DE2436674A1 - Schaltungsanordnung zur uebertragung und darstellung eines analogen signals mit einem fernsehsignal - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Übertragung und Darstellung eines analogen Signals mit einem Fernsehsignal

In der OT-AS 2 046 699 ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, die es erlaubt, auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre ein EKG—Signal und die Schlagfrequenz des Herzens wiederzugeben. Das EKG—Signal wird dabei in bekannter Weise durch horizontale und vertikale Ablenkung des Kathodenstrahls erzeugt, während die Schlagfrequenz des Herzens mittels eines Rasters horizontaler Linien wiedergegeben "wird, bei dem die Länge des hellen Teils in Horizontalrichtung gemäß der jeweiligen durchschnittlichen Höhe der Schlagfrequenz eingestellt wird. Eine analoge Größe, nämlich die Schlagfrequenz des Herzens, wird also bei dieser Schaltungsanordnung auf ζ v/ei verschiedene Arten dargestellt, nämlich als Kurvenzug und als waagerechter Balken, dessen Länge von dem Analogsignal abhängt. Die bekannte Schaltungsanordnung erlaubt es nicht, ein Bild fern-

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sehmäßig, also durch zeilenweise Kathodenstrahlbewegung, wiederzugeben und mit dein Fernsehsignal ein analoges Signal zu übertragen und darzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die es erlaubt, analoge Signale, die insbesondere Meßwerte verkörpern, in einem Fernsehsignal unterzubringen, mit dem Fernsehsignal zu übertragen oder z.B. auf einem Magnetband su speichern und danach als analoge Werte wiederzugewinnen. Gleichzeitig sollen 'die analogen Signale innerhalb des Fernsehbildes dem Betrachter auf dem Fernseh-Bildschirm sinnvoll dargestellt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1. Die analogen Signale werden in Form von vorzugsweise senkrechten Säulen ähnlich einer sog. Säulengrafik dargestellt, d.h. in ein vorhandenes Fernsehbild eingeblendet. Der besondere Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß gleichseitig mit dein Fernsehbild gewonnene analoge Signale z.B. nach einer Speicherung sofort zeitlich dem Fernsehbild zugeordnet werden können. Die Meßwerte werden also mit dem Fernsehbild dargestellt und können gleichzeitig als elektrische Werte zurückgewonnen werden. Die Schaltungsanordnung ist dabei in ihrem Aufbau außerordentlich einfach, weil der Balken aus den Synchronimpu]sen des Bild-,Austast- und Synchronsignals abgeleitet wird. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, gemäß dem Anspruch 4 mehrere analoge Signale, also beispielsweise mehrere Meßgrößen, gleichzeitig in Form parallel zueinander liegender, vorzugsweise vertikaler, Balken in einem Fernsehbild wiederzugeben. Die Länge jedes Balkens entspricht dabei dem zugeordneten Analogsignal.

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Im Rahmen der Erfindung ist es gemäß dem Anspruch 10 oder möglich, dann, wenn das BAS-Signal mehrere Analogsignale in Form von Balkenimpulsen enthält, alle diese Analogsignale wieder zu gewinnen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Wiedergabe eines Analogsignals,

Fig. 2 bis 8 den zeitlichen Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung gemäß I¹Ig. 1,

Fig. 9 eine Schaltungsanordnung zur Rückgewinnung des Analogsignals aus dem BAS-Signal, das gemäß der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit Balkenimpulsen überlagert ist und

Fig. 10 bis 19 den zeitlichen Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht es, vier Analogsignale in Form von vier Balken auf dem Bildschirm einer Fernsehbildröhre gleichzeitig mit einem Fernsehbild wiederzugeben und aus dem BAS-Signal die Analogsignale wieder zu gewinnen. *■

In der Fig. 1 wird das BAS-Signal für ein Fernsehbild, beispielsweise Röntgen- oder Ultraschallbild, über eine Leitung 1 einer ImpulDabtrennstufe 4 zugeführt. Diese

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trennt die Synchronimpulse ab. Die Impulsabtrennstufe 4 führt die Vertikalimpulse einem Sägezahngenerator 6 und die Horiζontalimpulse einem Balkengeber 7 zu. Der Balkengeber 7 besitzt vier Ausgänge 8 bis 11 und erzeugt an jedem seiner Ausgänge zwischen zwei Horizontalimpulsen einen im Vergleich zum zeitlichen Abstand zweier Horizontalimpulse schmalen Balkenimpuls. Alle Balkenimpulse an einem Ausgang des Balkengebers 7 liegen an derselben Stelle zwischen zwei Horizontalimpulsen und sind einem vertikal liegenden Balken auf dem Bildschirm der Fernsehbildröhre zugeordnet. Die Balkenimpulse am Ausgang 9 sind aber gegenüber den Balkenimpulsen am Ausgang 8 zeitlich versetzt. Ebenso sind die Balkenimpulse am Ausgang 10 zeitlich gegenüber den Balkenimpulsen am Ausgang 9 und die Balkenimpulse am Ausgang zeitlich gegenüber den Balkenimpulsen am Ausgang 10 versetzt.

Die Balkenimpulse sind vier UND-Gattern 12 bis 15 zugeführt, deren zweite Eingänge zu vier Vergleichern 16 bis 19 führen. Die Vergleicher 16 bis 19 vergleichen die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators 6 mit vier Eingangsspannungen U 1 bis U 4, die vier in Form von Balken wiederzugebende Analogsignale, z.B. vier Meßgrößen, verkörpern. Diese Meßgrößen können z.B. die Pulsfrequenz, die Atemfrequenz, der Blutdruck oder andere physiologische Meßgrößen sein.

Der Sägezahngenerator 6 wird mit jedem Vertikalimpuls gestartet und liefert einen Sägezahnimpuls, dessen Dauer etwa gleich der Zeit zwischen zwei Vertikalimpulsen ist.

Die Ausgangsimpulse der UND-Gatter 12 bis 15 sind über ein ODER-Gatter 20 einem Bildsignal überlagert, das in einem Zeichenerzeuger 51 erzeugt wird. Dieses Bildsignal kann beispielsweise alphanumerische Zeichen oder

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Hilfslinien, z.B. zur Maximum- und Minimumangabe, beinhalten. Der Zeichengenerator erhält Synchronimpulse von der Impulsabtrennstufe 4 über die Leitung 50.

Wurden die Ausgangsimpulse an den Ausgängen 8 bis 11 des Balkengebers 7 direkt dem BAS-Signal überlagert werden, so wurden vier vertikale, parallele Streifen auf dem Bildschirm der Fernsehbildröhre wiedergegeben werden, die sich über die gesamte Bildhöhe erstrecken. Die länge jedes Streifens muß nun dem jeweiligen Analogsignal angepaßt werden. Hierzu werden die UND-Gatter 12 bis 15 geöffnet, wenn die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators 6 das jeweilige Analogsignal erreicht. Bei unterschiedlichen Analogsignalen erfolgt also eine Öffnung der UND-Gatter 12 bis 15 in unterschiedlichen Zeitpunkten während der Wiedergabe eines Fernsehbildes, so daß unterschiedliche Anzahlen von Balkenimpulsen dem BAS-Signal überlagert werden. Es ergibt sich somit, daß die Länge jedes der vier Balken von dem zugeordneten analogen Eingangssignal U 1 bis U 4 abhängig ist.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen den Signalverlauf an den Ausgängen bis 11 des Balkengebers. Gestrichelt sind die Horizontalsynchronimpulse eingezeichnet. Aus den Fig. 2 bis 5 geht klar hervor, daß zwischen zwei Horizontalsynchronimpuisen an jedem Ausgang ein Balkenimpuls geliefert wird und daß die Balkenimpulse an den Ausgängen 8 bis 11 zeitlich gegeneinander versetzt sind, so daß vier parallele, vertikale Balken wiedergegeben werden.

Die Fig. 6 zeigt die Vertikalimpulse auf der Leitung 21 und die Fig. 7 den zeitlichen Verlauf der Sägezahnimpulse am Ausgang 22 sowie einer Eingangsspannung, und zwar der Eingangsspannung U 1. Aus der Fig. 7 ergibt sich, daß der Vergleicher 16 während der Zeit t, während der der Sägezahn-

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impuls höher als die Spannung U 1 ist, einen Ausgangsimpuls liefert, der in der I¹Ig. 8 dargestellt ist, daß also das UND-Gatter während der Zeit t geöffnet ist und eine entsprechende Anzahl von Balkenimpulsen, die am Ausgang 8 geliefert werden, durchläßt.

In der Mischstufe 5 wird das ursprüngliche BAS-Signal von der leitung 1, das am Eingang 52 liegt, mit dem synthetischen B'-Signalgemisch am Eingang 53 gemischt. Bei dem Beispiel wird das BAS-Signal am Eingang 52 durch das synthetische B'-Signal am Eingang 53 ausgetastet, und zwar in der Weise, daß das synthetische Signal weiß erscheint. Am Ausgang der Mischstufe 5 tritt somit ein BAS-Signal auf, das neben den Synchron- und Aistastiinpulsen als Bildinhalt das dem BAS-Signal auf der Leitung 1 entsprechende Bild, z.B. Röntgen- oder Ultraschallbild , vier vertikale Balken, deren Längen vier Meßgrößen entsprechen, und zusätzliche Zeichen, z.B. Bezugslinien oder Ziffern, enthält.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9 ermöglicht es, das mit Balkenimpulsen überlagerte BAS-Signal so zu verarbeiten, daß die vier Analogsignale U 1 bis U 4 wieder gewonnen werden. Das BAS-Signal ist parallel einem Impulstrennglied 23 und einem Schwellwertglied 24 augeführt. Das Impulstrennglied 23 liefert auf der Leitung 25 die Vertikalimpul-se und auf der Leitung 26 die Horizontalimpulse. Die Vertikalimpulse sind einer Steueistufe 27 und die Horizontalimpulse einem Zeitgeber 28 zugeführt. Der Zeitgeber 28 besitzt vier Ausgänge entsprechend den Ausgängen 8 bis 11 des Balkengobers 7, die mit 29 bis 32 bezeichnet sind. Am Ausgang 29 liefert er Zeitimpulse, die sich mit den Balkenimpulsen a.m Ausgang 8 decken, am Ausgang 30 Zeitimpulse, die sich mit den Balkenimptxlsen am Ausgang 9 decken usw. . Die Ausgangsirapulse des Zeitgebers 20 sind vier UND-Gattern. 33bis;λ^; zugeführt, d^ren Auσgangηsignale in vier Integratoren 37

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"bis 40 integriert werden. Ben Integratoren 57 Ms 40 sind Speicher 41 bis 44 nachgeschaltet. Die MD-Gatter 33 "bis 36 sind gemeinsam am Ausgang des Schwellwertgliedes 24 angeschlossen.

Die Pig. 10 zeigt beispielsweise den Verlauf des BAS-Signals zwischen zwei Horizontalimpulsen. Das BAS-Signal enthält bei diesem Beispiel von vier mögliehen Balkenimpulsen nur avei und überschreitet die Schwelle des Schwellwertgliedes 24 mit den Balkenimpulsen und mit drei weiteren, das Bildsignal verkörpernden Impulsen. Am Ausgang I des Schwellwertgliedes verläuft die Spannung daher gemäß der Pig. 11. Am Ausgang II des Impulstrenngliedes 23 liegen die Tertikaiimpulse gemäß Fig. 12. Die Pig. 13 zeigt die Ausgangsimpulse an der Stelle III in Fig. 9, d.h. am Ausgang 29 des Zeitgebers 28. Diese Ausgangsimpulse fallen mit den jeweils ersten Balkenimpulsen des BAS-Signals zusammen, so daß nur diese ersten Balkenimpulse am Ausgang IY des UND-Gatters 33 erscheinen. Zusammenfassend kann man also feststellen, daß die Ausgangsimpulse der UND-Gatter 33 bis 36 den Ausgangsimpulsen der UND-Gatter 12 bis 15 in Pig. 1 entsprechen. Diese Ausgangsimpulse werden für jedes Fernsehbild in den Integratoren 37 bis 40 integriert. Die Spannung am Ausgang V des Impulstrenngliedes 23 verläuft gemäß Pig. 15. Die Pig. 15 zeigt also den zeitlichen Verlauf der Vertikalimpulse. Zwischen zwei Vertikalimpulsen liegen nun für jede Meßgröße, d.h. für jedes Analogsignal, eine Anzahl von Balkenimpulsen gemäß Pig. 16, deren Anzahl der Größe des Analogsignals entspricht. Der Pig. 16 liegt zugrunde, daß sich das Analogsignal ver- ändert, daß also der auf dem Bildschirm der Fernsehröhre wiedergegebene Streifen sich von Fernsehbild zu Fernsehbild verändert, und zwar verkürzt.

Die Spcnnurig am Ausgang VI der Steuerstufe 27 verläuft gemäß Fig. 17 und die Spannung am Ausgang VII gemäß Fig. 18. Die

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Spannung gemäß Fig. 17 bewirkt die Löschung der Integratoren 37 bis 40. Nach einem Vertikalimpuls steigt also die Spannung am Integrator 37, für den die dargestellten Kurven gelten, gemäß Fig. 19 stufenförmig bis zu einem Maximalwert an, der beim Beginn des nächsten Ausgangsimpulses am. Ausgang VI wieder gelöscht wird. Tor der löschung erfolgt aber durch einen Impuls gemäß Pig. 18 eine Einspeieherung in den Speicher 41. Nach der löschung steht der Integrator 37 erneut zur Integration der Ausgangsimpulse des nächsten Fernsehbildes gemäß Pig. 19 bereit. Diese drei Ausgangsimpulse führen zu einer' Analogspannung, die niedriger ist als die vorherige Analogspannung und die durch einen Impuls gemäß Fig. 18 ebenfalls in den Speicher 41 übertragen wird.

Die Wirkungsweise der Fig. 9 ist in Verbindung mit den Fig. 10 bis 19 nur für einen Kanal, und zwar für das Analogsignal U 1, beschrieben, das am Ausgang des Speichers 41 abgegriffen werden kann. Die Wirkungsweise zur Rückgewinnung der anderen Analogsignale aus dem BAS-Signal, das mit Balkenimpulsen überlagert ist, erfolgt sinngemäß.

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Claims (11)

1. 243ΒΒ7Λ

   Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Übertragung und Darstellung eines analogen Signals mit einem Fernsehsignal, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einblendung in das Fernsehsignal (BAS-Signal) ein von den Synchronimpulsen des BAS-Signals synchronisierter Balkengeber (7) vorhanden ist, der Balkenimpulse zur Wiedergabe mindestens eines Balkens konstanter Helligkeit auf dem Fernsehbildschirm erzeugt und einer Mischstufe (5) zuführt, in der die Balkenimpulse dem BAS-Signal überlagert werden, und daß zwischen dem Balkengeber (7) und der Mischstufe (5) eine Tastschaltung (6, 12 bis 20) angeordnet ist, der das analoge Signal zugeführt wird und die die Balkenimpulse in Abhängigkeit davon so moduliert, daß die Länge des Balkens auf dem Bildschirm dem analogen Signal entspricht.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balkengeber (7) nach jedem Horizontalsynchronimpuls nach Ablauf einer für alle Bildzeilen gleichen Zeit, die kleiner als die Zeit zwischen zwei Horizontalsynchronimpulsen ist, einen im Vergleich zum zeitlichen Abstand zwischen zwei Horizontalimpulsen schmalen Balkenimpuls erzeugt und daß die Tastschaltung (6, 12 bis 20) dem BAS-Signal eine dem wiederzugebenden Analogsignal entsprechende Anzahl von aufeinanderfolgenden Balkeiiimpulseri pro Fernsehbild überlagert.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sägezahngenerator (6) vorhanden ist, der durch jeden Vertikalsynehronimpuls des BAS-Signals gestartet wird und einen Sägezahnimpuls liefert, dessen Dauer etwa

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   gleich, der Zeit zwischen zwei Yertikalsynchroniinpulsen ist, daß die Ausgangsimpulse des Sägezahngenerators (6) und das Analogsignal (z.B. U 1) einem Yergleicher (z.B. 16) zugeführt sind, daß die Ausgänge des Vergleichers (z.B. 16) und des Balkengebers (z.B. 8) am Eingang eines UND-Gatters (z.B. 12) angeschlossen sind und daß der Ausgang des UND-Gatters (z.B. 12) am Eingang der Mischstufe (5) angeschlossen ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe mehrerer Analogsignale der Balkengeber (7) nach jedem Horizontalsynchronimpuls bis zum nächsten Horizontalsynchronimpuls mehrere Balkenimpulse erzeugt, die in für alle Bildzeilen gleichen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgen, und daß durch die Tastschaltung (6, 12 bis 20) zur Überlagerung der Balkenimpulse über das BAS-Signal für jeden Balken eine dem zugeordneten Analogsignal entsprechende Balkenimpulszahl pro Fernsehbild auswählbar ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden wiederzugebenden Balken je ein Vergleicher (16 bis 19) für das Ausgangssignal des Sägezahngenerators (6) mit dem entsprechenden Analogsignal vorhanden ist, daß der Balkengeber (7) für jeden Balken je einen Ausgang (8 bis 11) besitzt, daß für jedes Balkengeber-Vergleicher-Ausgangspaar je ein UND-Gatter (12 bis 15) vorhanden ist und daß die Ausgänge aller URD-Gatter (12 bis 15) am Eingang der Mischstufe (5) angeschlossen sind.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß ein Zeichenerzeuger (51) zur Erzeugung von ZpicLensignalen vorhanden ist und daß in der MiBclistufe (5) dio Zeichensignalt;,das Ausgangssignal der Tastsohaltuia^ (6, 12 bis 20) und das BAS-Signal überlagert werden.

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7. 7· SchaltungsanOrdnung zur Rückgewinnung des Analogsignals aus dem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Balkenimpulsen überlagerten BAS-Signal, gekennzeichnet durch einen Integrator (z.B. 37) zur Integration der dem BAS-Signal pro Fernsehbild überlagerten Balkenimpulse.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrator (z.B. 37) ein Speicher (4w nachgeschaltet ist und daß eine Steuereinrichtung (27) vorhanden ist,, die nach der Wiedergabe eines Fernsehbildes die Übertragung des Inhalts des .Integrators (z.B. 37) in den Speicher (z.B. 41) und die Löschung des Integrators (z.B. 37) bewirkt.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Horizontalimpulsen synchronisierter Zeitgeber (28) vorhanden ist, der nach jedem Horizontalinipuls einen sich mit dem folgenden Balkenimpuls deckenden Zeitimpuls liefert, daß das mit den Balkenimpulsen überlagerte BAS-Signal einer Schwellwertstufe (2<O zur Abtrennung des Bildsignals zugeführt ist, daß die Ausgänge des Zeitgebers (28) und der Schwellwertstufe (24) mit dem Eingang eines UND-Gatters (z.B. 33) verbunden sind und daß das Ausgangssignal des UND-Gatters (z.B. 33) im Integrator (z.B. 37) integriert wird.
10. 10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Balken je ein Integrator (37 bis 40) vorhanden ist.
11. 11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (28) für jeden Balken je einen Ausgang (29 bis 32) besitzt, auf dem er sich mit den zugeordneten Balkenimpulsen deckende Zeitimpulse erzeugt,

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    daß jeder Zeitgeberausgang (29 bis 32) an je einem Eingang eines UND-Gatters (33 bis 36) angeschlossen ist, daß den zv/eiten Eingängen aller UND-Gatter (33 bis 36) das Ausgangssignal der Schwellwertstufe (24) zugeführt ist und daß das Ausgangssignal je eines UND-Gatters (33 bis 36) je einem Integrator (37 bis 40) zugeführt ist.

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