DE2025997A1 - Graphische Datenvornchtung - Google Patents

Description

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vom:

"Graphische Datenvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine graphische Datenvorrichtung mit einer Datenfläche mit mindestens einer Dimension , wobei ein Stift über diese Fläche bewegbar ist und Mittel zum Erzeugen eines Signals an einer der Stelle des Stiftes entsprechenden Stelle auf der Fläche, Mittel zum Empfangen des Signals entsprechend jeder der erwähnten Dimensionen und Mittel zur Bestimmung der Zeitdauer zwischen dem Signalemissionszeitpunkt und dem Signa I empfangez ei tpunkt vorgesehen sind.

Graphische Datenvorrichtungen werden im allgemeinen z.B. in FacslmiloÜbortragung und in Computerdaten-

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eingabövorrichtungen verwendet. Bestehende Formen solcher Vorrichtungen verwenden einen Stift in Form einer Schreibfeder oder eines Schreibstiftes, die (der) mechanisch mit einem Gestänge zur Umwandlung der Stif tbeweguhgeiix.iEiJ eine Reihe brauchbarer Informationszeichen gekuppelt ist. Solche Anordnungen haben den Nachteil, dass unerwünschte Ik Reibungs- und Trägheitserscheinungen auftreten. Es Sind auch Induktionsabnehmer verwendet worden^ wobei jedoch Schwierigkeiten auftreten infolge des durch Streufelder und andere unerwünschte Störungen hervorgerufenen Ge-• räusches. Flächenhaftes Widerstandsmaterial ist verwendet worden, um eine Χ/Υ Koordinatenangabe zu erzielen, aber dabei können AuflÖsungs- und Gleiehmässigkeitsprobleme falsche Information herbeiführen. Bei weiteren Versuchen wurde eine Tafel in Form einer Schichtenmatrix von X- und Y-Leitern entworfen, wobei die Bewegungen des Schreiborgans über diese Tafel eine ununterbrochene Koordinatenablesung der Lage des Schreiborgans liefern. Diese Systeme sind unwirtschaftlich wegen des Aufwands der Tafelkonstruktion und infolge der aufwendigen elektronischen Schaltung, die zum Interprätieren der gelieferten Koordinatenlnf ormation riotworidig ist, LichtschireibsyVoteme erfordern die Zusanimenwirkung mit Viedergabeschirinen von Elektronenstrahlröhren und weisen eine Beschränkung In dor Vorwtmdbarkeit auf. Die Verwendung von Schallwandlern erfordert Irgendeine akustische Uber-

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tragungsflache In Berührungs mit einem vibrierenden Schreiborgan, wobei eine Beschränkung dadurch eintritt, dass das Schreiborgan unmittelbar mit dem akustischen tTbertragungsmedium (gewöhnlich Glasplatte) ohne Zwischenfügung eines Dämpfungsmittels wie eines Papierbogens in Berührung sein muss. Die Notwendigkeit der Verwendung abgestimmter Kristalltonabnehmer, die akustisch durch die Glasplatte gekoppelt sind, bringt die Anforderung einer genauen Konstruktion und einen grossen Aufwand an Einzelteilen mit sich. All diese Systeme können nur auf einer Ein- oder Zweidimensionalebene arbeiten.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Signal durch die Atmosphäre übertragen werden kann und einer akustischen Natur ist und dass die Empfänger durch eine Anzahl von Mikrophonen gebildet werden.

Nach der Erfindung kann die graphische Datenvorrichtung eine, zwei, drei oder mehr Koordinatenbezugspositionen aufweisen und innerhalb der beschreibenden Koordinaten eine Datenfläche enthalten. Der Vorteil eines durch die Atmosphäre übertragen Signals ist dadurch bedeutungsvoll, dass dabei die Ungleichmässigkeiten einer Ubertragungsflache vermieden werden und dass dreidimensionale Digitalisierung ermöglicht wird, während die bekannten Systeme sich alle auf die. zweidimensionale Oberfläche beschränken* In einer bevorzugten Ausführungs-

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form ist das übertragene Signal ein Schal!impuls kurzer Anstiegzeit, der durch eine an oder nahe der Spitze des Schreiborgans erzeugte Funkentladung niedriger Energie erhalten wird. Die Verwendung eines Funkens zum Erzeugen des Signals ist besonders vorteilhaft, was weiter unten näher erläutert wird. Die Empfangsorgane sind Mikrdphone, k. die an geeigneten Stellen entsprechend den erwünschten

Bezugsdimensionen angeordnet sind. Jedes Mikrophon ist mit einem Datendigitalisierorgan gekoppelt, das die Zeitdauer zwischen jedem erzeugten Funken und dem Empfang am betreffenden Mikrophon feststellt und ein diese Zeitdauer kennzeichnendes Datensignal liefert. Diese Dauer ist die Zeit, welche die Schallimpulswelle längs der betreffenden Ordinatachse benötigt, um einen angemessenen Empfänger zu erreichen, so dass sie eine effektive Angabe der Stelle des Schreiborgans in bezug auf die Referenz-P dimensionsn ergibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mikrophon durch ein kapazitives Streifenmikrophon mit einer nahezu gleichmässigen Ansprechkennlinie gebildet.

■En der dreidimensionalen Ausführungsform der Erfindung kann jedes Mikrophon längs einer geeigneten Achse in Form einer das verlangte Gebiet umfassenden Platte angeordnet werden. Jedes Mikrophon ist mit einem Digitalisierkanal-versehen. Auf diese Weise kann ein dreidimensionaler Gegenstand oder Muster digitalisiert werden.

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Die Daten der graphischen Vorrichtung können

in einen Computerspeicher zur zeitweiligen oder dauernden Speicherung und zur etwaigen Abfrage eingegeben werden.

Auf diese Weise kann das Bild zur Wiedergabe auf einer geeigneten Elektronenstragvorrichtung abgefragt werden. Die Daten können auch unmittelbar einer Wiedergabevorrichtung zugeführt werden, indem die Digitalsignale in Analoggrössen umgewandelt und in Form einer ununterbrochenen Reihe von Zeichen auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre wiedergegeben werden.

Die Funken im Funkenstift werden durch einen kapazitiven Entladungskreis gesteuert, der eine Reihe von Kondensatoren zum Erzeugen einer hohen Spannung enthält, die ausreichend ist, um den verlangten Funken zu erzeugen. Der Funken lässt sich mit verschiedenen Rahmen periodisch erzeugen.

Der Funkenstift ist grundsätzlich konstruiert wie ein bekannter Kugelschreiber. Der Durchmesser des Gehäuses ist vergrössert zur Aufnahme der zusätzlichen Einzelteile und zur Erleichterung der mechanischen Mon tage und Demontage. Am Schreibende des Stiftes ist ein Funkenspalt vorgesehen der durch einen Bariumtitanat- kragen abgeschirmt wird, tun die Richtung des Funkens und die erhaltenen Schallwellen-Energieimpulse zu regeln, so dass die Wellen am Mikrophonen empfangen werden können, die länge imaginärer X- und Y-Achsen angeordnet sind.

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Wenn der Stift gegen den Papierbogen einer mit Mikrophonen versehenen Tafel gedrückt wird, wird der Tintenbehälter rückwärts bewegt, um;, einen Mikroschalter im hinteren Teil des Gehäuses zu betätigen. Der Schalter erregt den Digitalisierkreis zur Umwandlung der von den Mikrophonen längs der X- und Y-Achsen empfangenen Signale in

^ Zahlensätze. Die geometrischen Stellen der Tintenbilder auf dem Papier werden also gleichzeitig in Form elektrischer Impulse in Computer gespeichert. Wennder Stift vom Papier abgehoben wird, setzen sich die Funken fort, aber der Mikroschalter macht den Digitalisierkreis unwirksam. Die Digitalisierschältung kann auch durch einen äusseren Schalter betätigt werden. Statt des Tintenbehälters könnte auch ein leitfähiger Stab mit einer Kugelspitze oder einer anderen, nahezu reibungslosen Spitze verwendet werden.

™ Die Erfindung bezweckt somit, eine verbesserte

graphische Datenvorrichtung zu schaffen bei der durch die Atmosphäre übertragbare Signale benutzt werden.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, eine graphische Datenvorrichtung zu schaffen, bei der ein durch die Atmosphäre übertragbarer SchaLlimpuls kurzer Anstiegzeit benutzt wird, der durch eine elektrische Entladung niedriger Energie in Form eines Funkens an oder nahe der Spitze eines Schreiborgans erzeugt wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, eine

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graphische Datenvorrichtung hihen Genauigkeitsgrades, hoher Zuverlässigkeit und eines bisher nicht erzielbaren Wirtschaftlichkeitsgrades zu schaffen.

Die Erfindung schafft weiterhin ein Schreiborgan, das eine impulsartige Schallwelle kurzer Anstiegzeit erzeugen kann, welche ¥elle vonuauf Koordinaten angeordneten Mikrophonen empfangen und zur Verwendung in einer Rechenmaschine in Digitalfonn umgewandelt werden kann.

Die Erfindung schafft ferner einen Funkenstift mit Mitteln zum Verringern der Unregelmassigkexten, der Abweichungen und des Fehlens der Funken und zur Steuerung der Lage und Richtung der Funken.

Weiterhin schafft die Erfindung innerhalb eines Funkenstiftes ein Mxkroschaltergebxlde zur automatischen Anregung des Digitalisierkreises beim Andrücken des Stiftes gegen die Schreibtafel.

Die Erfindung wird an Hand beiliegender Zeichnung näher erläutert* es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Erfindung, Fig. 1A ein Detail des Mikrophons nach Fig. 1; Fig. 2 schematisch vereinzelt die zweidimensionalen graphischen Digitalisierorgane; Fig. 3 die Wellenformen der Vorrichtung nach Fig. 2;

Fig. k eine dreidimensionale Ausführungsform , der Erfindung und

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Fig. 5 eine Ausführungsform einer Anregungs— schaltung nach der Erfindung;

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Funkenstift; Fig. 7 eine isometrische Ansicht des Stiftes.

Fig. 1 zeigt das Gebiet 10 in Form einer bestimmten, begrenzten Fläche zur Vereinfachung der Darstellung. Die Fläche dient lediglich als Stütze. In der Praxis kann die Fläche 10 durch eine Glasplatte gebildet werden, die hinreichend steif ist, um einen zu beschreibenden Papierbogen zu halten und die hinreichend durchscheinend ist, um Schreiblinien sichtbar zu machen. Ein Schreiborgan 12 ist über die Fläche 10 bewegbar. Der Stift 12 kann mit einer Schreibspitze 14 versehen werden, die z.B. durch das Gehäuse eines üblichen Kugelschreibers gebildet wird, das einen Elektrodensatz 16 mit einem Spalt enthalten kann, um eine geeignete elektrische Entladung in Form eines Funkens zu erzeugen. Der Funken besteht aus einer plötzlichen, diskontinuierlichen Entladung, die einen Schwallimpuls oder eine Schallwelle mit steiler Vorderflanke oder kurzer Anstiegzeit erzeugt, wodurch von der Entladungsstelle eine Welle ausgesandt wird. Die Funk^ ,^elektroden können übliche elektrische Leiter sein, die durch einen Spalt hinreichender Grosse voneinander getrennt sind, um einen Funken zu erzeugen, wenn sie durch eine Spannung hinreichender Grosse angeregt werden, was weiter unten näher erläutert wird.

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Der Stiftfunken wird mittels eines Anregekreises 18 erzeugt, der auch einen Anregezeitimpuls für die X- und Y-Digitalbildner liefert. Die vom Funken an der Spitze 16 des Stiftes 12 erzeugte, impulsartige Welle pflanzt sich durch, die Atmosphäre fort bis sie die Mikrophone 22 und 24 erreicht. Da die vom Funken erzeugte Schallwellenfront zunächst die im kürzesten, lotrechten Abstand von der Schallquelle liegenden Mikrophone erreicht, ist die Laufzeit massgebend für die Stelle des Stiftes in Bezug auf die Mikrophone. Jedes Mikrophon bildet eine Fortsetzung der wirksamen Ebene 10 und bestimmt deren Abmessungen. Die Laufzeit wird im Digitalwandler 20 digitalisiert, der die Digitalisierung entsprechend dem ersten Anregeimpuls anfängt und diese bzw. an einer Koordinate oder an einem Kanal beim Empfang der Vorderflanke einer Welle am Mikrophon 22 oder 24 beendet. Das Funksignal kann durch einen einzigen Funken für die Digitaldarstellung eines einzigen Tüpfels doder durch" eine gesteuerte Reihenfolge wiederholter Funken für eine Reihe von Koordinatendigitaldarstellungen gebildet werden. Letzteres dient zur Speicherung geschriebener Bil der und dgl., die durch eine Reihe von Tüpfeln definiert werden können.

Der Stift kann mit einem von Hand betätigbaren Schalter oder mit einem Schreibdruckschalter versehen werden* Dieser Schalter kann für verschiedene Zwecke

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benutzt werden. Erstens kann der Schalter einzelne Impulse für jede Schaltwirkung der Elektrode zuführen. Dabei wird nur ein einziger Digitalpunkt für jeden Kontaktpunkt zwischen Schreiborgan und Fläche erzeugt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn gerade Linien gezogen werden, da das Schreiborgan die Endpunkte digitalisiert und eine Speicherlesevorrichtung die Verbindungslinie erzeugen kann. Auch kann der Schalter kontinuierliche Digitalisierung der Stelle des Stiftes ergeben, wobei Digitalablesung nur möglich ist, wenn der Stift mit der Datenfläche in Berührung ist. Dies ist besonders nützlich bei der Digitalisierung von Zeichnungen oder graphischen Darstellungen, besonders bei sich anpassenden oder selbstkorrigierenden Wiedergabesystemen. Die Stelle des Stiftes wird kontinuierlich digitalisiert unabhängig von der Berührung des Stiftes mit der Schreibfläche. Bei diesem Verfahren kann ein Speicherschirm oder ein Wiedergabeschirm kontinuierlich die Stelle des Stiftes anzeigen, ohne dass diese dauernd gespeichert wirdj so dass die bedienende Person genau vorher gespeicherte Stellen auf dem Schirm feststellen, kann, ohne dass die Schreibfläche kontinuierlich geprüft zu werden braucht, Dies ist besonders wichtig,, da di© Datenfläch® nicht dauernd in einer genau bestimmten Lag© genalten au werden braucht, dia di® Stell© d©s Stiftes ste-frs über und auf der Fläoh® festgestellt ward®» kasaa_e Indem der

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Stift ausserhalb des Empfangsbereichs der Mikrophone geführt ν. wird, entsteht eine Überlastung, die zur Anzeige des Endes einer Übertragung benutzt werden kann.

Die Mikrophone können durch irgendeinen akustischen Wandler mit einer nahezu gleichmässigen Empfindlichkeitskennlinie gebildet werden. Eine bevorzugte Mikrophonstruktur ist in Fig. 1A dargestellt, die einen Querschnitt durch ein Mikrophon nach Fig. 1 zeigt, das durch einen Stab auf Basis irgendeines Metalles z.B. Aluminium 23 gebildet wird. Die Oberfläche 25 ist mit einer isolierenden Polyesterschich"t^27 z.B. aus Mylar bedeckt. Eine Metallschicht 29 z.B. aus Kupfer ist auf der Isolierschicht 27 angebracht. Eine Endschicht aus Polyester z.B. Mylar 31» die auf der Aussenflache metallisiert ist, ist an dem Fuss 23 befestigt und umfasst die Leiterisolierdoppeltschicht. Eine Hochspannungsquelle von z.B. 5OO V ist mit einer der Schichten 29 und über einen Begrenzungswxderstand 35 mit dem Fussteil 23 und der metallisierten Schicht 31 verbunden. Der Ausgang ist durch den Widerstand 35 über Klemmen 37 und 39 geführt. Im Betrieb bewegt eine die Oberfläche der metallisierten Schicht 31 treffende Schallwelle kl die Schicht 31 in bezug auf die Metallschicht 29, insbesondere innerhalb des empfindlichen Gebietes 32. Da die Kapazität von dem Abstand zwischen den Schichten 29 und 31 abhängig ist, ändert die Bewegung diese Kapazität und

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somit den Ausgangssignal an den Klemmen 37 und 39· Wenn das Mikrophpn mit konstantem Q-Wert betrieben wird, ist entsprechend der Standardbeziehung eines Kondensators:

Q = CV

V = Q/C, undiv Q = konstant,

er

die Ausgangsspannung eine direkte Funktion der Kapazitätsänderung.

Fig. 2,zeigt die zweidimensional Datenvorrichtung. Die Datenfläche 26 wird durch X- und Y-Mikrophone 28 und 30 begrenzt. Das Schreiborgan 32 wird durch einen Anregeimpulsgeber 3h angeregt, der durch irgendeinen bekannten Impulsgenerator gebildet werden kann. Sowohl die Mikrophone als auch der Impulsgenerator werden durch eine Spannungsquelle 43 gespeist. Zum Erzeugen -von Funken

niedriger Energie
kann der Generator eine Energie von z.B. 10 Joule für nachherige Entladung über den Funkenspalt speichern. Die maximal erzeugte Energie soll durch Sicherheitsmittel geregelt werden. Die Impulse können auf irgendeine Weise erregt werden z.B. durch eine übliche monstabile Schaltung für Einzelanregung ^öne-shot-trigger") 36, die einzelne Funken erzeugen kann und von Hand betätigbar kann sein, durch eine bekannte frei oszillierende Schaltung mit änderbarem Frequenz für Anregung zum Erzeugen einer Reihe von Funkimpulsen und durch einen Computereingang kO, bei dem die Funkerzeugung von aussen her regelbar ist.

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Die Computerregelklemme 4O kann durch irgendwelche äusseren Mittel zum Erzeugen der erwünschten Kippimpulse betätigt werden. Ein Modusselektionsschalter 42 verbindet den erwünschten Eingang mit dem Kippimpulsgeber.

Die Xt und Y-Mikrophone 28 und 30 sind mit Durchlassbandverstärkern 44 bzw. 46 mit hohem Verstärkungsfaktor verbunden. Da die impulsartige Funkwelle eine kurze Anstiegzeit des elektrischen Impulses beim Auftreffen auiff die Mikrophone erzeigt, lassen die Durchlas sbandver stärker nur den Teil kurzer Anstiegzeit des Impulses durch und sperren alle aanaerhalb des Durchlassbandes liegenden Signale. Zum Erzielen einer schnellen Wirkung enthalten die Verstärker Schwellenwertdiskriminatoren,ddie einen Ausgangsimpuls mit steiler Vorderflanke liefern, wenn das Eingangssignal einen vorherbestimmten Pegel überschreitet.

Die Ausgänge der Verstärke» 44 und 46 sind mit den betreffenden Eingängen üblicher Flip-flops 48 bzw. verbunden. Ein Ausgang jedes Flip-flops wird über Gatter 52 und 54 mit X- und Y-Kanalzähler 56 bzw. 58 verbunden. Die Und-Gatter 52 und $k empfangen einen Taktimpuls von einem Taktimpulsgenerator 60, Die Zählerausgänge sind mit einer Lesevorrichtung 62 verbunden, die durch irgendeine Zwischenapeichervorrichtung oder ein Ubertragreglster gebildet werden kann*

Wenn «ine Muaaere Quelle ein Anregesignal durch

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den Schalter 42 (Fig. 3-A.) schickt, wird vom Impulsgeber 34 (Fig. 3B) ein Impuls geliefert, der einen Funken (Fig. 3C) einleitet. Das Anregesignal wird weiterhin gleichzeitig jedem der Flip-flops 48 und 50 zum Rückstellen der Zähler 56 und 58 zugeführt. Die Wirkung des Anregesignals auf die Flip-flops 48 und 50 ist derart, dass jedes Flip-flop in einen Zustand gelangt, bei dem die Und-Gatter 32 uild 5.4 Taktimpulse vom Taktimpulsge-snerator 60 durchlassen können. Die Zähler fangen eine Digitalzählung an (Fig. 3F und 3G$ Fig. 3H und 31). Die Zählung wird fortgesetzt, bis an den Mikrophonen 28 und 30 ein egeeignetes Signal empfangen wird (Fig. 3D und 3E). Die Vorderflanken der betreffenden Koordinatensignale führen die betreffenden Flip-flops 48 bzw. 50 in den Anfangszustand zurück, wodurch die damit gekoppelten Und-Gatter 52 bzw. 54 gesperrt werden; der Strom von Taktimpulsen wird dadurch unterbrochen· und die Zählung stoppt. Das Intervall zwischen den Anregeimpulsen ist hinreichend zum Abklingen der empfangenen Signale. Der Zähler wird auf die Vorderflanke des Anregeimpulses rückgestellt (Fig. 3-A.) und das Ent sperren des Und-Gatters auf die Hinterflanke. Der Anregeimpuls hat eine Dauer t.. und ruft daher einen ."toten Raum" oder eine Marge In einem Abstand von jedem Mikrophon hervor, welcher Abstand gleich dem Produkt der Zeit t- und Schallgeschwindigkeit in Luft ist· Wenn die Impulsdauer ss.B. kO msec und die

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Schallgeschwindigkeit in Luft 300 m/sec ist, ist die Marge 12 nun.

Die Komplementarausgänge der Flip-flops k8 und 50 sind mit einem zusätzlichen Und-Gatter 6k verbunden. Dieses Gatter wird durch Koinzidenz nur während der Zeit erregt, wenn die Zählung sich vollzogen hat, aber vor dem Anfang der Rückstellperiode, wenn beide Flip-flops 48 und 50 im Rückstellzustand sind. Dies ergibt eine "Datenbereitschaftsanzeige" (data ready), die zum Übertragen der Enzählung auf einen geeigneten Ausgang benutzt werden kann.

Wie dargestellt, kann das Gatter 6k einen

Rechenmaschinenkanal 66 erregen, der die Daten der Lesevorrichtung 62 empfangen kann, oder einen Digital-Analogwandler 68, der die erhaltenen Reihen von Analogspannungen auf einem Elektronenstrahischirm 70 wiedergeben kann. Letzterer kann eine Speichereinheit für kontunierlicb.es Lesen sein.

Ein Druckschalter Λ5 im Schreiborgan 32 kann für unterschiedliche Vorgänge vorgesehen werden. In diesem Falle ist z.B. ein Modusschaltee vorgesehen, durch den aus zwei Verfahren gewählt werden kann. In einer ersten Lage (kk) führt der Schalter die Impulse den Elektroden kontinuierlich zu. Dadurch ergibt sich eine kontinuierliche Digitalisierung des Funkens unabhängig von einer etwaigen Berührung zwischen Schreiborgan und

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Datenflächej Die Digitalsignale werden jedoch nicht gelesen bevor der Druckschalter 45 betätigt wird, wodurch das Gatter 64 durch Erregung einer Gatterimpulsquelle 51 entsperrt wird. Beim zweiten Modus ist der Schalter 4^ im Zustand 53· Dann treten Funkenerzeugung und Ablesung nur auf, wenn der Druckschalter 45 betätigt wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung zum Digitalisieren in drei Dimensionen, Es sind dabei drei Mikrophone 72, 74, 76 um einen dreidimensionalen Raum angeordnet. Die Mikrophone bestehen aus Platten mit einer Oberfläche, die zum Umfassen der verlangten Dimension ausreichend ist. Ein an einem beliebigen Ounkt innerhalb der Begrenzungen des wirksamen Gebietes erzeugter Funken ergibt <?>ine dreidimensionale Digitalisierung der Laufzeit zwischen lYFünfcerzeugung und Funkempfang an jedem Mikrophone 72, 74 und 76 und durch die zugehörende elektronische Kanalschaltung 78» 80 bzw. 82. Die Kanaleinheiten 78, 80, 82 können auf genau gleiche Weise wirksam sein wie an Hand der zweidimensionalen Ausführungsform nach Fig. 2 beschrieben ist. Eine mehrdimensionale Analyse mittels mehr als drei Mikrophone ist auch durchführbar, was dem Fachmann deut·* lieh sein wird.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anregeschaltung, die eine zum Erzeugen eines Funkens ausreichende Spannung liefert.

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Eine Impulsquelle 84 speist die Primärwicklung 86 eines Transformators, die Impulse auf Sekundärwick4· lungen 88 und 89 überträgt. Das Netzwerk an .sich.besteht aus einer Reihe von Kondensatoren 91» 92, 9k, 96, die mit je einem Widerstandspaar in Reihe geschaltet sind, mit Ausnahme des Kondensators 91> der zwischen einem Widerstand und Erde eingeschaltet ist. Eine Spannungsquelle +V von z.B. 5OO V ist mit jeder Leitung verbunden. Jede Leitung ist mit jeder benachbarten Leitung durch einen Thyristor 98, 100, 102 verbunden. Der letzte Kondensator 96 ist über ein Kabel 10k mit einem sättigbaren Transformator 106 und von dort mit der Schreibstiftelektrode verbunden.

Im Betrieb sind alle Transistoren gesperrt und alle Kondensatoren auf +V aufgeladen. Wenn ein Impuls von der Quelle 8k eintrifft, wird dieser durch die Transformatorwirküng in Form eines positiven Potentials der Zündelektrode des Thyristors 98 zugeführt, der dadurch leitend wird. Der den Thyristor 98 durchfliessende Strom bringt die untere Elektrode des Kondensators 92 auf +V, wodurch die obere Elektrode auf V +V oder 2V betrieben wird. Der Thyristor 100» der auch leitend gemacht wird, bringt die untere Elektrode des Kondensators 9k auf +2V, wodurch die obere Elektrode 2V + V oder 3 V annimmt. Es könnte auch beim letzten Thyristor 102 eine sekundäre Tranaformatorwioklung verwendet werden, aber durch eine

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geeignete Potentialwahl kann der letzte Thyristor selbsttätig durch das Aufdrücken eines Potentialunterschieds von 3 V gesättigt werden. Dies wird erreicht bei Verwendung einer Quelle von 500 V und von Thyristoren des Typs

Die Endspannung des Kondensators 96 wird über das Kabel 104 über einen Aufschaukeltransformator I06 geführt. Der Transformator 106 ist vorzugsweise des sättigbaren Kerntyps und schützt die Funkerzeugungselektrode vor Überbelastung als Sicherheitsmittel.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Funkenstiftes. Diese Konstruktion enthält ein rohrförmigen Gehäuse 1 mit einem Tintenbehälter 2 und einem Kugelschreiber 3· Der Tintenbehälter hat eine leitfähige Aussenwand und ist in einem Verbindungsmittel 6 aus Epoxyharz untergebracht, wodurch der Behälter in der erwünschten Lage gehalten wird und' welches Mittel auch zur Verbindung der unterschiedlichen elektrischen und mechanischen Einzelteil® des Funkenstiftes dient. Der Mikroschalter k ist in dem Verbindungsorgan 6 unmittelbar neben dem hinteren Ende der Tintenpatrone 2 angebracht, so dass, wenn der Kugelschreiber zum Schreiben gegen das Papier gedrückt wird, die Tintenpatrone zum Mikroschalter k über einen hinreichenden Abstand bewegt wird, um den Schalter h asu betätigen« Der Schalter ist durch Drähte 5 mit einem Kreis verbunden, der di@ von den längs Koor-

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dinaten angeordneten Mikrophonen empfangenen, impulsartigen Wellen digitalisiert. Es wird deutlich sein, dass, wenn die Feder vom Papier abgehoben wird und wenn die Spitze nicht mit dem Papier im Berührung ist, der Mikro— schalter unwirksam und der Digitalisierkreis abgeschaltet wird. In einer anderen Ausführungsform wird der Digitalisierkreis durch einen Schalter betätigt, der ausserhalb des Funkenstiftes liegt und von Hand geregelt wird.

Die Hochspannungsleitung 9 wird in das Geh-äuse durch eine Durchführung 7 eingeführt, die mit dem Verbindungsorgan 6 verbunden ist. Die Hochspannungsleitung 9 verläuft durch eine Bohrung des Verbindungsorgans 6 und geht über in e±n Hochspannungsempfangsorgan 10, das an einem Ende des Verbindungsorgans 6 angebracht ist. Wenn die Durchführung 7 mittels eines Kragens 8 am Geh—äuse 1 befestigt wird, verbindet ein angemessener Stift 11 das Empfangsorgan 10, wodurch die Hochspannung durch die Leitung 9' geführt wird, die durch eine Bohrung im Gehäuse 1 zu einem Messingrohrstück 12 verläuft, das aus der Bohrung des Gehäuses herausragt. Ein Wolframdraht 12' ist im Innern des Messingrohrs mittels eines elektrisch leitenden Epoxyklebemittels befestigt und ist leitend mit dem Draht 9¹ an einem Ende verbunden; das andere Ende des Wolframdrahtes liegt in einem Abstand von der Wand der Tintenpatrone zur Bildung eines Funkenspaltes.

Im Bereich der Schreibspitze 3 wird die Tinten-

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patrone unmittelbar von einem zylindrischen Kragen 15 umgeben, der am Gehäuse befestigt ist und eine offene Einkerbung in der Zylinderfläche gegenüber dem Ende des Drahtes 12' aufweist. Der Kragen dient zur Führung des Funkens von dem Wolframdraht zum leitenden Gehäuse der Tintenpatrone. Bariumtitanat als Kragenmaterial hat sich fe als besonders vorteilhaft erwiesen, da bei diesem Material der Funken zwangsweise in der gleichen Richtung beim jeweiligen Auftreten des Spannungsimpulses am Ende des Wolframdrahts gezogen wird, wodurch Funkenstreuung verringert und somit die zum Zünden des Funkens erforderliche Energie herabgesetzt wird. Die Einkerbung führt die impulsartige Welle zu den Mikrophonen, da der erzeugte Funken der Einkerbung entlang wandert und somit eine freie Bahn für die Welle bildet zum Erreichen der auf Koordinaten angeordneten Mikrophone. Durch angemessene

^w Ausbildung der Gehäusewand kann eine Fingerangriffsstelle vorgesehen werden, so dass die bedienende Person die richtige Lage finden kann, in der die Einkerbung flucht» recht zu den Mikrophonen verläuft.

Das Messingrohr kann z.B. einen Aussendurchmesser von O„O62" und der Wolframdraht kenn einen Durchmesser von 0,006" und der Bariumtitanatkragen kann einen Durchmesser von 0,152" und eine Länge von 0,178" aufweisen. Die Einkerbung kann V-förmig sein, wobei das offene Ende dem freien Rand des Kragens zugewandt ist·

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Die Öffnung kann 0,031" sein. Die Tiefe der Einkerbung kann auch 0,0-31" sein. Diese Abmessungen werden selbstverständlich lediglich als Beispiel erwähnt; andere Abmessungen und eine andere Ausbildung der Einkerbung sind anwendbar.

Bine Erdverbxndungslextung Ik für die Hochspannung ist leitend mit der Wand der Tintenpatrone durch einen federnden Schleifkontakt 13 verbunden, der z.B. aus einem Klavierdraht von 0,020" Durchmesser bestehen kann. Der Schleifkontakt ist derart im Verbindungsorgan 6 angebracht, dass er die Wand der Tintenpatrone berührt, wodurch die Hochspannung zur Erde abgeführt werden kann.

Im Betrieb hält die bedienende Person den Schreibstift in der normalen Schreiblage. Die Hochspannung über die Funkenstrecke erzeugt eine ununterbrochene Reihe impulsärtiger Schallwellen. Wenn die Spitze des Schreibstiftes gegen einen Papierbogen gedrückt wird, wescheint nicht nur das Schreibbild auf dem Papier, sondern auch betätigt der Druck auf die Tintenpatrone einen Digitalisierkreis, so dass die vom Funken stammende Stosswelle von den koordinatenmässig angeordneten Mikrophonen empfangen wird, die mit einer Datendigitalisiervorriohtung gekoppelt sind unddden Bewegungen des Stifte· folgen und diese inddlgitaler Form aufzeichnen oder auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre

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Abarten der vorstehend beschriebenen Ausführungsforraen sind selbstverständlich innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich; nach den gegebenen Beispielen werden diese dem Fachmann geläufig sein.

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Claims (1)

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   Patentansprüche:

   (Ai Graphische Datenvorrichtung mit einer Datenfläche mit mindestens einer-Dimension, einem über diese Fläche bewegbaren Stift, Mitteln zum Erzeugen eines Signals an einer Stelle entsprechend der Stelle des Stiftes auf der Fläche, Mitteln entsprechend jeder der Dimensionen zum Empfangen dieses Signals und Mitteln zur Bestim- j mung der Zeitdauer zwischen dem Signalemissionszeitpunkt und dem Signalempfangszeitpunkt dadurch gekennzeichnet, dass das Signal durch die Atmosphäre übertragen werden kann"und einer akustischen Natur ist und dass die Empfänger dArch eine Anzahl von Mikrophonen gebildet werden.

   2. Graphische Datenvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Mikrophonen drei beträgt, die auf zueinander senkrechten Achsen angeordnet sind und die je ein Gebiet umfassen und insge- M samt eine Kubikflache definieren.

   3· Graphische Datenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 wobei die Datenfläche mindestens zwei Dimensionen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophone streifenförmig ausgebildet sind.

   k. Graphische Datenvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Mikrophonen drei beträgt, die je zueinander senkrechte Flächen teeanspruchen und die je die Form einer Platte aufweisen

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   und insgesamt eine Kubikflache definieren.

   5. Graphische Datenvorrichtung nach AnspruEh 1, 2, 3 oder k dadurch gekennzeichnet, dass der akustische Generator durch eine Funkentladung gebildet wird und dass die Vorderflanke des akustischen Signals zur Bestimmung der erwähnten Zeitdauer verwendet wird.

   6. Graphische Datenvorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Stift ein rohrförmiges Gehäuse enthält, in dem leitende Mittel vorgesehen sind,, die eine Funkenstrecke einschliessen zum Erzeugen einer durch Funken angeregte«, stossartigen ίSchallwelle, wobei ein Kragen zum Regeln des Funkens und ein Schalter im Gehu-äuse vorgesehen sind, um einen Digitalisierkreis zu erregen, der die Zeitdauer bestimmt, wenn der Stift wirksam ist. .

   7. Stift nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Mittel einen Hochspannungsleiter in der Gehäusewand und ein zusätzliches Leitungsorgan innerhalb dieses Gehäuses und aus diesem Geh»ü.use heraus— ragend enthalten, wobei die Funkenstrecke zwischen einem ersten Ende des Hochspannungsleiters und dem zusätzlichen Leitungsorgan gebildet wird.

   8. Stift nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Leitungsorgan in der Achsenrichtung des Stiftes bewegbar ist, wenn der Stift gegen die Datenfläche gedrückt wird, bei welcher Bewegung ein Schalter

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   betätigt wird und dass diese Bewegung unter der Wirkung einer Feder umgekehrt wird, wenn der Druck aufhört, wodurch der Schalter unwirksam gemacht wird. 9· Stift nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Leitungsorgan eine Kugelschreiber-Tintenpatrone mit einem leitenden Gehäuse enthält und dass der Hochspannungsleiter einen Draht zur Bildung einer Elektrode der Funkenstrecke trägt.

   10. Stift nach Anspruch 7» 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen durch ein zylindrisches ! Organ ans Bariumtitanat gebildet wird, das das zentrale Leitungsorgan umgibt und eine zylindrische Wand mit einer V-förmigen Einkerbung aufweist, die gegenüber dem ersten Ende des Hochspannungsleiters liegt. ^:

   11. Graphische Datenvorrichtung mit einem Stift mit einem Funkengenerator und einem Druckschalter nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein Modusschalter _; ™ vorgesehen ist der mindestens einen ersten Kontakt für den Druckschalter des Stiftes zum Erzeugen dieses Funkens mittels Impulse entsprechend der Betätigung des Druck- \ schalters und mindestens einen zweiten Kontakt aufweist, j durch den die Impulse den Druckschalter umgehen können und kontinuierlich Funken erzeugen unabhängig von der Betätigung des Druckschalters.

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