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Schaltungsanordnung zur Abtastung von Druckmarken Die Erfindung bezieht
sich auf eine Anordnung zur Abtastung von optisch feststellbaren Markierungen, deren
Abtastung durch ein Austastsignal freigegeben wird, auf bewegten Aufzeichnungsträgern,
deren Materialoberflächen unterschiedliche Reflexionseigenschaften haben können,
mit einem an die photoelektrische Empfangseinrichtung angeschlossenen Verstärker,
der einen Kondensator speist.
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Bei der Registerregelung werden auf einer Materialbahn angeordnete
Druckmarken an einer photoelektrischen Abtasteinrichtung vorbeibewegt. Der von einer
Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl wird von der abgetasteten Oberfläche reflektiert.
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Mittels einer Fotozelle werden die Schwankungen der Helligkeit des
von der Materialbahn mit und ohne Druckmarken reflektierten Lichts festgestellt.
Die Fo-tozelle formt die Helligkeitsschwankungen in Spannungsschwankungen um, die
auf den Eingang eines Verstärkers gegeben werden. Die photoelektrische Abtasteinrichtung
wird kurz vor dem Vorbeilaufen der Druckmarken für eine gewisse Zeit für die Abtastung
mit Hilfe von Allstastsignalen freigegeben, um sicherzustellen, daß nur die rorgesehenen
Druckmarken und keine anderen Zeichen z.B. der ;atzspiegel für die Registerregelung
benutzt werden.
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Um die durch langzeitliche Änderungen der Kenndaten der Fotozelle
und des Verstärkers möglichen Störungen auszuschalten, wendet man eine Wechselspannungskopplung
zwischen dem Verstärker und den nachgeschalteten Einheiten an. Deshalb werden nur
Spannungsschwankungen erfaßt, die auf Helligkeitsänderungen beim Durchlauf der Durckmarken
beruhen.
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Bekannt ist es, für die Wechselspannungskopplung einen Kondensator
zu benutzen, dessen nicht mit dem Verstärkerausgang galvanisch verbundener Anschluß
über eine bei Abwesenheit einer Druckmarke in Durchlaßrichtung gepolte Diode an
Bezugspotential angeschlossen ist. Sobald eine Druckmarke abgetastet wird, sperrt
diese Diode. Diese Vorrichtung eignet sich zur Abtastung dunkler Druckmarken auf
hellem Untergrund.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art so weiterzuentwickeln, daß gleichermaßen dunkle Druckmarken auf hellem
Untergrund, wie helle Druckmarken auf dunklem Untergrund abgetastet werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nicht galvanisch
mit dem Verstärkerausgang verbundene Anschluß des Kondensators über einen vom Austastsignal
ausschaltbaren Schalter an Bezugspotential sowie an eine Komparatorschaltung angeschlossen
ist.
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Diese Maßnahme bewirkt einerseits die Sperrung der photoelektrischen
Abtastvorrichtung während der Zeit, in der keine Helligkeitsschwankungen erfaßt
werden sollen, und andererseits die Vorgabe eines definierten Bezugspotentials vor
Beginn
der Abtastung der Druckmarken. während der Abtastung kann das Potential am Anschluß
des Kondensators je nach den Helligkeitsunterschieden zwischen Druckmarken und Untergrund
gegenüber dem Bezugspotential nach positiven oder negativen Werten abweichen. Unabhangig
vom Potentialverlauf während des Abtastvorgangs gewährleistet die Vorrichtung die
Einstellung des gleichen Bezugspotentials bevor eine neue Druckmarke abgetastet
wird.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Schalter
aus einem npn- und einem pnp-Transistor zusammengesetzt ist, deren Emitter-Kollektor-Strecken
parallel geschaltet sind, daß die Kollektoren mit dem Kondensator und die Emitter
mit Bezugspotential verbunden sind und daß die Basis des pnp-Transistors mit positivem
Austastsignal und die Basis des npn-Transistors mit invertiertem Austastsignal beaufschlagbar
sind.
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Diese Ausführungsform erlaubt die Herstellung einer Verbindung zwischen
dem Kondensatoranschluß und der Bezugspotentialquelle mittels eines kontaktlosen
Schalters, wobei das vor Betätigung des Schalters am gondensatoranschluß vorliegende
Potential keinen Einfluß auf die Schalterbetätigung ausübt.
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Eine bevorzugte Ausfuhrungsform besteht darin, daß der nicht galvanisch
mit dem Verstärkerausgang verbundene Anschluß des Kondensators an den positiven
Eingang eines ersten und den negativen Eingang eines zweiten Komparators angeschlossen
ist, daß der negative Eingang des ersten und der positive Eingang des zweiten Komparators
mit je einem Bezugspotential verbunden sind und daß die Ausgänge der Komparatoren
in ODER-Verknüpfung mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung in Verbindung stehen.
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Die Ausführungsform gibt sowohl bei tiberschreiten als auch bei Unterschreiten
der durch die Bezugspotentiale der Komparatoren vorgegebenen festen Spannungsschwelle
ein Steuersignal ab. Es sind demnach keinerlei Einstellmaßnahmen erforderlich, um
eine Anpassung der Vorflchtung an helle Druckmarken auf dunklem Untergrund oder
dunkle Druckmarken auf hellem Untergrund zu erreichen. Falls erforderlich, kann
zwischen die Ausgangsklemme des Kondensators und die Eingänge der Komparatoren ein
Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad geschaltet werden, um die Amplituden
der bei der Abtastung von Druckmarken entstehenden Spannungsschwankungen zu regeln.
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Eine günstige Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß den Ausgängen
der Komparatoren UND-NICHT-Glieder nachgeschaltet sind, deren zweite Eingänge über
Schalter an O-Signal anschließbar sind, und daß die Ausgänge der UND-NICHT-Glieder
mit Eingängen eines weiteren UND-NICHT-Glieds verbunden sind.
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Durch Einschalten der Schalter werden die zugeordneten UND-NICH-Glleder
für die von den Komparatoren abgegebenen Steuersignale gesperrt. Mittels der Schalter
lassen sich die Steuersignale eines der beiden Komparatoren für die weitere Verarbeitung
auswählen.
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Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform ist der nicht galvanisch
mit dem Verstärkerausgang verbundene Anschluß des Kondensators und die Bezugspotentialquelle
über Umschalter wahlweise an die Eingänge eines Komparators mit fester Spannungsschwelle
anschließbar.
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Diese Ausführungsform benötigt nur einen Komparator. Durch entsprechende
Betätigung des Umschalters ist die Anordnung den hellen Druckmarken auf dunklem
Untergrund bzw. dunklen Druckmarken auf hellem Untergrund anzupassen.
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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß der nicht
galvanisch mit dem Verstärkerausgang verbundene anschluß des Kondensators an einen
Komparator angeschlossen ist, dessen Spannungsschwelle positiv oder negativ einstellbar
ist.
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Diese Ausführungsform, die ebenfalls nur einen Komparator benötigt,
muß durch Änderung der Schwellenspannung aN das Reflexionsvermögen von Druckmarke
und Untergrund abgestimmt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand einer
Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig 1 ein Prinzipschaltbild einer ersten Anordnung, Fig.
2 Einzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, Fig. 3 eine zweite Anordnung
mit nur einem Komparator, Fig. 4 eine andere Anordnung mit nur einem Komparator.
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tAS eine Materialbahn 1 sind Druckmarken 2 angebracht, die ror. einer
Lichtquelle 3 tibr ein Linsensystem 4 beleuchtet werden. Vori den Druckmarken 2
oder der unbedruckten Materialoberfläche reflektiertes licht gelangt über das Linsensystem
;i einer Fotozelle 6.
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Der Ausgangsstrom der Fotozelle 6 wird einem Verstärker 7 zugeführt,
dessen Ausgang einen Kondensator 8 speist. Der nicht mit dem Verstärker 7 verbundene
Anschluß des Kondensators 8 ist einerseits an einen Verstärker 9 mit variablen Verstärkungsgrad
und andererseits an einen Schalter 10 angeschlossen. Der Verstärker kann bei geringeren
Anforderungen an die Abtastgenauigkeit z.B. Schnittregisterreglern entfallen. Der
Schalter 10 steht weiterhin mit einer Spannungsquelle 11 in Verbindung, die ein
Bezugspotential liefert.
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Von einem mit dem nicht näher bezeichneten Druckzylinder bzw.
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Schnittmesser starr gekuppelten Abtaster 12 werden mittels einer Abtastanordnung
13 Austastimpulse gewonnen, die den Schalter 10 öffnen.
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Mit dem Verstärker 9 ist eine Komparatorschaltung 14 verbunden, die
bei über oder Unterschreiten eines Bezugspotentials um eine bestimmte Schwelle ein
Ausgangssignal abgibt.
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In der Fig. 2 sind Einzelheiten der in Fig. 1 schematisch dargestellten
Anordnung gezeigt. Übereinstimmende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Der nicht mit dem Verstärker 7 galvanisch verbundene Ausgang 15 des Kondensators
8' steht mit den Kollektoren eines npn-Transistors 16 und eines pnp-Transistors
17 in Verbindung. Die Emitter der Transistoren 16 und 17 sind auf den Ausgang 18
der Spannungsquelle 11 geführt. Der zweite Ausgang 19 der Spannungsquelle 11 ist
an den Ausgang des Verstärkers 7 angeschlossen.
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Die von der Abtastanordnung 13 kommenden Signale werden über eine
Leitung 20 einer Schaltung 21 zugeführt, deren erster Ausgang (22) ein negatives
Signal liefert, wenn auf der Leitwig 2CAustastsignale ansteherl. Der zweite Ausgang
23 der Schaltweg 21
führt ein gegenüber dem Signal am Ausgang 22
antivalentes Signal. Der Ausgang 22 ißt mit der Basis des Transistors 16 und der
Ausgang 23 mit der Basis des Transistors 17 verbunden.
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Der Anschluß 15 steht ferner Mit einem Eingang 24 eines Komparators
25 und dem Eingang 26 eines Komparators 27 in Verbindung. Der zweite Eingang 28
des Komparators 25 ist an eine Spannungsquelle 29 und der zweite Eingang (30) des
Komparators 27 an eine Spannungsquelle 31 angeschlossen. Der Ausgang des Komparators
25 speist ein UND-NICHT-Glied 32 und der Ausgang des Komparators 27 ein UND-NICHT-Glied
33. Die Ausgänge der UND-NICHT-Glieder 32 und 33 sind auf die Eingänge eines UND-NICHT-Glieds
34 geführt.
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Mit dem zweiten Eingang des UND-NICHT-Glieds 32 ist ein Umschalter
35 und mit dem zweiten Eingang des UND-NICHT-Glieds 33 ein Umschalter 36 verbunden.
Die einen Eingänge der Schalter 35 und 36 liegen ebenso wie der Ausgang 19 an Massepotential,
dem eine logische 20" zugeordnet ist. Die anderen Eingänge der Schalter 35, 36 sind
mit einer Spannungsquelle 37 verbunden, der eine logische "Lt' zugeordnet ist.
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Die Spannungsquelle 11 führt am Ausgang 18 das Potential UO.
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Das Ausgangspotential der Spannungsquelle 29 ist um den Wert tU größer
als UO, während das Ausgangspotential der Spannungsquelle 31 um den gleichen Wert
U kleiner als U0 ist.
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Wenn die Abtastanordnung kein Austastsignal führt, gibt der Ausgang
22 ein gegenüber der Spannung UO geringfügig positiveres Signal ab; während der
Ausgang 23 ein gegenüber der Spannung UO geringfügig negatives Signal führt. Sofern
am Ausgang 15 ein gegenüber der Spannung positiver Pegel herrscht, leitet der Transistor
16, so daß der Ausgang 15 das Potential UO annimmt. Liegt de-sogenüber am Ausgang
15 ein gegenüber der
Spannung U0 negativer Pegel vor, dann leitet
der Transistor 17 und der Ausgang 15 nimmt gleichfalls das Potential U0 an.
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Nach Jedem Austastsignal wird dem Ausgang U0 demnach das Potential
U0 zugeführt, unabhängig davon, welches Potential am Ausgang 15 während der Austastung
auftritt.
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Sobald auf der Leitung 20 ein Austastsignal erscheint, wird das Signal
am Ausgang 22 negativer als U0 und das Signal am Ausgang 23 positiver als UO. Beide
Transistoren 16, 17 sperren deshalb.
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Bei Abtastung einer hellen Druckmarke 2 auf dunklem Untergrund durch
die Fotozelle 6 steigt die Spannung am Ausgang 15 über das Potential U0 hinaus an.
Sobald die Grenze U0 + U am Eingang 24 des Komparators 25 überschritten wird, gibt
der Kornparator 25 ein "L"-Signal am Ausgang ab. Ist der Schalter 35 mit 'tL"-Signal
verbunden, dann sind die Eingangsvariablen des UND-NICHT-Glieds 32 beide "L". Der
Ausgang des UND-NICHT-Glieds 32 führt demnach ein "O"-Signal. An den Eingängen des
UND-NICHT-Glieds 33 stehen "O"- und "L"-Signale an. Der Ausgang dieses Glieds führt
demnach eine logische "L". Da die Eingänge des UND-NICHT-Glieds 34 mit "L"-und "O"-Signalen
beaufschlagt sind, entsteht am Ausgang ein "L"-Signal.
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Bei Abtastung einer dunklen Druckmarke 2 auf hellem Untergrund fällt
die Spannung am Ausgang 15 unter die"Spannung Uo.
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Sobald die Grenze U0 - U unterschritten ist, gibt der Komparator 27
ein "L"-Signal ab. Da der Schalter 36 dem zweiten Eingang des UND-NICHT-Glieds 33
ein "L"-Signal zuführt, gibt der Ausgang dieses Glieds ein "O"-Signal ab. Am Ausgang
des Komparators 25 steht "O"-Signal an. Ueber den Schalter 35 wird dem zweiten Eingang
des UND-NICHT-Glieds 32 ein "L"-Signal vorgegeben.
Der Ausgang
dieses Glieds weist daher ein "L"-Signal auf. Die Eingänge des UND-NICHT-Glieds
34 führen "0"- und"L"-Signale, so daß am Ausgang des Glieds 34 ein "L"-Signal auftritt.
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Nach der Abtastung der Druckmarken 2 verschwindet das "L"-Signal am
Ausgang des UND-NICHT-Glieds 34. Wenn die Schalter 35 und 36 auf Massepotential
geschaltet sind, treten an den Ausgängen der UND-NICHT-Glieder 32 und 34 immer "L"-Si8nale
auf. Dadurch steht am Ausgang des UND-NICHT-Glieds 34 immer ein "O"-Signal an. Mit
den Schaltern 35 und 36 lassen sich die UND-NICHU-Glieder 32 und 33 für die von
den Komparatoren 25 und 27 abgegebenen "Lt'-Signale wahlweise sperren. Die in Fig.
2 dargestellte Anordnung der Schalter 35, 36 hat den Vorteil, daß im Leitung zug
der analogen Signale keine Kontakte angeordnet sein müssen.
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Dadurch werden nur die von dunklen Druckmarken 2 auf hellem Untergrund
oder von hellen Druckmarken 2 auf dunklem Untergrund erzeugten Abtastimpulse verarbeitet.
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In Fig. 3 ist eine Anordnung gezeigt, die nur einen Komparator 38
enthält. Gleiche Teile sind in den Figuren 1, 2'und 3 mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Eingänge 39, 40 des Eomparators 38 sind mit den Schaltern 41, 42 eines
Umschalters 44 verbunden. Der Schalter 41 ist an den Ausgang 15 angeschlossen. Der
Schalter 42 steht mit einer Spannungsquelle 43 in Verbindung, deren Ausgangspotential
U0 beträgt. Dem Komparator wird eine feste Spannungsschwelle U vorgegeben, so daß
der Ansprechwert je nach Schalterstellung U0 + rU oder U0 4U ist. In der in Fig.
3 eingezeichneten Schalterstellung kann die Vorrichtung zum Abtasten heller Druckmarken
2 auf dunklem Untergrund benutzt werden.
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Werden die Schalter 41, 42 in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte
Lage gebracht, so dient die Anordnung zum Abtasten dunkler Druckmarken 2 auf hellem
Untergrund.
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Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung, die ebenfalls nur mit einen Komparator
45 versehen ist. Gleiche Teile in den Fig. 1, 2, 3 und 4 sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Ein Eingang 46 des Komparators 45 ist an den Ausgang 15 angeschlossen.
Der zweite Eingang 47 ist auf den Abgriff eines Potentiometers 48 geführt, das an
eine Spannungsquelle 49 angeschlossen ist.
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Durch die Einstellung des Abgriffs des Potentiometers 48 wird dem
Eingang 47 die Spannung UO + bU oder UO QU zugeführt. Im ersten Falle können helle
Druckmarken 2 auf dunklem Untergrund und im zweiten Falle dunkle Druckmarken 2 auf
hellem Untergrund abgetastet werden.