DE2229047A1 - Photoelektrische lochkartenlesevorrichtung - Google Patents

Description

. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2. Aufg.

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (0111) 2MSMf

Postscheck-Konto: München 22045

den 14. Juni 1972

Unter Zeichen

POS-28201

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MATSUSHITA ElECTRIC IWDUSTEIAl CO.ITD., Osaka / Japan Photoelektrische lochkarten-lesevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische lochkarten-lesevorrichtung.

Die Feststellung der löcher von lochkarten werden nach dem Stand der Technik mechanisch durch Fühlstifte oder Bürsten zum Betätigen eines Stromkreises durch die löcher der lochkarte durchgeführt. Dieses Verfahren neigt jedoch zu Fehlauslösungen aufgrund von Staub und zu Beschädigungen der lochkarte. Kürzlich wurden photoelektrische Festeilungsweisen vorgeschlagen, bei denen lochkarten einem licht ausgesetzt werden und das durch die Karte hindurchgelassene licht durch eine lichtsensorvorrichtung festgestellt wird. Die lichtsensorvorrichtung verwendet solche Elemente wie Silicium-Sonnenzellen, Phototransistoren und photoleitende Elemente aus Cadmiumsulfid (CdS). Die photoleitenden CdS-Elemente erweisen sich jedoch vom Standpunkt der Baumaße und des Betriebsverhaltens als ungeeignet für lichtsen-

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soren, weshalb Silicium-Sonnenzellen und Phototransistoren als Lichtsensoren an sich zu bevorzugen sind. Silicium-Lichtsensoren sind jedoch sehr teuer und bei ihrer Verwendung in einer zweidimensionalen Matrix würden sie etwa die Hälfte der Gesamtkosten der ganzen Leseeinheit ausmachen. Aus diesem Grund hat das übliche Lochkarten-Lesegerät nur eine einzige Reihe aus zehn bis zwölf Lichtsensorelementen, an denen die Lochkarte vorbeiläuft, während sie für die Ablesung bewegt wird. Hierbei werden jedoch ein Mechanismus zum Zuführen der Lochkarte sowie besondere elektrische Stromkreise benötigt. Es besteht also im Hinblick hierauf Bedarf an einer billigen photoelektrischen Lochkarten-Lesevorrichtung, die mit ätatischer Auslesung der Lochkarten arbeitet.

Im Fall der statischen Auslesung ist die Reaktionszeit von geringer Bedeutung, so daß billig herstellbare photoleitende CdS-Elemente durchaus verwendet werden können. Übliche photoleitende CdS-Elemente haben jedoch eine .Planarstruktur mit auf derselben Seite wie die lichtempfindliche Schicht befindlichen Elektroden, so daß etwa die Hälfte der lichtaufnehmenden Fläche mit Elektrodenmaterial bedeckt ist. Insofern ist, wenn kleine photoleitende Elemente in dichter Anordnung vorgesehen sind, die lichtaufnehmende Fläche des einzelnen Elementes verständlicherweise sehr klein und der erhältliche Photostrom ist sehr niedrig.

Werden andererseits gemäß einem Vorschlag der Erfinder photoleitende GdS-Elemente vom Sandwich-Typ verwendet, so werden die Elektroden an der Ober- und der Unterfläche der photoleitenden Schicht gebildet, wobei eine der Elektroden durch einen transparenten, leitenden Film aus Zinnoxid dargestellt wird. Die lichtaufnehmende Fläche weist also keine das Licht abschattende Elektrode auf und der Abstand

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zwischen den Elektroden kann auf etwa 1/10 desjenigen üblicher Elemente verkleinert werden. Es ist mit einem solchen photoleitenden CdS-Element des Sandwich-Typs ohne weiteres möglich, eine hohe Lichtempfindlichkeit mit einer kleinen lichtaufnehmenden Fläche zu erzielen, so daß dieses Element sich als Lichtsensor für die statische Auslesung sehr gut eignet»

Die Erfindung schafft eine photoelektrische Lochkarten-Lese vorrichtung mit einem lichtfeststellenden Teil, einem Lochkarten-Einschubschlitz und einer Lichtquelle. Der lichtfeststellende Teil enthält eine Lichtsensormatrix aus einer Mehrzahl von photoleitenden GdS-Elementen des Sandwich-Typs, die zweidimensional so angeordnet sind, daß jedes Element mit einem Loch in der Lochkarte fluchtet. Die Elemente sind alle elektrisch miteinander in einer Matrixform verbunden, wobei jedes Element in Reihe mit einer anzuordnenden Diode geschaltet ist.

Die erfindungsgemäße photoelektrische Lochkarten-Lesevorrichtung kann die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. es ist ein absolutes, statisches Auslesen möglich;

2. Da keine mechanischen Kontakte beteiligt sind, kann eine hohe Zuverlässigkeit sichergestellt werden;

3. Die Empfindlichkeit ist sehr hoch und eine direkte Verbindung mit einer logischen Schaltung ist möglich;

4. Es genügt, eine Lichtquelle von einfacher Konstruktion und niedrigem Leistungsverbrauch zu verwenden. Hierdurch bleibt der Temperaturanstieg gering und en stellen sich keine widrigen Wirkungen ein;

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5. Da die Vorrichtung von kleinen Ausmaßen ist, kann sie leicht in eine bezogene Ausrüstung eingefügt werden;

6. Das Nebensprechen ist gering und das Signal-Rausch-Verhältnis ist hoch. Es lassen sich deshalb selbst IBM-Standardpapierlochkarten lesen;

7. ' Da keine beweglichen Teile vorhanden sind, kann

eine ausgezeichnete Langlebigkeit sichergestellt werden. Außerdem ist der Betrieb, sehr einfach.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es bedeuten:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine photoelektrische Lochkarten-Lesevorrichtung gemäß der Erfindung zur Darstellung von deren innerer Konstruktion; und

Fig. 2 einen Schaltplan einer CdS-Lichtsensormatrix im erfindungsgemäßen Gerät.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße photoelektrische Lochkarten-Lesevorrichtung. Sie umfaßt eine CdS-Lichtsensormatrix 1 aus photoleitenden CdS-Elementen, die auf der Karte 2 einer gedruckten Schaltung in Matrixform mit zehn Keinen und zehn Spalten in der elektrischen Schaltung nach Fig. 2 angeordnet sind. Jedes Element der Matrix fluchtet mit einem L₀Ch in einer Lochkarte, hl j ο injFchlußßchienen Ji ,Ii₁, it_o, ii.· und C₁,C₅, C--.

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C, für die einzelnen Reihen und Spalten der Matrix sind an einem Hand der Karte 2 der gedruckten Schaltung angeordnet. Eine lochmaske 3 ist mit Löchern versehen, die jeweils mit einem der Löcher der Lochkarte übereinstimmen. Die Lochmaske besteht aus schwarzem Hartmaterial und ist einstückig mit einem Karteneinsatzteil 4 ausgebildet. Eine durchsichtige Glasplatte 5 dient als Schutzschicht zum Schutz der Lochmaske. Im Schlitz des Karteneinsetzteils 4 sind Abstandsstücke 6 enthalten, die am linken bzw. am rechten Rand des Schlitzes liegen und einen der Dicke der einzusetzenden Lochkarte entsprechenden Raum ergeben. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine an den Abstandsstücken 6 geschichtete Platte 7 zum Halten einer der Karten mit Seitenrändern. Ein Lampengehäuse 8 ist an seiner inneren Oberfläche mit einer matten schwarzen Beschichtung versehen, um eine Lichtreflexion zu vermeiden. Eine Lampenträgerplatte 9 trägt zwei bis sechs Lampen. 10, die parallelgeschaltet sind. Mit Hilfe eines Reflektors 11 kann aufgrund seiner Kontur so viel paralleler Lichtstrom als möglich zur Lichtsensormatrix projiziert werden. Eine Rückseitenbedeckung 12 verhindert, daß sich Staub an der Sensormatrix absetzt.

Nach der Erfindung kann die Lochkarte mit dem photo- , elektrischen Lochkarten-Lesegerät nach zwei Verfahren ausgelesen werden.

Nach einem dieser Verfahren werden die Schienen für die einzelnen Spalten aufeinanderfolgend mit Impulsen abgetastet und parallele Ausgangssignale werden von den Schienen der Reihen abgenommen. Dies entspricht dem bekannten Fall

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des Bewegens der Lochkarte in der Richtung einer Lichtsensor-Reihe zum Auslesen. Jenes Verfahren ist jedoch von diesem bekannten Verfahren darin unterschieden, daß die einzelnen Spalten elektrisch mit Impulsen anstelle der mechanischen Bewegung der Lochkarte abgetastet werden.

Nach dem anderen Verfahren werden Impulse den Schienen sowohl der Seihen als auch der Spalten eingespeist. In diesem Fall können die Signale des gesamten Lichtsensors serienmäßig eines nach dem anderen abgenommen werden.

In beiden Fällen bleibt die Lichtquelle stets eingeschaltet. Ist keine Lochkarte eingesetzt, so werden also die Lichtsensoren gleichmäßig mit durch die jeweiligen Öffnungen der Lochmaske tretendem Licht beleuchtet. Wird eine Lochkarte in den Karteneinsetzschlitz eingeführt, so wird einer der Lichtsensoren, die mit einer gelochten Stelle fluchtet, beleuchtet, während ein einem Teil der Lochkarte ohne durchgestochenem Loch gegenüberliegender Lichtsensor nur sehr wenig übertragenes Lichtempfängt, da das Licht zumeist durch die Karte unterbrochen ist. Die Lochkarten bestehen gewöhnlich aus Papier oder Kunststoff. Bei Papier-Lochkarten ist das Signalc-Rausch-Verhältnis, also das Verhältnis des Widerstandes des dem Material der Lochkarte gegenüberliegenden Lichtsensors zu demjenigen eines einem Loch in der Lochkarte gegenüberliegenden Lichtsensors, normalerweise aufgrund der hohen Durchlaßfähigkeit des Papiers schlechter. Bei Plastik-Lochkarten ist der Durchlaß gewöhnlich niedriger als der von Papier, er hängt jedoch von der Farbe und Dicke der Karte ab, so daß das Signal-Rausch-Verhältnis im Vergleich zum Fall mit Papierkarten erhöht

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werden kann. Außer vom Material der lochkarte hängt das Signal-:ßausch-Verhältnis auch vom Ort des Maskenlochs ab. Vom Standpunkt der Verbesserung des Signal:ßausch-Verhältnisses ist es sehr wirksam, wenn die Lochmaske mit kleinen Löchern unmittelbar vor der Lichtsensormatrix angeordnet ist, wie es bei der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fall ist.

Zum gleichmäßigen Beleuchten der Lichtsensormatrix sind verschiedene Lichtquellen möglich. Vom Standpunkt des Signal:-Rausch-Verhältnisses stellt es das Ideal dar, einen Parallellichtstrom in einer Richtung normal zur Lichtaufnehmefläche der Lichtsensormatrix zu projizieren. Licht von einer einzigen punktförmigen Lichtquelle kann in einen Parallellichtstrom durch eine Linse verwandelt werden. Um die gesamte lichtaufnehmende Fläche jedoch gleichmäßig durch eine punktförmige Lichtquelle zu beleuchten, werden eine Linse von erheblicher Größe und ein erheblicher Abstand zwischen der Lichtquelle und der Lichtsensormatrix gefordert, so daß die Gesamtgröße der Lesevorrichtung unerwünscht hoch wird.

Mach der Erfindung kann mit Hilfe einer Vielzahl kleiner Lampen, die zusammen mit einem Reflektor verwendet werden, ein nahezu paralleler Lichtstrom erzielt werden, ohne daß die Gesamtgröße der Lesevorrichtung wesentlich vergrößert würde. Obwohl die Verwendung einer Fluoreszenzlampe erwogen werden kann, eignet sie sich nicht für LochkartfiU-Lesfivorrichtungen von kleiner Größe, da es nach gegenwart irum .jtaiKJ der Technik kbxne Fluoreszenzlampen geringer

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Baugröße mit Nennleistungen von 4 Watt oder darunter im Handel gibt. Im Fall großer Lochkarten-Lesevorrichtungen, etwa solcher zum Lesen von IBM-Standardkarten, ist es jedoch möglich, eine einzige Fluoreszenzlampe mit einer Leistung von etwa 6 Watt zu verwenden. In diesem Fall kann sie zusammen mit einem Reflektor in geeignetem Abstand von beispielsweise einer zwölfreihigen und achtzigspaltigen Lichtsensormatrix angeordnet sein.

Die Erfindung schafft also, kurz zusammengefaßt, eine photoelektrische Lochkar ten-:Le se vorrichtung mit einer Matrix aus Lichtsensoren, die jeweils mit einem Loch in einer Lochkarte fluchtend angeordnet sind, mit einer in dichtem Kontakt mit der Lichtsensormatrix stehenden Lochmaske, einem Lochkarten-Einsetzschlitz zum Halten der Lochkarte in richtiger Stellung hinsichtlich der Lichtsensormatrix und der Lochmaske und mit einer Lichtquelle zum gleichmäßigen Beleuchten der Lichtsensormatrix.

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Claims (1)

1. Pa tentanspruch :

   Photoelektrische Lochkarten-Lesevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Lichtsensormatrix (1, Fig. 2) aus einer Mehrzahl von Lichtsensoren, die zweidimensional in der gleichen Ebene angeordnet sind und in einer X-I-Matrixform verbunden sind und von denen.jeder mit einem Loch in einer Lochkarte fluchtet, eine Lochmaske (3), die in enger Berührung mit der Lichtsensormatrix steht und Löcher jeweils in Übereinstimmung mit der Lichtaufnahmefläche eines entsprechenden der Lichtsensoren aufweist, einen Lochkarten-Einsetzschlitz (4, 6) zum Halten der Lochkarte in der richtigen Stellung hinsichtlich der Lochmaske und durch eine Lichtquelle (10) zum gleichmäßigen Beleuchten der einzelnen Lichtsensoren durch die Löcher der Lochkarte und die Löcher der Lochmaske.

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