DE1524497C - Anordnung zur Erzeugung binärer Signale entsprechend der Stellung eines Stiftes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeu- auf, welche seiner Spitze am nächsten sind. Diese gung binärer Signale entsprechend der Stellung eines Impulsserie wird durch Rechenwerke, die ein Schiebe-Stiftes auf einer in mehreren Lagen aufgebauten register und einen Kodewandler umfassen, in einen Platte, bei der in jeder Lage parallel zueinander ver- binären Kode umgewandelt. Auch hier werden auflaufende Leiter angeordnet, miteinander verbunden 5 wendige und teure Schaltungen zur Erzeugung der und zu einem Signalausgang geführt sind und der Impulsserien und zu ihrer Abtastung und Umwand-Stift eine in den Leitern je nach seiner Stellung elek- lung in geeignete binäre Größen' benötigt,
trische Signale erzeugende Erregergröße aussendet. Weiterhin ist eine Lagekodieranordnung bekannt.

Mit Hilfe derartiger Anordnungen lassen sich bei welcher nach Art eines Brückenkrans ein Abtastanaloge Informationen mittels eines von Hand über 10 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 Stellungsinforkanntes 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 »Lichtschreib- Die Stellung des Abtaststiftes auf dem Punktraster stift«, während bei einem anderen bekannten Gerät, spiegelt sich dabei jeweils im Schaltzustand der das in der Veröffentlichung »The Rand Tablet: A Einzelschalter der den Stellungskode abfühlenden Man-Machine Graphical Communication Device« 20 Schaltcrgruppen wider, welche dabei als mechanische von M. R; Davis u.a. in den »Proc. 1964 Fall BinärzahlenspeicherfürdieStiftstellungsinformationen .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. Eine ebenfalls bekannte. Anordnung verwendet eine

Die Schreiboberfläche kann eine Karte, Kuryjj, MaT^ " mehrschichtig aufgebaute~Platte, bei der eine Schicht

kierungen od. dgl. aufweisen, die mit dem Schreibstift 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 zu- dazu verlaufenden Leitern versehen ist. Zwischen

gehörigen Datenverarbeitungsanlage weiter verarbei- den einander zugewandten Leitern beider Schichten

tet werden können. befindet sich eine blattförmige, druckempfindliche

Bei der ersten obenerwähnten Literaturstelle benutzt Widerstandsschicht, welche die Leiter beider Gruppen der Lichtschreibstift den Schirm einer Kathoden- 35 gegeneinander isoliert. Drückt man mit einem Stift strahlröhre als »Schreibfläche«. Ein lichtempfind- auf die eine Leiterschicht, so erniedrigt sich der liches Element an der Spitze des Schreibstiftes liefert Widerstand der Widerstandsschicht an dieser Stelle, ein Signal, wenn es einen durch den abgelenkten Elek- so daß zwischen den sich dort kreuzenden Leitern tronenstrahl erzeugten Lichtfleck erfaßt. Der Zeit- nur ein geringer übergangswiderstand herrscht. Mit punkt 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 daß eine kodierte Information über die Druckstelle dem Stift aufgenommene Signal in die zu speichernde abgeleitet werden kann. Eine ähnlich aufgebaute binäre Information umzuwandeln, sind aufwendige . Anordnung verwendet drei. Schichten, auf welchen Digital- und Analogschaltungen erforderlich. 4? 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, Leiter sich überkreuzen, während die Leiter der durch die Rasterwechselfrequenz des abtastenden dritten Schicht unter 45^: zu den Leitern der beiden Elektronenstrahles begrenzt ist. Auch darf zwischen anderen Schichten verlaufen. Miv'Hüfe eines an seiner dem Schirm der Kathodenstrahlröhre und dem 5° Spitze mit einem gTeichstroingespeisten Magneten Schreibstift kein verhältnismäßig undurchsichtiges versehenen Stiftes wird je nach der Stellung des Material, z. B.· eine Papierfolie od. dgl., angeordnet Stiftes in. einem der Leiter jeder Schicht eine Spanwerden, da dieses den Lichtdurchgang verhindern nung induziert, die jeweils.an den beiden Leitcr-- oder zumindest stark beeinträchtigen würde. anschlüssen jeder Schicht abgegriffen wird. Aus diesen

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 wer-

flächen mit einer Gruppe von geätzten Kupferlinien, den. Der hierzu bei den beiden vorerwähnten An-

die in der Jf-Richtung verlaufen, und auf ihrer ent- Ordnungen erforderliche Aufwand ist ebenfalls recht

gegengesetzten Oberfläche mit einer ähnlichen Gruppe ^6o erheblich.

von Linien versehen ist, welche in der 7-Richtung Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ververlaufen. Verschiedene Spannungsimpulsserien wer- besserung der bekannten Anordnungen derart, daß den jeweils mittels kapazitiver Verschlüssclungsnetz- die Information über die Stellung des Stiftes ohne werke an die X- und V-Linien geliefert. Der Schreib- komplizierten oder teuren Aufbau und ohne bestift, bei dem es sich um einen metallischen, elektro- ^ft5 sondere aufwendige Auswcrteinrichtungen unmitteistatischen Abtaster handelt, der an einen Verstärker bar als Binärsignal abgenommen werden kann,
mit hoher Eingangsimpedanz angeschlossen ist, nimmt Bei einer Anordnung zur Erzeugung binärer Signale eine spezielle Impulsserie von der X- und K-Linie entsprechend der Stellung eines Stiftes 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 einer in den Leitern je nach seiner Stellung elektrische Signale erzeugende Erregergröße aussendet, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiter jeder Lage so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß abwechselnd erste und zweite Bereiche eines Binärmusters gebildet werden derart, daß bei Stellung des Stiftes im ersten Bereich ein binäres 1-Signal und 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. Infolge dieser Anordnung der Leiter in den einzelnen Lagen ergeben sich die einzelnen Stellen der der Stellung des Stiftes entsprechenden Binärzahl unmittelbar aus den Ausgangssignalen der einzelnen Lagen, ohne daß diese Ausgangssignale erst in einer Matrix zu der gewünschten Binärzahl verarbeitet werden müßten.

Zur Bestimmung einer Stellung in zwei Koordinaten kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Platte zwei gleich aufgebaute Lagegruppen aufweist und die Leiter beider Lagengruppen im Winkel gegeneinander versetzt sind. Die eine Lagengruppe liefert dann den einen Koordinatenwert, die andere Lagengruppe den anderen. Der Winkel kann beispielsweise 90' betragen.

Dient als Erregergröße ein begrenztes Magnetfeld, wobei in den Leitern Spannungen induziert werden, so können in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung in jeder Lage die Leiter eines Bereiches so verbunden sein, daß in den Leitern des ersten Bereiches Signale der einen Polarität und in den Leitern des zweiten Bereiches Signale der entgegengesetzten Polarität induziert werden, und die Zahl der Bereiche kann sich von einer Lage zur nächsten nach Zweierpotenzen unterscheiden.

Um eine Doppeldeutigkeit des Ausgangssignals auszuschließen, wenn sich der Stift gerade auf der Grenze zwischen zwei Binärabschnitten befindet, können innerhalb einer Lagengruppe die Grenzen der Binärabschnitte jeder Lage seitlich gegenüber den Grenzen der Binärabschnitte der anderen Lagen versetzt sein. Unsicherheiten bei einer Doppeldeutig— keit oder bei Fehlen eines Digitalajisgangsimpulses einer Lage lassen sich ferner dadurch vermeiden, daß man der dieser Lage entsprechenden Digitalstelle einen vorbestimmten Binärwert, sämtlichen niedrigeren Digitalstellen dagegen den entgegengesetzten Binärwert zuordnet.

Um weiterhin zu vermeiden, daß bei einer Stellung des Stiftes, in der das von ihm erzeugte Magnetfeld parallel zur Leiterrichtung verläuft, ein Ausgangsimpuls nicht induziert wird, kann man im Stift gekreuzte Elektromagneten vorsehen, welche zu den Leitern unter einem Winkel von 45 angeordnet sind, und den Elektromagneten von einem Impulsgeber nacheinander Impulse zuführen und ferner die Ausgangsimpulse jeder Lage mittels einer einfachen Schaltung in einen der Summe ihrer Amplituden proportionalen Impuls umwandeln.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer Ausfülmmgsform der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform,

F i g. 3 und 4 einige der Leiteranordnungen für die Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2,
F i g. 5 in allgemeiner Form die Art, nach der alle Leiteranordnungen der Tafel hergestellt werden können,

F i g. 6 eine mögliche Form einer gedruckten Spule. Fig. 7a bis 7h schematisch die Formen der ίο Leiteranordnungen einer Tafel, welche zwei Ausgangswörter mit vier Binärstellen liefert,

F i g. 8 in vereinfachter Darstellung den Stift und eine Leiteranordnung im Querschnitt,

F i g. 9 einige Wellenformen zur Erläuterung der is Arbeitsweise der Erfindung.

Fig. K) ein Blockschaltbild der Logikschaltung mit den Speichern.

F i g. 11 den Erregermagneten des Stiftes.
Fig. 12a, 12b und 12c Leiteranordnungen einer Tafel, bei der die Grenzen der Binärabschnitte der einzelnen Lagen nicht unmittelbar über den Grenzen irgendeiner anderen Lage liegen.

Fig. 12d eine tabellarische Darstellung des binären Kodes, der durch die Leiteranordnungen nach Fig. 12a bis 12c erzeugt wird.

Fig. 13 die Verbindung zwischen einer Tafel, z. B. einer zum Teil in den Fig. 12a bis 12c gezeigten . Tafel, und einem Register, ,-

-— "Fig. 14 eine abgewandelte Ausführungsform des Registers, welches bei der teilweise in den Fig. 12a bis 12c gezeigten Tafel verwendet werden kann, und Fig. 15 eine abgewandelte Ausführungsform des

Stiftes und der zugehörigen Schaltungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung umfaßt einen Impulsgeber 10, der elektrisch mit einem Stift 12 verbunden ist. Der Stift besitzt an seiner Spitze einen remanenzfreien Elektromagneten. Jedesmal, wenn der Impulsgeber 10 einen Stromimpuls an den Stift 12 liefert, erzeugt der Stift ein örtliches magnetisches Feld an seiner Spitze 14.

Der Stift 12 ist über die Oberfläche einer Tafel 16 bewegbar, die aufeinanderfolgende Lagen und Leiteranordnungen besitzt. Jedesmal, wenn ein Impuls an den Stift geliefert wird, induziert das vom Stift erzeugte magnetische Feld eine.Spannung in jeder der Leiteranordnungen, welche die Tafel bilden. Bei bestimmten Stellungen des Stiftes liefert eine Leiteranordnung einen positiven Ausgangsimpuls, welche eine binäre Ziffer von einem Wert, z. B. 1, darstellt, und in anderen Stellun^en„_des Stiftes liefert eine Leiteranordnung einen negativen Spannungsimpuls, welche die binäre Ziffer des anderen Wertes, also 0, darstellt. Bestimmte Leiteranordnungen liefern Ausgänge, welehe eine Anzeige für die Stellung des Stiftes längs der ,Y-Koordinate darstellen; und die übrigen Leiteranordnungen liefern Ausgänge, welche die Stellung des Stiftes längs der y-Koprdinate darstellen. Diese Koordinaten sind in Fig. 1 schematisch durch die entsprechend gekennzeichneten Pfeile f'o angezeigt.

Die von der Tafel gelieferten Ausgänge werden über ein Kabel 18 an Logikstufen 20 geführt. Diesen kommt die Aufgabe zu, jegliche Doppeldeutigkeit zu beheben, die bei den die Stellung des Stiftes repräsentierenden Zahlen bestehen können. Die von den Logikstufen gelieferten binären Ausgangszahlen werden an einen Speicherkreis, z. B. ein Register oder an den Speicher einer Rechenanlage, geführt.

F i g. 3 zeigt cine spulenförmige Leiteranordnung einer Lage aus einer Tafel mit acht Lagen. Sie liefert acht Ausgangssignale, welche zwei binäre Zahlen mit vier Binärstcllcn darstellen, wobei eine Zahl für die X-Stellung des Stiftes und die andere für die V-Stellung des Stiftes kennzeichnend ist. Natürlich kann die Tafel mehr oder weniger als acht Lagen besitzen. Die einzelne Spule nach F i g. 3 liefert einen Ausgang, welcher den Wert der Hauptbinärstcllc der X-Koordinate anzeigt. Die Spule ist als 2³-SpulC 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 F i g. 3 ist in F i g. 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 Spulendrähte des Spulenabschniiies 26 befindet, die in einer Richtung verlaufen, tritt eine Ausgangsspannung einer Polarität an den Ausgangsklemmen 24, 28 nach F i g. 3 auf: wenn sich dagegen der Stift über irgendeinem Draht des Spulenabschnittes 30 befindet, welcher in entgegengesetzter Richtung verläuft, ist der von der Spule geliebte ¹AUs-" gangsspannungsimpuls ebenfalls entgegengesetzt gerichtet.

Die verschiedenen möglichen Wellenformen sind in F i g. 9 gezeigt. Der an den Elektromagneten gelieferte Stromimpuls 32 besitzt eine steile Vorderflanke und eine mehr allmählich abfallende Hinterflanke. Der Ausgangsinipuls sei ein positiver Impuls 34. wenn der Stift sich über dem Spulenabschnitt 26 nach F i g. 8 befindet. In diesem Fall ist dann der bei über dem Spurabschnitt 30 befindlichem Stift gelieferte Impuls ein negativer Impuls 36. Ferner sei willkürlich angenommen, daß der positive Impuls eil e 1 und der negative Impuls eine 0 darstellt.

Fig. 4 zeigt die Spule, welche die Information des nächsten Stellenwertes 2^: repräsentiert. Die aktive !"lache umfaßt zwei den Binärwert 1 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 einer Richtung verlauten, den Binärwert 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 achtlagige Tafel ist auseinandergenommen in den Fig. 7a bis 7h dargestellt. Die querscliraffierten Flüchen stellen die »!«-Spulenabsehnitle und die freien Flächen die »O«-Spulenabschnille dar. Jede Spule ist bei übereinandergeschicliteier Anordnung gegenüber den übrigen Spulen isoliert. Die Lage des Stiftes ist in F i g. 7a bis 7 h schemalisch durch das Kreuz innerhalb des Kreises angedeutet.

Wenn der Impulsgeber einen Stromimpuls an den Stift nach Fig. S gibt, liefert jede Spule einen Ausgangsimpuls. Wenn sich der Stift über dem !-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 XrSpulen Ausgangsimpulsc, welche von links nach rechts + + Η— sind und die binäre Zahl 1110 darstellen. Diese Zahl ist kennzeichnend für die Stellung des Stiftes längs der X-Koordinate. In ähnlicher Weise liefern die jeweiligen V-Spulen Ausgänge.

die von links nach rechts gelesen + H h sind

und die binäre Zähl 1101 darstellen. Diese Zahl ist

ίο kennzeichnend für die Stellung des Stiftes längs der !-Koordinate.

Während die Fig. 3 und 4 einen Aufbau für die Leiteranordnungen der Lagen 2^Λ und 2² zeigt, veranschaulicht F i g. 5 in größerer Verallgemeinerung. wie jede Leiteranordnung aufgebaut werden kann. Die X-Leiter verlaufen in einer Richtung, die V-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 Λ'- als auch den !'-Leitern induziert. Der von seinen Magneten ausgehende Fluß soll etwa einen Winkel von 45 sowohl zur .V- als auch zur V-Richtung einnehmen.

I-" i g. 11 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform 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 Ferrit-

.10 material, welches keine merkliche Remanenz besitzt. Auf den Kern ist eine Wicklung 44 aufgebracht. Die Klemmen 46 dieser Wicklung führen zum Impulsgeber 10 nach Fig. I.

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 .Yl'-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 Geschwindigkeitsmessern od. dgl. verwendet. Aber auch eine Klaviersaite reicht aus. da die Lagebeziehung von 45 nicht exakt eingehalten werden muß.

Als dritte. Alternative köunen elektrische Einrichtungen verwendet ""werden, um sicherzustellen, daß das erzeugte magnetische Feld immer Drähte sowohl in X- als auch in !-Schichten schneidet. Eine „einfache derartige Möglichkeit besteht in der Verwendung von zwei Elektromagneten 100. 102. die in der Praxis geschlitzte Kerne aufweisen können, deren Pole um W zueinander orientiert sind, wie schematised in Fig. 15 dargestellt ist. Die beiden Elektromagnet erhalten in diesem Fall zu verschiedenen Zeitintervalle!! Impulse vom Impulsgeber

'Ό 104. Wenn der Stift richtig ausgerichtet ist. d. h.. wenn die Ebene jedes erzeugten Feldes exakt 45 sowohl gegenüber den X- als auch den !-Windungen aufweist, liefert jede Spule zwei Ausgangsimpulse gleicher Amplitude in Antwort auf die beiden an die

⁽¹5 jeweiligen Elektromagnete 100. 102 gelieferten Stromimpulse. Wenn dagegen die Stiftorientierimg etwas 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 Intcgrierschaltungen 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 O-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 nebencinandcrliegen, daß sie sich löschen und die Spule keinen wahrnehmbaren Ausgangsimpuls liefert. Darüber hinaus liegen bei der Spulenanordnung nach Fig. 7 einige 1-0-Grcnzen unmittelbar über- einander. Hierdurch ist es möglich, daß mchsgrc 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 Binärstcllen 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 Stellung 48 in F i g. 7a entspricht einer 0. Die Stellung 48 in F ig. 7b ist doppeldeutig, da es sich um eine 1 oder eine 0 handeln kann. Das gleiche trifft für die Fig. 7c und 7d /u. 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 (M)Il. also gleich der angenommenen Zahl. Auch wenn der Stift etwas mehr links läge, wäre die Doppeldeutigkeit behoben, und die tatsächliche Zahl wäre OKM). was lediglich eines mehr ist als die angenommene Zahl.

Die Logikschaltungen zur Durchführung des vorbeschriebenen Algorithmus sind in Fig. IO schemalisch dargestellt, welche ebenfalls den Stift 12. den Impulsgeber 10 und die Tafel 16 zeigt. Die .V-Spulc 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 monostabilcr Schalter, der in Abhängigkeit von einem positiven ^fl5 Impuls W_n cm Ausgangssignal P_n = I und ein Ausgangssignal P_n = 0 liefert. Wenn kein oder ein negali\cr i-iiigangsimpuls vorliegt, sind die Ausjuangssignale 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 X-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 zwischengeschaltcten Verzögerungsleitung 62 wird der Impuls des Impulsgebers 10 als ein Zünd- oder Auswertsignal 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 A^-Spule, einen positiven Ausgangsimpuls W_n abgibt, liefert der Detektor 50 ein Ausgangssignal P_n = .1 und P_n = 0. Das Ausgangssignal P_n = 1 entsperrt die ODER-Schaltung 54, und deren Ausgangssignal A_n dient als Sctz-Eingangssignal für die 2"-Stufe des Registers 58. Die gesetzte Registerstufe speichert den Binärwert I.

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-Schaltun'g 54 gesperrt wird. Wenn beide Schaltungen 54 und 56 gesperrt sind, sind A_n = 0 und C_n = 0. Die Registerstufe 2" ist zuvor gelöscht worden und repräsentiert folglich weiterhin die Speicherung des Birjürwertcs 0. __ ■--

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

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Ausgangssignal A = I. Jedes Ausgangssignal A = I z. B. die Endklemme, jeder Spule ist an Erde angeist ein Setzsignal für die Registerstufe, an welche es schlossen. Die andere Klemme, z. B. die Anfangsgelangt, und folglich speichert jede Registerstüfe klemme, jeder Spule ist über eine Diode an den Setz-. nach der 2"-Stufe (beim vorliegenden Beispiel) ein eingang.einer Speicherstufe und über eine entgegenSignal, das eine 1 darstellt. In allen Fällen, in denen, 5 gesetzt gepolte Diode an den Löscheingang derselben eine Lage kein Ausgangssignal liefert, speichert die Speicherstufe angeschlossen. In Fig. 13 ist beizugeordnete Registerstufe eine 0 und alle nach- spielsweise die Leitung von der mit X₂ bezeichneten folgenden Registerstufen, d. h. die Registerstufen ge- Spule über eine Diode 80 an den Setzeingang der ringeren Stellenwertes, eine 1. . 2-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 auf der Jf₂.-Leitung erscheint, verläuft dieser über die

Stelle der Spulen nach F i g. 7 auch solche verwenden, Diode 84 zum Löscheingang der 2²-Stufe. Eine ge-

bei denen die 1-0-Abschnittsgrenzen niemals über- setzte Registerstufe speichert eine 1, und eine ge-

einanderliegen. In diesem Fall kann willkürlich die löschte Speicherstufe speichert eine 0. Wenn sich

Annahme gemacht werden, daß kein Signal einer 20 dagegen der Stift über der 1-0-Grenze der X₂-SpUIe

Spule beispielsweise den vorherigen von dieser Spule befindet, erscheint kein Impuls auf der ^-Leitung,

erzeugten Binärwert repräsentiert. (Dieses wird nach- ' und die 2²-Registerstufe speichert weiterhin den zuvor

folgend noch ausführlicher erläutert.) Da nur eine dort gespeicherten Binärwert.
Doppeldeutigkeit bei einem Satz von Spulen möglich Ein Vorteil der Schaltung nach Fig. 13 ist ihre

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. _ gespeichert wird. Ferner ist auch die Verbindungs-

Eine derartige Anordnung ist schematisch in Ft~gr2" schaltung zwischen der~Tafel und dem Register sehr

dargestellt. Der Impulsgenerator 10 und der Sift 12 einfach. Wenn jedoch die digitale Rechenanlage, die

sind identisch den entsprechenden Elementen nach 3° 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 ausge-

beschriebenen Art, bei denen eine 1-0-Grenze, bei- rüstet ist, den im Register gespeicherten einschrit-

spielsweise in einer X-Spule, niemals unmittelbar tigen Kode zu verarbeiten, so ist ein Kodewandler

über einer 1-0-Grenze bei irgendeiner anderen X-Spule notwendig!

liegt. Es läßt sich zeigen, daß der in diesem Falle 35 Fig. 14 zeigt eine Registerausbildung für die Tafel erzeugte binäre Ausgangskode ein einschrittiger Kode nach F i g. 2, welche noch einfacher als die Ausbilist, d. h., es ändert sich nur ein Bit, wenn die Binärzahl dung nach Fig, 13 ist. Jede Stufe des Registers bevon einemWert zum unmittelbar nachfolgenden oder steht aus einer Tunneldiode 86, die auf Grund einer vorangehenden Wert überwechselt. Dieser einschrit- von einer Stromquelle gelieferten Vorspannung bitige Kode kann über das Kabel 18 unmittelbar an 40 stabil ist. Diese Quelle ist in Fig. 14 schematisch die Speicherkreise 22 geführt werden. Die Rechen- durch den Widerstand 88 dargestellt, der zwischen anlage kann geeignet ausgebildet sein, um diesen die Anode der Tunneldiode und einer positiven Span-Kode unmittelbar zu verwenden. Andernfalls wird nungsquelle geschaltet ist, die an die Klemme 90 ein Kodewandler 70 verwendet, der den Einheits-, angeschlossen ist. Die X-.Leüyng ist mit der Anode Abstand-Kode in irgendeine andere Form eines 45 der Tunneldiode" über einen Widerstand 92 verbun-. binären Kodes, beispielsweise einen geraden_binären den, und die Ausgangsklemme 94 ist über einen Kode, übersetzt. Kodewandler dieses ^allgemeinen. Widerstand 96 mit der Anode der Tunneldiode verTyps sind durchaus bekannt." . bunden.

Einige der Spulen, welche die Tafel nach Fig. 2 Beim Betrieb der Anordnung-nach Fig. 14 können

bilden, sind in den Fig. 12a bis I2c dargestellt. 5° alle Tunneldioden anfänglich durch die Vorspannung

Erläuterüngshalber ist angenommen, daß die Tafel bistabil auf ihren Zustand niedriger Spannung ein-

sechs Lagen besitzt. Die drei ^-Spulen sind in diesen gestellt sein. In diesem Zustand sei eine 0 gespeichert,

drei Figuren gezeigt. Die drei f-Spulen sind iden- Wenn-ein positiver Impuls von einer Spule geliefert

tisch, aber um 90° gegenüber diesen gedreht. 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 Die die verschiedenen Schichten bei den Anord-

den drei Lagen in Abhängigkeit von dem durch den nungen nach den Fig. 1 und 2 bildenden Spulen

Stift, erzeugten örtlichen Magnetfeld erzeugt wird. können aus isolierten Drähten bestehen, weiche in

Die Tabelle nach Fig. 12d zeigt die binären Zahlen, 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 zwi- druckte Spule gemäß Fig. 6 kann aus Kupfer auf

sehen der Tafel und dem Register für die Anordnung einer geeigneten isolierenden Unterlage, aus bei-

nach Fig. 2 ist in Fi g. 13 dargestellt. Eine Klemme, spielsweisc Polyestermaterial, bestehen. Die Spule

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 fijhrt 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 benach- barten Klemmen etwas gegeneinander versetzten- * geordnet werden.

Ein weiterer Vorteil der in F i g. 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 (7)

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 aer Stift eine in den Leitern je nach, seiner Stellung elektrische Signale erzeugende Erregergröße aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter jeder Lage (F i g. 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 (F i g. 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 9(P 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. L..

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. I2a 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. K)).

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen