, ohne daß diese 20 Tafel, bei der die Grenzen der Binärabschnitte der

Ausgangssignale erst in einer Matrix zu der ge- einzelnen Lagen nicht unmittelbar über den Grenzen

wünschten Binärzahl verarbeitet werden müßten. irgendeiner anderen Lage liegen.

Zur Bestimmung einer Stellung in zwei Koordi- Fig. 12d eine tabellarische Darstellung des bi-

naten kann die Anordnung so getroffen sein, daß die nären Kodes, der durch die Leiteranordnungen nach

Platte zwei gleich aufgebaute Lagegruppen aufweist 25 Fig. 12a bis 12c erzeugt wird,

und die Leiter beider Lagengruppen im Winkel F i g. 13 die Verbindung zwischen einer Tafel, z. B.

gegeneinander versetzt sind. Die eine Lagengruppe einer zum Teil in den Fig. 12a bis 12c gezeigten

liefert dann den einen Koordinatenwert, die andere Tafel, und einem Register,

Lagengruppe den anderen. Der Winkel kann bei- Fig. 14 eine abgewandelte Ausführungsform des

spielsweise 90' betragen. 30 Registers, welches bei der teilweise in den Fig. 12a

Dient als Erregergröße ein begrenztes Magnetfeld, bis 12c gezeigten Tafel verwendet werden kann, und

wobei in den Leitern Spannungen induziert werden, F i g. 15 eine abgewandelte Ausführungsform des

so können in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfin- Stiftes und der zugehörigen Schaltungen,

dung in jeder Lage die Leiter eines Bereiches so ver- Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung umfaßt einen

bunden sein, daß in den Leitern des ersten Bereiches 35 Impulsgeber 10, der elektrisch mit einem Stift 12

Signale der einen Polarität und in den Leitern des verbunden ist. Der Stift besitzt an seiner Spitze einen

zweiten Bereiches Signale der entgegengesetzten Po- remanenzfreien Elektromagneten. Jedesmal, wenn der

larität induziert werden, und die Zahl der Bereiche Impulsgeber 10 einen Stromimpuls an den Stift 12

kann sich von einer Lage zur nächsten nach Zweier- liefert, erzeugt der Stift ein örtliches magnetisches

potenzen unterscheiden. 40 Feld an seiner Spitze 14.

Um eine Doppeldeutigkeit des Ausgangssignals Der Stift 12 ist über die Oberfläche einer Tafel 16 auszuschließen, wenn sich der Stift gerade auf der bewegbar, die aufeinanderfolgende Lagen und Leiter-Grenze zwischen zwei Binärabschnitten befindet, anordnungen besitzt. Jedesmal, wenn ein Impuls an können innerhalb einer Lagengruppe die Grenzen den Stift geliefert wird, induziert das vom Stift erder Binärabschnitte jeder Lage seitlich gegenüber 45 zeugte magnetische Feld eine Spannung in jeder der den Grenzen der Binärabschnitte der anderen Lagen Leiteranordnungen, welche die Tafel bilden. Bei beversetzt sein. Unsicherheiten bei einer Doppeldeutig- stimmten Stellungen des Stiftes liefert eine Leiterkeit oder bei Fehlen eines Digitalausgangsimpulses anordnung einen positiven Ausgangsimpuls, welche einer Lage lassen sich ferner dadurch vermeiden, daß eine binäre Ziffer von einem Wert, z. B. 1, darstellt, man der dieser Lage entsprechenden Digitalstelle 50 und in anderen Stellungen des Stiftes liefert eine einen vorbestimmten Binärwert, sämtlichen niedri- Leiteranordnung einen negativen Spannungsimpuls, geren Digitalstellen dagegen den entgegengesetzten welche die binäre Ziffer des anderen Wertes, also Q, Binärwert zuordnet. darstellt. Bestimmte Leiteranordnungen liefern Aus-Um weiterhin zu vermeiden, daß bei einer Stellung gänge, welche eine Anzeige für die Stellung des des Stiftes, in der das von ihm erzeugte Magnetfeld 55 Stiftes längs der X-Koordinate darstellen, und die parallel zur Leiterrichtung verläuft, ein Ausgangs- übrigen Leiteranordnungen liefern Ausgänge, welche impuls nicht induziert wird, kann man im Stift ge- die Stellung des Stiftes längs der Y-Koordinate darkreuzte Elektromagneten vorsehen, welche zu den stellen. Diese Koordinaten sind in F i g. 1 schema-Leitern unter einem Winkel von 45° angeordnet sind, tisch durch die entsprechend gekennzeichneten Pfeile und den Elektromagneten von einem Impulsgeber 60 angezeigt.

nacheinander Impulse zuführen und ferner die Aus- Die von der Tafel gelieferten Ausgänge werden

gangsimpulse jeder Lage mittels einer einfachen über ein Kabel 18 an Lögikstufen 20 geführt. Diesen

Schaltung in einen der Summe ihrer Amplituden kommt die Aufgabe zu, jegliche Doppeldeutigkeit

proportionalen Impuls umwandeln. * zu beheben, die bei den die Stellung des Stiftes reprä-

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Aus- 65 sentierenden Zahlen bestehen können. Die von den

führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Logikstufen gelieferten binären Ausgangszahlen wer-

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Aus- den an einen Speicherkreis, z. B. ein Register oder

führungsform der Erfindung, an den Speicher einer Rechenanlage, geführt.

Fig. 3 zeigt eine spulenförmige Leiteranordnung einer Lage aus einer Tafel mit acht Lagen. Sie liefert acht Ausgangssignale, welche zwei binäre Zahlen mit vier Binärstellcn darstellen, wobei eine Zahl für die Af-SteHung des Stiftes und die andere Tür die F-Stellung des Stiftes kennzeichnend ist. Natürlich kann die Tafel mehr oder weniger als acht Lagen besitzen. Die einzelne Spule nach Fig. 3 liefert einen Ausgang, welcher den Wert der Hauptbinärstelle der X-Kpordinate anzeigt. Die Spule ist als 2³ _:Spule bezeichnet. Der innerhalb des gestrichelten Blockes liegende Teil der Spule ist die »aktive Fläche«, welche das Gebiet darstellt, über das der Stift hinwegbewegt werden kann. In der aktiven Fläche verläuft eine Hälfte der Drähte in einer Richtung bezüglich zur Anfangsklemme 24 und verläuft die andere Hälfte der Drähte in entgegengesetzter Richtung.

Die Spule nach Fig. 3 ist in Fig. 8 in einem vereinfachten Querschnitt dargestellt. Der Impulsgeber 10 und der Elektromagnet des Stiftes 12 sind ebenfalls gezeigt. Wenn sich der Stift über irgendeinem der Spulendrähtc des Spulenabschnitles 26 befindet, die in einer Richtung verlaufen, tritt eine Ausgangsspannung einer Polarität an den Ausgangsklemmen 24, 28 nach Fig. 3 auf; wenn sich dagegen der Stift über irgendeinem Draht des Spulenabschnittes 3Ö befindet, welcher in entgegengesetzter Richtung verläuft, ist der von der Spule gelieferte Ausgangsspannungsimpüls ebenfalls entgegengesetzt gerichtet.

Die verschiedenen möglichen Wellenformcn sind in F i g. 9 gezeigt. Der an den Elektromagneten gelieferte Stromimpuls 32 besitzt eine steile Vorder-(lankc und eine mehr allmählich abfallende Hintcrllanke. Der Ausgangsimpuls sei ein positiver Impuls 34. wenn der Stift sich über dem Spliienabschnitt 26 nach F i g. 8 befindet. In diesem Fall ist dann der bei über dem Spulehabschnitt 30 befindlichem Stift gelieferte Impuls ein negativer Impul.s36. Ferner sei willkürlich angenommen, daß der positive Impuls eine 1 und der negative Impuls eine 0 darstellt.

F i g. 4 zeigt die Spule, welche die Information des nächsten Stellenwertes 2² repräsentiert. Die aktive Fläche umfaßt zwei den Binärwert Γ und zwei den Binärwert 0 darstellende Abschnitte/wobei die vier Abschnitte alternierend nebeneinander angeordnet sind. Von links nach rechts gelesen, stellen der erste bis fünfte und der elfte bis fünfzehnte Draht, die in einerRichtunji verlaufen, den Binärwerl 1 dar. während der sechste bis zehnte und der sechzehnte bis zwanzigste Draht, die in entgegengesetzter Richtung verlaufen, dann gemäß der willkürlichen Annahme den Binärwert 0 darstellen.

Eine achttägige Tafel ist auseinandergenommen in den Fig. 7a bis 7h dargestellt. Die querschraffierten Flächen stellen die »!«-Spüienabschnitte und die freien Flächen die »O«-Spuienabschnitte dar. Jede Spule ist bei übereinandergeschichteter Anordnung gegenüber den übrigen Spulen isoliert. Die Lage des Stiftes ist in Fig. 7a bis 7h schematisch durch das Kreuz innerhalb des Kreises angedeutet.

Wenn der Impulsgeber einen Stromimpuls an den Stift nach Fig. 8 gibt, liefert jede Spule einen Ausgangsimpuls, Wenn sich der Stift über dem 1-Abschnitt der jeweiligen Spule befindet, so liefert diese Spule einen positiven Impuls, der eine 1 darstellt. Wenn sich der Stift über dem O-Abschnitt einer Spule befindet, liefert diese Spule einen negativen Ausgangsimpuls. der eine 0 darstellt. Bei der dargestellten Anordnung liefern die jeweiligen Λ'-Spulcn Ausgangsimpulse, welche von links nach rechts + + +-sind und die binäre Zahl 1110 darstellen. Diese Zahl ist kennzeichnend für die Stellung des Stiftes längs der A'-Koordinate. In ähnlicher Weise liefern die jeweiligen !-Spulen Ausgänge, die von links nach rechts gelesen + + —h sind und die binäre Zahl 1101 darstellen. Diese Zahl ist ίο kennzeichnend für die Stellung des Stiftes längs der F- Koordinate.

Während die .Fig. 3 und 4 einen Aufbau für die Leiteranordnungen der Lagen 2³ und 2² zeigt, veranschaulicht F i g. 5 in größerer Verallgemeinerung, wie jede Leiteranordnung aufgebaut werden kann. Die Ä'-Leiter verlaufen in einer Richtung, die !-Leiter in einer anderen. Die Reihenfolge, in der die verschiedenen Schichten vorliegen, ist unwesentlich. Allerdings ist es erforderlich, daß der Stift über der Tafel in einer .solchen Orientierung gehalten wird, daß er eine Spannung sowohl in den A'- als auch den F-Leiteni induziert. Der von seinen Magneten ausgehende Fluß soll etwa einen Winkel von 45 sowohl zur X- als auch zur F-Richlung einnehmen.

F i g. 11 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines für den Stift geeigneten Elektromagneten. Dieser besteht aus einem sehr kleinen Kern 40, der mit einem Schlitz 42 versehen ist. Der Kern besteht aus Ferritmaterial, welches keine merkliche Remanenz besitzt. Auf den Kern ist eine Wicklung 44 aufgebracht. Die Klemmen 46 dieser Wicklung führen zum Impulsgeber 10 nach F i g. 1. '

Für viele Zwecke kann die richtige 45 -Orientierung des Stiftes einfach dadurch erreicht werden, daß man eine Markierung am Stift anbringt, welche den Benutzer daran erinnert, den Stift in der richtigen Lage zu halten. Man kann die 45 -Beziehung jedoch auch durch eine geeignete Lagerung des Stiftes erreichen, z. B. auf einem .YF-Koordinatenrahmen. wie dieser bei Zeichenbrettern verwendet wird. In noch einfacherer Weise kann der Stift auch dauerhaft mit seinem hinteren Ende an ein verhältnismäßig langes flexibles Kabel befestigt sein, welches schwer zu verdrillen ist. Kabel dieser Art werden bei Geschwindigkeilsmessern od. dgl. verwendet. Aber auch eine Klaviersaite reicht aus, da die Lagebeziehung von 45 nicht exakt eingehalten werden muß.

Als dritte Alternative können elektrische Einrichtungen verwendet werden, um sicherzustellen, daß das erzeugte magnetische Feld immer Drähte sowohl in λ*- als auch in F-Schichten schneidet. Eine einfache derartige Möglichkeit besteht in der Verw cndung von zwei Elektromagneten 100. 102, die in der Praxis geschlitzte Kerne aufweisen können, deren Pole um 90 zueinander orientiert sind, wie schematisch in Fig. 15 dargestellt ist. Die beiden Elcktromagnete erhalten in diesem Fall zu verschiedenen Zeitintervallen Impulse vom Impulsgeber 104. Wenn der Stift richtig ausgerichtet ist, d. h., wenn die Ebene jedes erzeugten Feldes exakt 45 sowohl gegenüber den X- als auch den F-Windungen aufweist, liefert jede Spule zwei Ausgangsimpulse gleicher Amplitude in Antwort auf die beiden an die jeweiligen Elektromagnete 100,102 gelieferten Stromimpulse. Wenn dagegen die Stiftorientierung etwas _N von der vorerwähnten 45 -Lagebeziehung abweichen sollte, nimmt die Amplitude des Ausgangsimpulses

einer Spule etwas zu und die Amplitude des anderen Ausgangsimpulses etwas ab.

Bei der Anordnung nach Fig. 15 werden die Paare von Ausgangsimpulsen, die von jeder Spule geliefert werden, miteinander kombiniert, um ein Ausgangssignal zu erhalten, welches der Summe eines jeden Paares der Impulse proportional ist. Infolgedessen weist der Ausgang jeder Kombinationsschaltung einen verhältnismäßig gleichförmigen Wert auf, auch wenn die Stiftorientierung geringfügig abweichen sollte. Die Kombinationskreise können beispielsweise Integrierschaltungen, sein, wobei je eine solche Schaltung für jede Spule vorgesehen wird. Eine solche Spule 106 und ihre Integrierschaltung 108 sind in Fig. 15 dargestellt.

Bei der bisherigen Betrachtung wurde davon ausgegangen, daß das Magnetfeld des Stiftes die Erzeugung entweder eines positiven oder eines negativen Impulses in einer Spule bewirkt. Wenn sich aber der Stift an der Grenze zwischen einem 1-Abschnitt und einem 0-Abschnitt einer'Spule befindet, induziert er einen positiven Impuls im 1 -Abschnitt und einen negativen Impuls im O-Abschnitt der Spule. Diese beiden Impulse können in der Amplitude so eng nebeneinanderliegen, daß sie sich löschen und die Spule keinen wahrnehmbaren Ausgangsimpuls liefert. Darüber hinaus liegen bei der Spulenanordnung nach F i g. 7 einige 1-0-Grenzen unmittelbar übereinander. Hierdurch ist es möglich, daß mehrere Spulen keinen Ausgangsimpuls liefern.

Bei der oben beschriebenen Anordnung ist es erforderlich, eine gewisse Abschätzung der tatsächlichen Stellung des Stiftes vorzunehmen, wenn sich dieser über einer Grenze befindet. Es gibt mehrere Wege, wie dies durchgeführt werden kann. Bei der vorliegenden Anordnung wird willkürlich angenommen, daß die nächste Binärstelle, die nicht aufgelöst werden kann, eine 0 ist und daß alle niedrigeren Binärstellen eine 1 sind.

Zur Erläuterung des obigen Algorithmus wird davon ausgegangen, daß sich der Stift in der durch den gestrichelten Kreis angedeuteten Stellung 48 in den Fig. 7a bis 7d befindet., Die Stellung48 in F i g. 7a entspricht einer 0. Die Stellung 48 in F i g. 7b ist doppeldeutig, da es sich um eine 1 oder eine 0 handeln kann. Das gleiche trifft für die Fig. 7c und 7d zu. Bei dieser Situation wird die dargestellte Binärzahl als 0011 angenommen. Wenn der Stift etwas mehr rechts läge, wäre die Doppeldeutigkeit behoben, und die Binärzahl wäre tatsächlich 0011, also gleich der angenommenen Zahl. Auch wenn der Stift etwas mehr links läge, wäre die Doppeldeutigkeit behoben, und die tatsächliche Zahl wäre 0100, was ledielich eines mehr ist als die angenommene Zahl. '"■■■. \

Die Logikschaltungen zur Durchführung des vorbeschriebenen Algorithmus sind in Fig. 10 schematisch dargestellt, welche ebenfalls den Stift 12, den Impulsgeber 10 und die Tafel 16 zeigt. Die X-Spule der Tafel höchsten Stellenwertes liefert einen Ausgangsimpuls W_n, der positiv oder negativ sein kann. Dieser wird an Detektoren 50 und 52 für positive bzw. für negative Impulse geliefert. Der Detektor für positive Impulse ist ein monostabiler Schalter, der in. Abhängigkeit von einem positiven Impuls W_n ein Ausgangssignal P_n = 1 und ein Ausgangssignal P_n = 0 liefert. Wenn kein oder ein negativer Eingangsimpuls vorliegt, sind die Äusgangssignale des Detektors 50 dagegen P_n — 0 und P_n = 1. Der Detektor 52 für negative Impulse ist ein monostabiler Schalter, der_in seinem stabilen Zustand ein Ausgangssignal Q_n = 1 liefert. Auf einen negativen Eingangsimpuls hin liefert der Detektor 52 ein Ausgangssignal Q_n = 0.

Das Ausgangssignal P_n des Detektors 50 wird an einer ODER-Schaltung 54 und die Ausgangssignale P_n und Q_n werden an eine UND-Schaltung 56 geführt. Diese beiden Schaltungen sind normalerweise offen, und beide liefern normalerweise Ausgangssignale, welche den Binärwert 0 darstellen.

Das Ausgangssignal A_n der ODER-Schaltung 54 wird an die Eingabeklemme S der 2"-Stufe des Registers 58 geliefert. Das Ausgangssignal C_n der UND-Schaltung 56 wird an die ODER-Schaltungen aller nachfolgender Ä'-Spulen geführt.

Beim Betrieb der Anordnung nach Fig. 10 speichert das Register 58 anfänglich eine bestimmte Zahl, die beispielsweise die X-Stellung des Stiftes anzeigt. Jedesmal, wenn der Impulsgeber 10 einen Stromimpuls an den Stift 12 liefert, führt dieser ebenfalls ein Löschsignal über die Leitung 60 zu den Löschklemmen R des Registers 58, wodurch dieses gelöscht wird. Nach einer kurzen Verzögerung in der zwischengeschaltetcn Verzögerungsleitung 62 wird der Impuls des Impulsgebers 10 als ein Zünd- oder Auswertsigna! an die verschiedenen UND- und ODER-Schaltungen geliefert. Die Verzögerungsdauer ist etwa gleich der in den Detektoren 50 und 52 auftretenden Verzögerung. Wenn während dieses Auswertsignalintervalls eine Spule, z. B. die X"-Spule, einen positiven Ausgangsimpuls W_n abgibt, liefert der Detektor 50 ein Ausgangssignal P_n = 1 und P_n — 0. Das Ausgangssignal P_n= \ entsperrt die ODER-Schaltung 54, und deren Ausgangssignal A_n dient als Setz-Eingangssignal für die 2"-Stufe des Registers 58. Die gesetzte Registerstufe speichert den Binärwert 1.

Nunmehr sei angenommen, daß eine Lage einen negativen Ausgangsimpuls liefere. Wenn ein Signal wie W_n negativ ist, liefert der Detektor 52 ein Ausgangssignal Q_n = 0. Dieses sperrt die UND-Schaltung 56. Der Detektor 50 für positive Impulse liefert' ein Ausgangssignal P_n = 0, wodurch ■ die ODER-Schaltung 54 gesperrt wird. Wenn beide Schaltungen 54 und 56 gesperrt sind, sind A_n = 0 und C_n = O. Die Registerstufe 2" ist zuvor gelöscht worden und repräsentiert folglich weiterhin die Speicherung des Binärwerles 0.

Nunmehr sei angenommen, daß ein Ausgangsimpuls wie W_n = O ist und anzeigt, daß der Stift sich über einer 1-0-Grenze befindet und eine Doppeldeutigkeit besteht. Der Detektor 50 für positive Impulse liefert in diesem Fall weiterhin ein Ausgangssignal P_n = 1, und der Detektor für negative Impulse liefert weiterhin ein Ausgangssignal Q_n = 1. P_n bleibt weiterhin 0. Wenn der Auswertimpuls auftritt, bleibt folglich die ODER-Schaltung 54 gesperrt und A_n = 0. Das bedeutet, daß die 2"-te Stufe des Registers gelöscht bleibt, wobei sie die Speicherung des Binär-.. wertes 0 repräsentiert. Jedoch sind P_n und Q_n beide 1, so daß die UND-Schaltung 56 entsperrt wird und C_n gleich 1 wird. C_n= 1 wird an alle nachfolgenden ODER-Schaltungen geführt. Folglich werden alle ODER-Schaltungen geringeren Stellenwertes, wie 56„ _ _t und 56_O und alle ODER-Schaltungen zwischen diesen beiden Extremen, entsperrt und liefern ein

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ίο

Ausgangssignal A = 1. Jedes Ausgangssigna! A = 1 ist ein Setzsignal für die Registerstufe, an welche es gelangt, und folglich speichert jede Registerstufe nach der 2"-Stufe (beim vorliegenden Beispiel) ein Signal, das eine 1 darstellt. In allen Fällen, in denen, eine Lage kein Ausgangssignal liefert, speichert die zugeordnete Registerstufe eine 0 und alle nachfolgenden Registerstufen, d. h. die Registerstufen geringeren Stellenwertes, eine

z. B. die Endklemme, jeder Spule ist an Erde angeschlossen. Die andere Klemme, z. B. die Anfangsklemme, jeder Spule ist über eine Diode an den Setzeingang einer Speicherstufe und über eine entgegengesetzt gepolte Diode an den Löscheingang derselben Speicherstufe angeschlossen. In Fig. 13 ist beispielsweise die Leitung von der mit X₂ bezeichneten Spule über eine Diode 80 an den Setzeingang der 2²-Stufe des Registers 82 und über die entgegen-

Die Logikschaltungen nach Fig. 10 werden nur io gesetzt gepolte Diode84 an den Löscheingang der deshalb verwendet, weil die 1-0-Grenzen bei einer 2²-Stufe angeschlossen.

Anzahl aufeinanderfolgender Spulen exakt überein- Wenn im Betrieb der Anordnung nach Fig. 13

anderliegen können. Derartige Spulen sind vorteilhaft, ein positiver Impuls beispielsweise auf der Leitung X₂ da ihre Ausgangssignale einen geraden binären Kode erscheint, verläuft dieser über die Diode 80 und setzt darstellen, einen Kode, der bei vielen digitalen Re- 15 die 2²-Stufe des Registers. Falls ein negativer Impuls chenanlagen verwendet wird. Man kann jedoch an
Stelle der Spulen nach F i g. 7 auch solche verwenden,
bei denen die 1-0-Abschnittsgrenzen niemals übereinanderliegen. In diesem Fall kann willkürlich die

auf der X^L^itung erscheint, verläuft dieser über die Diode 84 zum Löscheingang der 2²-Stufe. Eine gesetzte Registerstufe speichert eine 1, und eine gelöschte Speicherstufe speichert eine 0. Wenn sich

Annahme gemacht werden, daß kein Signal einer 20 dagegen der Stift über der 1-0-Grenze der Jf₂-Spule Spule beispielsweise den vorherigen von dieser Spule befindet, erscheint kein Impuls auf der Xj-Leitung,

und die 2²-Registerstufe speichert weiterhin den zuvor dort gespeicherten Binärwert.

erzeugten Binärwert repräsentiert. (Dieses wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert.) Da nur eine Doppeldeutigkeit bei einem Satz von Spulen möglich

ist, ist diese Annahme durchaus akzeptierbar und 25 Einfachheit. Es ist nicht erforderlich, das Register gibt eine Binärstelle, die immer innerhalb nur eines jedesmal zu löschen, wenn eine neue Zahl im Register Binärwertes der tatsächlichen Stelle ist.

Eine derartige Anordnung ist schematisch in F i g. 2 dargestellt. Der Impulsgenerator 10 und der Sift 12

sind identisch den entsprechenden Elementen nach 30 an das Register 82 angeschlossen ist oder von der Fig. 1. Die Tafel 16 besitzt Lagen der gerade zuvor das Register82 einen Teil bildet, nicht dafür ausgebeschriebenen Art, bei denen eine 1-0-Grenze, beispielsweise in einer X-Spule, niemals unmittelbar
über einer 1-0-Grenze bei irgendeiner anderen X-Spule
liegt. Es läßt sich zeigen, daß der in diesem Falle 35
erzeugte binäre Ausgangskode ein einschrittiger Kode
ist, d. h., es ändert sich nur ein Bit, wenn die Binärzahl
von einem Wert zum unmittelbar nachfolgenden oder
vorangehenden Wert überwechselt. Dieser einschrit-

Ein Vorteil der Schaltung nach Fig. 13 ist ihre

gespeichert wird. Ferner, ist auch die Verbindungsschaltung zwischen der Tafel und dem Register sehr einfach. Wenn jedoch die digitale Rechenanlage, die.

rüstet ist, den im Register gespeicherten einschrittigen Kode zu verarbeiten, so ist ein Ködewandler notwendig.

F i g. 14 zeigt eine Registerausbildung für die Tafel nach F i g. 2, welche noch einfacher als die Ausbildung nach Fig. 13 ist. Jede Stufe des Registers besteht aus einer Tunneldiode 86, die auf Grund einer von einer Stromquelle gelieferten Vorspannung bi

tige Kode kann über das Kabel 18 unmittelbar an 40 stabil ist. Diese Quelle ist in F i g. 14 schematisch

die Speicherkreise 22 geführt werden. Die Rechenanlage kann geeignet ausgebildet sein, um diesen Kode unmittelbar zu verwenden. Andernfalls wird ein Kodewandler 70 verwendet, der den Einheits-

durch den Widerstand 88 dargestellt, der zwischen die Anode der Tunneldiode und einer positiven Spannungsquelle geschaltet ist, die an die Klemme 90 angeschlossen ist. Die X-Leitung ist mit der Anode

Abstand-Kode in irgendeine andere Form eines 45 der Tunneldiode über einen Widerstand 92 verbun

den, und die Ausgangsklemme 94 ist über einen Widerstand 96 mit der Anode der Tunneldiode verbunden.

Beim Betrieb der Anordnung nach F ig. 14 können

binären Kodes, beispielsweise einen geraden binären Kode, übersetzt. Kodewandler dieses allgemeinen Typs sind durchaus bekannt.

Einige der Spülen, welche die Tafel nach Fig. 2
bilden, sind in den Fig. 12a bis 12c dargestellt. 5° alle Tunneldioden anfänglich durch die Vorspannung Erläuterungshalber ist angenommen, daß die Tafel bistabil auf ihren Zustand niedriger Spannung einsechs Lagen besitzt. Die drei Z-Spulen sind in diesen
drei Figuren gezeigt. Die drei 7-Spulen sind identisch, aber um 90° gegenüber diesen gedreht.

gestellt sein. In diesem Zustand sei eine 0 gespeichert. Wenn ein positiver Impuls von einer Spule geliefert wird, wird die Tunneldiode in ihren stabilen Zustand

Die 1-0-Grenzen, die bei jeder Spule vorliegen, 55 hoher Spannung geschaltet, welcher die Speicherung sind in den Fig. 12a bis 12c durch strichpunktierte einer 1 darstellt. Wenn sich die Tunneldiode in ihrem Linien dargestellt. Es ist aus den Figuren ersichtlich, Zustand hoher Spannung befindet und einen negativen daß keine 1-0-Grenze irgendeiner Lage unmittelbar Impuls erhält, wird sie auf ihren Zustand niedriger über der 1-0-Grenze irgendeiner anderen Lage liegt. Spannung, also den Speicherungszustand 0, zurück-Wenn der Stift sich über dem Draht A in jeder 60 geschaltet.

Lage befindet, ist der binäre Kode 111, welcher von den drei Lagen in Abhängigkeit von dem durch den Stift erzeugten örtlichen Magnetfeld erzeugt wird. Die Tabelle nach F i g. 12 d zeigt die binären Zahlen,

Die die -verschiedenen Schichten bei den Anordnungen nach den F i g. 1 und 2 bildenden Spulen können aus isolierten Drähten bestehen, welche in geeignete Klemmen übergehen. Vorzugsweise wer-

welche über den restlichen Drähten erzeugt werden. ⁶5 den jedoch gedruckte Spulen vorgesehen. Eine ge-

Eine detaillierte Darstellung der Verbindung zwischen der Tafel und dem Register für die Anordnung nach Fig, 2 ist in Fig. 13 da.rgi*"siel!i--i-mc" Klemme,

druckte Spule gemäß Fig. 6 kann aus Kupfer auf einer geeicneicn isolierenden Unterlage, aus beispielsweise Polyestermaterial, bestehen. Die Spule

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kann nach irgendeinem geeigneten Verfahren gedruckt werden, z. B. nach dem Fotoätzverfahren, durch Dampfniederschlagen, Drucken, Siebdruckverfahren usw. Eine Klemme der gedruckten Spule, in vielen Fällen die Klemme 72, kann am äußeren Rand der Scheibe an einer leicht zugänglichen Stelle angeordnet werden. Die zweite Klemme 74 kann von den gedruckten Spulen umschlossen werden und ist dann dementsprechend nicht leicht zugänglich. Man kann jedoch einen dünnen isolierten Draht an die Klemme 74, z.B. durch Löten, anschließen, bevor man die aufeinanderfolgenden Schichten zusammenfügt. Ein derartiger Draht ist bei 76 gezeigt. Dieser Draht führt über den inaktiven Teil jeder Spule und erbringt infolgedessen keine Störung bei der aktiven Fläche.

Alternativ können die inneren Klemmen 74 der gedruckten Spulen derart angeordnet werden, daß diese auf jeder Unterlage sich in der gleichen Lage befinden. In diesem Falle können die Klemmen leicht derart miteinander verbunden werden, daß man durch jede Klemme ein Loch bohrt, so daß die Löcher aller Klemmen 74 nach Zusammenfügen der aufeinanderfolgenden Schichten miteinander fluchten. In dieses Loch kann dann Lötmaterial gegossen werden, um diese Klemmen gemeinsam an Erde anzuschließen. Um einen einwandfreien Kontakt für die Klemmen 74 vorzusehen, können die benachbarten Klemmen etwas gegeneinander versetzt angeordnet werden.

Ein weiterer Vorteil der in F ig. 6 gezeigten Spulenart besteht in ihrem kompakten Aufbau. Bei dem beschriebenen Herstellverfahren ist es möglich, eine Spule auf einer Oberfläche der Unterlage und eine getrennte Spule auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Unterlage aufzubringen. Eine Spule kann beispielsweise eine X-Spule und die andere die entsprechende Y-Spule sein.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Anordnung zur Erzeugung binärer Signale entsprechend der Stellung eines Siftes auf einer in mehreren Lagen aufgebauten Platte, bei der in jeder Lage parallel zueinander verlaufende Leiter angeordnet, miteinander verbunden und zu einem Signalausgang geführt sind und der Stift eine in den Leitern je nach seiner Stellung elektrische Signale erzeugende Erregergröße aussendet, dadurch g e k e η η ze i c h η e t, daß die Leiter jeder Lage (Fig. 7a bis 7d) so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß abwechselnd erste und zweite Bereiche eines Binärmusters gebildet werden derart, daß bei Stellung des Stiftes (12) im ersten Bereich ein binäres 1-Signal, bei Stellung im zweiten Bereich ein binäres O-Signal am Signalausgang erscheint, daß ferner die Auflösung der Binärmuster von Lage zu Lage feiner ist und daß die Binärmuster der einzelnen Lagen aufeinander ausgerichtet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte zwei gleich aufgebaute Lagengruppen (Fig. 7a bis 7d, Te bis 7h) aufweist und die Leiter beider Lagengruppen im Winkel gegeneinander versetzt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 90° beträgt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Erregergröße ein begrenztes Magnetfeld ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Lage die Leiter eines Bereiches so verbunden sind, daß in den Leitern des ersten Bereiches Signale der einen Polarität und in den Leitern des zweiten Bereichs Signale der entgegengesetzten Polarität induziert werden, und daß die Zahl der Bereiche sich von einer Lage zur nächsten nach Zweierpotenzen unterscheidet.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Lagengruppe die Grenzen der Binärabschnitte jeder Lage seitlich gegenüber den Grenzen der Binärabschnitte der anderen Lagen versetzt sind (Fig. 12a bis 12c).

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (12) gekreuzte Elektromagneten (100, 102) aufweist, welche zu den Leitern unter einem Winkel von 45° angeordnet sind und mit einem Impulsgeber (104) verbunden sind, und daß die Leiter der Platte mit einer impulssummierschaltung (108) verbunden sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, welche bei Doppeldeutigkeit oder bei Fehlen eines Digital-Ausgangssignals einer Lage der dieser Lage entsprechenden Digitalstelle einen vorbestimmten Binärwert, sämtlichen niedrigen Digitalstellen dagegen den entgegengesetzten Binärwert zuordnet (Fig. 10).

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen