DE2122532C3 - Anordnung zum Erzeugen von Taktsignalen bei einer Vorrichtung zum Abtasten einer auf einer Datenkarte enthaltenen Datenaufzeichnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erzeugen von Taktsignalen bei einer Vorrichtung zum Abtasten einer auf einer Datenkarte enthaltenen Datenaufzeichnung, mit einem aus einem magnetischen Material bestehenden, drehbar gelagerten Zahnrad, mit einer magnetischen Fühleinrichtung, die in Abstand von den Zähnen des Zahnrades angeordnet ist und die in ihr erzeugte Signale an eine Umsetzeinrichtung bzw. Ausgangseinrichtung weiterleitet, und mit Einrichtungen, die das Zahnrad mit einer Geschwindigkeit zu drehen gestatten, die der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Datenkarte proportional ist.

Im Zusammenhang mit dem Abtasten einer auf einer Datenkarte enthaltenen Datenaufzeichnung ist es bereits bekannt (GB-PS 10 21 316), ein aus einem magnetischen Material bestehendes, drehbar gelagertes Zahnrad und eine magnetische Fühleinrichtung vorzusehen, die in Abstand von den Zähnen des Zahnrades angeordnet ist und die in ihr erzeugte Signale an eine Taktimpuls-Generatorschaltung abgibt. Hierdurch gelingt es jedoch nicht ohne weiteres, eine Impulsfolge mit einer höheren Impulswiederholungs-

frequenz zu erhalten als der Steuerung der magnetischen Fühleinrichtung durch die Zähne des genannten, sich drehenden Zahnrades entspricht.

Es ist ferner eine Detektoranordnung bekannt (US-PS 32 64 630), die zwei magnetische Takteinheiten in Verbindung mit einer Synchronisiertxheibe enthält. Auch mit Hilfe dieser bekannten Anordnung ist es nicäi ohne weiteres möglich, eine Ausgangsimpulsfolge zu erzeugen, die je Umdrehung eines Zahnrades aus einer Anzahl von Impulsen besteht, welche Anzahl gleich einem über zwei liegenden geraden ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Zähne des betreffenden Zahnrades ist.

Es ist ferner eine Anordnung zur Ermittlung der Verschiebung einer magnetischen Fühleinrichtung in bezug auf eine weitere magnetisch Fühleinrichtung bekannt (GB-PS 1007 271). Dabei ist den beiden magnetischen Fühleinrichtungen ein Zahnrad zugeordnet. Auf Grund dieser Anordnung vermögen die beiden magnetischen Fühleinrichtungen auf eine Drehung des Zahnrades hin zwei phasenverschobene Ausgangssignale abzugeben; diese Ausgangssignale dienen jedoch, wie bereits angedeutet, dazu, die relative Lage der beiden magnetischen Fühleinrichtungen zueinander anzugeben. Für die Erzeugung einer Ausgangsimpulsfolge, die je Umdrehung des Zahnrades aus einer Anzahl von Impulsen besteht, welche Anzahl gleich einem über zwei liegenden geraden ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Zähne des Zahnrades ist, eignet sich diese bekannte An-Ordnung jedoch ebenfalls nicht.

Es ist schließlich eine der zuletzt betrachteten bekannten Anordnung ähnliche Anordnung bekannt (GB-PS 1164 385), bei der ebenfalls zwei magnetische Fühleinrichtungen einem Zahnrad zum Zwecke des Abtastens zugeordnet sind. Diese betreffende bekannte Anordnung dient zwar zur Erzeugung von elektrischen Signalen; dabei wird jedoch ebensowenig wie bei der zuvor betrachteten bekannten Anordnung eine Impulsfolge mit einer erwünschten Impulswiederholungsfrequenz erzeugt, die je Umdrehung des Zahnrades aus einer gleich einem über zwei liegenden geraden ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Zähne des Zahnrades liegenden Anzahl von Impulsen besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Anordnung der eingangs genannten Art auszubilden ist, um mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand von dieser Anordnung eine Ausgangsimpulsfolge abgeben zu lassen, deren Impulse mit einer höheren Impulsfolgefrequenz auftreten als Impulse von Impulsfolgen der bekannten Anordnungen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß eine Mehrzahl von durch die Zähne des Zahnrades bei dessen Drehung beeinflußbaren Fühlelementen nahe des Umfangs des Zahnrades in solchem Abstand um dessen Umfang herum angeordnet ist, daß von den Fühlelementen eine entsprechende Anzahl von gegeneinander derart phasenverschobenen Ausgangssignalen abgebbar ist, so dall ODER-Verknüpfungsschaltungen enthaltende Einrichtungen, die diese Ausgangssignale unter Bildung einer einzigen Ausgangsimpulsfolge verknüpfen, deren einzelne Impulse in gleichmäßigem Abstand und mit einer solchen Impulswiederholungsfrequenz auftreten, für jede Umdrehung des Zuhnrades eine Anzahl Impulse abgeben, die gleich einem über zwei liegenden geraden ganzzahligen Vielfachen der Anzahl von Zähnen des Zahnrades ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand erreicht ist, daß eine Impulsfolge mit einer höheren Impulswiederholungsfrequenz erhalten werden kann als mit Hilfe der betrachteten bekannten Anordnungen. Ferner ist von Vorteil, daß Taktimpulse hoher Auflösung mit einer Genauigkeit erzeugt werden können, die unabhängig von der Drehzahl des erwähnten Zahnrades ist. überdies bringt die Erfindung den Verteil mit sich, daß es ohne eine Erhöhung der Drehzahl des erwähnten Zahnrades und einer damit verbundenen erhöhten Abnutzung desselben möglich ist, eine Impulsfolge mit einer erwünschten hohen impulswiederholungsfrequenz zu erzeugen.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Fühlelemente durch magnetische Widerstandselemente gebildet. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau für die Fühlelemente.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung besteht das Zahnrad aus einem Material geringer magnetischer Permeabilität, und außerhalb des Zahnrades sind feste Magnetisierungseinrichtungen angeordnet.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen konstruktiven Aufwands für die Erzeugung von durch die Fühlelemente feststellbaren Magnetfeldern.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die magnetischen Widerstandselemente durch Hall-Elektroden gebildet. Hierdurch ergibt sich ein besonders geringer Aufwand für die betreffenden Widerstandselemente.

Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei magnetische Fühlelemente vorgesehen, die in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß die von ihnen abgegebenen Ausgangssignale um 90° gegeneinander phasenverschoben sind. Hierdurch lassen sich auf besonders einfache Weise die für die obenerwähnten ODER-Verknüpfungen erforderlichen Ausgangssignale erzeugen. Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge der Ausnehmungen zwischen den Zähnen des Zahnrades in Umfangsrichtung gleich der Länge der Zähne in derselben Richtung, ferner sind an beiden Enden und in der Mitte jeder Hall-Elektrode Koppeleinrichtungen für die Einführung und Abnahme von elektrischen Signalen vorgesehen, und außerdem sind die Hall-Elektroden bei aneinander anliegenden Enden längs eines Teiles des Umfangs des Zahnrades derart relativ zueinander angeordnet, daß der Abstand von den Koppelpunkten an den äußeren Enden der jeweiligen Hall-Elektrode zum Koppelpunkt in der Mitte der betreffenden Hall-Elektrode gleich der Länge der Zähne in Umfangsrichtung des Zahnrades ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein besonders einfacher Aufbau des Zahnrades und der Hall-Elektrode für die Erzeugung der gewünschten Ausgangssignale.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Hall-Elektroden in Umfangsrichtung des Zahnrades um einen Abstand voneinander getrennt, der gleich der halben Länge eines Zahnes des Zahnrades ist. Hierdurch

lassen sich in besonders einfacher Weise um 90° nismus des Kartenlesers in Beziehung zu der magne-

gegeneinander in der Phasenlage verschobene Aus- tischen Widerstandsanordnung und einem Zahnrad

gangssignale erzeugen. bzw. einer Zahnscheibe dargestellt. An einer Welle

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Aus- 6.07 sind Antriebsrollen 6.01 und 6.02 fest angegestaltung der Erfindung sind die Hall-Elektroden 5 bracht. Diese Anordnung stellt die Antriebsrollen an einem Ende eines in seiner Längsrichtung magne- dar. Die Welle ist in einem Rahmen 6.09 drehbar tisierten Stabmagnets in einer Ebene angeordnet, die gelagert. In entsprechender Weise sind an einer parallel zur Stirnseite des Stabrnagnets und recht- Welle 6.08 Antriebsmitlaufrollen 6.03 und 6.04 fest winklig in bezug auf dessen Längsachse verläuft. angebracht. Diese Anordnung ist an dem Rahmen Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders io 6.09 schwenkbar bzw. federnd angebracht. Die Anguten Wirkungsgrades hinsichtlich der Erzeugung der triebsrollen 6.03 und 6.04 liegen dabei reibmäßig am gewünschten Ausgangssignale. Umfang der Antriebsrollen 6.01 bzw. 6.02 an. Die

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Aus- Zahnscheibe bzw. das Zahnrad 110 weist eine Vielgestaltung der Erfindung sind Impulse mit einer Im- zahl von Zähnen 109 um seinen Umfang herum verpulswiederholungsfrequenz erzeugbar, die gleich dem 15 teilt auf. Diese Zahnscheiben bzw. dieses Zahnrad Zweifachen der Frequenz der einzelnen Ausgangs- 110 ist ebenfalls an der Welle 6.07 fest angebracht, signale ist, und ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um sich mit dieser Welle synchron zu drehen. Die die auf jede Vorderflanke und auf jede Rückflanke Antriebs- bzw. Drehleistung wird der die Antriebsder Impulse der betreffenden einzelnen Impulsfolge rollen 6.01 und 6.02, die Welle 6.07 und die Zahnhin einen Ausgangsimpuls erzeugen, wobei die so ao scheibe 110 umfassenden Anordnung über eine Rieerzeugten Ausgangsimpulse unter Bildung der ge- men- und Riemenscheiben-Anordnung 6.17, 6.16 nannten einzelnen Ausgangsimpulsfolge verknüpft zugeführt, welche die Antriebsrollen 6.01 und 6.02 werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf unter Zugrundelegung der Ansicht gemäß F i g. 1 relativ einfache Weise eine Verdoppelung der Im- im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Antriebsrollen 6.03 pulswiederholungsfrequenz der Ausgangsimpulse vor- 25 und 6.04 liegen reibmäßig an den Antriebsrollen 6.01 genommen werden kann. bzw. 6.02 an, und zwar an den Punkten 6.06

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Aus- und 6.05. Die betreffenden Antriebsrollen 6.03 und

gestaltung der Erfindung sind den die Ausgangs- 6.04 werden demgemäß unter Zugrundelegung der

signale der magnetischen Fühlelemente verknüpfen- Ansicht gemäß F i g. 1 im Uhrzeigersinn gedreht,

den Einrichtungen Differenzverstärker vorgeschaltet, 30 wie dies durch die entsprechend eingetragenen Pfeile

deren jeder mit einem der magnetischen Fühlelemente angegeben ist. Eine Lochkarte 6.18 wird mit Hilfe

verbunden ist, und ferner sind die Differenzverstär- eines (nicht näher dargestellten) Druckmechanismus

ker mit den ODER-Verknüpfungen enthaltenden in Richtung des angegebenen Pfeiles 6.21 gedrückt

Einrichtungen verbunden, die die ihnen zugeführten und damit in Reibanlage mit den Antriebsrollen 6.01,

Ausgangssignale der Differenzverstärker in die Aus- 35 6.02, 6.03 und 6.04 gebracht. Wenn die Vorderkante

gangsimpulsfolge umsetzen. Hierdurch ergibt sich 6.19 der Lochkarte 6.18 die Anlagepunkte 6.06 und

der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise aus von 6.05 der Antriebsrollen berührt, wird die betreffende

den magnetischen Fühlelementen gelieferten Signalen Lochkarte 6.18 reibmäßig erfaßt und in der durch

Impulse mit der gewünschten Impulswiederholungs- den Pfeil 6.21 bezeichneten Richtung weitertranspor-

frequenz gebildet werden können. ^o tiert, und zwar an der Lesestation 6.10 vorbei. Wenn

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung die codierte Spalte 6.20 der Lochkarte 6.18 an dei

nachstehend näher erläutert. Lesestation 6.10 vorbeigeführt wird, und zwar untei

F i g. 1 zeigt in einer Perspektivansicht den Kar- dem Druck und der Führung der Antriebsrollen, be-

tenlese-Vorschubmechanismus sowie den magneti- wirkt die synchrone Drehung der Zahnscheibe 109

sehen Taktgenerator. 45 an der Seite des magnetischen Widerstandsfühlers 111

F i g. 1A zeigt in auseinandergezogener Darstel- der magnetischen Widerstandsanordnung 1, 3 vorbei

lungsweise die wesentlichen Elemente einer magne- die Erzeugung von Taktimpulsen (auf die weitei

tischen Widerstandsanordnung. unten noch näher eingegangen wird), und zwai

F i g. 2 und 2 A zeigen gemäß der Erfindung ver- synchron mit den Spalten 6.20. Diese Taktimpulse

wendete elektrische Schaltungen. 5° dienen zur Zählung und Identifizierung der Spalter

F i g. 3 A, 3 B und 3 C zeigen die relativen Posi- 6.20 zum Zwecke der synchronen Zählung und/odei

tionen der Zähne eines Zahnrades und der magne- Übertragung der an der Lesestation 6.10 gelesener

tischen Widerstandsfühlelemente der Vorrichtung zu Information zu anderen Teilen des Rechensystem!

verschiedenen Zeitpunkten. hin. Bezüglich der magnetischen Widerstandsanord

Fig. 4 A und 4B zeigen elektrische Ersatzschalt- 55 nung 1.3 sei noch bemerkt, daß diese räumlich zi

bilder der magnetischen Widerstandsfühlelemente den Zahnscheibenzähnen 109 entsprechend ausge

zum Zwecke der Erläuterung der Vorrichtung. richtet ist. Die magnetische Widerstandsanordnunf

F i g. 5 A und 5 B zeigen den Verlauf von sinus- 1.3 enthält dabei den magnetischen Widerstandsfüh

förmigen Signalen, wie sie von den magnetischen ler 111 und zugehörige Magnete sowie eine Schal

Widerstandsfühlelementen der Vorrichtung erzeugt 60 tung, wie sie weiter unten noch näher betrachte

werden. werden wird. Der magnetische Widerstandsfühle

F i g. 6 zeigt in einem Impulsdiagramm Takt- 111 ist dabei über Verbindungsleitungen 6.15 mi

impulse, wie sie von den verschiedenen Stufen der der Lesestation 6.10 für die Zählung und Übertra

Vorrichtung erzeugt werden. gung von Synchronisiersignalen elektrisch ver

F i g. 7 zeigt zum Zwecke der Erläuterung der Er- 65 bunden.

findung eine Wertetabelle für eine Verknüpiungs- Gemäß F i g. 1A sind die magnetischen Wider

Unterschaltung der Vorrichtung. Standsfühlelemente 107 und 108 durch Hall-Elektro

In F i g. 1 ist anschaulich der Lese-Vorschubmecha- den gebildet, die aus irgendeinem Halbleitermateria

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wie Silizium, Germanium, Indiumantimonid, In- gativen Impulsschaltung) verbunden, die ebenfalls diumarsenid und Galliumarsenid bestehen können. Ausgangsimpulse mit einer Breite von einer Mikro-Für die Hall-Elektroden wird dabei ein Halbleiter- Sekunde abgibt (eine nähere Erläuterung der Impulsmaterial verwendet, das im allgemeinen eine hohe schaltungen 12 und 14 wird im Zusammenhang mit Elektronenlöcherbeweglichkeit besitzt. Es kann aber S F i g. 2 A gegeben). Die Ausgangsimpulse von den auch ein Material der Materialklasse verwendet wer- Impulsschaltungen 12 und 14 werden den Eingänden, zu der die Halbmetalle gehören. Die betreffen- gen einer ODER-Schaltung 18 zugeführt,
den magnetischen Widerstandsfühlelemente 107 und Die sich sinusförmig ändernden elektrischen Si-108 sind dabei entsprechend geformt und elektrisch gnale 4 und 5 von den Kondensatoren 1.1 und 1.2 miteinander in einer Ebene verbunden; sie weisen in- io werden den Differenzverstärkern 6 und 7 zugeführt, nerhalb der betreffenden Ebene zwischen dem elek- die diese Signale in Rechtecksignale 8 und 9 umtrischen Anschluß bestimmte Abmessungen auf, wor- setzen. Die symmetrischen Rechtecksignale 8 und 9 auf weiter unten noch näher eingegangen werden sind gegeneinander um 90° phasenverschoben, was wird. Die betreffenden Elemente sind dabei räumlich im übrigen auch für die Sinuswellen 4 und 5 zutrifft, voneinander isoliert mit jeweils einer Seite zu einer 15 Die beiden symmetrischen Rechteckwellen 8 und 9 Seite 7.07 eines Stabmagnets 7.03 ausgerichtet, und werden dann der Exklusiv-ODER-Schaltung 10 zuzwar derart, daß die Ebene 7.07 der magnetischen geführt, die im wesentlichen die Rechtecksignale 8 Widerstands-Hall-Elektroden 107 und 108 nahezu und 9 addiert bzw. zusammenfaßt und eine Ausgangssenkrecht zu dem Magnetfluß gerichtet ist, der durch rechteckweüe 11 abgibt, deren Frequenz der zweiden Pfeil 7.08 dargestellt ist. Die elektrischen An- ao fachen Frequenz jeder Rechteckwelle 8 bzw. 9 entschlüsse der Hall-Elektroden 107 und 108 zu der spricht. Die Rechteckwelle bzw. das Rechtecksignal Außenschaltung hin erfolgen durch elektrische An- 11 wird dann parallel dem 1-Mikrosekunde-Impulsschlußeinrichtungen 7.05, 7.10 und 7.11. Ein Ge- generator 12 und über den Inverter 13 dem 1-Mikrohäusc 7.06 stellt eine nichtmagnetische Abschirmung sekunde-Impulsgenerator 14 zugeführt. Der Impuls- und Umhüllungseinrichtung für die betreffende An- 25 generator 12 gibt an seinem Ausgang einen 1-Mikroordnung dar. Der Zwischenraum zwischen dem Stab- sekunde-Impuls ab, indem er die Rückflanke der magnet 7.03 und der Innenwand des Gehäuses 7.06 Rechteckwelle 11 ausnutzt, und der Impulsgenerator kann mit einem Material, wie Epoxyd, ausgefüllt sein 14 gibt einen 1-Mikrosekunde-Impuls an seinem (nicht dargestellt). Ausgang ab, indem er die Vorderflanke der Recht-Gemäß F i g. 2 besteht die generell in F i g. 1 A 30 eckwelle 11 über den Inverter 13 ausnutzt. Die Ausgezeigte magnetische Widerstandsanordnung 1.3 aus gangsimpulse 11.3 und 11.4 werden dann in der den Fühlelementen oder Hall-Elektroden 107 und ODER-Schaltung 18 zusammengefaßt und addiert, 108, auf die weiter unten noch näher eingegangen die einen Ausgangsimpulszug 18.1 abgibt. Die Imwerden wird. Jedes Fühlelement 107 und 108 gibt pulsfolgefrequenz dieser Impulsfolge 18.1 ist dabei sein Ausgangssignal an Koppelkondensatoren 1.1 35 viermal so hoch wie die Frequenz jedes Signals der und 1.2 ab, um jegliche unerwünschte Niederfre- sinusförmigen Signale 4 und S. (Eine detailliertere quenz-Signalstörung zu vermeiden, die im allgemei- Erläuterung der Erzeugung der Impulse in den vernen auf einen sogenannten Auslaufeffekt zurück- schiedenen Stufen wird im Zusammenhang mit den geht (unter einem Auslaufeffekt wird hier die Ände- übrigen Figuren noch gegeben werden.)
rung des Abstands zwischen der Zahnscheibe 110 40 In F i g. 2 A ist der Aufbau der Impulsgeneratoren und dem magnetischen Widerstandsfühler 1.3 gemäß 12 und 14 näher gezeigt. Ein Kondensator 21 ist F i g. 1 verstanden, und zwar für den Fall, daß die dabei mit seiner einen Belegung an dem Eingang 20 Zahnscheibe sich an der Fühleinrichtung vorbeidreht). und mit seiner anderen Belegung an dem Verbin-Die Drehung der Zahnscheibe an den magnetischen dungspunkt 22 angeschlossen. Mit dem Verbindungs-Widerstandsfühlelementen oder Hall-Elektroden 107 45 punkt 22 ist ferner das eine Ende eines Widerstands und 108 vorbeiführt zur Erzeugung von sich sinus- 23 verbunden, dessen anderes Ende an einer förmig ändernden elektrischen Signalen, auf die wei- + 5 Volt führenden Spannungsklemme liegt. An dem ter unten noch näher eingegangen werden wird. Die Verbindungspunkt 22 ist ferner die Kathode 24.1 sich sinusförmig ändernden elektrischen Signale 4 einer ZENER-Diode 24 angeschlossen, deren An- und 5 sind dabei im wesentlichen dieselben Signale 50 ode geerdet ist. Ferner ist an dem Verbindungspunki wie sie von den Fühlelementen 107 und 108 geliefert 22 direkt der Eingang eines Inverters 25 angewerden, wobei die Störsignale im wesentlichen her- schlossen.

ausgefiltert sind. Die über die Kondensatoren 1.1 und Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, auf das

1.2 übertragenen Signale werden dem Eingang je- Auftreten eines negativen Eingangssignalsprungs 2(

weils eines Differenzverstärkers 6 bzw. 7 zugeführt. 55 eines Rechteckimpulses an der Eingangsklemme 2(1

Die Ausgänge der Differentialverstärker 6 und 7 hin einen Impuls 28 mit einer Mikrosekunde Breite

sind mit einer Exklusiv-ODER-Schaltung 10 ver- abzugeben. Demgemäß wird auf jede negative Flanke

bunden. Der Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung der auf der Eingangsseite des Kondensators 21 auf·

10 verzweigt sich in zwei Schaltungskreise 11.1 tretenden Signale bzw. Impulse jeweils ein Impul:

und 11.2. Der Schaltungszweig 11.2 führt zu einem 60 mit einer Dauer von einer Mikrosekunde am Aus·

Inverter 13 hin. Der Ausgang des Inverters 13 ist gang des Inverters 25 abgegeben. Dies erfolgt dabe

mit dem Eingang einer Impulsverkürzungs-Impuls- im wesentlichen in der nachstehend angegebener

schaltung 14 (einer sogenannten negativen Impuls- Weise: Der Verbindungspunkt 22 wird normaler-

schaltung) verbunden, die Ausgangsimpulse mit einer weise auf einem Pegel von 3 Volt durch die ZENER-

Breite von einer Mikrosekunde abgibt. Der Ausgang 65 Diode 24 gehalten, die damit als Klemmdiode wirkt

der Exklusiv-ODER-Schaltung 10 des Schaltungs- Solange der Verbindungspunkt 22 auf einem höherer

zweiges 11.1 ist mit dem Eingang einer Impulsver- Pegel verbleibt als 2 Volt, verbleibt der Invertei

kürzungs-Impulsschaltung 12 (einer sogenannten ne- 25 im Zustand niedriger Spannung, d. h., die Aus-

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gangsspannung beträgt OVoIt. Wenn jedoch der Pe- rung ist das Zahnrad bzw. die Zahnscheibe 110 als gel am Verbindungspunkt 22 unter 2 Volt absinkt, um 90° in die Ebene der Fläche 1.3 geschwenkt darschaltet der Inverter 25 zu seinem hohen Pegel hin gestellt.

um. Wenn somit ein negatives Signal der Klemme 20 Es dürfte somit einzusehen sein, daß auf Drehung zugeführt wird, wird die betreffende negative Flanke 5 der Zahnscheibe 110 hin die Fläche 109.1 der Zähne durch den Kondensator 21 differenziert, und die 109 nahezu parallel zu der Ebene der magnetischer negative Flanke tritt an dem Verbindungspunkt 22 Widerstände 107 und 108 verläuft und daß die Maauf. Demgemäß führt der Verbindungspunkt 22 auf gnctflußlinicn des Magnets 7.03 gemäß Fig. IA das Auftreten der negativen Flanke 27 gemäß senkrecht zur Ebene der Fläche 1.3 verlaufen. Dk Fig. 2 A hin einen Sprung von seinem normalen io Abmessungen der Meanderlinie der Widerstands-3-Volt-Pegel in eine negative Richtung aus, und zwar elemente 107 und 108 in bezug auf die Zahnscheibenum die gleiche Größe, um die die Spannung in der zähne sind entscheidend, was in gleicher Weise füi Klemme 20 negativ geworden ist. Da die Spannung den Abstand zwischen den Meanderlinienelementen an der Klemme 20 um 3 Volt abgesunken ist, sinkt der Hall-Elektroden 107 und 108 zutrifft. Demgemäß der Pegel am Verbindungspunkt 22 von seinem nor- 15 ist der horizontale Abstand einer Hall-Elektrode, wie malen 3-Volt-Pegel auf einen O-Volt-Pegel ab. Im der Hall-Elektrode 107, von der Klemme 101 zui Zuge der Auslenkung von 3 Volt auf 0 Volt durch- Klemme 103 gleich dem Zweifachen (2 T) einei läuft der Verbindungspunkt 22 potentialmäßig den Zahnlänge T oder gleich der Abmessung eines Zah-2-Volt-Schwellwertpege!, wodurch der Inverter 25 nes zuzüglich eines Zahnzwischenraums zwischen von seinem Zustand niedriger Spannung in seinen 20 den Zähnen. Die Anschlußklemme 102 der HaIl-Zustand hoher Spannung umgeschaltet wird. Das Elektrode 107 ist in horizontaler Richtung in dei Signal 27 am Verbindungspunkt 22, dessen Poten- Mine zwischen den Klemmen 101 und 103 vorgetial von 3 Volt auf 0 Volt abgesunken ist, beginnt sehen. Diese Beziehung trifft auch für die HaIlüber den Widerstand 23 auf den 5-Volt-Pegcl anzu- Elektrode 108 in bezug auf deren Klemmen 104,105 steigen, wodurch ebenfalls der Kondensator 21 auf 25 und 106 zu. Der horizontale Abstand zwischen dei den 5-Volt-Pegel aufgeladen wird. Während dieser zuletzt genannten Klemme 103 der Hall-Elektrode Aufladezeit, während der der Pegel am Verbindungs- 107 und der ersten Klemme 104 der Hall-Elektrode punkt 22 nach Durchlaufen des 2-Volt-Pegels zu 108 ist dabei gleich der halben Länge (T/2) eines dem 3-Volt-Pegel hin gelangt, wird der Inverter 25 Zahnschcibenzalines. Aus F i g. 3 A dürfte ersichtlich wieder in seinen Zustand niedriger Spannung zurück- 30 sein, daß die ersten Schenkel der Hall-Elektroder geschaltet. Demgemäß verbleibt der Inverter 25, der 107 und 108 an den Klemmen 101 und 104 eleknormalerweise ein kleines Ausgangssignal abgibt, irisch miteinander verbunden sind und daß außer- und der während des Übergangs des Signals 20 auf dem die letzten Schenkel der beiden Hall-Elektroden einen hohen Pegel umgeschaltet worden war, bei 107 und 108 elektrisch miteinander verbunden sind, einem hohen Pegel, bis der Verbindungspunkt 22 zu 35 und zwar an den Klemmen 103 und 106. Außerdem seinem 2-Volt-Umschaltpunkt wieder umgeladen sind die zuletzt genannten Schenkel der Hall-EIekworden ist. Sodai.n schaltet der Inverter 25 wieder troden geerdet. Die Mittclklemmen 102 und 105 de; auf seinen niedrigen Pegel zurück. Demgemäß ist Hall-Elektroden 107 bzw. 108 sind mit den eingangsdie Breite des Impulses 28 durch die Ladegeschwin- seitigen Belegungen der Kondensatoren 1.1 bzw. 1.2 digkeit des Kondensators 21 über den Widerstand 23 40 verbunden., während die ausgangsseitigen Belegungen oder durch dessen RC-Zeitkonstante bestimmt, der Kondensatoren 1.1 und 1.2 mit den Differenz-Die F i g. 3 A, 3 B, 3 C sowie 4 A, 4 B und 5 A, 5 B verstärkern 6 bzw. 7 gemäß F i g. 2 verbunden sind werden im folgenden gemeinsam dazu herangezogen. In F i g. 3 B ist die Zahnscheibe 110 relativ zu der zu erläutern, wie die beiden sich sinusförmig ändern- Klemmen 101, 102, 103, 104, 105 und 106 gemä£ den Signale4 und 5 gemäß Fig. 2, die gegeneinan- 45 Fig. 3 A zu einem'Zeitpunkt B dargestellt, zu den der um 90° phasenversetzt sind, erzeugt werden. In sich die Zähne 109 um die halbe Länge (T/2) eines F i g. 3 A ist ein magnetischer Widerstandsfühler 1.3 Zahnes nach links in bezug auf die erwähnten Klemgezeigt, gemäß dem an Anschlußklemmen 103 und men bewegt haben In F i g 3 C ist die Zahnscheib« 104 zwei Hall-Elektroden angeschlossen sind. Diese 110 relativ zu den zuvor erwähnten Klemmen zi Hall-Elektroden weisen einen veränderlichen Wider- 50 einem Zeitpunkt C gezeigt zu dem die Zähne 1OS stand entsprechend den senkrecht zu ihnen wirken- sich um eine volle Zahnlänge T relativ zu den be· den Flußänderungen auf. Der magnetische Wider- treffenden Klemmen zum Zeitpunkt A bewegt haben Standsfühler 1.3 besteht aus zwei gesonderten magne- In F i g. 4 A ist ein Ersatzschaltbild des magnetitischen Widerstandselementen oder Hall-Elektroden sehen Widerstandselements 107 dargestellt. Dabe 107 und 108 aus irgendeinem magnetisch empfind- 55 in der Ersatzwiderstand 107 1 gezeigt, der mit einem liehen Matenal, wie Germanium oder Indiumanti- Eide an einer 4-5 Volt führenden Klemme und dei monid. Jedes magnetische Widerstandselement 107 Anschlußklemme 101 liegt und der mit seinem ande- und 108 weist die Form einer flächenmäßig abge- ren Ende mit der Anschlußklemme ί03 verbunder stuften Meanderlinie auf. Es sei jedoch bemerkt, und geerdet ist. Der Mittelaberiff des betreffender daß auch irgendeine andere geeignete Form benutzt 60 Widerstands ist mit der Klemme 102 verbunden. Ir werden kann. Ferner ist eine Zahnscheibe 110 vor- entsprechender Weise zeigt Fic 4B den Ersatzgesehen die mit Zähnen 109 einer Länge 7 versehen widerstand 108.1 des magnetischen Widerstandsist, welche gleich der Lange T des Zahnzwischen- elements bzw. der Hall-Elektrode 108. Dieser Ersatzraums der Zahnscheibe 110 ist. Unter normalen Ar- widerstand ist mit einem Ende an einer +5Vol· beitsbedingungen befindet ach die Flache 109.1 der 65 führenden Klemme und an der Anschlußklemme IW Zahnscheibe 109 in einer solchen Lage, daß sie par- angeschlossen, und das andere Ende dieses Widerallel zu der Oberseite der Ebene 1.3 verläuft. Zur stands ist mit der Klemme 106 verbunden und ge-Vermeidung von Verwirrungen wahrend der Erläute- erdet. Der Mittelpunkt des betreffenden Widerstand!

ist mit der Klemme 105 verbunden. Die in Fig. 4 A und 4 B angegebenen Anschlußklemmen bzw. Klemmen entsprechen den mit gleichen Bezugszeichen versehenen Klemmen in Fig. 3 A, 3 B und 3 C. In der Praxis wird der magnetische Widerstandsfühler 1.3 auf der einen Stirnseite eines Stabpermanentmagnets angebracht (wie dies in F i g. 1 A dargestellt ist), und zwar nahezu senkrecht zu den Flußlinien.

In F i g. 5 A und 5 B sind als Abszissen die Zeilintervalle A, B und C aufgetragen, und als Ordinatenwerte sind die Ausgangssignalspannungen der Fühler 107 und 108 aufgetragen.

In Fig. 3 A ist zum Zeitpunkt A gezeigt, daß zwischen den Klemmen 101 und 102 die gleiche Metallmenge vorhanden ist wie zwischen den Klemmen 102 und 103. Ferner zeigt F i g. 3 A, daß zwischen den Klemmen 104 und 105 des Widerstandselements 108 ein nennenswerter Luftspalt vorhanden ist, während zwischen den Klemmen 105 und 106 eine nennenswerte Metallmenge vorhanden ist. Demgemäß ist ein Unterschied hinsichtlich der Metallmenge vorhanden, die zwischen den Klemmen 104 und 105 einerseits und zwischen den Klemmen 105 und 106 andererseits vorhanden sind. Da ein magnetischer Widerstand die Eigenschaft besitzt, daß sich sein Widerstand im Verhältnis des Flusses ändert, der senkrecht zu ihm auftritt, und da in den Bereichen, in denen mehr Metall vorhanden ist, der Fluß stärker konzentriert ist, dürfte ersichtlich sein, daß der Fluß zwischen den Klemmen 101 und 102 und den Klemmen 102 und 103 des Widerstandselements 107 gleich groß ist, weshalb der Widerstand zwischen den Klemmen 101 und 102 gleich dem Widerstand zwischen den Klemmen 102 und 103 ist. Damit stellt das Signal am Ausgang 102 des Fühlerelements 107 einen Nullpunkt dar. Wenn demgegenüber die Größe des Flusses zwischen den Klemmen 105 und 106 des Fühlers oder der Hall-Elektrode 108 größer ist als die Größe des Flusses zwischen den Klemmen 104 und 105, dann ist entsprechend der Widerstand zwisehen den Klemmen 105 und 106 größer als der Widerstand zwischen den Klemmen 104 und 105, weshalb an der Ausgangsklemme 105 des Fühlers oder der Hall-Elektrode 108 ein Spannungssignal auftritt. Da dieser zuletzt genannte Zustand das Vorhandensein der maximalen Flußmenge zwischen den Klemmen 105 und 106 in bezug auf die Klemmen 104 und 105 kennzeichnet, besitzt ferner das zum Zeitpunkt A auftretende Spannungssignal an der Ausgangsklemme 105 des Fühlers 108 einen Maximalwert. Diese Zustände sind in F i g. 5 A und 5 B für das Zeitintervall A angegeben.

In F i g. 3 B, die das Zeitintervall B wiedergibt, innerhalb dessen die Zahnscheibe 110 um einen Abstand nach links weiterbewegt worden ist, der einer halben Zahnlänge (Γ/2) entspricht, besitzt die in horizontaler Richtung zwischen den Klemmen 101 und 102 vorhandene Metallmenge einen Minimalwert, während die Metallmenge zwischen den Klemmen 102 und 103 einen Maximalwert besitzt. In entsprechender Weise sind die Metallmengen, die zwischen den Klemmen 104 und 105 sowie zwischen den Klemmen 105 und 106 vorhanden sind, gleich.

Demgemäß besitzt die unter diesen Umständen an der Ausgangsklcmme 102 des Fühlers 107 auftretende Spannung einen Maximalwert, während das an der Ausgangsklemme 105 des Fühlers 108 auftretende Spannungssignal einen Minimalwert besitzt.

F i g. 3 C veranschaulicht die Verhältnisse in einem Zeitintervall C, in welchem die Zahnscheibe 110 sich von dem Zeitintervall B aus um eine weitere halbe Zahnscheibenzahnlänge weiterbewegt hat. Es zeigt sich, daß unter diesen Bedingungen die zwischen den Klemmen 101 und 102 und zwischen den Klemmen 102 und 103 des Fühlers 107 vorhandenen Metallmcngen wieder gleich sind und daß die Metallmengen zwischen den Klemmen 104 und 105 und den Klemmen 105 und 106 des Fühlers 108 ungleich, aber gegenüber den Verhältnissen zum Zeitpunkt A umgekehrt sind. Demgemäß tritt zum Zeitpunkt C bei dem Fühler 107 ein minimales Ausgangssignal auf, während bei dem Fühler 108 ein maximales Ausgangssignal mit entgegengesetztem Vorzeichen auftritt. Wenn die Zahnscheibe ihre Bewegung über die Oberfläche der Fühlelemente 107 und 108 fortsetzt, werden sich sinusförmig ändernde Spannungssignale erzeugt, die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind. Es dürfte ersichtlich sein, daß unabhängig von der Geschwindigkeit der Zahnscheibe 110 die Kreuzungspunkte der sich sinusförmig ändernden Signale stets an demselben Punkt auftreten, da diese Beziehung positionsabhängig ist, und zwar bezogen auf die Klemmen und die Zahnscheibenzähne. Darüber hinaus hat die Nähe des Fühlelements zu den Zahnscheibenzähnen keine Auswirkung auf die Kreuzungspunkte der sinusförmigen Kurven. Demgemäß haben geringe Änderungen in der Exzentrizität der Zahnscheibe 110 bei deren Drehung an den magnetischen Widerstandselementen vorbei keine Änderung der Kreuzungspunkte zur Folge. Zufolge dieser Eigenschaft besteht daher der Wunsch, an diesem Kreuzungspunkt die feinen Rechtecktaktimpulse zu erzeugen.

In dem in F i g. 6 dargestellten Diagramm sind die horizontalen Linien in gleiche Zeitintervalle entsprechend einer Viertelwellenlänge der von dem Fühler 107 oder 108 gemäß Fig. 4 A und 4B gelieferten sinusförmigen Ausgangskurve unterteilt. Die vertikalen Linien sind in einzelne Abschnitte unterteilt, die Ausgangssignale von entsprechend markierten Elementen in F i g. 2 wiedergegeben. Bezugnehmend auf F i g. 6 und 2 sei daher bemerkt, daß ein sich sinusförmig änderndes Signal (F 1, F 4) und (F 2, F S) in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt wird und an den Punkten 1, 2, 4 bzw. 5 gemäß Fig. 2 auftritt. Das Rechtecksignal F 8 wird an den Kreuzungspunkten von F(1,4) erzeugt, und das Rechtecksignal F 9 wird an den Kreuzungspunkten der sich sinusförmig ändernden Kurve F(2,5) erzeugt. Da die sich sinusförmig ändernden Kurven bzw. Signale um 90^c gegeneinander phasenversetzt sind, sind auch die Rechteckwellen bzw. -kurven FS, F9, die gernäC F i g. 2 als Rechtecksignale 8 und 9 auftreten, urr 90° gegeneinander phasenverschoben. Die Recht ecksignale F 8 und F 9 werden dann in der Exklusiv ODER-Schaltung 10 gemäß F i g. 2 im wesentlicher addiert, die dann ein einzelnes Rechteckausgangs signal F11 abgibt. In Verbindung mit der in Fig." dargestellten Wertetabelle für die in F i g. 2 gezeigt! Exklusiv-ODER-Schaltung 10 dürfte ersichtlich sein daß dann, wenn die der Exklusiv-ODER-Schaltunj 10 zugeführten Eingangssignale 8 und 9 einande gleich sind, das Ausgangssignal der Exklusiv-ODER Schaltung 10 mit niedrigem Wert bzw. Pegel auf tritt. Wenn demgegenüber die Eingangssignale 8 un< 9 der Exklusiv-ODER-Schaltung 10 gemäß Fig.:

mit unterschiedlichen Pegeln auftreten, gibt die Exklusiv-ODER-Schaltung 10 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel ab. Zurückkommend auf Fig.6 und auf die Rechtecksignale F 8 F 9 und FIl sei bemerkt, daß zum Zeitpunkt 1 die Amplituden der Rechtecksignale F 8 und F 9 verschieden sind weshalb entsprechend der Wertetabelle für die Exklusiv-ODER-Schaltung das resultierende Rechtecksignal FU mit hohem Pegel auftritt -Zum Zeitpunkt 2 sind die Amplituden der Rechtecksignale » F 8 und F 9 gleich, weshalb das Ausgangssignal F11 mit niedrigem Pegel auftritt. Dieser Vorgang kann über die verschiedenen Zeitpunkte hinweg verfolgt werden. Entsprechend der vorstehend betrachteten Verknüpfung tritt somit das Rechtecksignal F11 auL x₅ Das Rechtecksignal F13 entspricht we.tgehend dem Rechtecksignal FU; eine Ausnahme besteht hier lediglich darin, daß das Rechtecksignal F13 mitte s des Inverters 13 gemäß F ι g. 2 gegenüber dem Rechtecksignal FH invertiert ist. Demgemäß we.st^ das _ao Rechtecksignal F11 eine zur Amplitude des Rechtecksignals F11 entgegengesetzte Amplitude auf. Wie

5 ¹J?

Signale^
Wuta

mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Mikro-

J,™;^ 'generatoren 12 und 14. Die Mikro-Sekunden imp g _pu ^^ ^.^^

cetaind»impu ! _{lg äß Fi 2}

_addiert, wodurch eine Impulsfolge _{die> wie} ersichtlich, eine Impulsdie dem Vierfachen der Fre-

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_{Zahnscheibe erzeugt worden sind}. n _{womit Zahn} ^₆

erzielt worden ist. Wenn somit _{B 200 Zähne je Um}d_rehung

Jj ^ ^Sdra werden 880 Impulse pro Um wirksam ^^en' _{u eine w}^_senti_{ich {einere}

drehung erzeugt, υ ^ _Zahnscheibe

^n erteilung zur Anz g _S

ihrer *tadg^_η^ _{die ursprünglich}

Zahnrad bzw. der Zahnscheibe be-Zahnr_aa beschriebene

m beschriebene Vorrich-

^ Feinmessung ausnutzen

Signals F11 entsprechen, werden zur Erzeugung eines Mikrosekundenimpulses F14 herangezogen. Dies gewerden

je Zahn zu erzielen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Erzeugen von Taktsignalen bei einer Vorrichtung zum Abtasten einer auf einer Datenkarte enthaltenen Datenaufzeichnung, mit einem aus einem magnetischen Material bestehenden, drehbar gelagerten Zannrad, mit einer magnetischen Fühleinrichtung, die in Abstand von den Zähnen des Zahnrades angeordnet ist und die in ihr erzeugte Signale an eine Umsetzeinrichtung bzw. Ausgangseinrichtung weiterleitet, und mit Einrichtungen, die das Zahnrad mit einer Geschwindigkeit zu drehen gestatten, die der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Datenkarte proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von durch die Zähne

(109) des Zahnrades (110) bei dessen Drehung beeinflußbaren Fühlelementen (107, 108) nahe des Umfangs des Zahnrades (110) in solchem Abstand um dessen Umfang herum angeordnet ist, daß von den Fühlelementen (107, 108) eine entsprechende Anzahl von gegeneinander derart phasenverschobenen Ausgangssignalen abgebbar ist, so daß ODER-Verknüpfungsschaltungen enthaltende Einrichtungen (10, 12, 13, 14, 18), die diese Ausgangssignale unter Bildung einer einzigen Ausgangsimpulsfolge verknüpfen, deren einzelne Impulse in gleichmäßigem Abstand und mit einer solchen Impulswiederholungsfrequenz auftreten, für jede Umdrehung des Zahnrades

(110) eine Anzahl Impulse abgeben, die gleich einem über zwei liegenden geraden ganzzahligen Vielfachen der Anzahl von Zähnen des Zahnrades (110) ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlelemente (107- 1°⁸) durch magnetische Widerstandselemente gebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (110) aus einem Material geringer magnetischer Permeabilität besteht und daß außerhalb des Zahnrades (110) feste Magnetisierungseinrichtungen angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Widerstandselemente (107, 108) durch Hall-Elektroden gebildet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei magnetische Fühlelemente (107, 108) vorgesehen sind, die in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß die von ihnen abgegebenen Ausgangssignale um 90° gegeneinander phasenverschoben sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Ausnehmungen zwischen den Zähnen (109) des Zahnrades (110) in Umfangsrichtung gleich der Länge der Zähne (109) in derselben Richtung ist, daß an beiden Enden und in der Mitte jeder Hall-Elektrode Koppeleinrichtungen für die Einführung und Abnahme von elektrischen Signalen vorgesehen sind und daß die Hall-EIek'Odcn bei aneinander anliegenden Enden längs eines Teiles des Umfangs des Zahnrades (110) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß der Abstand von den Koppelpunkten an den äußeren Enden der jeweiligen Hall-Elektrode zum Koppelpunkt in der Mitte der betreffenden Hall-Elektrode gleich der Länge der Zähne in Umfangsrichtung des Zahnrades (110) ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Elektroden in Umfangsrichtung des Zahnrades (110) um einen Abstand voneinander getrennt sind, der gleich der halben Länge eines Zahnes (109) des Zahnrades (110) ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Elektroden an einem Ende eines in seiner Längsrichtung magnetisierten Stabmagnets (7.03) in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zur Stirnseite (7.07) des Stabmagnets und rechtwinklig in bezug auf dessen Längsachse verläuft.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Impulse mit einer Impulswiederholungsfrequenz erzeugbar sind, die gleich dem Zweifachen der Frequenz Her einzelnen Ausgangssignale ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf jede Vorderflanke und auf jede Rückflanke der Impulse der betreffenden einzelnen Impulsfolge hin einen Ausgangsimpuls erzeugen, wobei die so erzeugten Ausgangsimpulse unter Bildung der genannten einzelnen Ausgangsimpulsfolge verknüpft werden.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den die Ausgangssignale der magnetischen Fühlelemente (107, 108) verknüpfenden Einrichtungen Differenzverstärker (6, 7) vorgeschaltet sind, deren jeder mit einem der magnetischen Fühlelemente (107,108) verbunden ist, und daß die Differenzverstärker (6, 7) mit den ODER-Verknüpfungen enthaltenden Einrichtungen (10, 12, 13, 14, 18) verbunden sind, die die ihnen zugeführten Ausgangssignale der Differenzverstärker (6, 7) in die Ausgangsimpulsfolge umsetzen.