DE2320931C3 - Elektro-graphischer Wandler - Google Patents

Description

)ie Erfindung betrifft einen clektrographischen ndler zur Umwandlung der Koordinaten eines über c Fläche bewegten Stiftes in elektrische Signale, mit er zwcidimensionalen Anordnung von Gitterwerkktrodcn, über die der Stift hinwegführbar ist. und mil :i Generatoren mit voneinander unterschiedlichen •quenzen, die mit jeweils unterschiedlicher Phase meinen Gitterwerkelektrodcn zugeführt, vom Stifi ;etastei und zur Bestimmung der Koordinaten auswertet werden,
!in elektroKraphischcr Wandler dieser Art ist aus der GB-PS 12 39 558 bekannt. Diese bekannte Vorrich lung weist jedoch den Nachteil auf, daß den drei Elektroden, die jeweils gemeinsam eine Elektrodengruppe bilden. Signale mit verschiedene! Phase zugeleitet wer den und daß eine Vielzahl von Gruppen erforderlich isi. um die Position längs der Richtung einer Koordinate zu bestimmen. Mit dem Stift kann nur seine Lage bezüglich dieser drei Elektroden einer Gruppe bestimmt wer den. Um die absolute Position des Stiftes festzustellen. ίο muß zunächst die Anzahl der Elektrodengruppen von einer Endlage ausgezählt werden, um festzustellen, in welcher Elektrode der Stift sich befindet, so daß eine komplizierte Auswerteelektronik erforderlich ist. Diese bekannte Vorrichtung weist außerdem den Nachteil auf, daß die Spannung, die bei der Feststellung der Position des Stiftes zwischen den drei Elektroden abgeleitet wird, nicht immer der Phase proportional ist. so duü eine mathematische Verarbeitung dieser Signale erforderlich ist. Daraus folgt, daß diese bekannte Vorrichtung zur Verwertung der Meßergebnisse ein Rechner Unterprogramm verwenden muß, wodurch dieses bekannte System sehr komplex und auch sehr teuer m der Herstellung wird.

Aus der DT-AS 15 49 811 ist eine Anordnung /u: Umwandlung der Koordinaten einer über eine Fläche bewegten Sonde in elektrische Signale mii einer Ober flächenviderstandsschicht bekannt, über die die Sonde zur Aufnahme von Signalen bewegt wird. Bei dieser Vorrichtung ist eine erste Wechselspannungsqueile zur Einspeisung einer Wechselspannung vorgegebener erster Frequenz in ein erstes Kontaktstreifen-Paar vorgesehen, die zueinander parallel verlaufen und an einaii der gegenüberliegenden Seiten der Oberflächenwiderstandsschicht in elektrischen Kontakt mit derselben ;in geordnet sind. Ferner ist eine zweite Wechselspannungsquelle zur Einspeisung einer Wechselspannung mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz in ein zweites Kontaktstreifen-Paar vor gesehen, die zueinander parallel und zum ersten Kontaktstreifen-Paar in einem Winkel verlaufen und an einander gegenüberliegenden Seiten der Oberflächenwiderstandsschicht in elektrischen Kontakt mit derselben angeordnet sind.

Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Phase der an der Oberflächenwiderstandsschicht abgegriffenen Phase nicht immer genau proportional zum Abstand zwischen den Elektroden Xl und X2 bzw. Vl und K2ist.

Aus dem Buch »Strom-, Spannungs- und Phasenrege· lung für Meßzwecke« von F. M ο e 11 e r , Verlag und Druck G. Braun, Karlsruhe, 1949, S. 77 bis 81 ist die wahlweise Einstellung bestimmter Phasenwinkel für den Fall bekannt, daß, wie bei einem Drehstromnetz, von vornherein Spannungen verschiedener Phasenlage zur Verfügung stehen. Schließlich ist es aus der DT-PS 9 75 007 bekannt, Phasenschieberanordnungen aus Kondensatoren und ohmschen Widerständen aufzubauen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrographisehen Wandler zur Umwandlung der Koordinaten eines über eine Fläche bewegten Stiftes in elektrische Signale zu schaffen, der einfacher als die genannten Anordnungen aufgebaut ist und genauer arbeitet.

Diese Aufgabe ist bei einem elcktrographischen Wandler der eingangs genannten Art gelöst durch eine Vielzahl von für jeden der Generatoren zur Phasenverschiebung des Ausgangs vorgesehenen Phasenschiebern und eine Vielzahl von zwischen den Anschlüssen

(ines jeden der Vielzahl von Phasenschiebern in Reihe peschalteten Impedanzgliedern, wobei jeder Anschluß der vertikalen und horizontalen Anschlußgruppe der Ciiterwerkelektroden mit dem jeweils dazugehörigen <jer Verbindungspunkte der Impedanzglieder der Phasenschieber verbunden ist.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß mit Hilfe von drei Phasenschiebern 9 verschiedene Elektroden eines Gitters mit verschiedener Phasenlage gespeist werdet-, können. Dabei erhält man eine überaus einfache Anordnung, bei welcher jedes Gitter lediglich eine Gruppe von Elektroden enthält. Aus diesem Grund ist jeder Stellung des Stiftes über dem erfindungsgemäßen Gitter ein eindeutiges Signal zugeordnet, und deswegen ist auch keine komplizierte Aus wertelektronik zur Auswertung des ausgelesenen SignaU und damit zur Identifizierung der Stiftstellung notwendig.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen in ihren Einzelheiten beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 ein Funktionssystemschema einer Ausführungsform eines Zeichendetektorsystems für handschriftliche Zeichen,

F i g. 2 eine Ersatzschaltung für die Zcichendetektortafel für handschriftliche Zeichen, die den Hauptbestandteil der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform bildet,

F i g. 3 eine Ersatzschaltung für die elektrischen Funktionen der in F i g. 2 dargestellten Zeichendccektortafel für handschriftliche Zeichen und des Schreib-Stifts,

F i g. 4 eine Ersatzschaltung für die bei einer anderen Ausfiihrungsform der Erfindung vorgesehene Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen,

F i g. 5 eine Ersatzschaltung für die elektrischen Funktionen der in F i g. 7 dargestellten Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen und des Schreibstifts.

Fig.6 eine Ersatzschaltung für die bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehene Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen.

F i g. 7 eine Ersatzschaltung für die elektrischen Funktionen der in Fi g. 12 dargestellten Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen und des Schreibstifts.

Es sollen nun die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigegebenen Zeichnungen beschrieben werden.

In F i g. 1, in der in Blockform ein Funktionssystemschema einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist, bezeichnet die Bezugszahl 1 eine ebene Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen, auf die ein Blatt eines Aufzeichnungs- oder Registrierpapiers, eine Registrierschicht od. dgl. zum Niederschreiben von Ziffern, Zeichen oder ähnlichen Symbolen unter Benutzung eines Schreibstifts 2 aufgebracht ist. Mit den Bezugszahlen 3 und 4 sind Generatoren bezeichnet, die dazu dienen, in der X-Richtung bzw. in der Y'-Richtung der Zeichendetektortafel 1 für handschriftliche Zeichen Signale zuzuführen, und zwar so, daß sich die Phase der zugeführten Signale beim Fortschreiten in dor λ'- oder V-Richtung ändert. Es sind Vorkehrungen getroffen, um zu bewirken, daß der Phasenänderungsgrad ilen: Abstand in der Λ'- oder V Richtung auf der /eichende tektortafcl proportional is!. [Der Schreibstift 2 weisi eine Schreibstiftspitze auf. die die Funktion hat, die A-. V-Signale an der jeweils berührten Stelle auf der Ober fläche der Zeichendctektortafel I abzugreifen, so daß durch Vergleich der Phasenunterschied zwischen den mit der Schreibstiftspitze entnommenen Signalen und den von den Generatoren 3 und 4 erzeugten Signalen festgestellt werden kann, was eine Umwandlung der jeweiligen Stellungskoordinaten der Sehreibstiftspitze auf der Zeichendetektortafel 1 in elektrische Signale gestattet.

Die Bezugszahl 5 bezeichnet ein Filter zum Trennen der von der Sehreibstiftspitze aufgefangenen Signale in die X- und V-Signale, und mit den Bezugszahlen 6 und 7 sind Verstärker bezeichnet. Ferner sind mit den Bezugszahlen 8 und 9 Phasenvergleichsschaltungen zur Feststellung des Phasenänderungsgrades der λ'-Signale bzw. der V-Signale bezeichnet und mit den Bezugszahlen 10 und 11 Regenerierschaltungen.

In F i g. 2 ist eine elektrische Ersatzschaltung für die Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen dargestellt, bestehend aus einer Vielzahl von Kondensatoren und Phasenschiebern, so daß an den Anschlußteilen einer großen Zahl gegeneinander isolierter Gitterwerkelektroden gleichmäßig festgelegte Phasenverschiebungen erhalten werden können. Die Bezugszahlen 12 bis 17 bezeichnen Phasenschieber, die jeweils eine Phasenverschiebung von 90° liefern, so daß also an einem Punkt ein bezug auf einem Punkt ;i eine Phasenverschiebung um 90" erhalten wird, mithin folglich an einem Punkt e eine Phasenverschiebung um 180' und an einem Punkt g eine Phasenverschiebung um 270", bezogen ebenfalls auf den Punkt j. Sind also /wischen den Punkten a und c, /wischen den Punkten c und e. zwischen den Punkten e und g sowie zwischen den Punkten g und / zur Unterteilung geeignete Kondensatoren vorgesehen, so können den beireffenden Gitterwerkelektroden Signale zugeführt werden, deren Phasen jeweils um die gleiche Gradzahl verschoben sind.

Bei F i g. 3 handelt es sich um eine Ersatzschaltung /ur Erläuterung der elektrischen Funktionen der Zeichendetektortafel 1 für handschriftliche Zeichen und des Schreibstifts 2. In F i g. 6 bezeichnet die Bezugs/ah! 18 einen Vorverstärker für die hohe Eingangsimpedanz in dem Schreibstifthalter, mit den Be/ugs/ahlen 1. 2.

3 und N sind die Gitterwerkelektroden in der X-

oder V'-Richtung bezeichnet, und das Bezugs/eichen Co bezeichnet eine durch die Isolierschicht auf der Oberfläche der Zeichendelektortafel für handschriftliche Zeichen und durch das zwischen der Schreibstiltspii/e und den Gitterwerkelektroden befindliche Registrierpapier gebildete Kapazität. Der Schreibstift nimmt die Signale aus den Gitterwerkelektroden über diese Kapazität Cb auf. Mit den Be/ugszahlen 19, 20 und 21 sind Phasenschieber bezeichnet, die in der gleichen Weise wie die in F i g. 2 gezeigten Phasenschieber 12. 13 und 14 oder 15, 16 und 17 eine Phasenverschiebung von W bewirker. Aus dem Gesagten ergibt sich also, daß sich der Phasenunterschied zwischen dem mit dem Schreibstift abgenommenen Signal und dem der Zeichcndetek· tortafel zugeführten Signal entsprechend der jeweils von dem Schreibstift berührten Stelle ändert.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der 1 rim dung sind als Impedanzglicder Kondensatoren vorv■.: sehen, doch kann man statt der Kondensatoren :uk i\ Widerstände oder Induktivitäten als linpedMii/filieder verwenden, um so die gleiche Wirkung hei λ or/ubi η j.'cn. Eine andere Ausfuhrungsforni der Erfindung, be. der als Impedan/glieder Widerstände vorgesehen sind. soll im folgenden an Hand der F 1 g 4 bis i i beschrie ben werden.

In F i g. 4 bezeichnen die Bezugszahlen 22 bis 27 Phasenschieber, die jeweils eine Phasenverschiebung von 90° liefern, so daß die Phase in bezug auf einen Punkt a\ an einem Punkt ei also um 90" verschoben ist, an einem Punkt ei um 180° und an einem Punkt ^i um 270°. Sind also zur Unterteilung zwischen den Punkten a\ und ei, den Punkten α und ei. den Punkten ei und g\ sowie den Punkten g\ und ;i jeweils gecbgneie Widerstände vorgesehen, so können den betreffenden Gitter werkelektroden Signale zugeführt werden, die in der Phase um eine gleiche Gradzahl verschoben sind.

F i g. 5 zeigt eine Ersatzschaltung zur Erläuterung der elektrischen Funktionen der in F i g. 4 dargestellten Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen und des dort gezeigten Schreibstifts. In F i g. 5 bezeichnet das Bezugszeichen A einen Vorverstärker für die hohe Eingangsimpedanz in dem Schreibstifthalter, mit den Bezugszahlen Γ, 2', 3',... und N sind Gitterwerkelektroden in der X- oder V-Richtung bezeichnet und das Bezugszeichen Cb bezeichnet eine durch die Isolierschicht an der Oberfläche der Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen und durch das zwischen der Schreibstiftspitze und den Gitterwerkelektroden befindliche Registrierpapier gebildete Kapazität. Der Schreibstift nimmt über diese Kapazität G) die Signale aus den Gitterwerkelektroden ab. Mit den Bezugszahlen 25 bis 27 sind Phasenschieber bezeichnet, die in gleicher Weise wie die in F i g. 2 gezeigten Phasenschieber 12 bis 14 oder 15 bis 17 jeweils eine Phasenverschiebung von 90° bewirken. Aus dem Gesagten geht also hervor, daß sich der Phasenunterschied zwischen den mit dem Schreibstift abgegriffenen Signalen und den der Zeichendetektortafel zugeführten Signalen je nach der Stellung des Schreibstifts ändert.

Bei F i g. 6 handelt es sich um die Darstellung einer elektronischen Ersatzschaltung für die bei einer weiteren Ausführungsiorm der Erfindung verwendete Zeichendetektortafel für handschriftliche Zeichen, wobei hier eine Vielzahl von Widerständen, Kondensatoren und Transformatoren vorgesehen ist, so daß an den betreffenden Anschlußteilen einer großen Zahl gegen einander isolierter Gitlerwerkeleklroden festliegende, gleichmäßige Phasenverschiebungen erhallen werden Der Mittelpunkt des Transformators ist geerdet, so daß die Phase an einem Punkt a2 (und /:) gegen Erde um 90" verschoben ist, während die Phase an einem Punk¹ ei gegensinnig zum Punkt ai um 90^c gegen Erde verschoben ist. An dem Punkt α ist also die Phase gegen den Punkt a: um 180° verschoben. Durch eine geeigne·

ίο te Wahl des Wertes R der Widerstände zwischen den Punkten a: und α und des Wertes C der Kondensatoren zwischen den Punkten α und C2 kann weiterhin die Phase an dem Punkt c? in bezug auf den Punkt a: um 90° verschoben werden.

Sn F i g. 7 ist eine Ersatzschaltung gezeigt, in der die elektrischen Funktionen der Zcichendetektortafel der F i g. 6 und des Schreibstifts dargestellt sind. In F i g. 7 bezeichnet das Symbol AMPL einen wegen der hohen Eingangsimpedanz des Schreibstifthalters vorgesehenen Vorverstärker. Mit den Bezugszahlen 1. 2, 3 ... und N sind die Gitterwerkelektrodcn in der A- odor V-Richtung bezeichnet, und das Bezugszeichen Co bezeichnet eine durch die Isolierschicht an der Oberfläche der Zeichcndetektortafel und durch das zwischen dei Schreibstiftspitze und den Gitterwerkelektroden bc findliche Registrierpapier gebildete Kapazität. Dei Schreibstift nimmt die Signale aus den Gitterwcrkclek troden über die Kapazität Co auf. Der Phascniinterschied zwischen den mit dem Schreibstift abgegriffener Signalen und den der Zeichendetektoriafel zugeführter Signalen ändert sich also je nach der Stellung de Schreibstifts.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wer den die Signalqucllen durch die Transformatoren gebil det. die zu 180" ungleichphasig sind, doch können glei ehe Phasenverschiebungen wie die durch die Transfor maloren bewirkten und von der in Fig. 19 daigeslell ten Schaltung erhalten werden, deren Signalqucllcr ebenfalls zu !80" ungleichphasig sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elekirographischer Wandler zur Umwandlung der Koordinaten eines über eine Fläche bewegten Stiftes in elektrische Signale, mit einer zweidimer.-sionalen Anordnung von Gitterwerkelektroden, über die der Stift hinwegführbar ist, und mit zwei Generatoren mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen die mit jeweils unterschiedlicher Phase einzelnen Gitterwerkelektroden zugeführt, vom Stift abgetastet und zur Bestimmung der Koordinaten ausgewertet werden, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von für jeden der Generatoren (3, 4) zur Phasenverschiebung des Ausgangs vorgesehenen Phasenschiebern (12 bis 17) und eine Vielzahl von zwischen den Anschlüssen eines jeden der Vieizahl von Phasenschiebern (12 bis 17) in Reihe geschalteten Impedanzgliedern, wobei jeder Anschluß der vertikalen und horizontalen Anschlußgruppe der Gitterwerkelektroden mit dem jeweils dazugehörigen der Verbindungspunkte (a bis i) dcv Impedanzglieder der Phasenschieber (12 bis 17) verbunden ist.

2. Zeichendetektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den in einer Vielzahl vorgesehenen Impedanzgliedern um Widerstände handelt.

3. Zeichendetektorsystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vielzahl von Impedanzgliedern um eine Reihenschaltung von Widerständen und Kondensieren handelt.

4. Zeichendetektorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei l.cistungsquelien vorgesehen sind, die zu 180' ungleichphasig sind und deren jeweilige Frequenz der vertikalen und der horizontalen Anschlußgruppc der zweidimensionalen Anordnung von Gitterwerkelektroden eigentümlich ist, wobei die Leistungsquellen endscitig jeweils mit einem Anschluß in jeder der beiden Anschlußgruppen verbunden sind, wobei zwischen den beiden Enden einer jeden der Leistungsquellen eine Vielzahl von Widerständen und Reaktanzgliedern in Reihe geschaltet ist, wobei die Verbindungspunkte zwischen den Widerständen, zwischen den Reaktanzgliedern und zwischen je einem Widerstand und Reaktanzglied jeweils mit der dazugehörigen der Gitterwerkelektroden verbunden sind, wobei der Schreibstift (2) zum Feststellen der Phase einer Spannung einer jeden Frequenz an dem jeweiligen Punkt über den Gitterwerkelektroden zur Identifizierung der Schreibstiftstellung über die Gitterwerkelektroden hinwegführbar ist.