DE1965159A1

DE1965159A1 - Einrichtung zur UEbertragung graphischer Darstellungen

Info

Publication number: DE1965159A1
Application number: DE19691965159
Authority: DE
Inventors: Lucien Malavard; Pierre Marty
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1968-12-31
Filing date: 1969-12-27
Publication date: 1970-07-16
Also published as: DE1965159B2; FR1601956A; SE358498B; GB1243478A; ES375112A1; SU441725A3; BE743527A; US3632874A; CH504068A; NL6919641A

Description

Dipi.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Ludwig-Büchner-Straße 14

' Patentanwalt Telefon (06151) 62928

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt An das Telegramme: inventron

Deutsche Patentamt

München 2
Zweibrüekenstr. 12

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Mein Zeichen M 199 ^Ta9 22,12.69

Patentanmeldung

Anmelder: AGENCB NATIONALE DE VALORISATION DE LA REGHEROHE, Puteaux, Frankreich.

Einrichtung zur Übertragung graphischer Darstellungen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung graphischer Darstellungen und insbesondere eine Einrichtung, mit der graphische Darstellungen wie Buchstaben, Zahlen, Zeichen, Zeichnungen nachgezogen oder kopiert und analog oder nach numerischer Umwandlung übertragen und am Empfangsort wiedergegeben werden können. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann insbesondere als peripher es Eingabegerät für einen Digitalrechner oder ein Schaupult dienen und mit diesen eine Einrichtung aur bilateralen oder multilateralen Übermittlung bilden.

Eine bekannte Einrichtung besteht aus einer Schreibplatte, aus einem Widerstandsmaterial, die eine gegebene Kontur aufweist, zwei Paaren äquipotentialer Elektroden, die jeweils aus zwei Elementen bestehen, wenigstens einer Reihe leitfähiger Klemmen, die untereinander nieht verbunden sind und yon denen jede mit der Schreibplatte, längs einer an der Kontur liegenden Linie verteilt, in Kontakt eteht. An die beiden Elemente des einen und des anderen -^lektrodenpaaree wird periodisch mit einer gewählten Frequenzfolge

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an das Deutsche Patentamt, München l9OO 10 3 Patentanwalt

abwechselnd eine konstante elektrische Polarisationsspannung angelegt, so dass jedes der beiden Elemente gegenüber einem Bezugspotential ein elektrisches Potential erhält« Mit von einem Steuerimpulsgenerator gesteuerten Schaltmitteln wird abwechselnd und periodisch wenigstens ein Teil der Klemmen an die Elektrodenpaare angeschlossen, so dass sich an der Oberfläche der Schreibplatte ein elektrisch Feld ausbildet, wobei die Reihe oder Reihen von Klemmen derart angeordnet ist bzw. sind, dass die von ihnen erzeugten elektrischen Felder, wenn sie nacheinander mit dem einen und dem anderen der Elektrodenpaare verbunden werden, orthogonal zueinander stehen, ^ine punktförmige leitfähige Sonde kann durch Aufdrücken mit der Oberfläche in Kontakt gebracht werden und ist auf dieser verschiebbar. Sehliesslieh weist die Einrichtung Mittel auf, welche die mit der Umsehaltfrequenz zwischen der Sonde und dem Bezugspotential auftretenden Spannungen, die Jeweils analoge Werte der Koordinaten eines gewählten geometrischen Koordinatensystems auf dieser Schreibfläche darstellen, zur Angabe des Sondenortes auswerten.

Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis zwischen der Breite der Klemmen, gemessen entlang der Geraden, an der sie angeordnet sind, und dem Abstand zwischen zwei benachbarten Klemmen zwischen Eins und Drei liegt, und die Oberfläche der Schreibplatte nur mit einem sehr geringen Teil der Oberfläche jeder der Klemmen in Kontakt steht·

Anhand von Experimenten wurde nämlich festgestellt, dass man, wenn man für das Verhältnis zwischen Breite und Abstand der Klemmen einen au geringen Wert wählt, an der Oberfläche der festen Schreibplatte aus Wideretandsmaterial eine unregelmässige Verteilung des elektrischen Feldes

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an das Deutsehe Patentamt, München. I 9551 O># Patentanwalt

erhält, das zu einem gegebenen Zeitpunkt τοη den polarisierten Klemmen erzeugt wird. Diese unregelmässige Verteilung ist ungünstig für eine präzise analoge Darstellung der Koordinaten durch das elektrische Potential der Sonde_o

Wenn man jedoch £üjc dieses Verhältnis einen zu hohen Wert wählt, bo hat der ungenügende Abstand der Klemmen, denen zu einem gegebenen Zeitpunkt überhaupt keine Polarisationsspannung zugeführt wird, zur Folge, dass diese unpolarisierten Klemmen sieh auf eine Weise verhalten, die dem Verhalten eines kontinuierlichen.Leiters analog ist, und das elektrische Feld, das an der Oberfläche durch die Klemmen, die im selben Augenblick polarisiert werden, erzeugt wird, verzerren.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die nutzbare Oberfläche der Sehreibplatte rechteckig, und zwei Reihen τοη Klemmen liegen geweile entlang den gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks, wobei jede dieser Reihen zugleich ein Element der Elektrodenpaare bildet. Die angewandten Koordinaten sind also kartesische Koordinaten.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls mit kartesischen Koordinaten arbeitet, ist die nutzbare Oberfläche der Schreibplatte kreisförmig, und die Klemmen sind längs ihres Umfanges angeordnet, wobei die beiden Elemente jedes Elektrodenpaares, die abwechselnd unter verschiedenem Potential stehen, abwechseln mit den Klemmen über Widerstände mit solchen Werten verbunden werden, dass jede Klemme ein Potential in Funktion ihrer Winkelstellung erhält, wobei die Verteilung der Klemmen in einem gegebenen Augenblick davon abhängt, welches der beiden Elektrodenpaare in diesem Augenblick polarisiert ist.

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Brief vom 22.12.69 ^B|a^ft 4 <i Λ £ C 1 E G DIpL-lng. G. Schllebe

an das Deutsehe Patentamt, München 1965 I 53 Patentanwalt

Bei einer Abwandlung dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die für die Klemmen erforderliche Potentialverteilung mittels einer Vorrichtung erzielt, die auf einer Widerstandsschieht in Kleeblattförmiger Anordnung zwei Hilfselektrodenpaare trägt, von denen jedes aus zwei auf je einem Kreisbogen angeordneten und abwechselnd mit Gleichspannung gespeisten Reihen von Klemmen besteht, und konzentrisch zu dieser eine auf einem Kreis angeordnete Reihe von Hilfsklemmen, die jede direkt mit einer der längs des Umfanges der Sehreibplatte angeordneten Klemmen' verbunden ist β

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche mit Polarkoordinaten arbeitet, besteht das eine der Elektrode paare aus zwei Reihen von Klemmen, die auf zwei Radien eines Kreises angeordnet sind, während das andere Elektrodenpaar aus einer Reihe längs des Umfanges dieses Kreises verteilten Klemmen als ein Element und aus einer auf dem Mittelpunkt des Kreises angeordneten Klemme als anderes Element besteht, wobei diese letztere Klemme selbst in eine Anzahl kleinerer Klemmen unterteilt sein kann·

In allen Fällen sind die Klemmen, die zu einem gegebenen Zeitpunkt an eine polarisierte Elektrode angeschlossen sind, elektrisch miteinander verbunden, während diejenigen, die zum gleichen Zeitpunkt an eine nicht polarisierte Elektrode angeschlossen sind, voneinander durch die Umschaltmittel isoliert sind, welche von dem erwähnten Steuerimpulsgenerator gesteuert werden.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nun folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor. Es zeigern

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Brief vom 22· 12.69 Blatt 5 4OCEiRQ DlpL-lng. Q. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München 15JDO I O si Patentanwalt

Fig. 1 ein elektrisches Sehaltbild einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die Schreibplatte rechteckig ist, kartesisehe Koordinaten angewandt werden und als Umsehlatmittel elektromechanisch^ Relais dienen;

!ig. 2 sehematische Darstellungen, die den Einfluss des und. 5 Verhältnisses zwischen Breite und Abstand der Klemmen auf die Form des in dem Widerstandsmaterial der Schreibplatte erzeugten elektrischen Felder veranschaulichenj

Fig, 3a in Diagrammen den Einfluss des Verhältnisses

zwischen Breite und Abstand der Klemmen auf die Feldverzerrungen auf einer rechteckigen Schreibplatte;

^J'ig· 4 eine perspektivische Ansieht, die den Aufbau der

Schreibplatte zeigt, wenn diese zum Kopieren dient;

Fig, 5 einen Teil des elektrischen Schaltplanes, wenn als Umschaltmittel Transistoren dienen;

Fig. 6 eine sehematische Darstellung elektrischer Mittel, die dazu dienen, an die mit der Schreibplatte in

Kontakt stehenden Klemmen elektrische Spannungen gemäss einem geeigneten Gesetz anzulegen, wenn die Schreibplatte kreisförmig ist und wenn kartesische Koordinaten angewandt werden;

-k'ig. 7 eine er ate Ausführung einer Vorrichtung mit kreisförmiger Schreibplatte, wobei Polarkoordinaten angewandt werden;

Fig. 8 eine zweite Ausführung einer Vorrichtung mit

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an das Deutsche Patentamt, München '"⁰^ ^ID^ Patentanwalt

kreisförmiger Schreibplatte, wobei kartesisehe Koordinaten angewandt werden, mit einer Hilfseinrichtung, die dazu dient, ah die am Rande der Platt angeordneten Klemmen in geeigneter Weise verteilte elektrische Spannungen anzulegen; und

9 eine Abwandlungsform der Schreibvorrichtung, bei der als Sonde anstelle eines Stiftes oder einer Spitze ein über die Sehreibplatte gespannter, weicher metallbeschiehteter Bogen diente

Fig. 1 zeigt die Schreibplatte 2 und die Klemmen. Von diesen Klemmen ist in Wirklichkeit eine relativ grosse Anzahl vorgesehen, jedoch zeigt die Zeichnung zwecks Vereinfachung eine geringere Anzahl. Die Klemmen an den beiden Längsseiten der Schreibplatte sind mit 301 bis 320 bzw. 321 bis 340 bezeichne während die Klemmen der beiden kurzen Seiten mit 341 bis 355 bzw. 361 bis 375 bezeichnet sind.

Die Klemmen 301 bis 320 sind über die Kontakte eines Relais 7 an die positive Klemme einer Gleichstromquelle angeschlossen. Ebenso sind die Klemmen 321 bis 340, 341 bis 355 und 361 bis 375 über die Kontakte von Relais 8, 9 bzw. 10 jeweils an die negative, positive bzw. negative Klemme dieser Gleichstromquelle angeschlossen. Während nur vier Relais 7, 8, 9, 10' dar· gestellt sind, sind in der Praxis so viele von ihnen vorgesehen, dass genügend Kontakte zum Speisen aller oben genannte: Klemmen vorhanden sind«

Die Relais 7 und 8 einerseits und 9 und 1C andererseits werden abwechselnd von einem Generator 11 mit periodischen Steuerimpulsen gesteuert·

Der Schreibplatte 2 ist eine Sonde 12 in Form eines Blei-Stiftes zugeordnet, die beispielsweise eine Graphitspitse_β

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an das Deutsche Patentamt, München ls»Uvi ι ^ ^ Patentanwalt

hat und mit der der Benutzer die Schreibplatte beschriften kann. Zwischen dieser Sonde und einem Bezugspotentialpunkt entstehen $aare aufeinanderfolgender Impulse, deren Amplituden jeweils die Abszisse und die Ordinate des Kontaktpunktes messen, wobei dieser Kontaktpunkt umso besser definiert wird, je grosser die Verteilungsfrequenz gegenüber der Schreibgeschwindigkeit ist. In der Praxis kann diese frequenz sich beispielsweise auf 1000 Hertz belaufen. Die Sonde ist über eine flexible leitung an einen Serienparallel-Wandler 13 angeschlossen, dessen Aufgabe darin besteht, die Abszissen- und die Ordinatenimpulse zu trennen und die eine der beiden Gruppen gegenüberder anderen um die Hälfte der Impulsfolgezeit zu verzögern. So erhält man am Ausgang des Serienparallel-Wandlers Paare gleichzeitiger Impulse, die jeweils im Laufe des Schreibens oder der Wiedergabe die Abszisse und die Ordinate eines Punktes der graphischen Darstellung messen.

Je nachdem, ob es sich darum handelt, die graphische Darstellung sichtbar zu machen oder sie in numerische Daten zu Übersetzen, werden die Folgen der Abszissen- und der Ordinaten-Impulse unterschiedlich verwertet. Im ersteren Falle werden sie durch ein Tiefpassfilter H geschickt, das die Impulsfolgen in ein analoges Signal umwandelt, dann werden die erhaltenen Signale an die Horizontalablenkplatte · und die Vertikalablenkplatte eines zur Sichtbarmachung dienenden Kathodenoszillographen 15 angelegt. - Im anderen Falle werden die Impulse in einen Impulswandler 16 geschickt, der die in der Amplitude, modulierten Impulse in kodierte Gruppen binärer Impulse (PCM) umwandelt. Diese binären Impulse werden in einen Speicher 17 eingegeben und ggf. von einer Datenverarbeitungseinrichtung 22 verarbeitet.

Es ist zu beachten, dass, wenn die Zahl der Klemmen entlang einer Seite der Schreibplatte grosser als die maximale

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Brief vom 22. 1 2» 69 Blatt 8 ,__Q DIpL-Ing. Q. SchlN

an das Deutsche Patentamt, München l9o5lO9 Patentanwalt

Kontaktzahl eines einzigen Relais ist, die Klemmen in Gruppen aufgeteilt werden können, die über die Kontakte mehrerer parallel erregter Relais an das jeweilige Potential angelegt werden,,

Fig. 2 zeigt nähere Einzelheiten eines !Teiles der rechteckigen Sehreibplatte 2 gemäss Fig. 1_O In Figo 2 ist die die Schreibplatte 2 bildende Schicht aus Widerstandsmateris schraffiert dargestellt, während die Klemmen 319, 320, 341, 342, 343 die gleiche Funktion wie diejenigen haben, die in Fig. 1 mit denselben Bezugszeiehen bezeichnet sind.

Wie aus ^ig. 2 ersichtlich ist, bei der vorausgesetzt wird, dass das Verhältnis zwischen der Breite einer Klemme und dem Abstand zwischen zwei benachbarten Klemmen etwa drei ist, stehen die Klemmen 341, 342, 343 oder 319, 320 nur mit einem sehr geringen Teil ihrer Oberfläche mit der Schreibplatte 2 in Kontakt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass, wenn beispielsweise die Klemmen 341

bis 345 nicht an eine Polarisationsspannungsquelle angeschlossen sind, der Widerstand zwischen zwei benachbarten Klemmen relativ gross ist, während er, wenn diese Klemmen an diese Polarxsationsspannungsquelle angeschlossen sind, " gar keine Rolle spielt, als seien sie über direkte Anschlüsse miteinander verbunden.

Fig. 5 zeigt in ihrem linken Teil die Verzerrung von parallelen Stromfäden 401 bis 403, die von einer der oberen Klemmen 341 bis 545 (Fig. 1) zu einer der unteren Klemme 561 bis 565 führen. Wenn die Breite der Klemmen gegenüber ihrem Abstand gering ist, zeigen die Stromfäden das Bestreben, sich längs Geraden zu konzentrieren, die die Mitten der . gegenüberliegenden Klemmen 341/561, 542/562 oder 545/563 verbinden, und sich in den Streifen zwischen diesen Geraden

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Brief vom 2 2 ₀ 1 2 , 69 Blatt 9 I O ß C 1 R O ^ο|Ρ··-^|η0· β· Schllebs

an das Deuts ehe Patentamt, München 1°OO !>>" Patentanwalt

zu verdünnen. Hingegen gibt es auf Grund des grossen Widerstandes zwischen den augenblicklieh nicht gespeisten Klemmen 319 und 320 nur relativ wenig Stromfäden, die zu diesen letzteren Klemmen abbiegen, und folglich wenig Störung durch diese Klemmen.

Bei dem rechten Seil von i*ig. 3 wird demgegenüber vorausgesetzt, dass die verschiedenen Klemmen 341 bis 343» 361 bis 363, 301 bis 320 gegenüber ihrem Abstand eine grosse Breite haben. Auf diese Weise erhält man im mittleren ΐβϋ der Schreibplatt eine praktisch gleichmässige Verteilung der Stromfäden 501 bis 505» zwischen den Paaren gespeister Klemmen. Jedoch treten beträchtliche Verzerrungen an den Ecken der Sehreibplatte auf, die neben den augenblicklieh nicht gespeisten Klemmen 319» 320 usw. liegen. Dies liegt an dem niedrigen Widerstand zwischen diesen Klemmen aufgrund ihres geringen Abstandes und dem entsprechend geringen Gesamtwiderstand der Strecke 301 bis 320.

Praktisch kann ein zufriedönstellendes Resultat nur durch einen Kompromiss zwischen den extremen Bedingungen erzielt werden, welche einerseits im linken und andererseits im rechten Teil von Pig. 3 dargestellt sind. Dieser Kompromiss führte zur Wahl eines Wertes zwischen eins und drei für das Verhältnis zwischen Breite und Abstand der Klemmen. Für eine rechteckige Schreibplatte wurde ein Verhältnis zwischen 1 und 2 als optimal gefunden»

In den ^ig. 3a - 3d ist der Verlauf der Stromfäden in einem länglichen Streifen der Wideratandssehieht senkrecht zu einer Plattenkante und von einer Breite gleich dem halben Rapport p/2 der Klemmen (d.h. gleich der halben Summe aus Klemmenbreite m und -abstand) dargestellt. Dieser Streifen ist von den Bankrechten y'-y¹ auf diese Kante und die Mitte A einer Klemme und y'i-y¹* auf die Mitte einee

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Brief vom22.12.69 Blatti O lÖfiCiEQ DIpL-Ing. G. Schllet

an das Deutsche Patentamt, München »3-DO 10 3 patentanwart

isolierenden Zwischenraumes seitlich dieser Klemme begrenzt. Mit M und I sind längs der Achse x-x die halbe Breite einer metallischen oder metallisierten Klemme und des benachbarten isolierenden Zwischenraumes dargestellt.

Die Kurvenscharen sind die geometrischen Örter aller Punkte in denen das elektrische Feld (und daher auch die Stromfäden) einen bestimmten Winkel θ (dessen Wert an die Kurven angeschrieben ist) mit einer Senkrechten zur Fiächenkante, die als Achse x-x angenommen wird, bilden. Längs der Achsen y'-y' und y'^f-y'' ist der Winkel θ aus Symmetrie gründen Null. Längs des Teiles I der Achse x-x ist θ = 90°, weil die Feldlinien senkrecht zur Trennflache zwischen Isolierschicht I und Metallschicht M stehen. In jedes Feld sind die Kurven für θ = 0,5°, 2°, 5°, 10°, 20°, 40°, und 70° eingezeichnet.

In dem Bereich der Schreibfläche in dem der Winkel θ ^ ist, sind die elektrischen Feldlinien nicht parallel zueinander, ^iese Zone kann als umso gestörter betrachtet werden, je grosser θ ist. Man kann davon ausgehen, dass die Feldverzerrungen in einer Zone diese als Schreibfläche ungeeignet machen, wenn Θ "^ 3° ist. ^er Abschnitt, den die !Dangente an das Maximum der Kurve θ » 3° auf den Grenzlinien y'-y¹ und y"-y" abteilt, definiert etwa die Höhe h der gestörten Zone.

In den Fig. 3a, 3b, 3o ist vorausgesetzt, dass die Widerstandsfläohe längs der Richtung der Achse x-x unbegrenzt ist, und das Verhältnis a/p der Breite m einer Klemme zum Rapport ρ ist angenommener!t 0,5 in Fig· 3a, mit 0,75 in Fig. 3b und mit 0,25 in ?ig* 3o. Man zieht, dass die Höhe r in der Fig. 3b am kleinsten ist, und man würde deshalb das Verhältnis m/p gleich 0,75 wählen, wenn man die parallel zu y'-y' verlaufende und die Flächt In der Riohtuag x-x

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Brief vom 22 _β 12.69 Blatt 11 IQßCiEQ DlpL-lng. Q. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München I "DD \ O <j Patentanwalt

begrenzende Klemmenreihe ausser Acht liesse.

In der 3?ig. 3d ist diese Ecksituätion berücksichtigt. In diesem Falle ist die Höhe h der gestörten Zone ein Minimum für m/p gleich 0,57. Dieser Wert ist optimal, und in der Praxis wählt man zweckmässig m/p zwischen 0,5 und 0,65. Umgerechnet auf das Verhältnis Klemmenbreite zu Klemmenabstand ergibt sich ein Wert zwischen 1 und 2.

Fig. 4 zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässe Vorrichtung, wenn diese zur Wiedergabe bestimmt ist. Die Vorrichtung weist einen Leuchtsockel 1 auf, auf dem ein mit zu kopierenden graphischen Darstellungen versehener Papierbogen befestigt sein kann, wenn die Vorrichtung zum Kopieren dienen soll. An dem Leuchtsockel ist eine transparente Platte 2 angelenkt, die mit einer dünnen leitfähigen Oberflächenschicht rersehen ist. Der Widerstand pro Quadrat (gleich dem Quotienten aus dem spezifischen Leitungswiderstand und der Dicke) dieser Schicht liegt zwischen 100 und 800 0hm. In der gegenwärtigen Technik wächst die Transparenz der mit der Schicht überzogenen Schreibplatte mit dem Widerstand pro Quadrat. So haben beispielsweise Platten mit Widerständen pro Quadrat von 170, 300 und 800 0hm eine Transparenz von 45, 50 bzw. 60$. Man kann beispielsweise eine Platte mit einem Yfiderstand von 800 0hm wählen·

Wenn die Schreibplatte über dem Bildschirm eines Kathodenoszillographen angeordnet ist, sind zwei Lösungen möglich. Man kann die transparente Platte direkt auf der äusseren Oberfläche des Bildschirm des Oszillographen anbringen, oder man kann die Widerstandsschicht direkt auf diesem Bildschirm anordnen.

Entlang jeder Seite der Platte 2 sind getrennte Klemmen 3

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Brief vom 22· 12.69 ^Blatt 12 1QCCTICq DlpL-lng. G. Schild

an das Deutsche Patentamt, München 1"OO I Oζ) Patentanwalt

aufgedruckt, an denen Steckverbindungen 4 befestigt sein können, von denen in Fig.4 eine dargestellt ist. Mittels dieser Klemmen werden die rechteckigen elektrischen Felder an die Schreibplatte angelegt. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen benachbarten Klemmen etwa ein Drittel der Breite einer Klemme₀

Auf die Schreibplatte kann ein Deckel in Form eines Rahmens 5 geklappt werden, der die Funktion hat, das Schriftfeld abzugrenzen und die Klemmen und die Steckverbindungen - zu schützen.

Bei Fig. 6 (für Darstellungen in kartesische Koordinaten) wird vorausgesetzt, dass die Schreibplatte rund ist und beispielsweise aus dem Bildschirm eines Kathodenoszillographen besteht, dessen aussere Oberfläche leitfähig gemacht wurde. Hierbei ist der -Bildschirm in einem quadratischen Rahmen 18 gelagert, der die runde Platte 19 umgibt. Der Rahmen 18 und die Platte 19 weisen alle beide an ihrem Umfang Klemmen 3 bzw. 34 auf. Zwischen zwei Klemmen 3 und derselben Abszisse r cos ö oder derselben Ordinate r sin © sind Widerstände 20 und 21 mit entsprechenden Werten eingesetzt·

R (1 - cos θ ) und R (1 - sin θ),

wobei R für einen in geeigneter Weise gewählten Widerstand steht. Die gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 18 haben die Funktion von Elektrodenpaaren mit konstantem Potential, von denen aus die Klemmen 34 gespeist werden.

Man könnte den Rahmen 18 auch weglassen und die Widerstände 20 der Abszisse direkt an die Kontakte der Relais 7 und 8 genäss Fig_e 1 und die Widerstände 21 der Ordinate direkt an die Kontakte der Relais 9 und 10 gemäes Fig. 1 anlegen.

In Fig. 7 (für Darstellungen in Polarkoordinaten) ist von

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Brief vom 2 2.12.69 Blatt 1 3 IQß^iRQ Dlph-Ing. G. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München **vO 103 Patentanwalt

den beiden orthogonalen Feldern das eine tangential und das andere radial. Die dem tangentialen Feld zugeordneten Klemmen 31 und 32 sind auf zwei Hadien angeordnet. Von den dem radialen Feld zugeordneten Klemmen 33 und 34 ist die eine auf dem Mittelpunkt angeordnet, während die andere am Umfang der kreisförmigen Platte 19 angeordnet sind. Die Klemmen 31> 32 und 33 sind vorzugsweise auf der Rückseite der Platte angeordnet, damit sie beim Beschriften nicht hinderlich sind, und an die leitfähige Schicht, mit der die Sichtseite bkleidet ist, über metallische Durchführungen angeschlossen. Der zwischen den Radien 31 und liegende Teil der Platte ist isolierend.

Die Klemmen 31, 32, 33 xmd 34 sind über die Kontakte der Relais 27» 28, 29 und 30, die die gleiche Funktion wie die Relais 7, 8, 9 lind 10 gemäss Fig. 1 haben, an die Pole der Stromquelle angeschlossen.

In *'ig. 8 (für Darstellungen in kartesische Koordinaten) weist die kreisförmige Schreibplatte 19 an ihrem Umfang beispielsweise 120 Klemmen 34 auf. Dieser Schreibplatte ist ist eine Hilfsplatte 35 aus Widerstandsmaterial zugeordnet, die nicht zur Beschriftung dient und die ebenfalls 120 Klemmen 36 an ihrem Umfang sowie ausserdem vier Klemmengruppen 37, 38, 39, 40 aufweist, welche auf Kreissektoren angeordnet sind, die alle durch den Mittelpunkt der Hilfs-

platte 35 laufen und zueinander um 90° versetzt sind. Diese vier Kreise sind die Transformationen durch geometrische Inversion der Seiten eines der kreisförmigen Schreibplatte 19 umschriebenen idealen Quadrates.

Die Klemmen 36 sind jeweils über widerstandsfreie Leitungen an Klemmen 34 entsprechender Stellen angeschlossen. Die Klemmengruppen 37, 38 und 39, 40 sind auf die gleiohe Weiee wie die (Jruppen von Klemmen 301 bis 320, 321 bis 340 und

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Brief vom 2 2.12.69 Blatt H IQRtMEQ Dlpl.-Ing. Q. Sehlle

an das Deutsche Patentamt, München IvJOO I 0 3 Patentanwalt ·

341 bis 355, 361 Ms 654 gemäss Fig. 1 an die Pole einer Gleichstromquelle angeschlossen.

Aus den bekannten Eigenschaften von Potentialen bei der geometrischen Inversion in einer Ebene folgt, dass das Anlegen konstanter Potentiale an die Kreissektoren, auf denen die Klemmengruppen 37, 38 und 39» 40 angeordnet sind, entlang des Kreises, der die Klemmen 36 trägt, zur gleichen Potentialverteilung wie in dem Falle führt, in dem ein konstantes Potential an die Seiten eines Quadrates angelegt wird, das diesem Kreis umschrieben ist. So erhält man an den am Umfang angeordneten Klemmen die gleiche Potential· verteilung wie an dem die Klemmen 34 tragenden Kreis gemäss Fig. 6.

Bisher legten Relais die Potentiale an die Klemmen und stellten ihre Verbindung oder ihre Trennung her. Fig. 5 zeigt ein elektronisches Heiais, bei dem der gesteuerte Kreis geschlossen wird, wenn der Steuerkreis bei 56-57 gespeist wird, und geöffnet wird, wenn der Steuerkreis niehl gespeist wird. Es ist ein elektronisches Relais, das mit den elektromechanischen Relais 7» 8, 9» 10 gemäss Fig. 1 gleichwertig ist.

Der Verbindungspunkt, der dem Kontakt eines elektromechanischen Relais entspricht, besteht aus zwei !Transistoren 41 und 42, von denen der erste vom PNP-Typ und der zweite von NPN-Typ ist. Die Emitter der Transistoren sind beide an die Klemme 43 und die Kollektoren an die Klemme 44 angeschlossen. An diese Klemmen ist der zu unterbrechende und zu sohliessende Kreis angeschlossen. Dieser Kreis weist einerseits die Klemmen 301 bis 320 und andererseits die Klemmen 321 - 340 auf, die durch hoohohmig· Widerstände 60 über eine Batterie 61 an die Klemmen 43 und 44 angesohloseen find, Gtemäse seinem Zustand lässt jeder

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Sehalttransistor 41 oder 42 einen Strom in einer ■bestimmten Richtung durch oder nicht· Wenn das Relais geschlossen hat, ist einer der "beiden Schalttransistoren für die Richtung des Stromes in dem umzuschaltenden Kreis durchlässig. Der Kreis funktioniert also unabhängig von der Polung der Batterie 61.

Mit 45 und 46 sind die Polarisationswiderstände der Emitter der Transistoren 41 und 42 und mit 58 und 59 sind zwei Dioden "bezeichnet,die dazu dienen, diese Transistoren Tor Spannungen zu schützen, die in falcher Richtung zwischen ' Emitter und Kollektor angelegt werden.

Die Steuerschaltung für den Verbindungspunkt "besteht aus den beiden Transistoren 47 und 4-8, wobei der Transistor 47 vom NPN-Typ ist und den PNP-Transistor 41 steuert, während der Transistor 48 vom PHP-Typ ist und den NPN-Transistor 42 steuert. Jeder Steuertransistor 47 und 48 steuert durch seinen Kollektor die Basis jeweils eines Schalttransistors 41 "bzw. 42 über einen Widerstand 49 bzw. 50 in Reihe mit einer Diode 51 bzw. 52. Die funktion dieser Dioden ist wieder, die Steuertransistoren gegenüber falsche Spannungen zu schützen·

Die Eingangsschaltung 56-57 besteht aus einem Vierpol 55, der in Fig. 5 aus einem einfachen Widerstand besteht. Die Klemmen 53 und 54 dieses Widerstandes sind jeweils an die Basen der Steuertransistoren 47 und 48 angeschlossen. Die Schaltung arbeitet folgendermassen:

Wenn der von dem Generator 11 gelieferte Steuerstrom in der von 56 nach 57 gehenden Richtung angelegt wird, erscheint an den Klemmen 53-54 des Widerstandes 55 ein Signal, und das Potential der Klemme 53 ist höher als das der Klemme 54· Dieses Signal öffnet die Steuertransistoren 47 und 48, und die Kollektorströme fliessen in der Richtung Emitter-

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an das Deutsche Patentamt, München '^ Patentanwalt

Kollektor im Transistor 48 bzw. in der Richtung Kollektor-Emitter im [Transistor 47.

Wenn das Potential von 43 höher als das von 54 ist, fliesst ein Ström durch den Steuertransistor 47 und öffnet der Spannungsabfall im Widerstand 45 den Schalttransistor 4L Demgegenüber fliesst kein Strom auf Grund der Dioden 52 und 59 durch den Steuertransistor 48 und bleibt der Transistor 42 gesperrt. Der gesteuerte Strom fliesst durch den Transistor 4L

Wenn das Potential von 43 niedriger ist als das Potential von 53 (oder von 54, denn die Potentiale von 53 und 54 liegen sehr nahe beieinander), fliesst ein Strom durch den Steuertransistor 48 und wird der Schalttransistor 42 durch den Spannungsabfall im Widerstand 46 geöffnet« Demgegenüber fliesst auf Grund der Dioden 51 und 58 kein Strom durch den Steuertransistor 47 und bleibt der Transistor 41 gesperrt. Der gesteuerte Strom fliesst durch den Transistor 42.

Wenn der Steuerstrom in der von 57 nach 56 laufenden Richtung angelegt wird, bleiben die Steuertransistoren 47 und " 48 und folglich die Schalttransistoren 41 und 42 gesperrte

Wenn kein Steuerstrom an das elektronische üelais angelegt wird, bleiben die Transistoren 47, 48, 41 und 42 ebenfalls gesperrt.

Bisher wurde angenommen, dass der Stift keine Spur auf der Widerstandsplatte zurückläset. Wenn jedoch eine solche Spur zurückbleiben soll, kann ein Spezialstift mit leitfähiger " Mine verwendet werden, wobei -jedoch die Spur, die die Mine auf der Platte zurücklässt, so hochohmig ist, dass sie die elektrischen Felder nicht stört. Man kann auch einen herkömmlichen Filzschreiber verwenden, dessen Filzspitze

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einen Metallfaden, "beispielsweise einen Faden aus Gold enthält.

Fig. 9 zeigt den Fall, in dem für bestimmte Zwecke der Stift 12 aus Fig. 1 völlig weggelassen ist. In diesem Falle ist auf der Schreibplatte 2, die mit der Widerstandsschicht 23 bedeckt ist, ein dünner, weicher, transparenter Bogen 25 angeordnet, der auf seiner inneren Oberfläche eine leitfähige Schicht 24 aufweist, die die Funktion des Stiftes erfüllt, dieser Bogen kann beispielsweise aus einem PoIyester wie dem unter der Handelsbezeichnung "Mylar" bekannten Polyester bestehen. Er ist parallel ssur Schreibplatte 2 gespannt, ohne mit ihr in der Ruhelage Kontakt zu haben. Der Benutzer stellt durch einfachen Druck mit dem Finger oder mit irgendeinem Gegenstand auf das Blatt 25 einen Kontakt zwischen der Schicht 23 und der Schicht 24 her, der an den Serienparallel-Wandler-13 gemäss Fig. 1 vermittelt wird.

Die Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemässe Vorrichtung sind zahlreich und Fachleuten sofort klar. Allgemein handelt es sich bei ihnen um die sequentielle Übertragung von Koordinaten von Punkten einer graphischen Darstellung, eines Diagramms, eines Zeichens, einer Karte usw., um deren Sichtbarmachung, um ihre digitale Darstellung, um ihre Speicherung und um ihre Verarbeitung, sofern Datenverarbeitungseinrichtungen vorgesehen sind.

Zwar wurden nur rechteckige Bildschirme zum Ablesen und Kopieren im einzelnen beschrieben, jedoch ist es klar, dass die Erfindung für alle Bildschirmarten verwendbar ist.

Im vorstehenden wurde vorausgesetzt, dass die elektrischen Felder von äquipotentialen Elektroden erzeugt werden· Man könnte jedoch auch verschiedene Spannungsgesetzte bei

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den Konturen der Schreibplatte anwenden, indem "beispielsweise in den Speisekreis jeder Klemme ein Widerstand eingeschaltet wird, dessen Wert so berechnet ist, dass das vorgegebene Gesetz erzielt wird.

Ausserdem könnten die verschiedenen Spannungsverteilungsgesetze , die mit den an der Kontur der Schreibplatte vorgesehenen Klemmen erfüllt werden müssen, durch einen digital rechner erzielt werden, dem ein entsprechendes Programm eingegeben wird und der eine angemessen Zahl von Ausgängen erhält, von denen jeder nach Bedarf einen Dekoder aufweist, der den kodierten Wert einer Spannung in einen analogen Wert umwandelt. In diesem Falle kann die dem Rechner zugeordnete Uhr gleichzeitig die Funktion des Impulsgenerators 11 für die Steuerimpulse gemäss ^¹Ig. 1 übernehmen.

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Claims

Brief vom 22 ο 1 2 ο 69 Blatt 19 1 G ß £> 1 ζ Q D'pHng. G. Schllebs an das Deutsche Patentamt, München I ^uO Ι0Ϊ3 Patentanwalt Pat entansprüche

1. Einrichtung zum Übertragen graphischer Darstellungen mit einer aus einem Widerstandsmaterial bestehenden Schreibplatte, die eine gegebene Kontur aufweist, zwei Paaren äquipotentialer Elektroden, die Jeweils aus zwei Elementen bestehen, wenigstens eine Reihe leitfähiger Klemmen, die untereinander nicht verbunden sind und von denen jede mit der Schreibplatte,längs einer an der Kontur liegenden Linie verteilt, in Kontakt steht, Mitteln, mit denen periodisch mit einer gewählten Irequenzfolge abwechselnd an die beiden Elemente des einen und des anderen ^lektrodenpaares eine konstante elektrische Polarisationsspannung angelegt wird, so dass jedes der beiden Elemente gegenüber einem Bezugspotential ein elektrisches Potential erhält, mit von einem Steuerimpulsgenerator gesteuerten Sctealtmitteln, die abwechselnd und periodisch wenigstens einen Teil der Klemmen an die -tslektrodenpaare anschliessen, so dass sich an der Oberfläche der Sehreibplatte ein elektrisches leid ausbildet, wobei die Reihe oder Reihen von Klemmen derart angeordnet ist bzw. sind, dass die von ihnen erzeugten elektrisehen Felder, wenn sie nacheinander mit dem einen und dem anderen der Elektrodenpaare verbunden werden, orthogonal zueinander stehen, mit einer punktförmigen leitfähigen Sonde, die durch Aufdrücken mit der Sehreibfläche in Kontakt gebracht wird und auf dieser verschiebbar ist, und mit Mitteln, welche die mit der Umsehaltfrequenz zwischen der Sonde und dem Bezugspotential auftretenden Spannungen, die jeweils analoge Werte der Koordinaten eines gewählten geometrischen Koordinatensystems auf dieser Schreibfläche darstellen, zur Angabe des Sondenortes auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Breite der Klemmen (301 bis 375)» gemessen entlang der Geraden, an der sie angeordnet sind, und dem Abstand zwischen zwei benachbarten Klemmen zwischen Eine und Drei liegt und

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die Oberfläche der Schreibplatte (2) nur mit einem sehr geringen ^fJ)eil der Oberfläche jeder der Klemmen in Kontakt stehtο

2. Vorrichtung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, dass die nutzbare Oberfläche der Schreibplatte rechteckig ist und dass zwei Reihen von Klemmen jeweils entlang den gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks liegen, wobei jede diese: Reihen zugleich ein Element der -^lektrodenpaare bildet (Fig. 1).

3« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nutzbare Oberfläche der Schreibplatte (19) kreisförmig ist und die Klemmen (34) längs ihres Umfanges angeordnet sind, wobei die beiden -Elemente (3) jedes Elektrodenpaares, die abwechselnd unter verschiedenem Potential stehen, abwechselnd mit den Klemmen über Widerstände (20, 21) mit solchen Werten verbunden werden, dass jede Klemme ein Potential in Funktion ihrer Winkelstellung erhält, wobei die Verteilung der Klemmen in einem gegebenen Augenblick davon abhängt, welches der beiden Elektrodenpaare in diesem Augenblick polarisiert ist (Fig. 6)„

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Klemmen erforderliche Potentialverteilung mittels einer Vorrichtung erzielt wird, die auf einer Widerstandsschicht (35) in kleeblattförmiger Anordnung zwei Hilfselektrodenpaare trägt, von denen jedes aus zwei auf je einem Kreisbogen angeordneten und abwechseln mit Gleichspannung gespeisten Reihen von Klemmen (37-40) besteht, und konzentrisch zu dieser eine auf einem Kreis angeordnete Reihe von Hilfsklemmen (36), die jede direkt mit einer der längs des Umfanges der Schreibplatte (19) angeordneten Klemmen (34) verbunden ist (Fig. 8).

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Polarkoordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der Elektrodenpaare aus zwei Reihen von Klemmen (31* 32) besteht, die auf zwei Radien eines Kreises angeordnet sind, während das andere -^lektrodenpaar aus einer Reihe längs des Umfanges dieses Kreises verteilten Klemmen (34) als ein Element und aus einer auf dem Mittelpunkt des Kreises angeordneten Klemme (33) als anderes Element besteht, wobei diese letztere Klemme selbst in eine Anzahl kleinerer Klemmen unterteilt sein,kann (Fig. 7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (12) aus einer Graphitmine besteht.

7. "Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde aus einem Stift mit leitfähiger Mine besteht, die auf der Widerstandsfläche eine hoohohmige Spur zeichnet«

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde aus einem Filzschreiber besteht, dessen Tinte eine Isolierflüssigkeit ist und dessen Spitze einen Metallfaden enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde aus einer vor die Schreibplatte (2) gespannten, metairbeechiohteten Kunststoffolie (24,25) besteht, die in der Ruhelage nicht mit der Schreibplatte in Kontakt steht und manuell gegen deren Widerstandeschicht (23) gedrückt werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer rechteckigen Schreibfläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Klemmenbreite zu ihrem Abstand zwischen 1 und 2 gewählt ist.

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