DE1902212A1

DE1902212A1 - Geraet zur Positions-Darstellung

Info

Publication number: DE1902212A1
Application number: DE19691902212
Authority: DE
Inventors: Mcguinness Raymond H
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1968-01-26
Filing date: 1969-01-17
Publication date: 1969-11-13
Also published as: FR2000832A1; NL6900854A; GB1259780A; BE727372A; US3484647A

Description

"Gerät zur Positions-Darstellung"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Elektronik und spezieller auf eine Schaltung zur Verbesserung der Darstellunssgegenwärtigkeit eines Gerätes zur Positionsdarstellung.

Bisher konnte die Darstellung einer Plan-Position unter ungünstigen Lichtverhälbnissen nicht immer ohne die Möglichkeit einer Zerstörung der Darstellungsfläche, wie dem Phosphor in einer Kathodenstrahlröhre, sichtbar gemacht werden. Auch unter normalen Lichtbedingungen waren die

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Darstellungen aus einer wesentlichen Entfernung nicht ebenso gut sichtbar.

Das erfindungsgemäße Positionsdarstellungsgerät ist gekennzeichnet durch die Kombination einer ablenkmudolierten Darstellungsvorrichtung mit einem X- und einem Y-Eingang, deren Ausgang die Position darstellt, welche den relativen Amplituden und Polaritäten der am Eingang liegenden Signale entsprechend moduliert ist; einer Abtasteinrichtung zur Lieferung amplitudenmodulierter erster und zweiter Abtastsignale, deren Amplituden-Modulation um einen vorbestimmten Phasenwinkel differiert; einer Eingangsstufe zur Lieferung von Zielsignalen, welche darzustellen sind; einer ersten Modulationsstufe, welche zum Empfang der ersten und zweiten Abtastsignale und der Zielsignale mit der Abtasteinrichtung und der Eingangsstufe verbunden ist, und die auch zur Lieferung eines dem ersten Abtastsignal entsprechenden Signales an den X-Eingang, welches durch Modulation mit einer modulierten Kombination der Zielsignale und der zweiten Abtastsignale entsteht, mit dem X-Eingang der Darstellungsvorrichtung verbunden ist; einer zweiten Modulationsstufe, welche zum Empfang der ersten und zweiten Abtastsignale und der Zielsignale mit der Abtasteinrichtung und der Eingangsstufe verbunden ist und die auch zur Lieferung eines dem zweiten Abtastsignal entsprechenden Signales an den Y-Eingang, welches durch Modulation mit einer modulierten Kombination der Ziel— signale und der ersten Abtastsignale entsteht,- mit dem Y-Eingang der Darstellungsvorrichtung verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung enthält eine Schaltung zur. und das Konzept über die Kreuzmodulation oder Abt ast verbreiterung der Abtastung gemäß dem vorzuführenden Signal zugleich mit der Intensitätsmodulation der Abtastung entsprechend diesem

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Signal. Zum Erreichen einer unter allen Umständen befriedigenden Überlappung ist in einer Ausgestaltung der Verbreiterung der Geschwindigkeit des Zieles proportional. Obwohl es nicht erforderlich ist, die Kreuzmodulation nur während des Emfpanges eines Eingangssignales hervorzubringen, arbeitet die gezeigte Ausgestaltung in dieser Weise, um einer Störung in der Darstellung vorzubeugen.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung möge nun im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen anhand eines Beispiels beschrieben sein:

Fig. 1 ist die Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 2 ist eine Vektor-Addition von Signalen und klareren Darstellung der Wirkungsweise der Anordnung von Fig. 1 und

Fig. 3 ist die Abbildung der Darstellung, welche bei Benutzung der Erfindung auf einer Kathodenstrahlröhre sichtbar wird.

In Fig. ι liefert'ein Transduktor und Empfänger 10 ein Eingangssignal an eine spannungsempfindliche Begrenzerstufe oder Schmitt-Trigger 12 und einen Intensitätsmodulator 14. Der Ausgang des Modulators 14 moduliert die Intensität einer die Position darstellenden Vorrichtung oder Kathodenstrahlröhre 16. Die Begrenzerstufe 12 liefert ein begrenztes Signal an einen Multivibrator 18, der ein Ausgangssignal von hoher Frequenz im Vergleich zur frequenz der Eingangsimpulse an einen ersten und an einen zweiten

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*symmetrisehen Modulator 20 bzw..22 liefert. Diese Hodulatoren können so beschaffen sein, wie in "Texas Instrument Design Manual, Seite 170, 1963" gezeigt. Eine Sägezahn-Generätorschaltung 24- liefert Sägezahnsignale an einen Resolver 26. Der Resolver verändert den Phasenwinkel bezüglich einer Referenz, welche über den als gestrichelte Linie 28 dargestellten Eingang anliegt. Der Ausgang des Resolvers enthält eine Sägezahn- oder Ablenksignalkette, deren Amplitude sich entsprechend dem Zustand am Eingang 28 sinusförmig ändert. Ein erster Ausgang ist als R sin θ bezeichnet und liegt an einem Verstärker 30 und dem symmetrischen Modulator 20. Eine zweite Ausgangsgröße R cos Θ, deren Amplitudenänderung gegenüber der am symmetrischen Modulator 20 liegenden um 90 verschoben ist, liegt an einem Verstärker 32 und dem Modulator 22. Der Ausgang des Verstärkers 30 liegt an der Γ-Ablenkvorrichtung JA- einer Kathodenstrahlröhre 16. Die Ablenkvorrichtung 34· kann entweder eine Spule, eine Platte oder jede andere Vorrichtung zur Erzeugung einer Ablenkung des darzustellenden Signals sein. Der Ausgang des Verstärkers 32 liegt an der X-Ablenkvorrichtung 36 der kathodenstrahlröhre 16. Der Ausgang des Modulators 20 liegt an einem Verstärker 38» dessen Ausgang mit der X-Ablenkvorrichtung 36 verbunden ist. Der Ausgang des Modulators 22 liegt über einen Verstärker 40 an der Y-Ablenkvorrichtung JA-.

In Fig. 2 ist ein erstes Signal R cos θ als Vektor 4-2 mit gleicher Bezeichnung dargestellt, der die momentane Amplitude des Signals zu einem gegebenen Zeitpunkt innerhalb des Arbeitsablaufes des Gerätes darstellt. Der mit 44 bezeichnete Vektor R sin 0 stellt das im gleichen Augenblick am Modulator 20 liegende Signal dar. Der Vektor 4-6 ist die Resultierende der Vektoren 4-2 und 44. Der Vektor 4-6 ist das

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Signal, welches aus der Kombination der an den X- und Y-Ablenkvorrichtungen der Kathodenstrahlröhre liegenden Signalen der Verstärker JO und J>2 resultieren würde. Die Vektoren 52 und 54 sind Kreuzmodulations-Vektoren. Sie entstehen durch die Modulation des Singangssignales mit einem den Vektor 44 darstellenden Signal und Anlegen an den X-Eingang. Die Modulation des Eingangssignales mit dem Vektor 42 erzeugt die neuen Vektoren 56 und 58. Das die Vektoren 56 und 58 enthaltende Signal liegt dann am X-Eingang. Die Vektoren 52 und 58 resultieren in einem Vektor 48, während die Vektoren 54 und 56 in einem Vektor 50 resultieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 sei bemerkt, daß die Linie S eingeführt ist, um die Abtast- oder Wobbel-Linie einer gegebenen Abbildungsrichtung darzustellen. Im Zeitpunkt t^ in der Nähe des beginnenden Abtastzyklus liegt ein Zieloder Eingangssignal an, um das nach außen laufende Abtastsignal hierzu rechtwinklig zu modulieren. Ist nun das Signal der Kreuzmodulation im Vergleich zu dem nach außen verlaufenden Tastsignal von hoher Frequenz, so bewegt sich das nach außen laufende Signal während der Zeit, die es zum mehrmaligen seitlichen Verlauf braucht, nur ein kleines Stück weiter. Am Ende des Eingangssignales kehrt das Abtastsignal zu einer engen Linie geringer Intensität zurück und verläuft weiterhin zur Außenseite des Bildschirmes. Zum Zeitpunkt t2 wird ein zweites Eingangssignal empfangen, welches ein zweites Ziel darstellt, wodurch wieder eine Modulation erscheint. Aber in diesem Zeitpunkt; ist die Modulation schon stärker, um mit einer gleichartigen Kreuzmodulation während einer vorausgehenden Abtastung S*, welche zum Zeitpunkt- tp innerhalb des äußeren Abtastzyklus auch ein Signal empfing, räumlich Anschluß zu halten. Im Zeitpunkt by innerhalb der Abtastung ist eine dritte Modulation

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zu sehen. Eine Abtastung S*¹ ist ebenso gezeigt, um das Vorhandensein der folgenden Abtastung zu zeichnen. Auch sind in Pig. 3 weitere, kürzlich abgetastete Ziele zu sehen.

Es sei bemerkt, daß, wenn sich die Abtastung der Außenseite des Bildschirmes nähert, und die Modulation größer wird, leichte Überlappung zwischen den Ziel-Signalen verschiedener Abtas^darstellungen auftritt.

Obwohl im wesentlichen durch starkes Anwachsen der Abtast— frequenz und eine Reduzierung der WinkelverSetzung zwischen benachbarten Abtastungen der gleiche Darstellungseffekt erreicht werden kann, ist es aus anderen Gründen nicht immer praktisch, die WinkelverSetzung zu reduzieren. Ein solcher Grund ist der Umstand, daß bei Ultraschall-Abtastung die Schallgeschwindigkeit so niedrig ist, daß zum Erreichen der Helligkeit, welche mit der Helligkeit vor^lüichb^r ist, die durch die vorliegende Methode mittels bloßer Intensitätsmodulation erreicht wird, zu fordern wäre, daß die Gesamtheit zur Abtastung der ganzen Schirmfläche derart lang wäre, daß die Verwendung des Gerätes für Navigation oder Schnellabtastung unmöglich würde.

Obwohl die Wirkungsweise der Fig. 1 im wesentlichen aus der vorangegangenen Beschreibung und dem Stand der Technik sowie den Fig. 2 und 3 hervorgeht, sei sie kurz erläutert. Ein Eingangssignal moduliert über den Modulator 14- die Intensität der Kathodenstrahlröhre 16, sobald eine Eingangsgröße empfangen wird. Zugleich läßt der Begrenzer und Trigger 12 Signale passieren, die eine vorbestimmte Amplitude überschreiten und begrenzt sie auf einen zweiten, vorbestimmten Wert. Der Multivibrator 18 schwingt frei Empfang

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des begrenzten Signales auf einer Frequenz, welche in einem Versuchsaufbau ungefähr 2 kHz betrug und liefert dieses Signal konstanter Amplitude an die symmetrischen Modulatoren 20 und 22. Die Schwingdauer dieses Signals entspricht im wesentlichen der Dauer des Eingangssignales. Der Sägezahn-Generator 24- erzeugt Abtastsignale mit einer bezogen auf 2 kHz verhältnismäßig niedrigen Frequenz und die Abtastung lag bei einem Versuchsaufbau bei ungefähr einem Zyklus pro Sekunde. Diese Signale, welche die gleiche Frequenz wie die gewünschten Abtastsignale haben, werden auf den Resolver 26 geschaltet, welcher zwei Ausgangssignale erzeugt, deren Amplituden sich wie die Bezeichnungen R sin θ und R cos θ verhalten. Das bedeutet, daß die Einhüllenden ihrer Amplituden um 90° phasenverschoben sind. Wenn auch als mechanischer Eingang 28 dargestellt, so kann der Winkelablauf elektronisch erfolgen. Das Signal R sin θ liegt direkt an der Y-Ablenkvorrichtung 34 zur Erzeugung einer Ablenkung des Abtastsignales in der Y-Richtung. Zugleich liegt das Signal R cos θ an der X-Ablenkvorrichtung zur Erzeugung einer Ablenkung in der X-Richtung. Das Signal R sin θ wird auch zur Amplitudenmodulation des wechselnden Signales des Multivibrators 18 im Modulator 20 benutzt, so daß das an dem Verstärker 38 liegende Signal beim Anfang ler Abtastung sehr klein und am Ende der Abtastung groß ist. Jieses Signal wird auf die Ablenkvorrichtung 36 gegeben, wodurch eine X-Ablenkung entsteht, die dem Betrag des Y-Signales entspricht. Ähnlich verhält es sich mit dem R cos Θ-Signal, welches zur Modulation des Signales des Multivibrators 18 im Modulator 22 benutzt wird, dessen Ausgang auf die Ablenkvorrichtung 3^ geschaltet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, erzeugt dieses einfache Wechseln der Eingänge zur Modulation "der jeweils anderen Ablenkkanäle eine Kreuzmodulation.

Es wird deutlich, daß die maximale Kreuzmodulations-Geschwindigkeit, welche benutzt werden kann, vom Frequenzverhalten

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»des Ablenksystems abhängt. Ferner können innere Einstellglieder innerhalb der Schaltung, wie die Verstärker 38 und 4-0, benutzt werden, einen im Einzelfalle gewünschten Betrag der Kreuzmodulation einzustellen.

Zusammengefaßt bietet die erfindungsgemäße Lösung zwei Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik. Die eine ist, daß die Sichtbarkeit des Zieles gesteigert ist und die andere besteht darin, daß die Zieldarstellung eher zusammenhängend erscheint als bei diskreten Folgen von Streifen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1) Gerät zur Positions-Darstellung, gekennzeichnet durch die Kombination einer ablenkmodulierten Darstellungsvorrichtung mit einem X- und einem Y-Eingaog, deren Ausgang die Position darstellt, welche den relativen Amplituden und Polaritäten der am Eingang liegenden Signale entsprechend moduliert ist; einer Abtasteinrichtung zur Lieferung amplitudenmodulierter erster und zweiter Abtastsignale, deren Amplituden-Modulation um einen vorbestimmten Phasenwinkel differiert; einer Eingangsstufe zur Lieferung von Zielsignalen, welche darzustellen sind;

einer ersten Modulationsstufe, welche zum Empfang der ersten und zweiten Abtastsignale und der Zielsignale mit der Abtasteinrichtung und der Eingangsstufe verbunden ist, und die auch zur Lieferung eines dem ersten Abtastsignal entsprechenden Signales an den X-Eingang, welches durch Modulation mit einer modulierten Kombination der Zielsignale und der zweiten Abtastsignale entsteht, mit dem X-Eingang der Darstellungsvorrichtung verbunden ist; einer zweiten Modulationsstufe, welche zum Empfang der ersten und zweiten Abtastsignale und der Zielsignale mit der Abtasteinrichtung und der Eingangsstufe verbunden ist und die auch zur Lieferung eines dem zweiten Abtastsignal . entsprechenden Signales an den Y-Eingang, welches durch Modulation mit einer modulierten Kombination der Ziel·»

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signale und der ersten Abtastsignale entsteht, nub dem Y-Eingang der Darstellungsvorrichtung verbunden ist.

2) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Modulationsstufen einen symmetrischen Modulator und eine Schaltung zur vektoriellen Addition des einen Abtastsignales mit der Signalkombination zur Erzeugung der Kreuzmodulation enthält.

3) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel zur Intensitätsmodulation der Darstellungsvorrichtung gemäß der Amplitude des Zielsignales vorgesehen sind.

^z0 Gerät nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungsvorrichtung eine Kathodenstrahlröhre mit einer Ablenkvorrichtung ist, die mit dem X- und dem Y-Eingang verbunden ist.

5) Gerät nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur planpositionsmodulierten Darstellung vorhanden sind und die Eingangsanordnung das Zielsignal mit einer Frequenz moduliert, welche im Vergleich zur Frequenz der Abtastsignale hoch ist.

6) Gerät zur Positions-Darstellung, gekennzeichnet durch die Kombination einer Kathodenstrahlröhre;

einer Schaltung zur Lieferung von Ablenksigjnalen, welche in Abhängigkeit von der Planposition intensitätsmoduliert sind und worin die Intensität der Modulation die Amplitude des Eingangssignales wiedergibt; von "Verbindungsmitteln, welche zur Lieferung modulierter

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Ablenksignale diese Schaltung mit der Darstellungsvorrichtung verbinden u.nd

einer Anordnung zur Kreuzmodulation, welche mit der Schaltung verbunden ist zum Zwecke der Modulation der Abtastbreite im Zusammenlauf mit der Intensitätsmodulation und worin die Abtast-Breitenmodulation eine Funktion der Entfernung ist.

7) Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahl-Darstellungsvorrichtung eine X- und eine Y-Ablenkung hat und die Kreuzmodulation durch Amplitudenmodulation des an die Y-Ablenkung zu bringenden Eingangssignales mit einem X-Abtastsignal und durch Amplitudenmodulation des an die X-Ablenkung zu bringenden Eingangssignales mit einem Y-Abtastsignal bewirkt wird.

8) Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungsvorrichtung eine Röhre ist und die Abtastsignale, welche an der X- und an der Y-Ablenkung von dieser Schaltung her liegen, mit einer Phasenverschiebung von 90 amplitudenmoduliert sind (in a quadrature relationship).

9) Gerät zur Positions-Darstellung unter Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast-Ablenksignale, welche an der X- bzw. Y-Ablenkung anliegen, die Beziehungen R cos θ und R sin θ aufweisen, worin R die maximalnögliche Amplitude des Abtastsignales und θ der gewünschten Darstellungswinkel bezüglich einer Referenz sind und daß^ Mittel zur Intensitätsmodulation der Darstellung auf dem Schirm in

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Übereinstimmung mit dem Eingangssignal vorgesehen sind, und daß ferner Mittel zur Modulation des Eingangssignales durch das R sin Θ-Signal und Anlegen desselben an die X-Ablenkung vorgesehen sind, während zugleich daß mit dem R cos Θ-Signal modulierte Eingangssignal an die Y-Ablenkung gebracht wird.

10) Gerät nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Schaltung zum Beschneiden des Eingangssignales auf eine konstante Amplitude vorgesehen ist und ein Multivibrator zur Umformung des beschnittenen Signales in ein Wechselspannungssignal von einer Dauer, welche im wesentlichen der Dauer des Eingangssignales entspricht und einer Frequenz, welche im wesentlichen höher als die Frequenz der Abtastsignale ist.

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