DE2241951A1

DE2241951A1 - Registriergeraet

Info

Publication number: DE2241951A1
Application number: DE2241951A
Authority: DE
Inventors: Peter R Lowe
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1971-08-31
Filing date: 1972-08-25
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2241951B2; CA1003029A; FR2151903A5; GB1396172A; JPS5312331B2; US3698004A; JPS4835725A

Description

Dipl. Ing. R- Mertens

fi£rankfurtjtvia,nl,wnmelburgstr.34. .

6 Frankfurt/M, den 23.8.1972

- H 31 P 330

HONEYWELL INC.
2701 Fourth Avenue South
Minneapolis, Minn., USA

Regis triergerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Registriergerät^ in dem zur Aufzeichnung auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger eine querabgelenkte Lichtspur in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Eingangssignalen hellgesteuert wird.

Bekannte Geräte dieser Art bestehen normalerweise aus einer Kathodenstrahlröhre mit einachsiger Ablenkung des Elektronenstrahls, die durch einen Sägezahngenerator bewirkt wird. Eine Faseroptik überträgt die während der Hellsteuerung auf dem Schirm der Kathodenstrahlrähre entstehenden Lichtsignale auf den Aufzeichnungsträger, der normalerweise aus einem Direktschriftpapier besteht, auf dem die aufgezeichnete Spur sofort sichtbar wird. Die Schreibspur entsteht dabei in der Weise, daß der in Richtung der Achse abgelenkte Kathodenstrahl dunkelgesteuert ist und nur an den Stellen eine Heilsteuerung erfolgt, die dem Augenblickswerten des Eingangssignals entspricht. Infolge der Bewegung des Aufzeichnungsträgers relativ zum Bildschirm der Röhre entstehen während aufeinanderfolgender Ablenkungen des an den entsprechende Stellen hellgesteuerten Elektronenstrahls weitere die Spur des Eingangssignals darstellende Kurvenpunktb.

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Es ist weiterhin bekannt in solchen Geräten Zeitgeber vorzusehen, die periodisch den Elektronenstrahl hellsteuern und einmal während jeder Abtastperiode Zeitlinien auf dem Aufzeichnungsträger markieren. Diese Zeitlinien definieren eine Zeitskala für den gerade aufgezeichneten Vorgang, die unabhängig von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten in der Bewegung des Aufzeichnungsträger ist.

Manchmal besteht jedoch der Wunsch, Zeitlinien mit einer solchen Periodizität aufzuzeichnen, daß der Zeitlinienabstand dem Frequenzbereich der zu registrierenden Signale angepaßt ist. Um später Verwechselungen in der Zeitablesungen ausschalten zu können, erscheint es wünschenswert, auch den Betrag des Zeitlinienabstandes auf dem Aufzeichnungsträger darzustellen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hierfür geeignete Vorrichtung zu schaffen, die außer der Aufzeichnung von Zeitlinien mit vorwahlbarer Zeitdifferenz eine automatische Anzeige des jeweils eingeschalteten Zeitlinienabstandes besitzt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Aufzeichnungsvorrichtung eines Registriergerätes,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Zeitgebers und eines Zeitmarkenkodierers,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Aufzeichnung mit einem solchen Registriergerät und

Fig. 4 da3 im Registriergerät des AuffUhrungsbeispiels verwendete Kode-Schema für die Zeitmarken.

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In einer Kathodenstrahlröhre 2 wird nach Fig. 1 ein Elektronenstrahl erzeugt und durch die ablenkende Magnetspule 4 auf einer einzigen horizontalen geraden Achse hin- und hergeführt. Ein Sägezahngenerator 5 erzeugt einen der gewünschten Ablenkfrequenz entsprechenden Sägezahnimpuls, der in einem Ablenkverstärker 8 verstärkt, und der Magnetspule 4 zugeführt wird. Die auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 2 erzeugte Lichtspur wird mit Hilfe einer Faseroptik 10 auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers 12 übertragen. Der Aufzeichnungsträger 12 besitzt eine lichtempfindliche Oberfläche, auf der die während der Hellsteuerung des Elektronenstrahls auf dem Schirm erscheinenden und von der Faseroptik 10 Übertragehen Lichtpunkte eine sichtbare Spur erzeugen. Vorzugsweise besteht der Aufzeichnungsträger aus einem Material, das als Direktschriftpapier bekannt ist, und auf dem direkt nach Belichtung ohne weitere Entwicklung die Spur des aufgezeichneten Vorgangs sichtbar wird.

Normalerweise ist der Strahl der Kathodenstrahlröhre dunkel gesteuert, d.h. daß die Strahlintensität so niederig gehalten wird, daß auf dem Aufzeichnungsträger 12 keine sichtbare Spur entsteht. Ein oder mehrere Signale werden über einen bzw. mehrere Kanäle auf die Geräteingänge 14 gegeben. In einem für jeden Kanal vorgesehenen Pufferverstärker 16 werden die eingehende Signale verstärkt und an einen ersten Eingang eines Signalvergleichers 18, dessen zweiter Eingang ein Signal vom Sägezahngenerator erhält, weitergeleitet. Während jeder Sägezahnperiode vergleichen die Vergleicher 18 die über die Pufferverstärker 16 anstehenden Eingangssignale mit dem Augenblickswert der Sägezahnspannung. Bei Gleichheit erzeugt der Vergleicher ein Ausgangssignal das eine monostabile Kippstufe 20 triggert. Der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe .20 erreicht über ein ODER-Gatter 22 einen Verstärker 24 für die Hellsteuerung, dessen Ausgang mit einer Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre verbunden ist. Der durch

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den Elektronenstrahl auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erzeugte Lichtpunkt erscheint dann an einer Stelle des Ablenkbereiches des Strahles, die der Größe des Eingangssignals entspricht.

Liegen, wie schon erwähnt, mehrere Signale gleichzeitig an den Eingängen 14, so erzeugt jedes innerhalb einer Periode des Sägezahnimpulses einen entsprechenden Heilsteuerungsimpuls. Infolgedessen entsteht auch für jedes Eingangssignal in jedem Ablenkzyklus ein dem Signal entsprechender Lichtpunkt auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre. Da während jeder Ablenkung des Strahls ein ähnlicher Vergleich eine Hellsteuerung bewirkt, entstehen in zeitlicher Aufeinanderfolge auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre Lichtpunkte, die nach Abbildung durch die Faseroptik 10 auf dem sich mit vorgegebener Geschwindigkeit bewegenden Aufzeichnungsträger aus Einzelpunkten zusammengesetzte Zeitkurven der registrierten Vorgänge ergeben. Auf diese Weise entsteht die Zeitkurve eines Vorganges unabhängig von anderen gleichzeitig registrierten Vorgängen auf dem Aufzeichnungsträger.

Das ODER-Gatter 22 erhält nach Fig. 2 Signale von einem Zeitliniengenerator 26, einem Zeitlinienkodierer 28 und in Verbindung mit den Kippstufen 20 die Eingangssignale der zu registrierenden Vorgänge. Der Sägezahngenerator erzeugt an einem zweiten Ausgang 30 eine aus dem Rücklaufanteil des Sägezahnimpulses bestehende Impulsfolge 32. Die Impulse 32 werden dem Betätigungseingang von zwei JK-Flip-Flops 34 und 36 zugeführt. Ein JK-Flip-Flop arbeitet so, daß wenn er eine "1" am Vorbereitungseingang J und einen Impuls am Betätigungseingang C erhält, eine "1" an einem Ausgang Q und eine "0" an einem Ausgang Q erscheint. In ähnlicher Weise entsteht bei einer "1" an einem Eingang K und einem Taktimpuls am Eingang C eine "0" am Ausgang Q und eine "1" am Ausgang Q. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 34 sind mit den Eingängen J bzw. K

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des zweiten Flip-Flops 36 verbunden. Der Ausgang Q des ersten Flip-Flops 34 und der Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 36 sind an ein UND-Gatter 38 angeschlossen, das an einem Eingang des ODER-Gatters 22 liegt.

Ein als Zeitgeber arbeitender Oszillator 40 treibt einen variablen Frequenzteiler 42, dessen Ausgangssignale direkt am Eingang J und über einem Inverter 44 am Eingang K des ersten Flip-Flops 34 liegen. Eine Schaltungsanordnung 46 steuert den Frequenzteiler 42 so, daß wahlweise aus der Frequenz des Oszillators 40 durch Frequenzteilung eine Frequenz von 0,1; 1; 10; 100 oder 1000 Hz entsteht.

Zur Darstellung der Arbeitsweise des Zeitliniengenerators 26 sei davon ausgegangen, daß im Ruhezustand am Ausgang des Frequenzteiles 42 normalerweise eine "0" und an den Ausgängen Q bzw. Q der Flip-Flops 34 und 36 jeweils eine "0" bzw. eine "1" ansteht. Wird der Ausgang des Frequenzteiles 42 positiv, dann erhält der Eingang J des ersten Flip-Flops 34 eine "I¹¹. Die Abstiegsflanke des nächsten Impulses 32 des Sägezahngenerators 6 die dem Eingang C des Flip-Flops 34 zugeführt wird, erzeugt am Ausgang Q dieses Flip-Flops eine "1^M, die dann einen Eingang des UND-Gatters 38 erreicht. Da die Abstiegsflanke des Impulses 32 die "1" am Ausgang Q des ersten Flip-Flops hervorrief, war der zweite Flip-Flop zu dieser Zeit mit einer "1" am Eingang K vorbereitet. Der gleiche Impuls 32 am Eingang C des zweiten Flip-Flops 36 verursacht daher keine Änderung der "1" am Ausgang Q dieses Flip-Flops. Diese "1" wird dem anderen Eingang des UND-Gatters 38 zugeführt und erzeugt dort ein Ausgangssignal, das über das ODER-Gatter 22 und den Verstärker 24 an die Steuerelektrode für die Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre 2 gelangt.

Der dann auftretende Rücklaufimpuls 32 des Sägezahngenerator^ bewirkt keine Änderung im ersten Flip-Flop 34, da die "1" des

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Frequenztellers 42 noch am Eingang J dieses Flip-Flops liegt. Der gleiche Impuls 32 des Sägezahngenerators 6 wird aber auch gleichzeitig an den Eingang C des zweiten Flip-Flops 36 gelegt» an dessen Eingang J jetzt eine * ansteht. Durch diesen Impuls entsteht am Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 36 eine "0", die durch Abschaltung des UND-Gatters 38 das Signal für die Hellsteuerung an der Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre 2 beendet. Folglich war der Strahl der Kathodenstrahlröhre 2 über die ganze Ablenkungsbreite hellgesteuert und erzeugte eine Zeitlinie auf dem Aufzeichnungsträger 12. Die nachfolgenden Rücklaufimpulse 32 werden solange den Strahl der Kathodenstrahlröhre 2 nicht mehr hellsteuern, bis die beiden Flip-Flops 34 und 36 durch eine Änderung der Signale an den Eingängen J und K des ersten Flip-Flops 34 durch Signale vom Frequenzteiler 42 und dem Inverter 44 zurückgesetzt sind. Erst dann« wenn das Ausgangssignal des Frequenzteilers die negative Phase durchlaufen hat und wieder positiv wird, kann eine neue Zeitlinie) aufgezeichnet werden. Die Frequenz des Ausgangssignals de3 Frequenzteilers 42 bestimmt daher die Wiederholumjsfrequenz bzw. den Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Zeitlinien auf dem Aufzeichnungsträger 12.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Aufzeichnungsträger auf dem zwei Eingangssignale und mehrere Zeitlinien registriert sind. Fig. 3 zeigt außerdem eine Zeitlinie, auf der links vier kleine senkrechte Striche erscheinen, die als Kode-Marken die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitlinien anzeigen. Das Kodierungssystem ist in Fig. 4 dargestellt. Die Kodierung und die Erzeugung der Kode-Marken wird durch den Zeitlinien-Kodierer 28 bewirkt, der außerdem die Aufzeichnung der Kode-Marken auf jede zehnte Zeitlinie veranlasst.

Die Rücklaufimpulse 32 werden über vier UND-Gatter 52 je einer von vier monostabilen Kippstufen 54 zugeführt, die fortlaufend Verzögerungen von einer, zwei, drei und vier Mlkrosekunden erzeugen.

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Jede-einzelne dieser monstabilen Kippstufen 54 ist mit je einer aus einem Kondensator 56 und einem Widerstand 58 bestehenden Differenzierschaltung verbunden. Alle vier Differenzierschaltungen liegen an einem ODER-Gatter 60, dessen Ausgang über den Eingang eines UND-Gatters 62 mit dem ODER-Gatter 22 verbunden ist.

Wie bereits erläutert, bewirkt jedes Ausgangssignal des UND-Gatters 38 eine Zeitlinie auf dem Aufzeichnungsträger 12. Um die Kode-Marken auf jeder zehnten Zeitlinie anzubringen wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 38 einem Frequenzteiler 64 zugeführt, dessen Ausgangssignal über eine verzögernde, monostabile Kippstufe 66 am anderen Eingang des UND-Gatters 62 .liegt.

Während des Betriebs werden die Schalter 52, die vorzugsweise als elektronische Schalter ausgeführt sind, und der Frequenzteiler 42 von der Schaltungsanordnung 46 gesteuert. Wird beispielsweise der Frequenzteiler 42 von einer Schaltungsanordnung 46 zur Erzeugung einer Folge von Zeitlinien mit zehn Sekunden Abstand angesteuert, so werden auch die vier Schalter 52 geschlossen. Infolgedessen erreicht ein Impuls 32 gleichzeitig die Eingänge der vier monostabilen Kippstufen 54. Die erste dieser vier monostabilen Kippstufen erzeugt ein gegenüber dem Eingangssignal um eine Mikrosekunde verzögertes Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal wird in der nachfolgenden Differenzierschaltung 56, 58 differenziert und über das ODER-Gatter 60 dem einen Eingang des UND-Gatters 62 zugeführt. Liegt gleichzeitig ein Signal des Zeitliniengenerator 26 am anderen Eingang dieses.UND-Gatters, dann erreicht der vom ODER-Gatter 60 durchgelassene Impuls über das Gatter 62, das ODER-Gatter 22 und den Heilsteuerungsverstärker 24 die Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre. Infolgedessen wird der Strahl der Röhre hellgesteuert und erzeugt unmittelbar über einer ausgewählten Zeitlinie nahe dem linken Ende den ersten Punkt der Kode-Marke (kleiner senkrechter Strich). Jeweils eine Mikrosekunde später wird,während der Strahl über den Schirm der Kathodenstrahl-

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— β "·

röhre abgelenkt wird,ein zweiter, ein dritter und ein vierter Punkt erzeugt. Der nächste Rücklaufimpuls 32, der vom Sägezahngenerator ausgehenden Impulsfolge erzeugt eine zweite Reihe von vier Punkten die unmittelbar über den gerade beschriebenen Punkten liegen. Auch der folgende Rücklaufimpuls 32 erzeugt vier weitere Punkte und sofort bis das Gatter 62 vom Zeitliniengenerator 26 geschlossen und damit die Aufzeichnung der Kode-Marken beendet wird.

Der Frequenzteiler 64 teilt die vom Ausgang des UND-Gatters 38 zur Erzeugung einer Zeitlinie abgegriffene Signalfrequenz durch zehn und öffnet daher das Gatter 62 zur Aufzeichnung von Kode-Marken nur für jede zehnte auf dem Aufzeichnungsträger 12 entstandene Zeitlinie. Um das Gatter 62 für eine ausreichende Zeit zur Erzeugung einer genügend großen Punktfolge in jeder angesteuerten Kode-Markenposition offen zu halten, wird die um zehn Millisekunden verzögernde monostabilen Kippstufe 66 zwischen den Ausgang des Frequenzteilers 64 und den das öffnen des Gatters 62 vorbereitenden Eingang geschaltet. Bei eine!'Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers von 250 mm/s werden auf diese Weise Kode-Marken von 2,5 mm Länge erzeugt. Die Funktion der monostabilen Kippstufe 66 besteht darin, daß sie einen vom Frequenzteiler 64 kommenden Impuls an den entsprechenden Eingang des Gatters 62 legt und ihn dort für eine bestimmte Verzögerungsdauer (hier 10 ms) aufrecht erhält* Damit ist das Gatter 62 vorbereitet und schaltet jeden vom ODER-Gatter 60 eintreffenden Impuls auf das ODER-Gatter 22 durch. Die Abtastfrequenz des Strahls in der Kathodenstrahlröhre, die der Wiederholungsrate des Impulses 32 entspricht, ist hinreichend hoch im vergleich zur Fortbeweyungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 12 gegenüber dem Schirm der Kathodenstrahlröhre, so daß bei der Bildung der Zeitkode-Harken unmittelbar aufeinanderfolgende Kurvenpunkte dicht genug nebeneinander zuliegen kommen. Somit erzeugt das gerade beschriebene

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System einen aus vier·Zeitmarken bestehenden Kode für den Abstand zweier aufeinanderfolgender Zeitlinien wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt wird.

Wird eine andere Periodiz.ltät bzw. ein anderes Zeitintervall gewählt, dann ändert sich die Zahl der geschlossenen Schalter 52. Beträgt beispielsweise die Zeitliniefrequenz ein Hz, dann sind nur die oberen drei Schalter 52 geschlossen, so daß wie in Fig. 4 zu erkennen ist, nur drei Zeitkode-Marken entstehen. Treten andererseits nur zwei Zeitkode-Marken auf, dann bedeutet dan, wie aus Fig. 2 und 4 zu ersehen ist, daß nur die oberen beiden Schalter 52 geschlossen sind und der Zeitlinienabstand 100 ms beträgt. Sind alle Schalter 52 geöffnet, dann wird keine Zeitmarke aufgezeichnet und der Zeitlinienabstand beträgt in diesem Fall nach Fig. 4 eine Millisekunde.

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Claims

Patentansprüche

/1.1 Registriergerät, das zur Aufzeichnung auf einem lichtempfind- ^- liehen Aufzeichnungsträger eine quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers abgelenkte Lichtspur benutzt, die sowohl durch ein oder mehrere aufzuzeichnende Eingangssignale als auch durch einen Zeitgeber zu Erzeugung von periodischen Zeitlinien auf dem Aufzeichnungsträger hellgesteuert wird, dadurch . gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (40) auf eine von mehreren vorgegebenen Frequenzen umschaltbar ist und daß ein Kodierer (28) zur Erzeugung von den Zeitlinien zugeordneten, die jeweils eingeschaltete Frequenz des Zeitgebers angebenden Zeitkode-Marken vorgesehen und mit der Hellsteuerschaltung (22, 24) für die Lichtspur verbunden ist.
2. Registriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (28) eine Zeitschaltung (46) enthält, die vom Zeitgeber (40) zur Erzeugung der Zeitmarken angesteuert wird und eine Hellsteuerung zur Zeitkode-Markcn-Erzeugung nur während einer kurzen Zeitspanne nach Aufzeichnung einer Zeitlinie gestattet.
3. Registriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zeitgeber (40) und den Zeitmarken-Kodierer (28) ein fester FrequenzteieIr (42) eingeschaltet ist und Zeitkode-Marken nur neben jeder η-ten Zeitlinie erscheinen.
4. Registriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmarken-Kodierer (28) aus mehreren Zeitschaltungen (52,54,56,58) mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten besteht.

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5. Registriergerät nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeiten klein gegenüber der Abtastperiode der Lichtspur sind.
6. Registriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verzögerungszeiten um das Ein- oder ' Mehrfache einer vorgegebenen Zeitspanne von einander unterscheiden.
7. Registriergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kombination von Zeitkode-Marken aus einer unterschiedlichen Anzahl von Zeitkode-Marken besteht.
8. Registriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitgeber (40,42) einem Oszillator (40) ein einstellbarer Frequenzteiler (42) nachgeschaltet und der Ausgang des Frequenzteilers (42) mit einer logischen Schaltung (34,36) verbunden ist, und daß eine Vorrichtung (6,34, 36,22,24) zur Ablenkung und Hellsteuerung der Lichtspur für eine vollständige Ablenkperiode durch ein Steuersignalldes Frequenzteilers (42) ausgelöst wird.
9. Registriergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung aus zwei Flip-Flops (34,36) besteht, von denen der erste (34) vom einstellbaren Frequenzteiler (42) und der zweite vom ersten angesteuert wird, während beide gleichzeitig ein Taktsignal von einem die Ablenkung der Lichtspur bewirkenden Sägezahngenerator (6) erhalten, und daß ein UND-Gatter (38) mit zwei Eingängen mit einem ersten Ausgang (Q) des ersten Flip-Flops (34) und mit einem zweiten Ausgang (Q) des zweiten Flip-Flops (36) verbunden ist.
10. Registriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, daß zu Erzeugung der Lichtspur eine Kathodenstrahlröhre (2) mit einachsigen Ablenkung verwendet wird, und daß zur Ablenkung des Elektronenstrahls ein Sägezahngenerator (6) vorgesehen ist.

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