DE2327144B2 - Schaltungsanordnung zur erfassung von durchgaengen eines eingangssignals durch einen amplitudenzwischenwert - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Durchgängen eines schwankend verlaufenden Eingangssignals durch einen Amplitudenzwischenwert mit einer Anordnung zur Ableitung des Amplitudenzwischenwerts, der einem festen Verhältnis zwischen dem Maximalwert und einem Minimalwert entspricht, und mit einer Vergleichsanordnung, die zur Feststellung der zu erfassenden Signaldurchgänge fühlt, ob die Amplitude des Eingangssignals nach Durchlaufen einer Behandlungsschaltung höher oder niedriger als der besagte Amplitudenzwischenwert ist, und ein entsprechendes Anzeigesignal liefert.

Zur Verarbeitung von Signalen ist es oft wichtig zu wissen, wann ein schwankendes Signal von einer Seite auf die andere Seite eines Zwischenwerts übergeht, wobei der Zwischenwert beispielsweise der langzeitige Mittelwert oder die Gleichstromkomponente des Signals sein kann. Hierzu dienende Schaltungsanordnungen sind einfach, wenn das Wechselsignal symmetrisch zu einer konstanten Basislinie wie beispielsweise dem Massepotential ist. Wenn das Wechselsignal jedoch unsymmetrisch und unregelmäßig ist, z. B. wenn die positiven Spitzenwerte langer andauern und häufiger sind als die negativen Spitzenwerte, dann ändert sich die Amplitude der Gleichstromkomponente des Signals, und der Langzeitmittelwert wird zu einer nichtssagenden oder irreführenden Größe.

Es dürfte daher realistischer sein, bei einem möglicherweise sehr unregelmäßig verlaufenden Signal als Zwischenwert einen verhältnismäßig kurzzeitigen Mittelwert zu errechnen. Dieser Mittelwert ändert sich natürlich und muß daher ständig neu ausgerechnet werden.

In diesem Fall ist die Bestimmung der Zeitpunkte, wann das Signal seinen augenblicklichen Mittelwert durchläuft, schwieriger. Eine solche Schwierigkeit kann bei Geräten auftreten, die zur optischen Abtastung von Vorlagen dienen, wo abwechselnde Bereiche längs des Abtastweges zwei unterschiedliche Stärken der Reflexionskraft haben, das heißt z. B.

schwarz und weiß sind. Dabei möchte man wissen, wann die Abtasteinrichtung von einem Bereich mit der einen Reflexionskraft auf einen Bereich mit der anderen Reflexionskraft übergeht. Dies wäre kein Ptoblem, wenn sich solch ein Durchgang als scharfe

*5 Änderung des von der Abtasteinrichtung gelieferten Signalpegels äußern würde. Da jedoch die Abtasteinrichtung immer einen endlichen Bereich abtastet, erfaßt sie zum Zeitpunkt eines Durchgangs eine Fläche, die sowohl einen schwarzen al* auch einen daneben

ao Hegenden weißen Bereich enthält, so daß von der Abtasteinrichtung kein scharfes Durchgangssignal geliefert wird. Selbst in diesem Fall wäre der Zeitpunkt eines Übergangs leicht zu erfassen, wenn die weißen und schwarzen Bereiche jeweils gleichmäßige Refle-

^a5 xionskraft hätten. Man brauchte dann nur einen festen Schwellenwert einzustellen, und Abtastsignalpegel auf der einen Seite könnten durch Definition als weiß bewertet werden, während Abtastsignalpegel auf der anderen Seite des Schwellenwerts als schwarz bewertet werden könnten. Wenn jedoch die weißen Bereiche nicht rein weiß und/oder die schwarzen Bereiche nicht völlig schwarz sind, dann ist das Verfahren mit einem festen Schwellenwert nicht geeignet. Wenn alle schwarzen Bereiche wirklich schwarz sind, dann können Spitzenwerte in einer Richtung annähernd null sein, so daß nur Spitzenwerte in der anderen (Weiß oder schlechtes Weiß anzeigenden) Richtung endlich und unbestimmt sind.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1412 727 ist eine Schaltungsanordnung des eingangs beschriebenen allgemeinen Typs bekannt, welche dazu dient, das von einem fotoelektrischen Schwarz/Weiß-Faksimileabtaster kommende Bildsignal auszuwerten. Hierbei wird das Bildsignal einem zweiseitig wirkenden Begrenzer zugeführt, dessen Begrenzungspegel einen Maximalwert und einen Minimalwert des Eingangssignals definieren. Um den sich ändernden Verhältnissen bei der Abtastung (z. B. einer Änderung der Reflexionskraft des Bilduntergrundes) Rechnung zu tragen, ist im bekannten Fall eine Regeleinrichtung vorgesehen, die den Arbeitspunkt des fotoelektrischen Abtasters ständig derart nachstellt, daß das mittlere Potential der Bildsignale am Begrenzereingang auf einen etwa mittig zwischen den Begren-

zungspotentialen liegenden Pegel kontinuierlich verlagert wird. Zusätzlich ist im bekannten Fall eine Einrichtung zur Glättung der Bildsignale und zur stärkeren Abflachung der einer Schwarzänderung des Bildinhalts entsprechenden Signalflanken als der einer Weißänderung entsprechenden Signalflanken vorgesehen.

Die bekannte Schaltungsanordnung mag zufriedenstellende Ergebnisse Hefen., wenn an die Zuverlässigkeit der Erfassung von Signalübergängen nicht

allzu hohe Anforderungen gestellt werden. Bei Faksimile-Systemen ist ein Informationsverlust infolge »Übersehens« oder durch Falscherkennung vereinzelter Signalübergänge nicht besonders kritisch, da

hierdurch nicht die Bildinformation als Ganzes verfälscht wird, sondern nur irgendwelche Details des Bildes verloren gehen. Ein gewisser Detailverlust muß nämlich bei jeder Bildübertragung in Kauf genommen werden. Anders liegt der Fall jedoch, wenn das auszuwertende Signal das Resultat der Abtastung einer binären Codeschrift ist, deren Code eine relativ geringe Redundanz hat. Hier kann der Verlust oderdie Falscherkennung eines Bits schwerwiegende Folgen haben. Wenn sich die Codeschrift beispielsweise auf einem Anhang oder einem Etikett einer Ware zur Kennzeichnung ihres Preises oder ihres Typs befindet, kann eine falsche Lesung zu größter Verwirrung im Verkauf oder in der Lagerhaltung führen.

Andererseits haben Codeschrift- oder vergleichbare Signale im Gegensatz zu Faksimilesignalen die Eigenschaft, daß eine Nutzinformation enthaltende Signalübergänge eine bestimmte Mindestzeit auseinanderliegen und nicht unvorhersehbar kurz aufeinanderfolgen können. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltungsanordnung, welche die Durchgänge in einem schwankend verlaufenden Signal mit größerer Sicherheit und Zuverlässigkeit als bisher erfassen kann.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe für ein Eingangssignal, in welchem die Durchgänge eine bestimmte Mindestzeit auseinanderliegen und die Spitzenwerte in einer Richtung ungewisse Höhe haben, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale a) bis f) des Patentanspruchs 1 gelöst. Für den Fall, daß im Eingangssignal die Durchgänge eine bestimmte Mindestzeit auseinanderliegen und die Spitzenwerte in beiden Richtungen ungewisse Höhe haben, wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen a) bis f) des Patentanspruchs 2 gelöst.

Im Unterschied zu der obenerwähnten bekannten Schaltungsanordnung werden die Maximal- und Minimalwerte nicht beide durch einen Begrenzer unveränderlich festgelegt, sondern entsprechend den tatsächlichen Spitzenwerten des Eingangssignals bereitgestellt. Dies hat den Vorteil, daß es keiner Regeleinrichtung bedarf, um das Eingangssignal auf konstanten Mittelwert zu regeln. Da man infolge der Natur des Eingangssignals weiß, wann frühestens der jeweils nächste Signaldurchgang stattfindet, gelingt es mit Hilfe einfacher Verzögerungseinrichtungen, die tatsächlich interessierte allerjüngste Vorgeschichte des Eingangssignals zur jeweiligen Anpassung des Araplitudenzwischenwerts auszuwählen und mit der für Signaldurchgänge in Frage kommenden Stelle des Eingangssignals zu vergleichen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1960934 ist es an sich bekannt, aus einem schwankenden Eingangssignal mit Hilfe einer Spitzenwert-Halteschaltung einen signalabhängigen Vergleichswert zu erzeugen, mit dem dann das Eingangssignal selbst verglichen wird. Die entsprechende bekannte Schaltung dient dazu, die R-Zacken einer EKG-Wellenform zu erfassen, das heißt bestimmte Signalausschläge, die gegenüber anderen Signalausschlägen höhere Amplitude haben. Hierzu wird der Vergleichswert in einem solchen festen Verhältnis zum höchsten Spitzenwert (das heißt zum Spitzenwert der R-Zacke) eingestellt, daß er über den Spitzenwerten der anderen Zacken (die zuvor durch Filterung gedämpft sind) liegt. Mit der bekannten Schaltungsanordnung können daher nur die höchsten Zacken einer Zackenfolge erfaßt werden, nicht jedoch Signalübergänge, die bei den dazwischen liegenden niedrigeren Zacken auftreten.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen an Hand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise in Blockform und teilweise in Einzelheiten eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erfassung von Signalübergängen;

Fig. 2 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung der in Fig. 1 gezeigter« Schaltungsanordnung;

Fig. 3 zeigt teilweise in Blockform und teilweise im einzelnen eine andere Schaltungsanordnung zur Erfassung von Signalübergangen;

¹S Fig. 4 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein optischer Abtaster 10 dargestellt, der mit konstanter Geschwindigkeit ein binäres Muster 12 nach und nach abtastet. Dieses Muster kann ein optisches Muster sein, welches auf Papier oder irgendein anderes Aufzeichnungsmaterial aufgetragen ist. Der Abtaster liefert elektrische Signale, die von einem Verstärker 14 verstärkt werden und charakteristisch für das Reflexionsvermögen des gerade abgetasteten Teils des Aufzeichnungsmediums ist. Ein typischer Abtaster dieser Art ist in der US-PS 3 622 758 dargestellt und beschrieben. Der hier beschriebene Abtaster 10 ist nur schematisch dargestellt.

Das Binärmuster 12 hat im Idealfall nur zwei Farben wie z. B. schwarz 16 und weiß 18, die zwei unterschiedliche Werte an Reflexionskraft haben. Jeder Bereich erstreckt sich in Richtung des vom Abtaster 10 beschriebenen Abtastweges auf eine Breite, die ein ganzzahliges Vielfaches (einschließlich 1) einer Breiteneinheit ist. Eine Breiteneinheit stellt ein Bit dar. Die kieinen Striche 13 markieren die Grenzen zwischen benachbarten Bits. Bei der konstanten Abtastgeschwindigkeit des Abtasters 10 ist die Abtastzeit für die einer Breiteneinheit zugeordnete !Fläche ein bekannter Wert, der bei einer praktischen Ausführungsform zu 800 Nanosekunden (ns) gewählt wurde. In der Praxis hat das Muster jedoch nicht die oben beschriebenen idealen Eigenschaften. Manche Bereiche 20, die in Fig. 1 schräg schraffiert sind, können schmutzig oder verschmiert sein und geringere Reflexionsvermögen haben als die rein weißen Bereiche 18. Andere Bereiche (wie in der Fig. 1 mit Kreuzschraffur bei 22 gezeigt) können beispielsweise schlecht gedruckt sein, so daß sie heller als die rein schwarzen Bereiche 16 sind und daher ein etwas höheres Reflexionsvermögen haben als ein rein schwär zer Bereich mit einem theoretischen Reflexionsvermögen von 0. Außerdem erfaßt der Abtaster 10 eine Fläche endlicher Breite, so daß die zu irgendeinem Zeitpunkt abgetastete Fläche Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen enthalten kann. Wenn also der Abtaster das Binärmuster 12 abtastet, ist das vom Verstärker 14 gelieferte Signal (das. Signal 1 in Fig. 2) kein zwischen zwei Weiten wechselndes Signal mit steilen Flanken, sondere vielmehi ein abgerundetes und unsymmetrisches Sigiaal, dessen Spitze-Spitze-Wert zwischen verschiedenen Werter schwankt.

Der Ausgang des Verstärkers 14 ist mit einei Klemmschaltung 28 verbunden. Der Zweck diesel Schaltung besteht darin, die Ausgangsspannung des Verstärkers 14 auf irgendeinen festen Bezugspegel wie z. B. Massepotential zu klemmen, wenn eine dei

Farben, ζ. B. schwarz, abgetastet wird. Das Ausgangssignal der Klemmschaltung 28 steigt dann über Massepotential an, wenn der Abtaster 10 weiße Abschnitte der Codeschrift überstreicht. Der Ausgang der Klemmschaltung 28 wird auf eine Verzögerungsleitung 30 und eine Spitzenwert-Halteschaltung 32 gegeben. Die Verzögerungsleitung 30 verzögert das ihr zugeführte Signal um eine bekannte Zeit, beispielsweise um die Hälfte derjenigen Zeit, die der Abtaster 10 zum Abtasten einer ein Bit darstellenden Flache benötigt. Im vorliegenden Fall ist diese Zeit gleich der Hälfte von 800 ns, also gleich 400 ns.

Die Spitzenwert-Halteschaltung 32 besteht aus einem Differentialverstärker 34, mit zwei Eingängen, an deren einem die Klemmschaltung 28 liegt. Zwischen dem Ausgang und einem Eingang des Differentialverstärkers befindet sich eine Rückkopplung. Diese Rückkopplung, enthält eine Diode 36, die mit ihrer Anode am Ausgang des Verstärkers und mit ihrer Kathode am zweiten Eingang des Verstärkers liegt. Zwischen die Kathode der Diode 36 und Masse oder ein anderes Bezugspotential ist ein Kondensator 38 geschaltet.

Ein elektronischer Schalter, der in der Zeichnung schematisch bei 40 dargestellt ist, verbindet den Kondensator 38 mit einem Pol einer Bezugsspannungsquelle wie beispielsweise einer Batterie 42, deren anderer Pol auf Masse liegt.

Der Ausgang der Spitzenwert-Halteschaltung 32 ist mit dem Eingangsanschluß eines Spannungsteilers 50 gekoppelt. Der Spannungsteiler kann im einfachsten Fall aus zwei Widerständen 52 und 54 gleicher Größe bestehen. Der Ausgangsanschluß des Spannungsteilers 50 (d. h. der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 52 und 54) liegt an einem Eingang eines Vergleichers 66, dessen zweiter Eingang mit der Verzögerungsleitung 30 verbunden ist.

Der Vergleicher 66 ist derart ausgelegt, daß er am Ausgang ein erstes relativ niedriges Potential beispielsweise als binäre »0« liefert, wenn das an seinem ersten Eingang zugeführte Signal einen höheren Wert als das Signal an seinem zweiten Eingang hat. Diese Bedingung entspricht der Abtastung eines schwarzen oder nahezu schwarzen Bereichs der Codeschrift. Der Vergleicher 66 liefert an seinem Ausgang ein zweites relativ hohes Potential (im vorliegenden Beispiel als binäre »1«), wenn der umgekehrte Fall eintritt. Zwischen dem Ausgang und dem Eingang 60 des Vergleichers 66 ist eine Mitkopplung vorgesehen, die beispielsweise aus einem Inverter 67 und einem in Reihe dazugeschalteten Widerstand 68 besteht.

Der Ausgang des Vergleichers 66 beaufschlagt zwei Schaltungen 70 und 72, die im folgenden entsprechend ihrer Funktion als »Übergangsdetektoren« bezeichnet werden. Der Übergangsdetektor 70 liefert an seinem Ausgang einen kurzen (etwa 6 ns dauernden) Impuls vom logischen Wert »1«, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers vom Pegel »1« auf den Pegel »0« wechselt. Der Übergangsdetektor 72 liefert an seinem Ausgang einen kurzen Impuls, wenn dieser Wechsel in umgekehrter Richtung erfolgt.

Die Ausgänge der Übergangsdetektoren 70 und 72 sind mit zwei Eingängen eines ODER-Gliedes 82 verbunden, welches zu einem Taktsignalgenerator 84 gehört. Das ODER-Glied 82, welches einen negierenden Ausgang aufweist, liefert eine logische »0«, wenn irgendeiner oder mehrere seiner Eingänge auf »1« lie gen, andernfalls liefert es eine logische »1«. Der Ausgang des ODER-Gliedes 82 ist mit dem Triggereingang T eines rückstellbaren monostabilen Multivibrators 86 und mit den Löscheingängen C des monostabilen Multivibrators 86 und eines ähnlichen rückstellbarenmonostabilen Multivibrators 88 verbunden. Der Q-Ausgang des monostabilen Multivibrators 86 ist mit dem Triggereingang Γ des_monostabilen Multivibrators 88 verbunden. Der Q-Eingang des monostabilen Multivibrators 88 ist mit einem monostabilen Multivibrator 90 verbunden, dessen Ausgang zum dritten Eingang des ODER-Gliedes 82 führt. Der monostabile Multivibrator 90, der eine einfache RC-Schaltung sein kann, liefert einen kurzen Impuls vom logischen Wert »1«, wenn der monosta-

»5 bile Multivibrator 88 gelöscht wird.

Die monostabilen Multivibratoren 86 und 88 sind derart ausgelegt, daß sie im Normalzustand gelöscht sind und beim Empfang der Vorderflanke eines »1«- Signals an ihrem Eingang T getriggert werden. Nach

ao Ablauf einer für den Multivibrator speziell geltenden Zeitspanne (d. h. 100 ns für den Multivibrator 86 und 700 ns für den Multivibrator 88) oder bei Empfang der Vorderflanke eines »0«-Signals am C-Eingang kehren die Multivibratoren wieder in den gelöschten

»5 Zustand zurück. Im getriggerten oder »erregten« Zustand liefert ein monostabiler Multivibrator an seinem Q-Ausgang eine »1« und an seinem Q-Ausgang eine »0«. Nach der Rückstellung liegt am Q- Ausgang eines Multivibrators eine »1« und am Q-Ausgang eine »0«.

Das vom Taktsignalgenerator 84 abgegebene Taktsignal wird auf eine Verzögerungseinrichtung 92 gegeben, die das Schließen des Schalters 40 steuert. Die von der Verzögerungseinrichtung 92 herbeigeführte Verzögerung wird so gewählt, daß sie nicht langer ist als die Hälfte der für ein Bit benötigten Zeit, vermindert um die Breite eines Taktsignals und vermindert um diejenige Zeit, die vom Beginn der Abtastung einer Grenze zwischen zwei Bits durch die Linse 24 bis zu demjenigen Zeitpunkt verstreicht, wo die Mitte der Linse 24 über dieser Grenze liegt. Bei einer praktischen Ausführungsform liegt also die von der Verzögerungseinrichtung 92 mitgeteilte Verzögerung in der Größenordnung von 200 ns.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung läßt sich am besten an Hand der Signalverläufe in Fig. 2 erläutern. Die verschiedenen Signalverläufe sind mit eingekreisten Ziffern bezeichnet, die den eingekreisten Ziffern an verschiedenen Punkten des in Fig. 1 gezeigten Schaltbildes entsprechen.

Der Abtaster 10 wird dazu gebracht, das Bitmuster mit konstanter Geschwindigkeit von 800 ns je Bit abzutasten. Das abgetastete Muster ist der besseren Übersicht halber sowohl in der Fig. 1 als auch in der Fig. 2 dargestellt. Da der Abtaster zunächst über einen schwarzen Bereich gelaufen ist, wie es ausführlicher noch erläutert wird, ist der Kondensator 38 in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 auf die Spannung der Quelle 42 entladen, wie es im Bereich 100 des Signalverlaufs 2 der F i g. 2 zu sehen ist. Die Spannung der Quelle 42 ist etwas höher als die von einem Signal am Ausgang der Klemmschaltung 28 maximal erreichte Spannung, wenn der Abtaster 10 über den hellsten noch als schwarz (oder als »schwarzes« Bit)

zu betrachtenden Bereich läuft. Wenn der Abtaster 10 nun mit der Abtastung des ersten weißen Abschnitts 18 beginnt, dann beginnt das Ausgangssignal der Klemmschaltung 28, von seinem negativen Spit-

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zenwert (d. h. von dem der schwarzen Fläche 16 äquivalenten Massepotential) aus anzusteigen. Dies ist im Bereich 101 des Signalverlaufs 1 in Fig. 2 erkennbar. Wenn das Ausgangssignal der Klemmschaltung 28 die am Kondensator 38 gespeicherte Spannung übersteigt, beginnt sich dieser Kondensator über den Verstärker 34 und die Diode 36 aufzuladen.

Bei fortfahrender Abtastung der Codeschrift befindet sich der Aufnahmestrahl des Abtasters bald völlig innerhalb des weißen Bereichs 18. Dies wird angezeigt durch den auf dem positiven Spitzenwert liegenden Teil 102 des Signals 1. Wie am Signalverlauf 2 zu erkennen ist, wird dieser Spitzenwert im Kondensator 38 gespeichert. Der Kondensator 38 bleibt auf seiner relativ hohen Ladespannung (der Einschnitt bei 103 sei vorübergehend außer acht gelassen und wird später im einzelnen beschrieben), wenn die Amplitude des Signals 1 infolge des Übergangs des Aulnahmestrahls vom weißen Bereich 18 in den nachfolgenden schwarzen Bereich 16 abfällt. Mit Hilfe der vorliegenden Schaltung soll der tatsächliche Zeitpunkt erfaßt werden, wo der Aufnahmestrahl des Abtasters von einem schwarzen in einen weißen Wert übergeht oder umgekehrt. Zur Erläuterung und für die beschriebene Ausführungsform sei angenommen, daß dieser Übergang dann stattfindet, wenn der Signalverlauf auf halbem Wege zwischen seinem unteren Spitzenwert 104 und seinem oberen Spitzenwert 102 ist. Das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 32 (d. h. die Spannung am Kondensator 38) wird dem Spannungsteiler 50 angelegt. Dieser liefert ein Ausgangssignal vom halben Wert des an seinem Eingangsanschluß liegenden Signals. Wie noch erläutert werden wird, erscheint am Ausgang des Spannungsteilers 50 außerdem ein vom Vergleicher 66 rückgekoppeltes Signal, weswegen sich der Signalverlauf 3 sowohl in seiner Form als auch in seiner Amplitude etwas vom Signalverlauf 2 unterscheidet.

Das von der Klemmschaltung 28 kommende Signal wird außerdem in der Verzögerungseinrichtung 30 verzögert. Die Verzögerung kann einen beliebigen Wert haben, der sicherstellt, daß der Abtaststrahl in der Zwischenzeit von einem Punkt mitten zwischen Bereichen unterschiedlichen Reflexionsvermögens zu einer Stelle gewandert ist, wo er vollständig über einem Bereich des einen Reflexionsvermögens ist. Unter Berücksichtigung der endlichen Abmessung der von der Linse 24 erfaßten Fläche ist dies im vorliegenden Fall gewährleistet, wenn die Verzögerungszeit (der Einrichtung 30) 400 ns beträgt. Der Ausgang der Verzögerungseinrichtung 30 ist mit dem Signalverlauf 4 in Fig. 2 dargestellt und entspricht, abgesehen von einer zeitlichen Verschiebung um 400 ns, dem Signalvorlauf 1.

Wenn der Vergleicher 66 an seinen beiden Eingängen Signale empfängt, die den Signalverläufen 3 und entsprechen, überlagern sich diese Signale gemäß der Darstellung in Fig. 2. Der Vergleicher 66 ist so ausgelegt, daß er, wenn das Signal 3 einen höheren Wert als das Signal 4 hat, eine Ausgangsspannung »0« liefert, die nach Definition dem Empfang eines schwarzen Signals entspricht. Wenn das Signal 3 einen niedrigeren Wert als das Signal 4 hat, dann liefert der v'ergleicher 66 ein Ausgangssignal »1«, welches der \btastung eines weißen Teils der Codeschrift entipricht. Der Ausgang des Vergleichers 66 ist in der Fig. 2 mit dem Signalverlauf 5 dargestellt. Wenn das Signal 4 also einen Wert erreicht, der mitten zwischen

niedrigsten und höchsten Weiten liegt (Augenblicksmittelwert des Signals), dann entspricht es dem höchsten vom Signal 3 erreichten Spitzenwert. Diese Uberkreuzung an der Stelle 108 äußert sich in einem Wechsel des Ausgangspegels des Vergleichers 66, wie es der Signalverlauf 5 zeigt.

Wenn zwei einem Vergleicher zugeführte Eingangssignale nahezu gleichen Wert haben, wie es in der Nähe der Stelle 108 der Fall ist, kann das Ausgangssignal des Vergleichers die Tendenz haben, vorübergehend zwischen den weiß und schwarz bedeutenden Spannungswerten weit zu schwingen. Um eine solche Regellosigkeit auszuschalten, wird die den Widerstand 68 enthaltende Rückkopplung vorgesehen. Wenn der Signalverlauf 3 beginnt, sich mit dem Signalverlauf 4 zu kreuzen, beginnt das Ausgangssignal 5 positiv auszuschlagen. Ein Teil dieses Signals wird nach Invertierung im Inverter 67 vom Ausgangssignal des Spannungsteilers 50 subtrahiert und ver-

^a° mindert somit abrupt dessen Amplitude. Hiermit wird sichergestellt, daß die Überkreuzung scharf und sauber ist Der Inverter 67 ist ein herkömmlicher Baustein, der bei Empfang einer logischen »0« eine sogenannte logische »1« erzeugt, die in Wirklichkeit ein

offener Stromkreis ist. Wenn der Inverter eine logische »1« empfängt, liefert er als niederohmige Quelle eine negative Spannung, von welcher ein Teil von der Ausgangsspannung des Spannungsteilers 50 subtrahiert wird. Die Spannungsänderung im Signal 3 ist in α r "^bertrieben dargestellt, um das Prinzip zu verdeutlichen. Es ist zu bemerken, daß der Signalwechsel am Ausgang des Vergleichers 66 einem Wechsel der Abtastung von einer schwarzen Fläche auf eine weiße Hache zwar entspricht, daß aber der Zeitpunkt des

bignalwechsels um die durch die Verzögerungseinrichtung 30 bewirkte Verzögerungszeit später erfolgt als der Wechsel der Abtastfläche. Wenn beispielsweise der Abtaster 10 zum Zeitpunkt t₀ mitten zwischen dem ersten schwarzen Bereich 16 und dem er-

sten weißen Bereich 18 steht, wechselt das Ausgangssignal des Vergleichers 66 erst 400 ns später von seinem »schwarz« anzeigenden Wert auf den »weiß« anzeigenden Wert. Da alle das Ausgangssignal des vergleichers 66 verarbeitenden Teile der Schaltungs-

anordnung (ζ. B. die Übergangsdetektoren 70 und 72, tu.c ^sJ8^naIg^enerator 84 und andere nicht dargestellte Schaltungen) mit dem Vergleicher 66 zeitlich

ProbFem dar"⁰' "^ ^ ^{beSa8te Verzö}8^erung ^kein Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 66 von »u« aui »i« bzw. von »schwarz« auf »weiß« übergeht, ■»« der Übergangsdetektor 72 einen Impuls vom ^:"^w^ *^le Dieser Impuls stellt über das ; τ ι ^{2 den} monostabilen Multivibrator 86

im Taktsignalgenerator 84 ein.

Der Taktsignalgenerator 84 arbeitet wie folgt. Bei Timang eines kurzen positiv gerichteten Impulses das ODER-Glied 82 einen kurzen negativ gehii.» £ⁿ, ■ ^p^^k'^dessen Vorderflanke den monostawith ^tlV1u^{bratOr M} «·«■ »β läecht, je nachdem SS!?^Γ T ^" ^gerade ««* ^fet· Die »positiv gerichtete« Ruckflanke des vom ODER-Glied82 geliehen JW"? ^^{88611 etwa} 6 ns später den monosta-O A,c ^IVlbra!^Or **' ^so daß dieser an seinem Ö-Auspng eine logische »1« liefert. Nach Ablauf ei-

™1Τ ^{ns 1}^P*^der monostabile Multrvibrazuruck. Somit dauert der von der Stufe 86 gelie-Taktimpuls 100 ns und ist positiv gerichtet.

Wenn die StufeJB6 zurückkippt, ändert sich das Potential an ihrem ß-Ausgang von »0« auf »1«, wodurch der monostabile Multivibrator 88 erregt wird. Nach 700 ns kippl dieserjvlultivibrator 88 zurück. Durch Änderung seines Q-Ausganges von »0« auf »1« wird der monostabile Multivibrator 90 gctriggcrt, und der daraufhin von ihm erzeugte kurze positive Impuls (logische »1«) aktiviert das ODER-Glied 82. Dieses liefert einen kurzen negativen Impuls, womit der Taktimpulszyklus von neuem beginnt.

Die Schaltung 84 liefert ständig neue Taktsignale, und zwar alle 800 ns plus die Standzeit des monostabilen Multivibrators90(gerade etwas langer als die vom Abtaster 10 für die Abtastung eines Bits benötigte Zeit), bis der Betrieb der Schaltung durch einen Impuls mit dem logischen Wert »1« von einem der Übergangsdctcktoren 70 oder 72 unterbrochen wird. Dieser Impuls veranlaßt das ODER-Glied 82 zur Abgabe eines negativen Impulses, dessen Vorderflanke denjenigen der monostabilen Multivibratoren löscht, der gerade im erregten Zustand ist. Die von den Ubergangsdetcktoren gelieferten Impulse folgen in zeitlichen Abständen aufeinander, die ein Vielfaches von 800 ns sind (d. h. ein Vielfaches der Abtastzeit für eine Breiteneinheit). Ein solcher Impuls sollte daher zu einem Zeitpunkt erscheinen, wo der monostabile Multivibrator 88 erregt und der monostabile Multivibrator 86 gelöscht ist, so daß er zur Rückstellung des monostabilen Multivibrators 88 dienen kann.

Die (positiv gerichtete) Rückflankc des vom ODER-Glied 82 kommenden Impulses erregt den monostabilcn Multivibrator 86. Dies wiederum läßt den Taktimpulszyklus beginnen. Der Taktimpuls beginnt einige Nanosekunden nach dem »Übergangsimpuls« aus einem Übergangsdetektor. Der Übergangsimpuls wird 400 ns nach dem nominellen Übergangszeitpunkt erzeugt, d. h. er beginnt dann, wenn der Abtaststrahl in der Mitte einer Fläche einer Breiteneinheit ist. Zusammenfassend ist zu sagen, daß jedesmal, wenn ein wirklicher Übergang von einem schwarzen zu einem weißen oder von einem weißen zu einem schwarzen Bereich stattfindet, der resultierende Ausgangsimpuls vom Übergangsdetektor 70 oder vom Ubergangsdetektor 72 die Erzeugung eines 100 ns langen Taktsignals veranlaßt. Dieses Taktsignal beginnt etwa 400 ns nach Erfassung des Übergangs durch den Abtaster. Wenn zwei oder mehrere »weiße« Bits aufeinander folgen oder wenn zwei oder mehrere »schwarze« Bits hintereinander erscheinen, dann erzeugt der Taktsignalgenerator 84 ein erstes Taktsignal 400 ns nach Erfassung eines Übergangs durch den Abtaster und ein zweites Taktsignal, welches 800 ns plus der Dauer des vom monostabilen Multivibrator 90 gelieferten Impulses nach dem Beginn des ersten Taktsignals erscheint.

Das Taktsignal, welches vom Taktsignalgenerator 84 als Folge des Übergangs vom ersten schwarzen Bereich 16 zum ersten weißen Bereich 18 des Binärmusters 12 erzeugt wird, schließt nach Verzögerung in der Verzögerungseinrichtung 92 den Schalter 40 für 100 ns. Diese Zeit ist reichlich bemessen, um die Entladung des Kondensators 38 auf die Spannung der Batterie 42 zu erlauben, wie es im Abschnitt 103 des Signalverlaufs 2 gezeigt ist. Die von der Verzögerungseinrichtung 92 eingeführte Verzögerungszeit ist so gewählt, daß der Schalter 40 schließt, während der Abtaster noch reflektiertes Licht ausschließlich vom weißen Teil der Codeschrift empfängt und kurz bevor er mil der Abtastung einer nachfolgenden Teilfläche beginnt, bei welcher es sich um den schwarzen Bereich 16 handeln kann. Der 100 ns dauernde Taktimpuls beginnt 400 ns nach dem Übergang von weiß auf schwarz. Er wird in der Einrichtung 92 um 200 ns verzögert. Daher schließt der Schalter 40 während derjenigen 100 ns, die den letzten 100 ns vorangehen, wo der Abtaster reflektiertes Licht von der weißen Teilfläche empfängt.

ίο Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung soll sicherstellen, daß, wenn aus irgendwelchen Gründen die Reflexionskraft in einem weißen Bereich abnimmt (beispielsweise wenn der letzte Teil des Bereichs 120 in Fig. 2 irgendwie verschmutzt ist), die

•5 Spitzenwert-Halteschaltung 32 die richtige positive Spannung speichert, nachdem der Abtaster 10 mit der Abtastung eines folgenden Bereichs beginnt, der ein schwarzer Bereich 16 ist. Wenn (wie im Abschnitt 103 zu sehen ist) keine Verminderung des Signalpegels stattfindet, ist die Rückkehr des Kondensators 38 auf seinen früheren Ladungszustand beim Öffnen des Schalters 40 unschädlich.

Wenn der Abtaster 10 mit der Abtastung fortfährt, erreicht sein Aufnahmestrahl schließlich das Ende des

^a5 ersten dargestellten weißen Bereichs 18 (Grenze zwischen weiß und schwarz). Dieser Zustand spiegelt sich mit einer Verzögerung von 400 ns an der Stelle 110 in den Signalverläufen 3 und 4 wider. An dieser Stelle wird das Signal 4 weniger negativ als das Signal 3, wodurch das Ausgangssignal des Vergleichers 66 von »1« auf »0« wechselt, wie es am Signalverlauf S in Fig. 2 zu sehen ist. Infolge der Umkehrung im Inverter 67 wird die negative Spannung vom Rückkopplungswiderstand 68 fortgenommen, wodurch die .Spannung am Eingang 60 einen positiven Sprung macht, der einen scharfen Übergang sicherstellt. Eine sorgfältige Untersuchung der Signalverläufe 3 und 4 zeigt, daß die Übergänge von weiß auf schwarz etwas verzögert sind, weil der Pegel des Signals 3 infolge des Widerstands 68 künstlich herabgesetzt ist. In der Praxis ist diese Verzögerung jedoch so gering, daß sie vernachlässigbar ist. Sie kann so klein wie notwendig gemacht werden, indem man das Maß der vom Widerstand 68 bewirkten Rückkopplung verkleinert.

Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 66 von »1« auf »0« übergeht, erzeugt der Übergangsdetektor 70 einen kurzen Übergangsimpuls, der über das ODER-Glied 82 den monostabilen Multivibrator 88 löscht und den monostabilen Multivibrator 86 erregt.

Das resultierende Taktsignal führt nach Verzögerung in der Verzögerungseinrichtung 92 zur vorübergehenden Schließung des elektronischen Schalters 40, wodurch sich der Spitzendetektor entlädt, wie es im Abschnitt 111 in den Signalverläufen 2 und 3 zu erkennen ist. Die Verzögerung in der Einrichtung 92 muß ausreichend groß sein, daß die Spitzenwert-Halteschaltung 32 nicht schon entladen wird, während dei Abtaster noch einen Teil eines weißen Bereichs dei Codeschrift abtastet. Eine Verzögerung von 200 ns zusammen mit einer Verzögerung um ein halbes BiI oder 400 ns, um welche die Signale der wirklichen Abtastung der Codeschrift nacheilen, stellt sicher, daC sich der Abtaster vollständig über einem schwarzer Bereich der Codeschrift befindet.

Im weiteren Verlauf der Abtastung gelangt der Abtaster 10 über einen Bereich 20, der zwar als wei£ anzusehen ist, jedoch keinen so hohen Ausgangspege wie im Falle des weißen Bereichs 18 (vgl. Signalver-

lauf 1, Fig. 2) zur FoIp: hat. Wie weiter oben beschrieben, wird dieses Signal in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 gespeichert, und der halbe Wert des gespeicherten Signals wird dem Vergleicher 66 zugeführt. Da der Kreuzungspunkt zwischen den Signalverläufen 3 und 4 immer noch in der Mitte zwischen den vom Signal 4 erreichten Spitzenwerten liegt, wird der richtige Übergangszeitpunkt auch hier durch einen Wechsel des Ausgangspegels des Vergleichers 66 angezeigt.

Wenn man sich zur Erfassung des Zeitpunkts des Übergangs von einem Bereich der einen Reflexionskraft auf einen Bereich einer anderen Reflexionskraft der herkömmlichen Methode bedienen würde, d. h. wenn man den Durchgang des Signals durch eine willkürlich gewählte Spannung wie z. B. den Mittelwert zwischen den Werten 102 und 104 als Übergangszeitpunkt annehmen würde, dann lägen diese angenommenen Übergangszeitpunkte an den Stellen der gestrichelten Linien 112 und 114. Das heißt, in einem solchen Fall würde der Wechsel des Signals 5 von »0« auf »1« später erfolgen, und zwar zu einem der gestrichelten Linie 112 entsprechenden Zeitpunkt. Der Wechsel des Signals 5 von »1« auf »0« läge gegenüber dem tatsächlichen Übergangszeitpunkt früher, und zwar an einer der gestrichelten Linie 114 entsprechenden Stelle.

Im Abschnitt 120 der Codeschrift (vgl. Fig. 2) läuft der Abtaster über Bereiche, die eigentlich zwei »weiße« Bits darstellen sollen. Der rechte Teil 20 hat jedoch eine geringere Reflexionskraft als der linke Teil 18. Dies kann an einer Verschmutzung der Codeschrift liegen oder andere Ursachen haben. Die Grenzlinie ist wahrscheinlich auch nicht so scharf, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Wie weiter oben beschrieben, wird das Taktsignal, welches etwa 400 ns nach dem Übergang vom weißen Bereich 18 auf den verschmutzten Bereich 20 erscheint, durch die Verzögerungseinrichtung 92 um weitere 200 ns verzögert, um dann die Spitzenwert-Halteschaltung 32 zurückzustellen. Zum Zeitpunkt dieser Rückstellung tastet de. Abtaster 10 jedoch einen Bereich ab, dessen Reflexionskraft kleiner ist, als sie durch das bisher in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 gespeicherte Signal angezeigt wurde. Infolge seiner Rücksetzung speichert der Spitzendetektor nun den neuen niedrigeren Wert, wie es im Abschnitt 124 des Signalverlaufs 2 zu sehen ist. Wenn das verzögerte Signal 4 das spannungsgeteilte Signal 3 von der Spitzenwert-Halteschaltung 32 am Punkt 126 kreuzt, wechselt das Ausgangssignal des Vergleichers 66 zum richtigen Zeitpunkt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 erfaßt somit genau den Zeitpunkt des Übergangs zwischen einer Fläche einer ersten Reflexionskraft und einer Fläche einer zweiten Reflexionskraft, selbst wenn die Reflexionskraft z. B. durch Verschmutzung der Fläche oder aus irgendwelchen anderen Gründen leicht schwankt. Die beschriebene Schaltungsanordnung erfüllt sogar dann ihre Aufgabe, wenn sich Änderungen der Reflexionskraft in unmittelbar benachbarten Flächen ergeben, wie es beispielsweise in der Nähe des Abschnitts 120 (vgl. Fig. 2) der Fall ist. In vielen praktischen Fällen kann die als schwankend angenommene Reflexionskraft wie z. B. die Reflexionskraft von weiß bei einem speziellen abgetasteten Gegenstand konstant sein und von Gegenstand zu Gegenstand schwanken. Dies kann z. B. dann vorkommen, wenn Codeschriften in einigen Fällen auf rein weißes Material gedruckt werden und in anderen Fällen auf ein Material gedruckt werden, welches nominell weiß, jedoch in Wirklichkeit mehr grau ist wie z. B. Zeitungspapier. In einem solchen Fall, wo das Reflexionsvermögen einer gegebenen Codeschrift nicht schwankt, können einige Teile der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung, nämlich der Taktsignalgenerator 84 und der Übergangsdetektor 72 fortgelassen werden. Der Übergangsdetektor 70 wird dann direkt mit der Ver-

zögerungseinrichtung 92 verbunden und so geändert, daß das von ihm erzeugte Signal ausreichend breit ist, um die Entladung des Kondensators 38 sicherzustellen.

In der oben beschriebenen Schaltungsanordnung

wird das Ausgangssignal der Klemmschaltung 28 zueTSt in einer Spitzenwert-Halteschaltung 32 verarbeitet, worauf seine Spannungsamplitude im Spannungsteiler 50 herabgesetzt wird. Das Ausgangssignal der Klemmschaltung 28 kann jedoch auch zuerst auf einen

ao Spannungsteilei gegeben werden, um dann die Spitzenwerte des in der Spannung herabgesetzten Signals zu erfassen. Wichtig ist, daß der Mittelwert des Signals 1 während des Übergangs von einem schwarzen Bereich 16 auf einen weißen Bereich, wie .-.. B. 18

as oder 20 am Eingang 60 des Vergleichers 66 erscheint. Das Maß der Spannungsteilung (im beschriebenen Fall eine Teilung auf die Hälfte) kann auch anders gewählt werden, falls gewünscht. Manche Abtastgeräte, die zusammen mit der beschriebenen Anordnung

getestet wurden, ließen die »schwarzen« Signale breiter erscheinen, als sie in Wirklichkeit waren. Wenn beispielsweise der Abtaster mit dem Übergang von einem schwarzen Bereich 16 auf einen weißen Bereich begann, erzeugte er immer noch ein Signal, welches

die Abtastung eines schwarzen Bereichs anzeigte. Hierdurch erschien der Zustandswechsel des Signals S später als vorgeschrieben. In ähnlicher Weise wurden Obergänge von weiß auf schwarz zu früh angezeigt Dieser Fehler des Abtastgeräts läßt sich korrigieren.

wenn man die Spannungsteilung auf mehr als die Hälfte erhöht, wodurch die Signalübergänge (d. h. die Überkreuzungen der Signale 3 und 4) bei Übergängen von schwarz auf weiß früher und bei Übergängen vor weiß auf schwarz später erscheinen. Die verschiede-

♦5 rien Zeiten, die vorstehend für die Abtastung und die Verzögerungen sowie für die monostabilen Multivibratoren angegeben sind, dienen nur als Beispiel. Die wirklichen Zahlenwerte werden bestimmt durch die Form und Phase des Signalverlaufs 1.

Ein weiteres Problem kann dadurch auftreten, daC die schwarzen Bereiche der Codeschrift in Wirklichkeit nicht völlig schwarz sind. So soll z. B. der Bereich Ti. (vgl. Fig. 2) schwarz sein, er kann jedoch aus irgendwelchen Gründen wie beispielsweise durch schlechte Einfärbung in Wirklichkeit heller als beabsichtigt erscheinen. In einem solchen Fall kreuzen sich die Signale 3 und 4 (vgl. Fig. 2) zur falschen Zeit d. h. die Überkreuzung findet am Punkt 130 und nich am richtigen Punkt 132 statt, wo die Mitte zwischer dem der Abtastung des Bereichs 22 entsprechender Spannungswert und dem der Abtastung des nachfolgenden Bereichs 18 entsprechenden Spannungswer liegt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist so ausge legt, daß sie sowoh I Schwankungen im Ausgangssigna für »schwarz« als auch Schwankungen im Ausgangssi gnal für »weiß« kompensiert. Sie gleicht in vieler Hin s,icht der Schaltung nach Fig. 1, und den beiden Schal

tungen gemeinsame Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Nach Fi g. 3 ist ebenfalls ein Abtaster 10 mit einem Verstärker 14 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 14 wird auf eine Verzögerungseinrichtung 30 mit einer Verzögerungszeit von 400 ns und auf ein mittelwertbildendes Netzwerk gegeben, welches einen Spannungsteiler 50, zwei Spitze nwert-Halteschal tungen 32 α und 32 b und einen Summierverstärker 154 enthält. Der Spannungsteiler 50 besteht aus zwei Widerständen 52 und 54, die gleichen Widerstandswert haben können. Der Ausgang des Spannungsteilers 50 wird auf eine Positiv-Spitzenwert-Halt eschaltung 32 a (für weiß) und eine Negativ-Spitzenwert-Halteschaltung 32b (für schwarz) gegeben. Die Spitzenwert-Halteschaltung 32a ist genauso aufgebaut wie die Spitzenwert-Halteschaltung 32 aus Fig. 1. Die Spitzenwert-Halteschaltung 32b unterscheidet sich von der Spitzenwert-Halteschaltung 32 nur dadurch, daß die Diode 36 umgekehrt gepolt ist. Das Ausgangssignal der Spitzenwert-Halteschaltung 32 a wird über eine Trennschaltung 150α weitergegeben, die ein Emitterfolger sein kann und mit einem niederohmigen Ausgang ein Signal derselben Polarität bereitstellt, wie es von der Spitzenwert-Halteschaltung 32a zum hochohmigen Eingang geliefert wird. Die Trennschaltung 150α ist auf den eisten Eingang eines Summiervei stärkers 150 gekoppelt. In ähnlicher Weise ist die Spitzenwert-Halteschaltung 325 über eine Trennschaltung 150b auf den zweiten Eingang des Summiervei stärkers 154 gekoppelt. Der Summierverstärker 154 liefert an seinem Ausgang die algebraische Summe der von den beiden Spitzenwert-Halteschaltungen 32a und 32b gelieferten Signale. Der Summierversta rker 154 ist mit einem ersten Eingang 60 eines Ve:gleichers 66 verbunden, dessen zweiter Eingang 62 über eine Trennschaltung 150 mit dem Ausgang der Verzögerungseinrichtung 30 verbunden ist. Ein Mitkopplungswiderstand 68 und ein Inverter 67 Ii igen in Reihe zwischen dem Ausgang und dem Eingang 60 des Vergleichers 66.

Der Ausgang des Vergleichers 66 ist außerdem auf zwei sogenannte Übergangsdetektoren 70 und 72 gekoppelt. Der Ubergangsdetektor 72 liegt an einer Verzögerungseinrichtung 92 α mit einer Verzögerungszeit von 200 ns, deren Ausgang das Schließen eines Schalters 40 a steuert. In ähnlicher Weise ist der Übergangsdetektor 70 mit einer Verzögerungseinrichtung 92b verbunden, deren Ausgang das Schließen eines elektronischen Schalters 40 b steuert.

Eine Batterie 42a, die eine Spannung von e Volt liefert, ist in Reihe mit dem elektronischen Schalter 40b zwischen den Ausgang des Verstärkers 150a und den Ausgang des Spitzendetektors 32 b geschaltet. In ähnlicher Weise liegen eine Batterie 42b und der elektronische Schalter 40b in Reihe zueinander zwischen dem Ausgang des Verstärkers 150b und dem Ausgang des Spitzendetektors 32 a.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Anordnung, läßt sich am besten an Hand des Diagramms nach Fig. 4 erläutern, wo verschiedene Signalverläufe dargestellt sind, welche in kleinen Kreisen dieselbe Bezifferung tragen wie verschiedene !Punkte in der Anordnung nach Fig. 3. Der Signal verlauf 1 entspricht dem Ausgangssignal des Verstärkers 14, wenn der Abtaster 10 über ein binäres Muster fährt, wie es bei 12a dargestellt ist. Dieses Muster besteht ebenso wie das Muster nach Fig. 2 aus völlig schwarzen Bereichen 16, rein weißen Bereichen 18, Bereichen 20 mit etwas geringerer Reflexionskraft als die rein weißen Bereiche (nachfolgend als »hellgrau« bezeichnet) sowie Bereichen 22 mit einer Reflexionskraft, die von der bei den Bereichen 16 zu erwartenden Reflexionskraft 0 etwas abweicht (nachfolgend mit »dunkelgrau« bezeichnet). Es sei angenommen, daß die Spitzenwert-Halteschaltung 32b einen Wert speichert, der die Hälfte des negativen Spitzenwerts

ίο 200 des Signals 1 ist, welcher der Abtastung des ersten Bereichs 16 des Binärmusters 12 a entspricht. Weiterhin sei angenommen, daß die Spitzenwert-Halteschaltung 32 a auf einen Wert entladen ist, der um e Volt über dem in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 b gespeicherten Wert liegt. Wie dies zu erreichen ist, wird später noch beschrieben. Wenn dann das Signal 1 um 2e Volt über seinen mit 200 bezeichneten negativen Spitzenwert ansteigt (d. h. wenn das Signal 3 um e Volt über seinen negativen Wert steigt), dann beginnt der Kondensator in der Spitzenwert-Halteschaltung 32a sich aufzuladen. Diese Aufladung dauert an, bis der Abtaster über den mittleren Teil des ersten Bereichs 18 des Binärmusters 12a läuft, wo der Signalverlauf 1 seinen Abschnitt 210 und der Singalverlauf 2a seinen Abschnitt 202 hat. Im Abschnitt 202 des Signalverlaufs 2a speichert der Spitzendetektor 32 a die Hälfte des positiven Spitzenwerts des Signalverlaufs 1, während die Spitzenwert-Halteschaltung 32b die Hälfte des negativen Spitzenwerts des Signal-Verlaufs 1 (vgl. den dortigen Abschnitt 200) speichert. Daher ist die Summe der Ausgänge der beiden Spitzenwert-Halteschaltungen (d. h. der Ausgang des Summiervtfstärkers 154) der Mittelwert des Signalverlaufs 1 über die Bereiche 200 bis 210. Der Signalverlauf 4 kreuzt an seiner Stelle 204 den Signalverlauf 6 (d. h. das Signal 4 übersteigt an dieser Stelle das Signal 6), wobei der Signalverlauf 6 die Kombination der Ausgangssignale der beiden Spitzenwert-Halteschaltungen 32a und 32b ist. Der Kreuzungspunkt liegt in der Mitte zwischen dem negativen Spitzenwert 206 des Signalverlaufs 4 und dem positiven Spitzenwert 208. Zum Zeitpunkt der Überkreuzung an der Stelle 204 ändert sich der Zustand des Ausgangssignals des Vergleichers 66 von »0« auf »1«.

Wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird auch hier der Wert des Signals 6 durch einen Wide rstand 68 etwas herabgesetzt.

Infolge des Wechsels des Ausgangssignals am Vergleicher 66 von »0« auf »1« erzeugt der Ubergangsde-

tektor 70 einen 100 ns dauernden Impuls vom logischen Wert »1«. Dieser Impuls veranlaßt nach einer Verzögerungszeit von 200 ns den Schalter 40b, für die Dauer von 100 ns zu schließen. Bei geschlossenem Schalter 40b wird der Spitzendetektor 32b auf ein Spannungsniveau gebracht, welches um e Volt untei dem in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 a gespeicherten Wert liegt. Das heißt, die Spitzenwert-Ha'teschaltung 32 b gelangt auf eine Spannung, die urr e Volt niedriger ist als die Hälfte des positiven Spitzenwerts des Signalverlaufs 1 im Abschnitt 210. Diei ist an der Stelle 212 des Signalverlaufs 2 b zu sehen Die Spannungen an den Ausgängen der beiden Spit zendetektoren werden um e Volt auseinandergehal ten, so daß ihre Summe nicht (in positiver oder negati ver Richtung) gleich dem Spitzenwert des Signals '. ist. Wenn dies der Fall wäre, würden sich die Signale < und 6 an der falschen Stelle kreuzen, wodurch ein fal sches Übcrgangssignal geliefert würde.

Ira weiteren Verlauf seiner Abtastung fährt der Abtaster 10 über den zweiten schwarzen Bereich 16. Sobald die Ausgangsspannung des Verstärkers 14 um 2 e Volt unter ihrem Spitzenwert absinkt (d. h. sobald das Signal 3 um e Volt unter den in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 α gespeicheiten Wert sinkt), beginnt die Spitzenwert-Halteschaltung 32 damit, dem halben Spannungswert des Signals 1 zu folgen, wenn sich dieses Signal seinem negativen Spitzenwert im Abschnitt 214 nähert. Wenn dann das Sigral 4 die Hälfte des Weges von seinem positiven Spitzenwert 208 zu seinem negativen Spitzenwert 216 überschreitet, findet wiederum eine Überkreuzung der beiden Eingangssignale des Vergleichers 66 statt. Der Ausgang des Vergleichers 66 wechselt daher von »1« auf »0« und triggert den Übergangsdetektor 72, der einen ! 00 ns langen Impuls erzeugt. Nach einer Verzögerung von 200 ns in der Verzögerungseinrichtung 92 β veranlaßt dieser Impuls die Schließung des Schalters 40a und die Entladung der Spitzenwert-Halteschaltung 32a auf einen Spannungswert, der sich nicht mehr als um e Volt von dem in der Spitzenwert-Halteschaltung 32 b gespeicherten Wert unterscheidet. Dies ist im Abschnitt 220 des Signalverlaufs 2a zu sehen.

In ähnlicher Weise arbeitet die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung richtig bei Signalübergängen von schwarzen Bereichen 16 auf hellgraue Bereiche 20, von hellgrauen Bereichen 20 auf dunkelgraue Bereiche 22 und bei allen anderen möglichen Übergängen zwischen weißen, schwarzen, hellgrauen und dunkelgrauen Bereichen, wie es die Signalverläufe in Fig. 4 zeigen. Wie im Falle der Fig. 1 kann der Span-

nungsteiler 50 gemäß Fig. 3 angeordnet sein oder er kann zwischen dem Ausgang des Summierverstärkers 154 und dem Eingang 60 des Vergleichers 66 liegen. Die Kombination aus dem Summierverstärker 154 und dem Spannungsteiler 50 wirkt als mittelwertbil-

dende Einrichtung zur Bildung des Mittelwerts aufeinanderfolgender Spitzen des Abtastsignals. Ebenso wie im Fall der Fig. 1 kann es auch im Fall der Fig. 3 wegen eventueller Mängel der Abtastoptik wünschenswert sein, einen Spannungsteiler vorzusehen,

¹S der die Spannung auf einen anderen Wert als die Hälfte herabsetzt.

Es kann auch eine Zusatzschaltung vorgesehen werden, um den einen oder den anderen Spitzendetektor während jeder Bitzeit zu entladen, damit die

Spitzendetektoren eine Information speichern, die Aufschluß über das Maß des Reflexionsvermögens des gerade abgetasteten Bereichs gibt. Diese Schaltung kann ähnlich sein wie die entsprechende in Fig. 1 gezeigte Schaltung, wobei jedoch dafür gesorgt ist, daß

»5 die Spitzenwert-Halteschaltung 32 a beim Abtasten weißer oder hellgrauer Bereiche entladen werden kann und daß die Spitzenwert-Halteschaltung 32 b beim Abtasten schwarzer oder dunkelgrauer Bereiche entladen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung von Durchgängen eines schwankend verlaufenden Eingangssignals, durch einen Amplitudenzwischenwert, mit einer Anordnung zur Ableitung eines Maximalwerts vom Eingangssignal und zur Ableitung des Amplitudenzwischenwerts, der einem festen Verhältnis zwischen dem Maximalwert und einem Minimalwert entspricht, und mit einer Vergleichsanordnung, die zur Feststellung der zu erfassenden Signaldurchgänge fühlt, ob die Amplitude des Eingangssignals nach Durchlaufen ^iner Behandlungsschaltung höher oder niedriger als der besagte Amplitudenzwischenwert ist, und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Eingangssignal, in welchem die Durchgänge eine bestimmte Mindestzeit (800 ns) auseinanderliegen und die Spitzenwerte in einer Richtung ungewisse Höhe haben,

a) zur Bereitstellung des Maximalwerts eine Spitzenwert-Halteschaltung (32) vorgesehen ist, welche die in die besagte eine Richtung as gehenden Spitzenamplituden des Eingangssignals (1) erfaßt und festhält;

b) zur Bereitstellung des Minimalwerts eine Schaltung (28) vorgesehen ist, die einen festen oder geklemmten Amplitudenwert liefert;

c) die Behandlungsschaltung eine erste Verzögerungseinrichtung (30) ist;

d) eine Übergangsdetektorschaltung (70, 72, 82) vorgesehen ist, die beim Wechsel des Anzeigesignals (5) der Vergleichseinrichtung (66) ein Ubergangssignal liefert;

e) eine auf das Ubergangssignal ansprechende zweite Verzögerungseinrichtung (86, 92) vorgesehen ist, welche die Spitzenwert-Halteschaltung (32) nach einer festen Verzögerungszeit zurückstellt;

f) die Verzögerungszeiten der ersten und der zweiten Verzögerungseinrichtung (30 mit 400 ns und 86, 92 mit 300 ns) so gewählt sind, daß die tatsächliche Anzeige eines Durchgangs des Eingangssignals nach diesem Durchgang (400 ns später) jedoch vor dem frühestmöglichen Beginn eines folgenden Durchgangs (100 ns vorher) erfolgt.

2. Schaltungsanordnung zur Erfassung von Durchgängen eines schwankend verlaufenden Eingangssignals durch einen Amplitudenzwischenwert, mit einer Anordnung zur Ableitung eines Maximalwerts vom Eingangssignal und zur Ableitung des Amplitudenzwischenwerts, der einem festen Verhältnis zwischen dem Maximalwert und einem Minimalwert entspricht, und mit einer Vergleichsanordnung, die zur Feststellung der zu erfassenden Signaldurchgänge fühlt, ob die Amplitude des Eingangssignals nach Durchlaufen einer Behandlungsschaltung höher oder niedriger als der besagte Amplitudenzwischenwert ist, und ein entsprechendes Anzeigesignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Eingangssignal, in welchem die Übergänge eine bestimmte Mindestzeit (800 ns) auseinanderliegen und die Spitzenwerte in beiden Richtungen ungewisse Höhe ha

a) zur Bereitstellung des Maximalwerts eine erste Spitzenwert-Halteschaltung (32 a) vorgesehen ist, welche die in die eine Richtung gehenden Spitzenwerte des Eingangssignals (1) erfaßt und festhält;

b) zur Bereitstellung des Minimalwerts eine zweite Spitzenwert-Halteschaltung (326) vorgesehen ist, welche die in die andere Richtung gehenden Spitzenwerte des Eingangssignals (1) erfaßt und festhält;

c) die Behandlungsschaltung eine erste Verzögerungseinrichtung (30) ist;

d) eine Übergangsdetektorschaltung (70, 72) vorgesehen ist, die beim Wechsel des Anzeigesignals (5) der Vergleichseinrichtung (66) entsprechende Übergangssignale liefert;

d) eine auf die Übergangssignale ansprechende zweite Verzögerungseinrichtung (92a, 92£>, 100 ns) vorgesehen ist, welche die jeweils entsprechende Spitzenwert- Halteschaltung (32a oder 32b) nach einer festen Verzögerungszeit zurückstellt;

f) die Verzögerungszeit der ersten und der zweiten Verzögerungseinrichtung (30 mit 400 ns und 92a, 92b + 100 ns mit 300 ns) so gewählt sind, daß die tatsächliche Anzeige eines Durchgangs des Eingangssignals nach diesem Durchgang (400 ns später) jedoch vor dem frühestmöglichen Beginn eines folgenden Durchgangs (100 ns vorher) erfolgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang (60) der Vergleichsanordnung (66) über einen Spannungsteiler (SO) mit dem Ausgang der Spitzenwert-Halte^haltung (32) verbunden ist und außerdem an oine vom Ausgang der Vergleichsanordnung kommende positive Rückkopplung (67, 68) angeschlossen ist, um die Ansprechschärfe der Vergleichsanordnung zu erhöhen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Verhältnis so gewählt ist, daß der AmpSitudenzwischenwert in der Mitte zwischen den Amplituden des letzten Spitzenwerts in der einen Richtung und des letzten Spitzenwerts in der anderen Richtung liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungseinrichtng (30) eine Verzögerungszeit hat, die gleich ist der Hälfte des zeitlichen Mindestabstandes (800 ns) zwischen den Durchgängen des schwankenden Eingangssignals.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spitzenwert-Halteschaltung (32 oder 32a und 32 b) durch das entsprechende verzögerte Übergangssignal auf eine vorbestimmte feste Anfangsamplitude (42) rückstellbar ist, die zwischen den normalerweise erwarteten Spitzenwerten liegt.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsdetektorschaltung (70,72) einen Taktsignalgenerator (84) steuert und daß in der Steuerstrecke zur Rückstellung der Spitzenwert-Halteschaltung (32) eine weitere Verzögerungseinrichtung (86, 92) vorgesehen ist, deren Verzögerungszeit (300 ns) gemeinsam mit der Verzöge-

rungszeit (400 ns) der ersten Verzögerungseinrichtung (30) so groß ist, daß ohne Rücksicht darauf, ob ein Durchgang stattfindet oder nicht, die Spitzenwert-Halteschaltung noch vor dem Ablauf der kleinsten Zeitspanne (800 ns) bis zum nächst möglichen Durchgang zurückgestellt wird.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Spitzenwert-Halteschaltungen (32a, 32b) mit einer algebraischen Summierschaltung (154) verbunden sind, für den Fall, daß keiner der Spitzenwerte nominell null ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spitzenwert-Halteschaltungen (32a, 325) auf unterschiedliche Anfangswerte (42a, 42 b) zurückstellbar sind.

10. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Lesen eines extern beleuchteten binären Codemusters (12) mittels eines fotoelektrischen Abtasters (10) und eines Verstärkers (14), die das schwankende Eingangssignal aus der unterschiedlichen Reflexionskraft des abgetasteten Musters ableiten.

11. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Minimalwert für die Bestimmung des Amplitudenzwischenwerts darstellende feste Amplitudenwert von einer Klemmschaltung (28) geliefert wird.