DE2037672A1

DE2037672A1 - Peüzeiger Steuerungseinrichtung fur Radar Sichtgerate

Info

Publication number: DE2037672A1
Application number: DE19702037672
Authority: DE
Inventors: Charles Francis Fort Wayne Ind Mason (V St A )
Original assignee: International Standard Electric Corp , New York, NY (V St A )
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3613090A; JPS4916207B1; GB1313146A

Description

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

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INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Peilzeiger-Steuerungseinrichtung für a

Radar-Sichtgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf Peilzeiger-Steuersysteme für Radar-Sichtgeräte, insbesondere auf ein solches mit einer Rollkugel.

Bei manchen Sichtanzeige-Geräten ist ein Peilzeigerstrahl vorgesehen, der auf dem Anzeigeschirm wahlweise an Jedem beliebigen Punkt bewegt werden kann, um eine bestimmte Stelle zu markieren, an der zusätzliche Daten angezeigt oder bereits eingeschriebene Daten korrigiert werden sollen. Zur Steuerung I eines solchen Peilzeigerstrahles an einen durch eine X- und Y-Koordinate festgelegten Punkt sind verschiedene Systeme bekannt; bei manchen wird ein von Hand zu plazierender Steuergriffel, bei anderen eine Rollkugel-Steuerung verwendet. Bei solchen Systemen werden Analogpotentiometer verwendet, die direkt vom Steuerorgan angetrieben werden, um die Ablenkspannungen für den Peilzeigerstrahl in der X- und Y-Koordinate zu liefern. Bei manchen Systemen werden auch dazu digitale Codiereinrichtungen verwendet. Ein solches bekanntes System, bei dem eine Rollkugel verwendet

Ktz/Or

28. Juli 1970

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wird, benützt eine auf Rollen gelagerte Kugel, um eine Rotation der Kugel sowohl in polarer als auch in äquatorialer Richtung, also um zwei zueinander senkrechte Achsen vornehmen zu können.

Eine Rolle eines jeden Rollensatzes, die mit der Kugel im Eingriff steht, bewirkt, daß eine Blende mit einer Vielzahl von Linien rotiert und dadurch einen Lichtstrahl unterbricht; der Lichtstrahl wird von einer Photozelle überwacht, deren Ausgangssignal eine Pulsformerschaltung mit einem Schwellwert durchläuft, um zu verhindern, daß anstatt eines einzigen breiten Impulses eine Serie von Nadelimpulsen erzeugt wird«. Bei diesem bekannten System wird die Rotationsrichtung der Kugel um eine Achse durch eine Schleifkupplung und einen Hebelmechanismus für die Blenden bestimmt; solch ein Mechanismus ist zwar für eine stationäre Apparatur recht gut brauchbar, jedoch nicht für den Einsatz in beweglichen Objekten, in denen hohe Beschleunigungskräfte und Vibrationen auftreten, wie zum Beispiel in Plugzeugen.

Für mobilen Einsatz ist daher ein Peilzeiger-Steuersystem erwünscht, bei dem logische Schaltungen in Festkörper-Bauweise verwendet werden, um die Größe und Richtung des Steuerorgans zu bestimmen. Es ist auch wünschenswert, Fehlanzeigen auszuschalten, die als Folge einer Art Kontaktprellen oder des Arbeitens unter Randbedingungen sonst auftreten können. Es ist weiterhin wünschenswert, daß der Peilzeigerstrahl anfangs auf auf dem Bildschirm in der Mitte liegt und dann erst aus dieser zentralen Lage in Richtung der X- und Y-Koordinate entsprechend den Bewegungen des Steuerorgans um seine zwei Achsen abgelenkt wird; es ist weiterhin" erforderlich, daß die Bewegung des Peilzeigerstrahles am

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Rande des Bildschirmes aufhört und nicht etwa zur Mitte des Bildschirmes oder gar auf dessen andere Seite zurückspringt; der Peilzeigerstrahl soll sich vielmehr sofort vom Rande des Bildschirmes durch Betätigung des Steuer-5 organes in die gewünschte Richtung wegbewegen lassen; es ist ferner wünschenswert, dafür zu sorgen, daß sich der Peilzeigerstrahl unverzüglich vom Rande des Bildschirmes in seine zentrale Lage bewegt, ohne daß das Steuerorgan um eine oder beide Achsen bewegt zu werden braucht, und daß sich eine Grob- und Peineinstellung des Peilzeiger-Strahles entsprechend der Bewegung des Steuerorganes bewerkstelligen läßt.

Bei dem im folgenden beschriebenen System wird die Größe und Richtung der Drehung des Steuerorgans um eine Achse mittels einer Codescheibe bestimmt, und es werden mittels der Codescheibe in zugeordneten logischen Schaltungen nur dann Impulse erzeugt, wenn sich die Codescheibe um einen bestimmten, relativ großen Winkel gedreht hat; die Impulse werden in ihrer Gesamtheit vorwärts und rückwärts gezählt und ergeben ein digitales Zählergebnis, das dann in ein Analogsignal umgewandelt wird, dessen Größe und Vorzeichen der Größe bzw. der Richtung der Drehbewegung des Steuerorgans um seine Achse entspricht. Diese Anordnung vermeidet Blenden, die flattern können, Schleifkupplungen, Winkel-Stellungsgeber und/oder Getriebe, wie sie in bekannten Peilzeigersystemen verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Peilzeiger-Steuerungseinrichtung für Radar-Sichtgeräte mit einer nach allen Richtungen bewegbaren Rollkugel, deren Bewegung nach Größe und Richtung mittels in zwei Koordinatenrichtungen (X- und Y-Koordinate) angeordneten mechanischen Abnehmern,

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z.B. Rollen, in ebendiese Bewegungskoordinaten aufgespalten wird, wobei jeder einzelne Abnehmer ein Steuerorgan für die Ablenkspannungen für die X- und Y-Koordinate einer Kathodenstrahlröhre betätigt.

Erfindungsgemäß wird jede der Ablenkspannungen (für die X- und Y-Koordinate) mittels einer logischen Schaltung erzeugt, und die mit den Abnehmern gekuppelten Steuerorgane bestehen aus je einer lichttransparenten, einseitig beleuchteten, kreisrunden Codescheibe mit mindestens einer lichtundurchlässigen Linie und einer Steueranordnung aus drei nebeneinander in gewissem Abstande auf der anderen Seite der Codescheibe angeordneten Photodioden, deren Ausgangssignale die logischen Schaltungen steuern.

In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht jede logische Schaltung zur Erzeugung der betreffenden Ablenkspannung aus zwei Flip-Flop-Stufen, die von den Ausgangsspannungen der außen angeordneten Photodioden abwechselnd "gesetzt" und gleichzeitig von der Ausgangsspannung der in der Mitte angeordneten Photodiode "rückgestellt" werden; die Ausgangsimpulse der Flip-Flop-Stufen werden über eine ODER-Schaltung als Zählimpulse einem aus einer Mehrzahl von Zählstufen aufgebauten reversiblen Binärzähler eingegeben, während ein Signal der jeweils "gesetzten" Flip-Flop-Stufe als Zählrichtungssignal (aufwärts oder abwärts) dem Binärzähler zugeführt wird; die Ausgangssignale der einzelnen Zählstufen des Zählers werden entsprechenden Stufen eines Digital/Analogwandlers zugeführt, dessen Ausgangssignal die betreffende Ablenkspannung ergibt.

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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert; die einzelnen Figuren stellen schernatisch dar:

Fig. 1 eine Ansicht der Rollkugel-Anordnung mit der Codescheibe von oben gesehen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Rollkugel-Anordnung, teilweise im Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. J5 ein Blockschaltbild des Peilzeiger-Steuersystems;

Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform des Steuerorganes;

Flg. 5 eine Ansicht von oben mit zwei Steuerorganen gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Typ;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines vorwärts und rückwärts zählenden Zählsystems, das bei der Anordnung nach der Erfindung verwendet werden kann;

Flg. 7 ein Teilschaltbild für eine Zusatzeinrichtung zur erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Steuerschaltung;

Fig. 9 eine modifizierte Form einer Codescheibe zur Verwendung bei dem hier beschriebenen System.

Gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Rollkugel-Anordnung mit der Codescheibe dargestellt. Eine Rollkugel 11 wird von einem Sockel 12, der auf einer Grundplatte 15 montiert ist,

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aufgenommen. Die Kugel 11 ist weiterhin um eine erste Achse drehbar gelagert, die durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist; die Drehachse ist verwirklicht durch diametral angebrachte Rollen 15 und 16. Die Kugel ist weiterhin um eine zweite, zur ersten Achse 14 senkrechte Achse 17 drehbar gelagert, und zwar mittels diametral angeordneter Rollen 18 und 19. Der andere Teil der Kugel ragt durch eine Öffnung 20 in einem Panel 22, das in gewissem Abstande über der Grundplatte 15 montiert ist, aus dem Aufbau heraus, so daß die Kugel von Hand um jede der Achsen 14 und 17 rotiert werden kann, wie es durch die Pfeile bei X und Y angezeigt ist.

Die auf der Kugeloberfläche aufliegenden Rollen 16 und werden bei Rotation der Kugel 11 um die Drehachsen 14 und in umgekehrter Richtung angetrieben. Durchsichtige Codescheiben 25 und 24 sind mittels Achsen 25 bzw. 26 mit den Rollen 16 bzw. 19 verbunden, so daß die Codescheiben 23 und bei Rotation der Kugel in X- und Y-Richtung ebenfalls in umgekehrter Richtung bewegt werden. Die Codescheiben 23 und 24 sind mit radialen Linien 27 in gleichem Abstande versehen (s. Pig. 2), zu einem Zwecke, der später noch beschrieben wird. Jeder Codescheibe 23 und 24 ist eine Lichtquelle 28 bzw. 28' zugeordnet und jeweils eine Photodiodenanordnung 29 bzw. 29', die auf der anderen Seite der Codescheiben angeordnet ist; sie spricht auf die Lichtunterschiede zwischen den Linien 27 und den transparenten Teilen 30 der jeweiligen Codescheibe 23 oder 24 an, wie nun beschrieben wird.

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In Pig. 3 ist die für die X-Riehtung vorgesehene Codescheibe 23 als in eine Richtung abgewickelt gezeichnet; die Lichtquelle 28 ist schematisch als auf der einen Seite befindlich gezeichnet und die Photodiodenanordnung auf der anderen Seite. Das Licht der Lichtquelle 28 wird von den transparenten Teilen 30 der Codescheibe 23 hindurchgelassen, von den Linien 27 dagegen abgeschirmt. Die Photodiodenanordnung 29 besteht aus drei Photodioden 3I» 32 und 33* die mit einer logischen Schaltung 34 für die X-Richtung λ gekoppelt sind. Die drei Photodioden der Photodiodenanordnung 29', die der Y-Richtung bzw. der Codescheibe zugeordnet sind, werden mit einer ebensolchen logischen Schaltung 41 gekoppelt; es genügt daher, wegen der identischen Arbeits- und Aufbauweise nur die logische Schaltung 34 für die X-Richtung zu beschreiben. Die Photodioden 31* 32 und 33 sind in gleichmäßigem Abstande angeordnet, der kleiner ist als der Abstand der lichtundurchlässigen Linien 27 auf den Codescheiben.

Zwei bistabile Schaltungen, z.B. Flip-Flop-Stufen 35 und 36, sind vorgesehen, deren Rückstelleingängen 37 bzw. 38 eine

geeignete Steuerspannung, in diesem Falle ein negativer I Impuls, eingegeben wird, um die Flip-Flop-Stufen 35 und in ihre erste stabile Lage rückstellen zu können. Die in der Mitte zwischen den beiden anderen Dioden 32 und 33 angeordnete Diode 31 wird dazu mit ihrem Ausgang über einen Verstärker 39 an die Rückstelleingänge 37 und 38 geführt. Wenn also die Photodiode 3I von einer lichtundurchlässigen Linie 27, beispielsweise der Linie A, überdeckt und das Licht abgeschirmt wird, gelangt ein negativer Impuls an die Rückstelleingänge 37 und 38, wodurch die Flip-Flop-Stufen 35 und 36 rückgestellt werden.

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Die Flip-Plop-Stufen 35 und 36 haben Setzeingänge 4o bzw. 42, denen ein geeignetes Signal, in diesem Fall wiederum ein negativer Impuls, zugeführt wird, um die Flip-Plop-Stufen 35 und 36 in ihren zweiten stabilen Zustand ("Ein"-Lage) zu schalten. An den Ausgängen 43 und 44 der Flip-Flop-Stufen 35 bzw. 36 stehen dann Ausgangsspannungen an.

Das am Ausgang 43 der Flip-Flop-Stufe 35 anstehende Signal wird an den Sperreingang 45 einer NAND-Schaltung 46 angelegt. Die Photodiode 32 wird ausgangsseitig über einen Verstärker 47 an den Signaleingang 48 der NAND-Schaltung 46 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Setzeingang 42 der Fllp-Flop-Stufe verbunden ist. In gleicher Welse wird das am Ausgang 44 der Flip-Flop-Stufe 35 anstehende Signal an den Sperreingang 49 einer NAND-Schaltung 50 angelegt. Der Ausgang der Photodiode 33 wird über einen Verstärker 52 an den Signaleingang der NAND-Schaltung 50 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Setzeingang 40 der Flip-Flop-Stufe 35 verbunden ist.

Wenn nun die Codescheibe 23 in die durch den Pfeil 54 gekennzeichnete Richtung "abwärts" bewegt wird, und zwar solange, bis die Photodiode 32 mit der Linie B in Deckung ist und die Lichtquelle 28 dann abgeschirmt wLrd, so erscheint ein Impuls am Signaleingang 48 der NAND-Schaltung 46. Unter der Annahme, daß die Flip-Flop-Stufe 35 noch nicht in ihre zweite stabile Lage ("Ein"-Lage) geschaltet worden ist und so an ihren Ausgang 43 kein Signal erscheint, daß also kein Sperrsignal am Sperreingang 45 der NAND-Schaltung 46 anliegt, wird das am Signaleingang 48 der NAND-Schaltung 46 anstehende Signal diese passieren und an den Setzeingang 42 der Flip-Flop-Stufe 36 gelangen; dadurch wird diese in die zweite stabile Lage ("Ein"-Lage) geschaltet, und es erscheint an

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ihrem Ausgang 44 ein Signal und somit auch ein Sperrsignal am Sperreingang 49 der NAND-Schaltung 50, wodurch diese gesperrt wird.

In gleicher Weise wird bei Bewegung der Codescheibe 23 in die durch den Pfeil 55 gekennzeichnete Richtung "aufwärts" die lichtundurchlässige Linie C mit der Photodiode 33 zur Deckung kommen und die Lichtquelle 28 abschirmen, so daß am Signaleingang 53 der NAND-Schaltung 50 ein Impuls erscheint. Wenn nun die beiden Flip-Flop-Stufen 35 und 36 * infolge des Anlegens eines Rückstellsignals aus der Photodiode 31 an die Rückstelleingänge 37 und 38 zurückgestellt sind, so kann am Sperreingang 49 der NAND-Schaltung 50 kein Sperrsignal anliegen; das am Signaleingang 53 der NAND-Schaltung 50 anstehende Signal wird also diese passieren und am Setzeingang der Flip-Flop-Stufe erscheinen, wodurch diese in ihre zweite stabile Lage ("Ein"-Lage) geschaltet wird. Das "Setzen" der Flip-Flop-Stufe 35 erzeugt ein Ausgangssignal an ihrem Ausgang 43 und ein Sperrsignal am Sperreingang 45 der NAND-Sohaltung 46j dadurch wird diese gesperrt, und es wird ein weiteres ^Setzen" der Flip-Flop-Stufe 36 solange verhindert, bis die Flip-Flop-Stufe 35 durch ein Rückstellsignal an ihren Rückstelleingang 37 rückgestellt worden ist.

Die Ausgangssignale der Flip-Flop-Stufen 35 und 36 (Ausgänge 43 und 44) werden den Eingängen einer ODER-Schaltung 56 eingegeben, deren am Ausgang 57 auftretendes Ausgangssignal einem Impulsgenerator 60 zugeführt wird. Man ersieht also, daß, wenn immer entweder die Photodiode oder die Photodiode 33 mit einer liohtundurchlässigen Linie 27 bündig steht, und so das Vorbeigehen einer solchen Linie ankündigt, eine der Flip-Flop-Stufen 35 oder 36 vom

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ruckgestellten Zustand in ihre "Ein"-Lage geschaltet wird, was jedes Mal die Erzeugung eines Impulses im Impulsgenerator 60 bewirkt. Man ersieht ferner, daß, wenn beide Flip-Flop-Stufen 35 und 36 durch einen Impuls aus der Photodiode 31 in ihren rückgestellten Zustand geschaltet worden sind - das geschieht, wenn eine lichtundurchlässige Linie mit der Photodiode 31 bündig steht - , sie noch solange rückgestellt bleiben, bis eine oder die andere Flip-Flop-Stufe 35 oder 36 durch das Vorbeigehen einer benachbarten lichtundurchlässigen Linie 27 an den Photozellen 32 oder in ihre "Ein"-Lage geschaltet worden ist. So hat ein etwaiges Hin- und Herwackeln einer bestimmten Linie 27, beispielsweise der Linie A, vor der Photodiode 31, was durch Vibrationen geschehen kann, keinen Einfluß auf die Flip-Flop-Stufen 35 und 36. In gleicher Weise bleiben die Flip-Flop-Stufen 35 und 36, wenn sie erst einmal in ihre "Ein"-Lage geschaltet worden sind, so lange in dieser "Ein"-Lage, bis sie durch Anlegen eines Rückstellimpulses an den entsprechenden Rückstelleingang 37 oder 38 rückgestellt worden sind.

Rückstellimpulse werden, wie bereits erwähnt, immer dann erzeugt, wenn eine lichtundurchlässige Linie 27 an der Photodiode 3I vorbeigeht. Man ersieht schließlich auch noch, daß die Flip-Flop-Stufe 35 nur dann 'gesetzt" wird, wenn sich die Codescheibe 23 in Richtung 55 "aufwärts" bewegt, und daß die Flip-Flop-Stufe 36 nur dann "gesetzt" wird, wenn sich die Codescheibe 23 in Richtung 54 "abwärts" bewegt; das bedeutet, daß die Flip-Flop-Stufen 35 und 36 niemals gleichzeitig "gesetzt"· werden können.

Mit der Flip-Flop-Stufe 35 ist eine Aufwärts-Zähleinrichtung über eine Leitung 63 gekoppelt, an der ein Signal ansteht, wenn die Flip-Flop-Stufe 35 "gesetzt" wird.

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Ebenso ist mit der Flip-Flop-Stufe 36 über eine Leitung 64 eine Abwärts-Zähleinrichtung gekoppelt, an der ein Signal ansteht, wenn die Flip-Flop-Stufe 36 "gesetzt" wird. Man ersieht, daß ein Einzelimpuls am Ausgang des Impulsgenerators 60 immer dann auftritt, wenn entweder die Photodiode 32 oder die Photodiode 33 das Vorbeigehen einer lichtundurchlässigen Linie in Richtung 54 "abwärts" bzw. in Richtung 55 "aufwärts" anzeigt, und daß dann ein Signal an der Leitung 63 bzw. an der Leitung 64 ansteht, wodurch die Bewegungsrichtung der Codescheibe 23 angegeben wird. "

Das am Ausgang 62 des Impulsgenerators 60 anstehende Signal wird dem Eingang 65 "fein" und dem Eingang 66 "grob" eines X-Zählers 67 über einen Umschalter 68 eingegeben. Der Zähler 67 ist ein gewöhnlicher Vorwärts/Rückwärts-Zähler für Impulse und zählt kumulativ die vom Impulsgenerator gelieferten Aufwärts- und Abwärtsimpulse. Die an den Leitungen 63 und 64 anstehenden Aufwärts- und Abwärts-Zählimpulse werden dem Zähler 67 eingegeben und bestimmen in diesem die Zählrichtung "aufwärts" bzw. "abwärts". Wenn also beispielsweise an der Leitung 64 ein Signal ansteht und vom Impulsgenerator 60 zehn Impulse an den Zähler 67 geliefert werden, dann zählt | dieser zehn Impulse nach abwärts. Wenn nun angenommen wird, daß das Signal an der Leitung 64 aufhört, dafür aber ein Signal an der Leitung 63 ansteht, und es wird zusätzlich noch ein Impuls vom Impulsgenerator 60 an den Zähler 67 geliefert, so zählt dieser um einen Impuls "aufwärts" und reduziert den Zählerstand in Abwärtsrichtung um eins, so daß sich schließlich ein Zählerstand neun ergibt.

Der X-Zähler 67 hat eine Mehrzahl von digitalen Ausgängen 69, an denen jeweils Signale anstehen, die den Kumulativwert der Zählerstellung des Zählers 67 in bekannter Weise angeben.

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Die Digitalausgänge 69 des Zählers 67 werden in bekannter Weise einem Digital/Analogwandler 70 eingegeben, dessen analoges Ausgangssignal dem Zählerstand des Zählers 67 entspricht.

Das Peilzeiger-Sichtgerät enthält eine gewöhnliche Kathodenstrahlröhre 73 mit dem Elektronen-Emissionssystem 74, dessen Elektronenstrahl 75 auf einen Schirm 76 trifft. Der Elektronenstrahl 75 wird in der X- und Y-Koordinate mittels Ablenkspulen 77 bzw. 78 auf dem Schirm 76 abgelenkt. Der Ausgang des Digital-/Analogwandlers 70 ist mit den X-Ablenkspulen 77 verbunden. Der Eingang 79 der Y-Ablenkspulen 78 ist mit einem entsprechenden Digital/Analogwandler verbunden, der als in der logischen Schaltung 41 für die Y-Koordlnate enthalten zu denken ist, die der Codescheibe 24 zugeordnet ist.

Bei einer typischen Anwendung werden von den beiden Digital/ Analogwandlern X- bzw. Y-Ablenkspannungen geliefert, um den Elektronenstrahl 75 normalerweise auf die Mitte des Schirmes 76 zu lenken. So resultiert eine Aufwärtszählung des X-Zählers 67 in einer Ablenkung des Elektronenstrahles um eine gewisse Entfernung von der Mitte nach rechts in Richtung der X-Achse, während eine Abwärtszählung eine entsprechende Ablenkung nach links von der Mitte auf der . X-Achse bewirkt. In gleicher Weise bewirkt eine Aufwärtszählung im Y-Zähler eine Ablenkung des Elektronenstrahles 75 nach oben von der Mitte in Richtung der Y-Achse und eine Abwärtszählung eine Ablenkung nach unten. Aufwärts- und Abwärtszählungen in X- und Y-Zähler bewirken eine Ablenkung des Elektronenstrahles in entsprechende Richtungen (X- und Y) auf dem Schirm.

Wenn die beiden Flip-Flop-Stufen 35 und 36 infolge des Passierens der lichtundurehlässigen Linie A an der Photodiode 31 gesperrt sind, so ergibt eine Bewegung der

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Codescheibe 23 in Richtung 54 "abwärts", daß die Photodiode 32 das Vorbeigehen der Linie B anzeigt, was in der Erzeugung eines Abwärtszählsignals auf der Leitung 64 und eines Impulses im Impulsgenerator 60 resultiert, der dem Zähler 67 eingegeben wirdj dieser zählt also in Richtung "abwärts" einen Impuls. Eine weitere Bewegung der Codescheibe 23 in Richtung 54 "abwärts" bewirkt, daß die Photodiode 3I das Vorbeigehen der Linie B registriert und beide Flip-Flop-Stufen 35 und 36 zurückstellt, wodurch die Abwärtszählung beendet wird. Wenn sich die Codescheibe noch weiter in Richtung 54 "abwärts" bewegt, zeigt die Photodiode 32 das Passieren der Linie Cl an, die Flip-Flop-Stufe 36 wird wieder"gesetzt", ein zweiter Impuls wird vom Impulsgenerator 60 erzeugt und dem Zähler 67 eingegeben, ein Abwärtszählsignal steht erneut an der Leitung 64 an, und der Zähler 67 zählt um zwei Impulse in Abwärtsrichtung. Wenn sich die Codescheibe 23 weiter in Richtung 54 "abwärts" dreht, so registrieren die Photodioden 32 und 31 aufeinanderfolgend das Vorbeigehen der Linien Cl, Al und Bl, "setzen" die Flip-Flop-Stufe 36 und stellen sie wieder zurück; das ergibt im Zähler 67 eine Abwärtszählung von insgesamt vier Impulsen.

Es sei nun angenommen, daß die Photodiode 3I mit der Linie Bl bündig steht, und daß die Flip-Flop-Stufe 36 so rUckgestellt worden ist. Die Flip-Flop-Stufe 35 ist dabei in ihrem rückgestellten Zustand verblieben, - obwohl die Photodiode das Vorbeigehen der Linien A, B, Cl und Al registriert hat - weil die NAND-Schaltung 50 ja gesperrt ist. Wenn die Codescheibe 23 in Richtung 55 "aufwärts" bewegt wird, vermerkt die Photodiode 33 das Vorbeigehen der Linie Al, die Flip-Flop-Stufe 35 wird "gesetzt", 08 entsteht ein Aufwärtszählslgnal an der

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Leitung 6j5, und der Impulsgenerator 6O liefert einen weiteren Impuls; der Zähler 67 zählt einen Impuls in Aufwärtsrichtung und hat schließlich einen Zählerstand von drei Impulsen in Abwärtsrichtung.

Die Kugel 11 kann um die X- und Y-Achse unbegrenzt, irgendeine Zahl von kompletten Umdrehungen von Hand rotiert werden, es wird jedoch bei einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen der Fall eintreten, daß der Elektronenstrahl 75 bis zum Rand des Schirmes 76 abgelenkt ist. Wenn der Zähler 67 aus einer binären Zählkette aufgebaut ist, und wenn die größte zu zählende Zahl so gewählt ist, daß bei dieser die Ablenkung des Elektronenstrahls bis zum Rand des Schirmes 76 erfolgt ist, dann würde eine Weiterbewegung der Kugel 11 in gleicher Richtung und somit die Erzeugung eines weiteren Impulses im Impulsgenerator 60 bewirken, daß der Zähler 67 auf Null zurückspringt; infolgedessen würde der Elektronenstrahl augenblicklich in die Schirmmitte bzw. auf die entgegengesetzte Seite des Schirmes springen.

Wenn der Elektronenstrahl 75 bis zum Rande des Schirmes 76 abgelenkt worden ist, so sollte die weitere Zuführung von Impulsen an den Zähler 6j unterbunden werden, bis und wenn nicht die Bewegung der Kugel um die gleiche Achse umgekehrt wird, und es sollte der Elektronenstrahl 75 nur infolge einer solchen Bewegung zur Mitte oder zum Rand gegenüber abgelenkt werden, anstatt von selbst zur Mitte oder zum gegenüberliegenden Rand zu springen.

In Fig. 7 ist eine End-Zählschaltung gezeichnet, die in Verbindung mit der Zählanordnung gemäß Fig. 6 verwendet werden kann. Hler werden alle Ausgangssigsaale φ, die einen

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Signalpegel "1" auf Grund einer Null-Zählung haben, einer UND-Schaltung 59 zugeführt, während alle Ausgangssignale Q, die den Signalpegel "1" auf Grund der höchsten Zählung haben, einer weiteren UND-Schaltung 58 zugeführt werden. Die an den Leitungen 63 und 64 (s. Fig. 6) anstehenden Aufwärts- und Abwärtssignale und die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 58 und 59 werdenNAND-Schaltungen 61 bzw. 8l eingegeben. Das Signal am Ausgang 62 des Impulsgenerators wird beiden NAND^chaltungen 61 und 81 zugeführt. Die Ausgangs- ä signale der NAND-ßchaltungen 61 und 81 werden über eine ODER-Schaltung 82 den Eingängen 65 und 66 des Zählers 67 eingegeben. Man ersieht, daß beim Aufwärtszählen des Zählers 67 beim Auftreten eines Signales am Ausgang der UND-Schaltung die NAND-Schaltung 61 gesperrt wird, und daß keine weiteren Impulse in den Zähler 67 gelangen können, solange ein Aufwärtssignal an der Leitung 63 ansteht, und daß ferner die NAND-Schaltung 8l durch die Abwesenheit eines Abwärtszählsignals an der Leitung 64 gesperrt ist. Auf diese Weise bleibt der Elektronenstrahl 75 an einem Rande des BiIdschirmes 76 stehen,, obwohl die Kugel 11 in Aufwärtsrichtung weitergedreht wird. Wenn nun die Kugel 11 in Abwärtsrichtung gedreht wird, erscheint an der Leitung64 ein Abwärtszähl- f signal, das die NAND-Schaltung 81 freigibt, so daß wieder Impulse in den Zähler 67 gelangen könnenj dieser zählt nun von seinem höchsten Zählerstand abwärts, und der Elektronenstrahl 75 wird entsprechend vom Rande weg abgelenkt. Die Arbeitsweise der End-Zählschaltung beim Zählerstand Null ist identisch der beschriebenen.

Bei der Arbeitsweise "fein" werden die Ausgangsimpulse (Ausgang 62) des Impulsgenerators 60 dem Eingang 65 "fein" des Zählers-67 eingegeben, wobei dieser bei jedem Impuls um 1 Bit weiterzählt. Bei der Arbeitsweise "grob", bei der

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die Impulse über den Schalter 68 dem Eingang 66 "grob" des Zählers 67 eingegeben werden, zählt der Zähler 67 bei jedem Impuls um eine höhere Ordnung von Bits weiter, beispielsweise um die vierte Ordnung, Auf diese Weise wird der Peilzeiger - unter dieser Annahme - acht mal schneller über den Bildschirm bewegt, wenn die Kugel 11 um eine gleiche Strecke bei der Rotation bewegt wird.

Da die Kugel 11 keine vorbestimmte Lage in Bezug auf die Stellung des Peilzeigers 75 auf dem Schirm 76 einnimmt, es sei denn, die Kugel 11 ist so weit bewegt worden, daß der Peilzeiger am Rande des Bildschirmes steht und so die End-Zählung eingeleitet worden ist, so ist es wünschenswert, dafür zu sorgen, daß die Flip-Flop-Stufen 35 und 56 (Fig. 3) unverzüglich rückgestellt und der Zähler 67 auf seine NuIlstellung zurückgestellt werden. Der Zähler 67 für die X-Richtung und ebenso der in der logischen Schaltung 41 enthaltene Zähler für die Y-Riehtung, hat einen Rückstelleingang 83 für diesen Zweck. Mittels eines Schalters 84 wird eine Spannung 85 an die Rückstelleingänge 83 angelegt, weiterhin an die Rückstelleingänge 37a und 38a der Flip-Flop-Stufen 35 und 36 der logischen Schaltungen 34 und 41; dadurch werden die Flip-Flop-Stufen 35 und 36, die Zähler 67 der logischen Schaltungen 34 und 41 unverzüglich rückgestellt, was zur Folge hat, daß der Peilzeiger zur Schirramitte zurückkehrt, ohne daß die Kugel bewegt zu werden braucht. Wenn nachher die Kugel wieder bewegt wird, erfährt der Peilzeiger wieder die oben beschriebene Ablenkung.

In der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Anordnung ist das einzige Steuerelement für den Peilzeiger, nämlich die Kugel 11, gemäß Flg. 1 und 2, durch zwei von Hand drehbare Räder oder

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Zylinder 86 und 87 ersetzt. Da die den Zylindern 86 und 87 zugeordneten Codescheiben, Lichtquellen usw. für jeden Zylinder gleich sind, wird nur eine Anordnung beschrieben.

Jeder Zylinder (86, 87) ist auf einer drehbaren Achse 88 befestigt, die um die X-Achse 14 bzw. um die Y-Achse I7 rotierbar ist. Die Codescheiben 23 und 24 sind auch auf den entsprechenden Achsen 88 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zylinder 86 und 87 unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet gezeichnet, und die oberen Teile ragen durch Löcher 89 bzw. 90 in der Deckplatte 22 nach oben heraus. Die rechtwinkelige Anordnung ist jedoch in der praktischen Ausführung nicht unbedingt nötig, vielmehr können die Zylinder 86 und 87 auch parallel angeordnet sein. Eine (einzige) Lichtquelle 28 ist in einem Gehäuse 92 an der Deckplatte 22 angebracht; das Gehäuse 92 hat einen abnehmbaren Deckel So» um gegebenenfalls das Lämpchen ersetzen zu können. Das Licht der Lichtquelle wird mittels einer Optik 95 (Lichtleiterstäbe aus Piber-Glas) zur einen Seite der Codescheibe 23 geleitet, die Photodioden 31 # 32 und 33 sind auf deren anderen Seite angeordnet, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Ein weiterer Lichtleiterstab 96 führt vom Gehäuse 92 durch ein Loch 97 in der Deckplatte 22 nach außen und zeigt der Bedienungsperson an, daß die Lichtquelle in Ordnung ist. Die Ausgangssignale der drei den Codescheiben 23 und 24 bzw. den logischen Schaltungen 34 bzw. 41 (Pig. 3) für die X- bzw. Y-Richtung zugeordneten Photodioden 31* 32 und 33 werden, wie im ersten Beispiel, zur Steuerung den logischen Schaltungen 34 und 41 zugeführt, und die Arbeitsweise ist die gleiche wie beim obigen Ausführungsbeispiel.

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In Pig. β ist ein Ausführungsbeispiel einer Register-Logik schematisch dargestellt, die für den X- und Y-Zähler 6¹J verwendet werden kann. Diese enthält als Grundelement eine aus einer Mehrzahl von Flip-Flop-Stufen 100 bestehende Zählkette; nur vier davon sind dargestellt. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden neun solcher Plip-Plop-Stuf en verwendet, die Zählkette hat also neun Stellen. Die Flip-Flop-Stufen 100 sind käufliche Mikro-Bauelemente und brauchen daher im Detail nicht beschrieben zu werden.

Der Ausgang 62 des Impulsgenerators 60 wird mit den Taktoder Triggereingängen CK über eine Leitung 102 jeder der Flip-Flop-Stufen verbunden; eine Leitung 103 verbindet alle Rückstelleingänge CL der Flip-Flop-Stufen. Jede Flip-Flop-Stufe 100 hat auch einen Freigabeeingang JK und einen "1"- und "0"-Ausgang 105 bzw. 106, die im Bauteil mit Q bzw. Q bezeichnet sind. Jeder den Takteingängen CK (Leitung 102) zugeführte Impuls bewirkt, daß die Flip-Flop-Stufe in den jeweils anderen stabilen Zustand geschaltet wird, vorausgesetzt, daß ein Freigabesignal am JK-Eingang (Leitung 104-) anliegt, wobei die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Freigabesignals am JK-Elngang einer gegebenen Flip-Flop-Stufe 100 von den Zuständen aller Stufen niedrigerer Ordnung in der Zählkette abhängig ist. Die Q- und U-Ausgänge (Leitungen 105 bzw. 106) der Flip-Flop-Stufen 100 sind die Digitalausgänge 69 (Fig. 3), die dem Digital/Analogwandler eingegeben werden.

Die Aufwärts- und Abwärtszählsignale an den Leitungen 63 bzw. 64 (Fig. 3) werden an die Zählketten I07 bzw. 108 von UND-Schaltungen angelegt, die bestimmen, ob ein Freigabesignal an die JK-Eingänge (Leitungen 104) der Flip-Flop-Stufen 100 angelegt wird oder nicht, woduroh die ·ZShlriohtung

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CF. Mason - 5

festgelegt wird. Das Aufwärtszählsignal (an Leitung 63) wird also dem einen Eingang I09 der UND-Schaltung 110 zugeführt, während an ihrem Eingang 112 der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 100-1 angelegt ist; das Abwärtszählsignal (Leitung 64) wird an den Eingang 11? einer weiteren UND-Schaltung 114 angelegt, während an ihrem zweiten Eingang der Gl-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 100-1 liegt. So wird die UND-Schaltung 110 durch die Anwesenheit eines Aufwärtszählsignals "1" an der Leitung 63 freigegeben, so daß, wenn am Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 100-1 eine "l" ansteht, die Flip-Flop-Stufe 100-2 über die Tore 110 und II7 freigegeben wird. Die Flip-Flop-Stufe 100-2 ändert dann ihren Zustand beim nächsten Impuls aus dem Impulsgenerator 60 und erhöht so den Zählerstand des Zählers um eins. Umgekehrt wird die UND-Schaltung 114 durch ein Abwärtszählsignal "1" auf der Leitung 64 freigegeben, so daß, wenn am δΐ-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 100-1 eine "l" ansteht, die Flip-Flop-Stufe 100-2 Über die Tore 114 und II7 freigegeben wird. Die Flip-Flop-Stufe 100-2 ändert nun beim nächsten Impuls aus dem Impulsgenerator 60 ihren Zustand und erniedrigt so den Zählerstand des Zählers um eins. Die Ausgänge 116 und 118 der Tore 114 bzw. 110 werden auch über Verstärker 119 bzw. 120 und Tore 122 bzw. 123 mit der nächsten Stufe verbunden.

Eine Grob-Fein-Steuerschaltung 124 sorgt für die Ausblendung von Prellerscheinungen während der Umschaltung grob/fein und erfüllt auch eine ODER-Funktion für die Rückstellung der Zählstufen mit der niedrigeren Ordnung,

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CP. Mason - 3

d.i. 100-1, 100-2 lind 100-3. Die Grob-Fein-Steuerschaltung 124 enthält eine Flip-Flop-Stufe 125, die einen Setz-Eingang 126 für "grob" und einen Setz-Eingang 127 für "fein" hat; diese sind mit den entsprechenden Kontakten des Umschalters 68 verbunden, dessen Schaltärm an Masse liegt. Über die Setzeingänge 126 und 127 sind in Serie geschaltete Widerstände 129 und 130 gelegt; an ihrem Verbindungspunkt wird eine Spannung, z.B. + 5 V, angelegt. Der "Fein"-Ausgang 132 der Fllp-Flop-Stufe 125 wird mit den Sperreingängen 133 und 134 von Toren 135 bzw. 136 verbunden, so daß diese Tore gesperrt sind, wenn der Schalter 68 auf "fein" gestellt ist. Die Aufwärts- und Abwärtszählsignale an den Leitungen 63 bzw. 64 werden den Signaleingängen 137 bzw. 138 der Tore 135 bzw. I36 eingegeben. Der "Grob"-Ausgang 139 der Flip-Flop-Stufe 125 wird mit einem Eingang einer ODER-Schaltung 140 verbunden, deren,Ausgang 141 über eine NAND-Schaltung 142 mit den Rückstelleingängen CL (Leitungen 103) der Flip-Flop-Stufen 100 der niedrigeren Ordnung, nämlich 100-1, 100-2 und 100-3, verbunden ist.

Wenn die Flip-Flop-Stufe 125 auf ihren stabilen Zustand "grob" geschaltet hat, so liegt am "Fein"-Ausgang 132 keine Spannung an, und es werden also von den Toren 135 und 136 die Sperrsignale entfernt; so können daher die Aufwärts- oder Abwärtszählsignale in den Leitungen 63 bzw. 64, wie dem gerade ist, die Tore 135 oder I36 passieren und zu einer ODER-Schaltung 143 gelangen, deren Ausgang mit dem JK-Eingang (Leitung 104) der vierten Zählstufe 100-4 verbunden 1st.

Wenn der Grob/Fein-Umschalter 68 auf "fein" gestellt ist, sind sämtliche Zählstufen 100 des Zählers 67 als Aufwärts-Abwärtszähler geschaltet, so daß jeder am Ausgang 62 des

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- -es -

CP. Mason - 3

Impulsgenerators 6O erzeugte Impuls den Zähler 67 um 1 Bit vor oder zurück schaltet, wie es durch die Signale an den Leitungen 63 oder 64 bestimmt wird. Ist der Umschalter 68 aber auf "grob" gestellt, werden die ersten Stufen 100-1, 100-2 und 100-3 rückgestellt und sind sozusagen kurzgeschlossen, so daß die die Zu- bzw. Abnahme des ZählerStandes bestimmenden Signale nur die vierte Zählstufe 100-4 als niedrigste Zählstufe beeinflussen.

. Die Rückstelleingänge 83 sind direkt mit dem Rückstellein- * gang CL (Leitung I03) der vierten Zählstufe 100-4 und den der Zählstufen mit nochhöherer Ordnung (nicht gezeichnet) bis zur Zählstufe 100 - η verbunden. Der Rückstelleingang ist auch mit der ODER-Schaltung l40 verbunden, die über die NAND-Schaltung 142 mit den Rückstelleingängen der drei ersten Zählstufen 100-1, 100-2, 100-3 verbunden ist.

Man ersieht, daß die in Fig. 6 gezeigte binäre Zählkette, wenn sie als Zähler 67 im System gemäß Fig. 3 verwendet wird, weil sie nur von Null aufwärts oder abwärts zählt, den Digital/Analogwandler nur so steuern kann, daß dieser eine entsprechende Ablenkung des Elektronenstrahls 75 bewirkt, | also in einer Achse und in einer Richtung, weg von einer Anfangs- oder Bezugsstellung, oder in umgekehrter Richtung auf eine Bezugsstellung zu. Wenn also die Zählkette gemäß Fig. 6 als Zähler 67, Fig. 3, Verwendung findet, so würde er nur den Elektronenstrahl 75 von einem Punkt, z.B. auf dem linken Schirmrand auf die rechte Seite zu in X-Richtung ablenken für Aufwärtszahllmpulse, und in umgekehrter Richtung von rechts nach links für Abwärtszählimpulse; der Zähler 67 liefert von sich aus keine Ablenkung des Elektronenstrahls 75 nach oben oder unten zu beiden Seiten eines in der Mitte des Schirmes gelegenen Bezugspunktes.

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CP. Mason - 3

Obwohl der Abstand der Photodioden J>1, 32 und 33 gegenüber dem Abstand der lichtundurchlässigen Linien 27 auf der Codescheibe 23 (Fig. 3) so gewählt ist, daß Prellerscheinungen eliminiert werden, wenn die Codescheibe oszillieren sollte, so daß sich eine Linie 27 über die Photodiode hin- und herbewegt, so beobachtet man, daß, wenn die Codescheibe absichtlich oder zufällig hin- und herbewegt wird, trotz Rückstellung der Zähleranordnung durch ein Signal der Photodiode 31 der Peilzeiger wackelt, wenn die Bewegung der Codescheibe über zwei Linien hinwegreicht, obwohl die Codescheibe nicht um einen entsprechenden Weg in einer bestimmten Richtung weitergedreht worden ist.

Um das System so auszugestalten, daß ein solches Oszillieren der Codescheibe über zwei Linien 27 ohne Wirkung auf den Peilzeiger bleibt, um also die Ausblendung von Prellerscheinungen zu verbreitern und eine Ablenkung des Peilzeigers in jedwede Richtung ausgehend von einer Bezugslage in Schirmmitte zu gewährleisten, wird eine Schaltungsanordnung nach Pig. 8 verwendet.

Die Photodioden 31, 32 und 33 sind hier in größerem, gegenseitigem Abstande angeordnet, als es dem Abstand der Linien 27 entspricht; wenn die Diode 31 mit der Linie A bündig steht, so ist die Diode 33 seitlich der Linie B, entfernt von der Linie A, angeordnet; in gleicher Weise ist die Diode 32 links neben der Linie C nach außen angeordnet. Bei dieser speziellen Anordnung der Dioden sind die Bewegungsrichtungen aufwärts und abwärts gegenüber denen in Pig. 3 umgekehrt.

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CP. Mason - 3

Das Ausgangssignal der Photodiode 31 wird dem Rückstelleingang einer Flip-Flop-Stufe 144 zugeführt, das der Photodiode 32 über die NAND-Sehaltung 46 dem Setzeingang der Flip-Flop-Stufe 36 und weiterhin den Setzeingängen von Flip-Flop-Stufen 144 und 147. Das Ausgangssignal der Photodiode 33 wird über die NAND-Schaltung 50 dem Setzeingang der Flip-Flop-Stufe 35 und ferner direkt dem Setzeingang der Flip-Flop-Stufe 144 und dem Rückstelleingang der Flip-Flop-Stufe 147 eingegeben. Der Ausgang I60 (aufwärts) der Flip-Flop-Stufe 147 wird mit den einen Eingängen von NAND-Schaltungen 148 und 149 und mit einem Eingang einer weiteren NAND-Schaltung 153 verbunden und ferner mit dem K-Eingang (Freigabe) einer Flip-Flop-Stufe I57. Der Ausgang 162 (abwärts) der Flip-Flop-Stufe 147 wird mit den einen Eingängen von NAND-Schaltungen 150 und I52 und mit einem Eingang einer weiteren NAND-Schaltung 154 verbunden und ferner mit dem J-Eingang (Freigabe) der Flip-Flop-Stufe 157.

Der Ausgang I63 der Flip-Flop-Stufe 144 wird einem Impulsgenerator 145 eingegeben zur Erzeugung eines Impulses; sein Ausgang 164 wird mit dem Eingang eines weiteren Impulsgenerators 146 verbunden, der einen bei der Hinterflanke des Impulses aus dem Impulsgenerator 145 beginnenden Impuls erzeugt, und weiterhin mit den Eingängen von NAND-Schaltungen 153 und 154. Der Ausgang I65 des Impulsgenerators 146 wird mit den Rückstelleingängen der Flip-Flop-Stufen 35 und verbunden. Die Ausgänge I66 und I67 der Flip-Flop-Stufen bzw. 36 werden mit den Eingängen der NAND-Schaltungen bzw. 154 verbunden.

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CP. Mason - 3

Die Ausgänge 168 und I69 der NAND-Schaltungen 148 bzw. 152 werden über eine ODER-Schaltung 177 mit der Leitung 63 (aufwärts), die Ausgänge I70 und 172 der NAND-Schaltungen 149 bzw. 150 über eine ODER-Schaltung I58 mit der Leitung (abwärts) verbunden; die Leitungen 63 und 64 werden, wie in Fig.'6 gezeigt 1st, mit der NAND-Schaltungskette IO8 (aufwärts/abwärts) des Zählers 67 verbunden. Der Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe I57 wird mit Eingängen der NAND-Schaltungen 149 und 152, und der §-Ausgang wird mit Eingängen der NAND-Schaltungen 148 und I50 verbunden. Die Ausgänge der NAND-Schaltungen 153 und 154 werden über die ODER-Schaltung 56 (s. Fig. 3) an die Leitung 62 (s. Fig. 6) gelegt, die mit den Triggereingängen CK der Zählerstufen des Zählers 67 verbunden ist.

Die NAND-Schaltungen 122 η und 123 η (die mit der höchsten Ordnungszahl) werden über eine ODER-Schaltung I56 (Fig. 8) mit Eingängen der NAND-Schaltungen 153 und 154 verbunden. Alle Q-Ausgänge der Zählstufen 100 des Zählers 67 werden an eine NAND-Schaltung 155 angelegt. Die Ausgänge der Photodioden 32 und 33 werden über eine ODER-Schaltung 159 an die NAND-Schaltung 155 angeschlossen, deren Ausgang 173 über einen Inverter (nicht gezeichnet) mit dem Triggereingang CK der Flip-Flop-Stufe 157 verbunden ist. Die von Hand erzeugten Rückstellsignale (Leitung 83) werden den Rückstelleingängen CL der Zählstufen 100 des Zählers 67 eingegeben, wie es im Detail in Fig. 6 gezeigt ist; sie werden auch dem Rückstelleingang CL der Flip-Flop-Stufe 157 zugeführt.

Wenn der Peilzeiger seine Ausgangsstellung in der Schirmmitte bei einem Zählerstand Null haben soll, und wenn eine Zähleranordnung gemäß Fig. 6 verwendet wird, so muß, unter

009887/1540 *^A

CP. Mason - 3

der Annahme einer gewünschten Ablenkung des Peilzeigers in X-Richtung nach links entsprechend einer Bewegung der Kugel nach links, der Zähler 67 aufwärts zählen, und er muß abwärts zählen, wenn der Peilzeiger vom linken Rand nach der Mitte zu bewegt werden soll. Soll er von der Mitte nach rechts abgelenkt werden, so muß der Zähler 67 aufwärts zählen, und er muß abwärts zählen, wenn der Peilzeiger vom rechten Rand nach der Mitte zu bewegt werden soll, entsprechend einer Bewegung der Kugel 11 nach links. Es

müssen also bei der Mittelstellung des Peilzeigers die I

Aufwärts- und Abwärtsleitungen zum Zähler 67 jeweils vertauscht werden, damit der Peilzeiger ohne Rücksicht auf seine vorherige Stellung entsprechend der Bewegung der Kugel 11 abgelenkt werden kann. Diese Rechts/Llnks-Umschaltung besorgt die Plip-Plop-Stufe 157^ Wenn nämlich alle Q-Ausgänge der Zählstufen 100 des Zählers 67 eine "1" zeigen, so hat der Zähler 67 den Zählerstand Null.

Um ein Wackeln des Peilzeigers infolge des Oszillierens der Codescheiben 23 und 24 zu verhindern, wodurch sonst die Photodiode 3I und entweder Photodiode 32 oder 33 aufeinanderfolgend eine der Flip-Flop-Stufen 35 und 36 | abwechselnd rückstellt oder setzt, so wird die Flip-Flop- Stufe 144 infolge des Vorbeigehens der Linie A an der Photodiode 31 rückgestellt, und der Impulsgenerator 145 wird dadurch veranlaßt, einen Rückstellimpuls für die NAND-Schaltungen 153 und 154 zu liefern, und ebenso wird der Impulsgenerator 146 veranlaßt, einen Rückstellimpuls für die Flip-Flop-Stufen 35 und 36 zu liefern. Angenommen, der Peilzeiger 75 war vorher naoh links von der Mitte des Schirmes abgelenkt und bewegte sich naoh rechte auf die Mitte zu, so ist kurz vorher die Flip-Flop-Stufe 147

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CP. Mason - 3

rückgesetzt und die Flip-Flop-Stufe 144 gesetzt worden durch ein Signal aus der Photodiode 33 infolge des Passierens der Linie B und infolge der Bewegung der Codescheibe 23 in Richtung 55 "aufwärts". Auch die Flip-Flop-Stufe 35 ist über die NAND-Schaltung 50 gesetzt, und die NAND-Schaltung 46 ist gesperrt worden. Die Weiterbewegung der Codescheibe 23 in Richtung 55 "aufwärts" bewirkt, daß die Linie Bl an der Photodiode 32 vorbeigeht und daß daraufhin die Plip-Flop-Stufe 147 gesetzt wird. Jedoch verhindert die NAND-Schaltung 46 das Setzen der Flip-Flpp-Stufe 36. Die Plip-Flop-Stufe 35 gibt also ein Signal an die NAND-Schaltung 153, und ein Aufwärtszählsignal (nach rechts) wird von der Plip-Flop-Stufe 147 an die NAND-Schaltungen 148 und 149 geliefert. Da der Peilzeiger links von der Mitte stand und sich nach rechts bewegte auf die Mitte zu, so zählt der Zähler nun abwärts, wobei die Flip-Flop-Stufe 157 so geschaltet worden ist, daß an ihrem Q-Ausgang eine "1" ansteht. Die NAND-Schaltung 149 wird freigegeben, und die ODER-Schaltung 148 gibt ein Signal an die Leitung 64 (abwärts) weiter. Jedoch wird zu diesem Zeitpunkt vom Impulsgenerator 145 kein Signal erzeugt, und es werden daher die NAND-Schaltungen 153 und 154 nicht freigegeben, so daß an der Leitung 62 kein Taktimpuls ansteht.

Wird die Codescheibe 23 in Richtung 55 (nach rechts) weiterbewegt, so erzeugt die Photodiode 31 durch Vorbeigehen der Linie C einen Rückstellimpuls, der die Plip-Flop-Stufe 144 rückstellt und dadurch den Impulsgenerator 145 anläßt, der ein Signal ^Ml^w an die NAND-Sohaltungen 153 und 154 liefert. Hat der Impulsgenerator 146 einen Impuls erzeugt duroh Steuerung mit der Hinterflanke des vom Impulsgenerator 145 erzeugten Impulses, so bleibt die

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CP. Mason - 3

Flip-Flop-Stufe 35 noch gesetzt, und es wird noch immer ein Signal an die NAND-Schaltung 153 geliefert; die Flip-Flop-Stufe 147 ist auch noch gesetzt vom vorhergehenden Impuls aus der Photodiode 32* und es wird daher ein weiterer Impuls für die NAND-Schaltung 153 bereitgestellt. So bewirkt der vom Impulsgenerator 145 gelieferte und der NAND-Schaltung eingegebene Rückstellimpuls, daß ein Impuls die ODER-Schaltung 56 passiert und an der Leitung 62 ansteht; dieser Impuls gelangt an die CK-Eingänge der Zählstufen 100 g und reduziert den Zählerstand um eins.

Um einen Zählimpuls für den Zähler 67 bereitzustellen, ist es notwendig, vorausgesetzt eine Bewegung der Codescheibe in Richtung 55 (nach rechts) - aufeinanderfolgend einen Rückstellimpuls (Photodiode 31), einen Zählimpuls (Photodiode 33) nach rechts, einen Zählimpuls (Photodiode 32) nach links und schließlich noch einen Rückstellimpuls (Photodiode 31) zu erzeugen. Wenn nun umgekehrt die Codescheibe 23 in Richtung 54 nach links bewegt wird, um einen Zählimpuls in der Leitung 62 zu erzeugen, so ist es notwendig, einen Rückstellimpuls, einen Zählimpuls rechts, einen Zählimpuls links und einen zweiten Rückstellimpuls \ zu erzeugen. Man ersieht also, daß der Peilzeiger 75 nicht mehr hin- und hergehen kann allein durch Oszillieren der Codescheibe 23, bei dem höchstens Photodiode 31 und eine oder die andere der Photodioden 32 oder 33 hintereinander das Vorbeigehen eines Paares von Linien registrieren. Es ist dagegen notwendig, daß die Codescheibe 23 um einen genügend langen Weg verschoben wird, damit die Photodiode das Vorübergehen zweier anderer Linien in der richtigen ■ Reihenfolge registrieren kann. Auf diese Weise 1st der

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Bereich, in dem Prellerscheinungen eliminiert werden, verbreitert worden. Wenn die Codescheibe 23 um eine genügend lange Strecke oszilliert, um einen Zählimpuls zu erzeugen und den Peilzeiger abzulenken, so erzeugt die Rüekbewegung ebenfalls einen Zählimpuls, aber in umgekehrter Richtung, so daß der Peilzeiger auf seine ursprüngliche Stelle zurückkehrt. Das bedeutet aber, daß eine oszillierende Bewegung der Codescheibe sich nicht als Ablenkung des Peilzeigers bemerkbar macht.

Wenn der NAND-Schaltung 155 von allen ^-Ausgängen der Zählstufen 100 des Zählers 67 Signale ¹¹I" zugeführt werden, und die Codescheibe 23 wird in Richtung 55 (nach rechts) weiterbewegt, so registriert die Photodiode 33 das Vorbeigehen der Linie B. Eine Weiterbewegimg aktiviert Photodiode 32 j diese gibt einen Impuls an die ODER-Schaltung 159, deren Ausgangsimpuls die NAND-Schaltung 155 freigibt, so daß ein Impuls an den Triggereingang CK der Flip-Flop-Stufe 157 gelangen kann, die dann veranlaßt, daß auf die rechte Schirmseite geschaltet wird, da an deren K-Eingang ein Signal "1" und am J-Eingang ein Signal "O⁸' anliegt ο Dadurch entsteht am Q-Ausgang der Flip-Flop-Stufe 157 beim Auftreten der Hinterflanke des Impulses an Leitung 173 ©in Signal "θ". Dieses zeigt an, daß nun die rechte Sohirmseite benutzt wird* und daß eine Weiterbewegung nach rechts eine AufwMrtszählung im Zähler 67 herbeiführt. Das kehrt die Q- «ad IJ-Eingangssignale der NAND-Sohaltungen 148, 149* 150 «ad 152 gegenüber dem vorhergehenden Zustand um. Bei Weiterbewegung der Codescheibe 23,. bis Photodiode 31 das Passieren der Linie C registriert, entsteht ein Zählimpuls- an der Leitung 62, so daß der Zähler 67 nun als Folge der Bewegung der Codescheibe 23 in Richtung 55 "aufwärts" verwSrtSzIhIt₄, wobei

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der Peilzeiger 75 nach rechts abgelenkt wird, weg von der Mitte. Eine Bewegung der Codescheibe 23 nach links ergibt ein Abwärtszählsignal für den Zähler 67 und demzufolge eine Bewegung des Peilzeigers 75 nach der Mitte zu. Eine Abwärts- oder Linksbewegung der Kugel 11 und der Codescheibe 25 nach der Zählerstellung Null verursacht wiederum ein Umschalten der Flip-Flop-Stufe I57, so daß der Zähler nun wieder aufwärts zählt, und der Peilzeiger nach links oder unten abgelenkt wird, von der Mitte weg. ä

Es sei nun angenommen, daß die letzte Bewegung der Codescheibe 23 in Richtung 55 nach rechts erfolgt ist, so daß die Photodiode 3I infolge des Passierens der Linie C einen Impuls an die Leitung 62 gibt, durch den der Zähler 67 in die Nullstellung gebracht wird, und alle ^-Ausgänge der Zählstufen 100 ein Signal ^Μ1^η an die NAND-Schaltung 155 abgeben. Bevor der Zähler 67 die Nullstellung erreicht hat, wird die NAND-Schaltung 123 η der Kette I08 gesperrt, so daß über die ODER-Schaltung I56 und einem Inverter (nicht gezeichnet) die NAND-Schaltungen 153 und 154 freigegeben werden und einen Zählimpuls passleren lassen, solange der

Zähler abwärts zählt. Nachdem die Nullstellung erreicht ist, " wird die NAND-Schaltung 123 π freigegeben, und die NAND- Schaltungen 153 und 154 werden gesperrt; dadurch wird verhindert, daß weitere Abwärtszählimpulse beim Abwärts zählen des Zählers 67 an diesen angelegt werden. Die NAND- Schaltung 123 η wird jedoch gesperrt, und es können Zählirapulse wieder in den Zähler gelangen, wenn dieser aufwärts zählen soll.

In ähnlicher Weise wird die NAND-Schaltung 122 η mit den Q-Auegängen der Zählstufen 100 des Zählers 67 verbunden

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und dann über die ODER-Schaltung I56 (und einem Inverter - nicht gezeichnet - ) mit den NAND-Schaltungen 153 und 154, um zu verhindern, daß Zählimpulse noch in den -Zähler gelangen können, wenn dieser seinen maximalen Zählerstand erreicht hat, aber noch weitere Aufwärtszählimpulse erzeugt werden. Die NAND-Schaltungen 122 η und 123 η verhindern so, daß der Zähler zur Stellung Null oder zur maximalen Stellung zurückkehrt; er wird zwar automatisch gestoppt, er bleibt aber im Zustand, sofort bei Stellung Null wieder Aufwärtszählimpulse und beim Maximalwert wieder Abwärtszählimpulse aufzunehmen.

Man ersieht, daß die NAND-Schaltungen 122 η für den Maximalwert und die NAND-Schaltungen 123 η für den Minimalwert zusammengenommen wie eine ODER-Schaltung arbeiten, wodurch diese Wirkungsweise erzielt wird.

Anstatt der Anordnung mit der Lichtquelle 28, den Codescheiben 23 und 24 mit lichtundurchlässigen Linien 27 und Photodioden 31, 32 und 33 können auch andere Anordnungen verwendet werden, um die Bewegung der Kugel 11 oder von Zylindern 86 und 87 zu registrieren. So können beispielsweise eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf einer Scheibe montiert sein, die Relaiskontakte schließen. Es kann auch ein einziger Magnet mit entsprechend vielen Polschuhen in Verbindung mit drei solchen Relaiskontakten oder auch in Verbindung mit Abnehmer-Spulen verwendet werden.

Anstatt der transparenten Scheiben 23 und 24 mit lichtundurchlässigen Linien können auch Blendenscheiben aus lichtundurchlässigem Material mit Schlitzen darin verwendet werden.

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Es kann aber auch entsprechend Pig. 9 auf einer Scheibe anstatt vieler lichtundurchlässiger Linien nur eine solche Linie 174 angebracht sein, um das funktioneile Äquivalent zu den oben beschriebenen Scheiben zu bilden. Wenn die Scheibe I75 in Richtung 176 "aufwärts" bewegt wird, dann registriert die Photodiode 5I zuerst das Vorbeigehen der Linie 174 und dann die Photodiode 55. Nach fast einer vollständigen Umdrehung registriert dann die Photodiode 32 das Vorbeigehen der Linie 174 und kurz darauf wieder die Photodiode J>\. Es ist also auch mit dieser Scheibe gewährleistet, daß das Erfordernis eines Aufeinanderfolgens des gemäß Pig. 8 erforderlichen Signalablaufes, nämlich Rückstellen Aufwärtszählen - Abwärtszählen - Rückstellen, erfüllt ist.

Auch brauchen bei mehreren liohtundurchlässigen Linien auf der Scheibe ihre Abstände nicht unbedingt gleich zu sein; erforderlich ist nur* daß die oben beschriebene Signalaufeinanderfolge eingehalten wird.

Das beschriebene Steuersystem für den Peilzeiger zeichnet sich aus durch einfachen Aufbau, den Wegfall von schwierigen Justierungen bei elektro-mechanischen Anordnungen, durch Verwendung der Digitaltechnik, die es erlaubt, in der Technik der integrierten Schaltungen ausgeführte Mikrobauteile zu verwenden, die mit geringer Spannung, so z.B. 5 Volt, auskommen. Diese Bauweise ist im Übrigen gegen Erschütterungen unempfindlich im Gegensatz zu einem elektromechanischen Aufbau, wie er bisher verwendet worden ist.

6 Bl. Zeichnungen, 9 Pig·
3 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

f 1. ieilzeiger-Steuerungseinrichtung für Radar-Sichtgeräte mit einer nach allen Richtungen bewegbaren Rollkugel, deren Bewegung nach Größe und Richtung mittels in zwei Koordinatenrichtungen (X- und Y-Koordinate) angeordneten mechanischen Abnehmern, z.B. Rollen, in ebendiese Bewegungskoordinaten aufgespalten wird, wobei jeder einzelne Abnehmer ein Steuerorgan für die Ablenkspannungen für die X- und Y-Koordinate einer Kathodenstrahlröhre betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ablenkspannungen (für die X- und Y-Koordinate) mittels einer logischen Schaltung (34, .41; Fig. 3) erzeugt wird, und daß die mit den Abnehmern gekuppelten Steuerorgane aus je einer licht-transparenten, einseitig beleuchteten (Lichtquelle 28) kreisrunden Codeseheibe (23, 24; Fig.1,2) mit mindestens einer lichtundurchlässigen Linie (27) und je einer Steueranordnung aus drei nebeneinander in gewissem gegenseitigen Abstande auf der anderen Seite der Codescheibe angeordneten Photodioden (31, 32, 33) besteht, deren Ausgangssignale die logischen Schaltungen steuern.
2. Peilzeiger-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede logische Schaltung zur Erzeugung der betreffenden Ablenkspannung aus zwei Flip-Flop-Stufen (35, 36; Fig. 3) besteht, die von den Ausgangsspannungen der außen angeordneten Photodioden (33* 32) beim Vorbeigehen einer lichtundurchlässigen

Ktz/Gr

28. Juli I97O

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Linie (27) abwechselnd "gesetzt" und von der Ausgangsspannung der in der Mitte angeordneten Photodiode (31) gleichzeitig "rückgestellt" werden, daß die Ausgangsimpulse (Ausgänge 43, 44) der Flip-Flop-Stufen (35, 36) über eine ODER-Schaltung (56) als Zählirapulse einem aus einer Mehrzahl von Zählstufen aufgebauten Binärzähler (67) eingegeben werden, während ein anderes Signal der Jeweils "gesetzten" Flip-Flop-Stufe als Zählrichtungssignal (aufwärts = Leitung 6j5; abwärts = Leitung 64) dem Binärzähler (67) zugeführt wird, und daß die Ausgangssignale der einzelnen Zählstufen des Binärzählers (67) entsprechenden Stufen eines Digital/Analogwandlers (70) zugeführt werden, dessen Ausgangssignal die betreffende Ablenkspannung ergibt.
3. Peilzeiger-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen der außen angeordneten Photodioden (32, 33) den Setzeingängen (42 bzw. 40) der Flip-Flop-Stufen (36 bzw. 35) über jeweils eine NAND-Schaltung (46 bzw. 50) eingegeben werden, und daß dem anderen Eingang der NAND-Schaltungen der Ausgangsimpuls der jeweils anderen Flip-Flop-Stufe als Sperrsignal zugeführt wird.

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