DE1966240C - Verfahren zur Aufzeichnung von Strichzeichnungen auf dem Bildschirm eines Elektronenstrahlrohres unter Kon stanthaltung der resultierenden Ablenk geschwindigkeit des aufzeichnenden Elek tronenstrahls und Schaltungsanordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens Ausscheidung aus 193 6051 - Google Patents

Description

geregelten Spannungswerte an den Ausgängen der liegt. Die Symbole haben also Rasterstruktur. Die

Regelverstärker (3 und 4) Sägezahngeneratoren 25 E)aten der Symbole sind unter bestimmten Adressen

(.5 und 16) steuern, welche die zu den Ablenk- in Speichern abgelegt. Sie steuern bei Aufruf dieser

strömen der Anfangspunkte zusätzlichen Ströme Adresse durch den Computer die Aufzeichnung der

für die Horizontal- und Vertikalablenkung der Symbole auf dem Bildschirm.

Linienstücke liefern, und daß der Strom des auf- Oft will man nicht nur Symbole, sondern auch

zeichnenden Elektronenstrahls konstant gehalten 30 sogenannte »Strichzeichnungen« aufzeichnen, das sind

wird. aus Linienzügen gleicher Strichstärke und beliebiger

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Form bestehende Zeichnungen. Als Beispiel diene eine zeichnet, daß ein die Abstand, benachbarter Punkte Wetterkarte, die außer den Symbolen und meteoroloauf den Linienzug auswertender Schaltkreis beim gischen Zeichen auch Linienzüge verschiedener For-Uberschreiten eines (oder mehrerer) vorgegebenen 35 men, wie Küsten- und Iso-Linien enthält. Geräte, Grenzwertes die Verstärker für horizontale und welche Wetterkarten aufzeichnen, sind sogenannte vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls sowie »Plotter«. Auch bei -vissen: chaftlichen Computerdie Intensität des Strahlstromes von fest einge- berechnungen ergeben sich oft Funktionen, welche stellten Werten auf zweite (oder mehrere) neue fest zweckmäßigerweise mit Hilfe des Plotters unmittelbar eingestellte Werte umschaltet, so daß eine (oder 40 sichtbar als Kurven aufgezeichnet und zur Auswertung mehrere) neue konstante Ablenkgeschwindigkeit photographisch fixiert werden können,
und Intensität des Elektronenstrahls besteht. Die Darstellung solcher Kurven geschieht auf be-

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des kannte einfache Weise, indem Reihen von Punkten

Verfahrens, gekennzeichnet durch zwei an die eng nebeneinander aufgezeichnet werden, so daß das

Differenzspannungen angeschlossene Regelverstär- 45 Auge eine zusammenhängende geschlossene Linie

ker (3, 4), zwei jeweils den Regelverstärkern (3, 4) wahrnimmt. Diese Art der Aufzeichnung hat jedoch

nachgeschaltete, das Quadrat der Ausgangsspan- den Nachteil, daß sehr viele Punkte aufgezeichnet

nung der Regelverstärker (3, 4) bildende Funk- werden müssen. Jeder Punkt muß durch eine X- und

tionsverstärker (7, 8), durch einen an die Ausgänge eine K-Koordinate bestimmt sein, die in vielen Einzel-

der Funkiionsverstärker (7, 8) sowie an eine regel- 50 rechnungen ermittelt und eventuell gespeichert werden

bare, das Quadrat der Soll-Ablenkgeschwindigkeit müssen.

des Elektronenstrahls nachbildende Spannungs- Um diese große Datenmenge zu verringern, benutzt

quelle (13) angeschlossenen Addierer (H), der mit man in einer verbesserten Aufzeichnungsmethode an

den Regeleingängen der Regelverstärker (3, 4) ver- Stelle von Punkten kleine Striche mit festen Längen,

bunden ist, durch an die Ausgänge (5, 6) der Regel- 55 Mau legt eine bestimmte Anzahl von Stricheinheiten

verstärker (3, 4) angeschlossene Sägezahngenera- mit verschiedenen Neigungswinkeln fest. Durch An-

toren (15, 16) und durch mit den Sägezahngenera- einanderreihen vieler dieser Striche entsprechender

toren (15, 16) und mit Ablenkspulen (21) der Elek- Neigung in beliebiger Folge und Menge ist Annäherung

tronenstrahlröhre (22) verbundene Addierer (19, an die vorgegebene Kurve erreichbar.

20), durch welche die Koordinaten der Grund- 60 Man ist hier aber zu einem Kompromiß gezwungen.

Positionen der aufzuzeichnenden Punkte zu der Wird der Linienzug mit wenigen Stricheinheiten grö-

Strahlablenkung hinzufügbar sind. ßerer Länge aufgezeichnet, so benötigt man zwar wenig

Informationen und Speicherraum, erhält aber einen

eckigen, gezackten und unschönen Linienzug. Sind

65 die Striche jedoch klein genug, um diesen Nachteil zu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schal- verbessern, so vergrößert sich in gleichem Maße die

tungsanordnung zur Aufzeichnung von Strichzeich- Menge der Daten, welche" zu erstellen, zu adressieren

nungen auf dem Bildschirm eines Elektronenstrahl- und zu speichern ist.

Eine günstige Aufzeichnungsmethode besteht darin, eine möglichst geringe Anzahl von Punkten auf dem Linienzug in verschieden großen und zweckmäßig gewählten Abständen festzulegen und diese Punkte durch gerade Strecken miteinander zu verbinden. Es entsteht so ein Polygonzug, durch welchen die Soll-Kurve angenähert wird. Um möglichst gute Annäherung zu erreichen, müssen in Kurvenstücken mit kleinen Krümmungsradien viele Punkte eng nebeneinander vorhanden sein, in Kurvenstücken mit großem KrümniiingMadius sind -.'eniger Punkte erforderlich, und bei geraden Stücken brauchen sie nur am Anfang und Ende \orhanden zu sein. Die so hergesielUen Strichzeichnungen wirken trotz der sehr unterschiedlichen Pun!.'.abstände in dei Linienführung glatt. Sie befriedigc:^; mit wenigen Punkten die Anforderungen an die Gemiaigkeit und erfüllen den Wunsch, möglichst wenig Daten und Speicherraum zu beanspruchen.

Eir.e wichtige Forderung ist hierbei aber nicht erfüllt Die Strichstärke soll über die gesamte Länge des Limeiuuges gleichmäßig sein, damit d.eser ein befriedigendes Aussehen hat. In der Erzielung dieser Gleichmäßigkeit besieht eine sehr große S(.hwierigkeit, nämlich die. daß wegen der sehr großen Unterschiede der Lärmen der Teilstücke und der Aufzeichnungszeiten keine gleichmäßige Ausleuchtung und damit keine gliic'ne Strichstärke erreicht wird.

! s ist bereits eine Schaltungsanordnung für cn Da'enaufzeichnungsgerät mit einer Elektronenstrahlanzeigeröhre bekanntgeworden, bei dem die Differenzen zwischen aufeinanderfolgenden .v- und;¹-Werten der Horizontal- und Vertikalkomponenten mit Hilfe von Subtraktionsregistern erzeugt werden. Diese Differenzen werden linearen triggerbaren Sägezahngeneratoren in an sich bekannter Weise zugeführt, die bei Antriggerung eine Sägezahnspannung mit einer Amplitude erzeugen, die durch die Differenzen bestimmt sind. Zu diesen Sägezahnspannungen werden in Addierern Spannungen addiert, die die Anfangskoordinaten darstellen. Nach der Addition werden diese Signale nach einer entsprechenden Verstärkung auf die y- bzw. .v-Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre gegeben. Die Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahls erfolgt hierbei derart, daß die zur Steuerung der Ablenkung erzeugten Differenzen der Horizontal- und Vertikalkomponenten auf ein mehrstelliges Register jegeben werden, mit dem ein Schiebeschrittzähler verbunden ist, welcher einen Helltastgen^rator zur Ausgabe von Helltastsignalen unterschiedlicher Dauer mit einer Zeitstaffelung des Helltastendes, die durch den Stand des Schiebeschi ;ttzählers bestimmt wird, ansteuert.

Hieraus ergibt sich, daß bei gleichbleibender Strahlintensität die Helligkeit der graphischen Darstellung annähernd gleich ist, da die Geschwindigkeit, mit der die geraden Linien zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten geschrieben werden, in den einzelnen Fällen nur annähernd gleich ist. Dies reicht aber für hochwertige Aufzeichnungen nicht aus, da noch ein erheblicher Restfehler auftritt.

Es ist zwar weiterhin eine Intcnsitätssteuerschaltung für Kathodenstrahlröhren bekannt, die ohne SUfung arbeitet, in der zwischen den die Ablenkspulen ansteuernden Dekodierschaltungen und den Ablenkspulen jeweils zwei Verstärkerstufen angeordnet sind, die über Wider .tände verbunden sind, deren Abgriffe zur Intensitätssteuerung geführt sind. Diese Steuerschaltung ist zwar einfach, aber sehr ungenau, da das zur Helligkeitssteuerung benutzte Signal durch Differenziation aus dem als e-Funktien an der kritisch bedämpften Ablenkspule anliegenden Signal entstanden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufzeichnung von Strichzeichnungen auf dem Bildschirm eines Elektronen-Strahlrohres anzugeben, bei dem auch bei verschieden großen Abständen von Punkten, die durch den Elektronenstrahl verbunden werden, eine konstante Helligkeit des Elektronenstrahls erreicht wird. Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß die Differenzspannungen über Regelverstärker geführt und einzeln quadriert, daß die Resultate addiert und mit einer Spannungsgröße, welche dem Quadrat der Strahlablenk-Sollgeschwindigkeit proportional ist, verglichen werden, daß die ermittelten Spannungen den Regelverstärkern zugeleitet werden und deren Übertragungsgrößen derart regeln, daß der Regelkreis stabil ist, dal) ferner die geregelten Spannungswvite an den Ausgängen der Regelverstärker Sägezahngeneiatoren steuern, welche die zu den Ablenkstromen der Anfangspunkte zusätzlichen Ströme für die Horizontal- und Vertikalablenkung der Linienstücke liefern, und daß der Strom des aufzeichnenden Elektronenstrahls konstant gehalten wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein die Abstärde benachbarte» Punkte auf dem Linienzug auswertender Schaltkreis beim Überschreiten eines (oder mehrerer) vorgegebenen Grenzwertes die Verstärker für horizontale und vertikale Ablenkung des Elektronenstrahls sowie die Intensität des S'rahlstromes von fest eingestellten Werten auf zweite (oder mehrere) neue fest eingestellte Werte umschaltet, so daü eine (oder mehrere) neue konstante Ablenkgeschwindigkeit und Intensität des Elektronenstrahls besteht.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung der Erfindung ist gekennzeichnet durch zwei an die Differenzspannungen angeschlossene Regelverstärker, zwei jeweils den Regelverstärkern nachgeschaltete, das Quadrat der Ausgangsspannung der Regelverslärker bildende Funktionsverstärker, durch einen an die Ausgänge der Funktionsverstärker sowie an eine regelbare, das Quadrat der Soll-Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls nachbildende Spannungsquelle angeschlossenen Addierer, der mit den Regeleingängen der Regelverstärker verbunden ist, durch an die Ausgänge der Regelverstärker angeschlossene Sägezahngeneratoren und durch mit den Sägezahngeneratoren und mit Ablenkspulen der Elektronenstrahlröhre verbundene Addierer, durch welche die Koordinaten der Grundpositionen der aufzuzeicnnenden Punkte zu der Strahlablenkung hinzufügbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 Mnd 2 näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Polygon, das einem Kurvenzug angenähert ist,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens mit gleicher konstanter Geschwindigkeit und konstantem Strom des Elektronenstrahls bei allen Linienstücken.

Die Aufzeichnung irgendwelcher Darstellungen auf dem Bildschirm einer Elektronenstrahlröhre geschieht in konventioneller Weise, indem ein zu einem Punkte gebündelter Elektronenstrahl in zwei orthogonalen Koordinatenrichtungen, und zwar bevorzugterweise in horizontaler (.v-Richtung) und vertikaler (^-Richtung),

iuisgelcnkt und dabei mehr oder weniger hell oder auch gröt.'e darstellt, durch welche eine konstante Solldunkel getastet wird. Durch Angabc eines Koorc'i- geschwindigkeit eingestellt wird,
natenpaarcs χ und y ist die Position eines Punktes auf F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines elektronischen dem Bildschirm bestimmt und durch Ablcnkströme Aufbaues, mit dessen Hilfe die Funktion a) nachgcb7.w. Spannungen, die diesen Koordinaten zugeordnet 5 bildet wird. Der Schaltungsaufbau verwirklicht die sltid, anslcuerbar. durch Quadrieren von a) gewonnene Funktion

Soll ein bestimmter Punkt auf dem Bildschirm durch

einen Computer oder einen Speicher angesteuert b) V*-? R* ·/\x*-\-R* · Ay*.
werden, so geschieht dies durch die Znlilenwerte der

Koordinaten λ und y des Punktes, welche in binärer io Es sei angenommen, daß die Differenzen .1 χ und Form angeboten werden. Die Stellenzahl dieser Binär- Ay der a- und v-Koordinaten der beiden Punkte, zahlen ist abhängig von der Aufloi.ungsfeinheit, die zwischen denen das Kurvenstück aufzuzeichnen ist, der Eleklroncnstrahlpunkt auf dem Bildschirm er- bereits errechnet und als proportionale Spannungen reichen soll. Als praxisnahes Beispiel mögen folgende Λχ und dy zur Verfugung stehen. Diese Spannungen Zahlen gelten. Der nutzbare Schirmdurchmesser bc- 15 gelangen an die Fingangsklemmen 1 und 2 des Schaltrage etwa 210 mm. so dall ein quadratisches Feld mit tungsaufbaucs. Zunächst passieren sie ohne Verändeden Seitenlangen von 150 mm nutzbar ist. Der Elek- rung die Regclvcrstärkcr 3 und 4 und gelangen über tronenstrahlpunkt habe einen Durchmesser von die leitungen 5 und 6 an die Funktionsverstärker7 0,05 mm. In jeder Koordinatenriclhtung sind dann und 8. welche entsprechend der Gleichung b) die Qua-3C00 Positionen möglich, im ganzen Feld 9 · 10*. Zur ao dratc der Spannungen bilden. Die Ausgangsspannun-Angabc der Position bzw. der in der Datentechnik gen 9 und 10 werden im Addierer 11 addiert, gleichüblichen Ausdrucksweisc zur »Adressierung« eines zeitig mit einer liber die Leitung 12 angelieferten Refe-Punktes im Feld ist für ν und >· je eine 12stelligc Binär- renzspannung verglichen und im Verlauf der Regelung zahl erforderlich. dieser gleichgesetzt. Die Referenzspannung entstammt

Die F i g. 1 stellt einen beliebigen Kurvenzug dar, as einer einstellbaren Spannungsquelle 13 und stellt die der auf dem Bildschirm aufgezeichnet werden soll. Um GröL, Γ* dar. Der Vergleich zwischen der Referenzmit möglichst wenigen Steuerdaten auszukommen. spannung und der Summe der beiden von den Funksind wenige Punkte P₁, P₁ bis P_n auf dem Kurvenzug tionsverstärkcrn 7 und 8 gelieferten Spannungen kann, ausgewählt. Die Abstände sind sehr verschieden groß wie dies in der Rcgcltechnik allgemein bekannt und urd so gewann, daß gerade Verbindungsstücke ?»i- 30 nicht näher di.rgestellt ist, durch Differenzbildung, sehen benachbarten Punkten (gestrichelt gezeichnet) z. B. durch Addition einer der beiden Grollen mit eine möglichst gute Annäherung an die Sollkurvc negativem Voncichen zu der anderen Größe erfolgen, bieten. Die im Addierer Π gewonnene und gleichzeitig ver-

Das Kurvenstück P_x P, ist durch die Koordinaten stärkte Differerzspannung gelangt über die Leitung 14

λ, ; >·, für Punkt P₁ und .v,; y_t für Punkt P_t bestimmt. 35 gleichzeitig an die Steuereingänge der RegelverstSrkcr 3

Lm die Verbindungslinie P₁ P₂ sichtbar aufzuzeich- und 4 und regelt diese so, daß in dem Regelsystem

nen, muß der Flektronenstrahl den Weg von P, nach die Referenzspannung und die Summe der Ausgangs-

Pj mit einer endlichen Geschwindigkeit und einer be- spannungen der Funktionsverstärker 7 und 8 einander

stimmten konstanten Helligkeit durchlaufen. gleich wird, d. h , daß die Differenzspannung Null wird.

Der Weg. den der Strahl nehmen soll, ist die Hypo- 40 Die sich nur. an den Leitungen 5 und 6 einstellenden

tenuse des rechtwinkligen Dreieckes mit den Katheten Spannungen steuern den Sägezahngenerator 15 für die

Ax urd Ay, wobei Ax — τ,-λ, und \y =· y_t- y\ ist. Horizontal-und Sägezahngenerator 16 f ür die Vertikal-

Um den Elektronenstrahl auf dem geraden Wege α ablenkung derart, daß an den Leitungen 17 und 18

gleichförmig von P₁ nach P₁ zu bewegen, müssen sich Spannungen entstehen, deren Differenzialquotient nach

die Ablenk spannungen für beide Koordinaten in der 45 der Zeit proportional den Steuerspannungen an den

gleichen Zeit ν on .v, nach x_t bzw. von )\ nach y_t gleich- Leitungen 5 und 6 ist. Diese Spannungen gelangen

förmig ändern. Bei konstantem Strom des Elektronen- über die Addierer 19 und 20 an die Ablenkspulen 21

Strahls wird die Strecke α gleichmäßig hell geschrieben. des Elektronenstrahlrohres 22 und bewirk' ι eine Be-

An die Strecke P_t-P_t schließen sich die Strecken weeung des Elektronenstrahls von einem Punkt P₁ zu Pr Pt'* Pr-Pt bis P*-rP% an. Sie bilden einen Linien* 50 seinem benachbarten Punkt P_tn. Die Bewegung gehl

zug, der sich dem Kurvenzug anschmiegt. Damit der also von einer Grundposition aus, weiche durch du

gesandte Linienzug gleichmäßige Strichstarke hat, die Koordinaten des Punktes P_t bestimmt ist, nimlict

müssen die einzelnen Strecken gleich hell geschrieben x(P_:) und > (P₁). Diesen Koordinatenwerten ent

«erden. Macht man das Zugeständnis, daß große sprechende Spannungen liegen fiber den Leitungen £ Linienstücke mit der gleichen Geschwindigkeit aufge- ss und 14 an zweiten Einganges der Addierer 19 und V

zeichnet M erden wie kleine, so ist für alle Linienstücke und bestimmen die Ausgangsposition für die Beweguni

auch die Punkthelligkeit gleich, und der gesamte des Elektronenstrahls. Die Addierer 19 und 20 soltei

Linienzug wird gleichmäßig aufgezeichnet. Die ge- im gezeigten Beispiel gleichzeitig die steuernden Span

samte Aufzeichnungszeit kann hierbei unter Um- nungen in Ablenkströme umsetzen. Die Helligkeit de ständen groß sein. 60 Elektronenstrahls wird mit Hilfe einer regelbar«

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, S^annungsqueOe 25 auf einen gewünschten Wert ein

die folgende Gleichung zu erfüllen: gestellt, und die Ablenkzeit der einzelnen Sägezahn

\ ν ο lTTZrzXi ν „„.».„. phasen fet proportional den zo schreibenden Strecker

a) V = R ■ YΛχ« + Ay* = Konstant, _Dazo ^ _{em entS}p_recheildert ^_0n, eingerechnete

wobei V Geschwindigkeit bedeutet, und R eine Regel- Gs Schaher.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche- rohres unter Konstanthaltung der resultierenden Patentansprüche. Ablenkgeschwindigkeit des aufzeichnenden Elektro-

1. Verfahren zur Aufzeichnung von Strichzeich- nenstrahls, wobei die Koordinaten einzelner Punkte

nungen auf dem Bildschirm einss Elektronenstrahl- auf den Linien der Zeichnung mit verschieden großen

rohres unter Konstanthaltung der resultierenden 5 Abständen gegeben sind, und wobei durch gerade

Ablenkgeschv/indigkeit des aufzeichnenden Elek- Verbindungslinien zwischen den Punkten den Strich-

tronenstrahls, wobei die Koordinaten einzelner zeichnungen angenähert gleiche Linienzüge hergestellt

Punkte auf den Linien der Zeichnung mit ver- und aus den Differenzen der Koordinaten benach-

schieden großen Abständen gegeben sind, und barter Punkte Differenzspannungen abgeleitet werden,

wobei durch gerade Verbindungslinien zwischen io Zur Darstellung von durch Computer errechneten

den Punkten den Strichzeichnungen angenähert Informationen wird vielfach ein Elektronenstrahlrohr

gleiche Linienzüge hergestellt und aus den Diffe- benutzt. Meistens handelt es sich bei den Darstellungen

renzen der Koordinaten benachbarter Punkte um eine begrenzte Anzahl von Symbolen, das sind

Differenzspannungen abgeleitet werden, da- Ziffern, Buchstaben und Schriftzeichen, deren Auf-

durch gekennzeichnet, daß die Diffe- 15 zeichnungsdaten in einem elektronischen Speicher des

renzspannungen über Regel verstärker (3 und 4) Aufzeichnungsgerätes oder im Computer abgelegt

geführt und einzeln quadriert, daß die Resultate sind. Die Daten bestehen aus binären Zahlen der

addiert und mit einer Spannungsgröße, welche dem Koordinaten für die Positionierung auf dem Bildschirm

Quadrat a?r Strahlablenk-Sollgeschwindigkeit pro- und aus binär kodierten Zahlen als Angabe der

portional ist, verglichen werden, daß die ermittelten 20 Längenstücke der einzelnen Bildlinien, aus denen die

Spannungen den Regelverstärkern (3 und 4) züge- Symbole aufgebaut sind. Jedes Bildlinienstück ist aus

leitet werden und deren Übertragungsgrößen derart einem ganzen Vielfachen eines Kleinstückes aufgebaut,

regeln, daß der Regelkreis stabil ist, daß ferner die dessen Größe an der Wahrnehmungsgrenze des Auges