DE2618935A1 - Datenerfassungssystem - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

ENTERPRISE DE RECHERCHES

ET D'ACTIVITES PETROLIERES E.R.A.P.

7, rue Nelaton, 75739 Paris/Frankreich

Datenerfassung^ system

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenerfassungssystem. Die Erfindung findet eine Anwendung bei der Erfassung bzw. Gewinnung und der digitalen Verarbeitung von Daten, insbesondere bei der Massenspektrometrie.

Es ist bekannt, daß eine Vielzahl von Erfassungsarten zur Verarbeitung der Daten angewandt werden kann, die von einer Vorrichtung abgegeben werden, wie z.B. von einem Massenspektrometer.

Das Massenspektrometer kann direkt an einer industriellen Rechenanlage angeschlossen sein (das ist ein sogenanntes "On-line"-System). Diese Lösung bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß es erforderlich ist, daß das Spektrometer und die Rechenanlage nahe beieinander angeordnet sind. Darüber hinaus führt die betreffende Lösung zu einer Festlegung der Rechenanlage bzw. Datenverarbeitungsanlage für diesen Anwendungsfall .

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Gemäß einer anderen Verfahrensart ist ein für diese Anwendung spezialisierter Minirechner mit dem Massenspektrometer verbunden. Diese Lösung kann wirtschaftlicher sein als die vorhergehende Lösung, da das Verfahren der Erfassung bzw. Gewinnung von Daten einfach ist, was die Verwendung eines Minirechners von verminderter Größe rechtfertigt. Dennoch bringt diese Lösung einen Nachteil insofern mit sich, als es erforderlich ist, das Personal hinsichtlich der Information über einen einzigen Anwendungsfall und über die Vielzahl der Minirechenanlagen zu spezialisieren, die für die Anzahl der Anwendungsfälle in Betracht gezogen werden.

Gemäß einer anderen Verfahrensart verwendet man eine vielseitige Rechenanlage mittlerer Größe. Derartige Rechenanlagen sind jedoch im allgemeinen nicht mit Analog- und Digital-Eingängen und -Ausgängen versehen. Daher schließen derartige Rechenanlagen Direktverbindungen (on-line) aus.

Die Lösung, die diese Nachteile vermeidet, besteht darin, daß die Datenerfassung zur unabhängigen Verarbeitung durch die Rechenanlage erfolgt und daß diese Daten beispielsweise auf einem Magnetband aufgezeichnet werden, welches mit den Bandlaufmaschinen einer Rechenanlage kompatibel ist. Diese Lösung macht daher die Verwendung von Aufzeichnungsgeräten erforderlich, die mit Bändern betrieben werden, welche mit den Bandlaufmaschinen von Rechnern kompatibel sind, wie z.B. Halbzoll-Magnetbänder. Diese Aufzeichnungsvorrichtungen und diese Bandlaufmaschinen besitzen jedoch einen hohen Preis.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Datenerfassungssystem zu schaffen, welches unter Vermeidung des zuletzt aufgezeigten Nachteils und unter Beibehaltung der aufgezeigten Vorteile digital arbeitende Magnetkassetten.laufwerke mit sehr hohen Leistungen nahe jener der kompatiblen

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Laufwerke zu verwenden gestattet, wobei allerdings der Preis dieser Kassettenlaufwerke etwa um eine Größenordnung niedriger sein soll. Darüber hinaus soll gemäß der Erfindung eine weitere Wirtschaftlichkeit in der Art der Einführung der Daten in die Rechenänlage für den Fall erzielt werden, daß diese Rechenanlage keine Bandlaufmaschinen enthält. Anstelle der Zuordnung einer derartigen teuren Bandlaufmaschine zu der betreffenden Datenverarbeitungsanlage kann man die eine industrielle Rechenanlage betreffenden digitalen Eingangs- und Ausgangssignale verwenden oder an deren Peripherie eine weniger teure industrielle Rechenanlage vorsehen, die mit einer kompatiblen Bandlaufmaschine versehen ist und die die Daten eines Kassettenlaufwerks aufnimmt, welches mit demjenigen Kassettenlaufwerk übereinstimmt, mit dem die Datenerfassung vorgenommen worden ist, aber welches lediglich das Ablesen bzw. die Wiedergabe bewirkt.

Demgemäß ist das Datenerfassungssystem gemäß der Erfindung besonders wirtschaftlich; da das betreffende Datenerfassungssystem in einem indirekten bzw. rechnerunabhängigen Betrieb (Off-Line-Betrieb) benutzt wird, kann es für eine große Anzahl von Meßstellen verwendet werden, die in irgendwelchen Entfernungen von der Datenverarbeitungsanlage angeordnet sind.

Gelöst wird die oben aufgezeigte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einem Datenerfassungssystem, umfassend eine Datenerfassungsanordnung, welche die genannten Daten zu speichern imstande ist und welche während der Wiedergewinnung bzw. Wiederbereitstellung der gespeicherten Daten einem Lesesystem zugeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch, daß die Datenerfassungsanordnung

a) Einrichtungen zur Umsetzung gedes Datensignals in ein digitales Signal und

b) ein digitales Magnetbandwiedergabegerät enthält, durch dessen Schreibschaltungen das genannte digitale Signal aufgezeichnet wird.

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Gemäß einer vorteilhaften Variante ist dieses System durch ein inverses System vervollständigt, welches dazu dient, die digitale Magnetbandkassette zu lesen und ein analoges Spannungssignal bereitzustellen, so daß es der Bedienperson ermöglicht ist, die Gültigkeit der Digitalisierung und der Speicherung zu kontrollieren. Ein derartiges Überwachungssystem besteht aus

a) einem Bandleser, der in dem genannten Bandwiedergabegerät enthalten ist und der ein dem gespeicherten Signal entsprechendes digital codiertes Signal abgibt, und aus

b) Einrichtungen zur Umsetzung des betreffenden digitalen Signals in ein analoges Signal, welches den ermittelten bzw. erfaßten analogen Viert wieder darstellt.

Auf die Wiederbereitstellung der Daten angesichts der Verarbeitung durch eine Rechenanlage können die als digitale Magnetbänder bezeichneten Magnetbänder, auf denen digitale Daten gespeichert sind, durch ein System gelesen werden, umfassend

a) einen Leser für die genannten digitalen Magnetbänder, welcher Leser ein dem gespeicherten Signal entsprechendes digital codiertes Signal abgibt,

b) Einrichtungen zur Codeumsetzung des betreffenden codierten Signals in ein Binärsignal und

c) Einrichtungen, die das betreffende Binärsignal an weitere Rechenglieder anpassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Einrichtungen zur Umsetzung des jeweiligen Datensignals bzw. der jeweiligen Größe in ein digitales Signal:

a) einen Probenspeicher, der die genannten Daten unter Bildung von Analog-Signalen aufnimmt und der Analog-Probensignale abgibt,

b) einen Analog-Digital-Wandler mit einem Eingang und N Ausgängen, v/elcher die jeweilige Analog-Probe aufnimmt und in ein paralles Binärwort mit Ii Bits umsetzt, die an den IT-Ausgängen auftreten,

c) einen Pufferspeicher, der mit II Eingängen an den K Ausgängen,

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des Analog-Digital-Wandlers angeschlossen ist, der außerdem das genannte Binärwort speichert und der ferner den Schreib- und Leseschaltungen zugeordnet ist,

d) einen N Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Multiplexer, der von dem Pufferspeicher das parallel mit N Bits gespeicherte Binärwort aufnimmt und der das betreffende Binärwort in ein mit N Serienbits auftretendes Binärwort umsetzt, und

e) einen Codeumsetzer, der das genannte seriell auftretende Binärwort aufnimmt und dieses Binärwort in ein digital codiertes Signal umsetzt, welches auf einem Magnetband aufgezeichnet v/erden kann.

Bei einer derartigen Variante umfassen die Einrichtungen zur Codeumsetzung des Signals, welches nach dem Lesen erhalten wird,

a) einen Codeumsetzer, der das genannte codierte Signal aufnimmt und in ein seriell mit N Bits auftretendes Binärwort

umsetzt, und
einen

b) einen/Eingang und N Ausgänge aufweisenden Demultiplexer,

der von dem genannten Codewandler das mit N Serienbits auftretende Binärwort aufnimmt und dieses Binärwort in ein Binärwort mit N Parallelbits umsetzt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Übersichtsplan ein Datenerfassungssystem mit seinem inversen Überwachungssystem.

Fig. 2 zeigt in einem Übersichtsplan ein Datenlesesystem. Fig. 3 zeigt in einem Übersichtsplan eine Schaltungsanordnung zur Probensignalaufnahme und zur Analog-Digital-Wandlung. Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan einen Speicher. Fig. 5 zeigt in einem Schaltplan eine Demultiplexerschaltung. Fig. 6 veranschaulicht den für das jeweilige Serienwort benutzten Binärcode.

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Fig. 7 zeigt in einem Schaltplan einen Codewandler des Datenerfassungssystems .

Fig. 8 veranschaulicht einen Phasenmodulationscode und zeigt in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise des Codewandlers auf. Fig. 9 zeigt in einem Schaltplan einen Codewandler des Datenlesers.

Fig. 10 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Wiedergewinnung eines Serien-Binärwortes. Fig. 11 zeigt in einem Schaltplan eine Demultiplexerschaltung.

In Fig. 1 ist in einem Übersichtsplan das Datenerfassungssystem gemäß der Erfindung gezeigt. Dieses Datenerfassungssystem umfaßt:

a) Einrichtungen 10, die an ihrem Eingang 12 das von einer nicht dargestellten Heßanordnung, die einen Massenspektrometer sein kann, abgegebene Analog-Signal aufnehmen und die imstande sind, dieses Signal in ein Digital-Signal umzusetzen,

b) einen Pufferspeicher 14, der das genannte Digital-Signal aufnimmt,

c) Einrichtungen 16, die das gespeicherte Digital-Signal in ein digitalcodiertes Signal umsetzen, welches sich dazu eignet, auf einem Digital-Magnetband 18 aufgezeichnet zu werden, welches von Kassettenlaufwerken 20 ab- und aufgewickelt wird,

d) eine erste Taktschaltung 22, welche die Umsetzeinrichtungen 10 und das Einschreiben in den Speicher 14 steuert, und

e) eine zweite Taktschaltung 24, die das Auslesen aus dem Speicher 14 und die Codeumsetzeinrichtungen 16 steuert.

Bei einer vorteilhaften Variante ist dieses Datenerfassungssystem durch ein Überwachungssystem zur Überwachung der digitalen Speicherung verdoppelt, wobei dieses Überwachungssystem eine umgekehrte Reihenfolge von Schaltungen enthält,

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nämlich:

a) Einrichtungen 26, die zur Codeumsetzung des von der Leseeinrichtung des Speicherbandes gelieferten Digital-Signals dienen und die an dem Speicher 14 angeschlossen sind, und

b) Einrichtungen 28 zur Umsetzung des in den Speicher gelesenen Digital-Signals in ein Analog-Signal und zur V/iederbereitstellung des erfaßten Analog-Signals durch die Anordnung.

Der Vergleich zwischen dem ursprünglichen Signal und dem erfaßten Signal kann mittels eines Schreibers (nicht dargestellt) erfolgen, der nicht Teil der Erfindung ist.

In Fig . 2 ist in einem Schaltplan ein Datenlesesystem gezeigt. Dieses Datenlesesystem umfaßt einen Leser 30 zum Lesen von auf Magnetbändern enthaltenen Digital-Daten. Der betreffende Leser gibt ein digital codiertes Signal an Einrichtungen 2 ab, die zur Umsetzung des betreffenden Signals in ein Binärsignal dienen, welches über eine Schnittstellenschaltung 34 an weitere Rechnerglieder angepaßt ist, die nicht Teil der Erfindung bilden. Zum Zwecke der Erläuterung und in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen sei bemerkt, daß die Rechenglieder beispielsweise ein System 38 des Typs IBM7 sein können, welches mit einer Rechenanlage 40 des Typs IBM1130 verbunden ist. Über die Verbindung 42 werden daher Befehle übertragen, die von dem Bandleser 30 abgegeben werden und die dem Rechner 38 zugeführt werden. Umgekehrt v/erden über die Verbindung 44 Befehle übertragen, die der Rechner 38 an den Bandleser 30 abgibt.

In Fig. 3 ist ein Schaltplan der in Fig. 1 dargestellten Einrichtungen 10 gezeigt. Die betreffenden Einrichtungen umfassen im wesentlichen einen Probensignal-Speicher 50, der an seinem Eingang 12 (welcher der Systemeingang ist) die erfaßten Ana__log-Daten aufnimmt. E'erner umfassen die betreffenden Einrichtungen einen Analog-Digital-Wandler 52,

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der an dem Probensignal-Speicher 50 angeschlossen ist. Der Ananlog-Digital-Wandler 52 weist N Parallelausgänge auf, wenn bzw. da das binäre Umsetzwort N Bits umfaßt. Gemäß Fig. 3 ist N beispielsweise gleich 12. Die zwölf Ausgänge sind mit den Buchstaben a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1 bezeichnet. Die Schaltungen 50 und 52 werden durch die Einrichtungen 54 gesteuert, welche die Prüfsignalfrequenz angeben.

Der Speicher 50 kann beispielsweise durch eine Schaltung des Typs SHA 1A gebildet sein, wie sie kommerziell von der Firma Societe Analog Devices geliefert wird. Der Analog-Digital-Wandler 52 kann eine Schaltung des Typs ADC 12 QZ derselben Firma Societe Analog Devices sein. Die Umsetzzeit des betreffenden Wandler beträgt für 12 Bits 40 MikrοSekunden. Die Umsetzung wird während der Haltezeitspanne des Probensignal-Speichers ausgeführt. Die betreffenden beiden Schaltungsanordnungen und ihre Steuereinrichtungen sind bekannt.

In Fig. 4 ist ein Schaltplan des Speichers gezeigt, der mit Vorrang bei der Erfindung verwendet werden kann. Bei diesem Speicher handelt es sich um einen 16-Bit-Pufferspeicher, der zwischen dem Ausgang des Ananlog-Digital-Wandlers 52 gemäß Fig. 3 und der Eingangsschaltung des Codewandlers angeordnet ist, der in Fig. 1 mit 26 bezeichnet ist. Ein derartiger Speicher wird in vorteilhafter Weise deshalb verwendet, weil zum einen die durch den betreffenden Wandler erzeugte Datenmenge von der Probensignalfrequenz abhängt und weil zum anderen die Schreibgeschwindigkeit auf dem Magnetband festliegt und von den Kenngrößen der Codierschaltung und der Registrierschaltung abhängt.

Gestaltung und Organisation des betreffenden Speichers

führen zu folgenden Feststellungen: Die Reihenfolge der Erzeugung aufeinanderfolgender Binärwörter braucht sich nicht

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in diesem Anwendungsfall zu ändern, so daß ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff nicht verwendet zu werden braucht. Man kann daher ein System "bzw. eine Anordnung verwenden, bei dem bzw. bei der das erste Eingangswort auch das erste Ausgangswort ist, d.h. eine sogenannte FIFO-Anordnung (worunter auf dem Speichergebiet verstanden wird "First in - First out"). Der Speicher ist in zwei Zonen mit 128 Wörtern von jeweils 16 Bits organisiert; diese beiden Zonen sind mit 54 und 56 bezeichnet. Sie können z.B. Schaltungen des Typs MM 5055 der Firma National Semiconductor umfassen; diese Speicher sind statische 128-Bit-Vierfach-Schieberegister. Die Eingänge a, b, c, ... m, η, ο, ρ sind beiden Zonen gemeinsam. Der Ausgang des Speichers ist über Schalter 62, 64 an beiden Zonen 54 und 56 angeschlossen. Die beiden Schalter können beispielsweise durch Schalter des Typs DM8095 der Firma National Semiconductor gebildet sein. Zwischen dem Eingang und dem Ausgang befindet sich das Binärsignal in seinem Ursprungszustand. Der Zustand der Schaltungen 62 und 64 wird durch zwei Ubertragungsbefehlssignale bestimmt, deren eines am Anschluß 66 auftritt und die Schreibzone bestimmt und deren anderes am Anschluß 68 auftritt und die Lesezone bestimmt. Der Takt für die jeweilige Speicherzone wird durch eine EinImpuls-Schaltung 70 für die Zone 72 und durch eine Ein-Impuls-Schaltung 72 für die Zone 56 erzeugt. Die für die jeweilige Zone vorgesehene Ein-Impuls-Schaltung wird entweder von der Eingangstaktschaltung 74 oder von der Ausgangstaktschaltung gesteuert, und zwar in Übereinstimmung mit dem Zustand der Schaltungen bzw. Schalter 59, 61, 63 und 65, welche den Schaltungen 62, 64 entsprechen. Die Schaltungen 69» 71 und 73 sind Invertergatter.

Die 16 Ausgänge des Speichers sind mit a', b^!, c' .... m¹, n¹, o¹, p¹ bezeichnet. Demgemäß ermöglichen diese Schaltungen das Einschreiben in einer Speicherzone und gleichzeitig das

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- IO -

Auslesen aus der anderen Speicherzone.

In Fig. 5 ist in einem Schaltplan eine Schaltungsanordnung gezeigt, die das von dem Speicher gelieferte Parallel-Binärwort in ein Serienwort zu transformieren gestattet. Diese Schaltungsanordnung, die mit 80 bezeichnet ist, weist 16 Eingänge auf, die an den Ausgängen a', b', c', .... n^T, o¹, p¹ des Speichers angeschlossen sind. Ferner weist die Schaltung 80 einen Steuereingang 82 und einen Ausgang 84 auf. Die betreffende Schaltung stellt einen Multiplexer dar, der z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 74150 der Firma Texas Instruments gebildet sein kann. Die Schaltung 80 setzt das Parallel-Binärwort, welches sie empfängt, in ein Serienwort um, v/elches vom Ausgangsanschlui3 84 übertragen wird.

Ein derartiges Serien-Binärwort ist in Fig. 6 dargestellt, und zwar in einem NRZ-Code (Non-return-to-Zero-Code).

In Fig. 7 ist ein Schaltplan einer Codeumsetzerschaltung gezeigt, welche das von der zuvor genannten Schaltung erhaltene Serien-Binärwort in ein Wort eines anderen Codes umzusetzen gestattet. Der hier gewählte Code ist der Phasenmodulationscode, der auch als Zweiphasencode bezeichnet wird. Dieser Code ist insbesondere durch die Normen festgelegt, die in der Zwischenbereichs- Instrumentierungsgruppe für PCM-Normen in der TeIemetrie-Arbeitsgruppe/Dokument 106-71, Seite 40 veröffentlicht sind. Dieser Code ist wie folgt festgelegt: Ein Übergang entsteht am Anfang und am Ende der Periode, deren Dauer ein Bit darstellt. Ein Zustand "1" wird dargestellt durch das Fehlen einer Phasenänderung (das heii3t durch einen Übergang) in der Mitte der Bit-Periode. Ein Zustand "0" ist dargestellt durch eine Phasendrehung von 180° (das heißt durch das Fehlen eines Übergangs) in der Mitte der Bitperiode.

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In Fig. 8 ist ein Wort in diesem Code dargestellt, und zwar in der untersten, mit 90 bezeichneten Zeile. Dieses Wort entspricht der Bitfolge 0010110. Bei dem betreffenden Wort handelt es sich um ein Wort von der Art, wie es von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 7 erhalten wird. Die Schaltungsanordnung umfaßt: Ein Verknüpfungs-Invertergatter 86, dessen Eingang über den Anschluß 84 an der Demultiplexerschaltung gemäß Fig. angeschlossen ist. Dieses Verknüpfungsgatter erhält daher das Serien-Binärwort zugeführt, wie es in der ersten Zeile 84 in Fig. 8 dargestellt ist (es ist hier das Wort 0010110...). Das Gatter bzw. Verknüpfungsglied 86 gibt ein komplementäres Serienwort an seinem Ausgang 85 ab (dieses Wort ist in der zweiten Zeile 85 in Fig. 8 dargestellt);

eine Kippschaltung 87, die z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 7473 der Firma Texas Instruments gebildet sein kann und deren Ausgang Q dazu ausgenutzt wird, das in der mit Q (87) bezeichneten dritten Zeile in Fig. 8 dargestellte gezackte Signal abzugeben;

ein NAND-Glied 88, welches an seinen Eingängen das komplementäre Serien-Binärwort und das Signal aufnimmt, welches vom Ausgang Q der Kippschaltung 87 abgegeben wird und welches z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 7400 gebildet sein kann; eine Kippschaltung 89 vom JK-Typ, wie z.B. eine Schaltung des Typs SN 7473, die an ihrem Ausgang 90 das phasenmodulierte Codesignal abgibt; das den Eingängen J und K zugeführte Signal ist in der vierten Zeile in Fig. 8 dargestellt und mit J, K (89) bezeichnet;

eine Ein-Impuls-Schaltung 91, deren Ausgang Q die in der fünften Zeile in Fig. 8 dargestellten und mit Q (91) bezeichneten Impulse abgibt; diese Schaltung kann z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 74121 gebildet sein. Sie steuert die Kippschaltung Das Zeitdiagramm gemäß Fig. 8 verdeutlicht die Umsetzung des in der ersten Zeile dargestellten Serien-Wortes durch eine derartige Schaltung in ein durch Phasenmodulation codiertes Wortj

das in der letzten Zeile dargestellt ist und dessen Code oben erläutert worden ist.

Als Beispiel sei angegeben, daß die vom Ausgang Q der Schaltung 91 abgegebenen Impulse eine Dauer von 1,3/Us besitzen können und daß die Dauer eines Bits 20,8 ,us betragen kann. Die Ausgangs- bzw. Abgabefrequenz der Codierschaltung gemäß Fig. 7 beträgt 48 000 Bits pro Sekunde.

Der Vorteil des Phasenmodulationscodes ist ein doppelter Vorteil. An erster Stelle ist dessen Frequenzspektrum zu nennen, das schmal ist, da es durch zwei Frequenzen gebildet ist, deren eine den doppelten Wert der anderen besitzt. Es ist daher nicht notwendig, daß die Übertragungselektronik ein in diesen Code umgesetztes Signal ständig weiterleitet. An zweiter Stelle ist zu nennen, daß der Code seinen eigenen Takt enthält, so daß im erfindungsgemäßen Falle eine einzige Übertragungsleitung und demgemäß eine einzige Spur auf dem Magnetband die binäre Information und die Taktfrequenz, die der Binärinformation zugehörig ist, liefert.

Das im Phasenmodulationscode digital codierte Signal wird auf dem Magnetband in einer Bandlaufmaschine aufgezeichnet, wie der in Fig. 1 mit 20 bezeichneten Bandlaufmaschine. Eine derartige Bandlaufmaschine kann z.B. eine Anordnung sein, die dem Gerät 2021 entspricht, wie es von der Firma Societe MDS kommerziell erhältlich ist. Dieses Gerät ist zugleich eine Leseanordnung und eine Schreibanordnung. Das betreffende Gerät kann daher in gleicher Weise zur Wiederbereitstellung des gespeicherten Digital-Signals für die Verarbeitungsschaltungen dienen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 11 das Lesesystem beschrieben.

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Eine Leseschaltung ist in Fig. 9 gezeigt. Sie umfaßt zunächst einmal ein Lesegerät 100, welches ein Digital-Signal abgibt, das dem auf dem Hagnetband, von welchem gelesen wird, gespeicherten Digital-Signal entspricht. Das betreffende Signal wird über den Anschluß bzw. die Verbindungsleitung 101 übertragen; es ist in der ersten Zeile des Zeitdiagramms gemäß Fig. 10 dargestellt und mit 101 bezeichnet. Das Signal entspricht dem in der letzten Zeile in dem Zeitdiagramm gemäß Fig. 8 dargestellten Signal. Die folgende Schaltung 102 ist eine Differenzierschaltung. Sie empfängt das Lesesignal und erzeugt einen Impuls auf jede Pegeländerung des Eingangssignales hin; die betreffenden Impulse treten am Ausgangsanschluß bzw. auf der Ausgangsleitung 103 der Schaltung 102 auf. Diese Impulse sind in der zweiten Zeile in Fig. 10 dargestellt und mit 103 bezeichnet. Die Schaltung 104 ist eine Ein-Impuls-Schaltung, die z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 74-121 gebildet sein kann. Sie wird durch die Rückflanke des jeweiligen differenzierten Impulses gesteuert. Die Zeitspanne von z.B. 14/Us dieses Impulses liegt z.B. zwischen der Zeitspanne, welche die Impulse trennt, welche durch eine Folge von "1"-Zeichen mit 10,4,us abgegeben worden sind, und der Zeitspanne, welche die Impulse trennt, welche durch eine Folge von "O"-Zeichen von 20,8 ,us abgegeben sind. Die durch den Übergang in der Mitte der Bit-Periode dargestellten Impulse (durch die "1"-Bits im Phasenmodulationscode signalisiert sind) sind wegen der Einwirkung während der Dauer des Einzel-Impulses unwirksam. Die Schaltung 104 gibt an ihrem Ausgang Q die wiedergewonnenen Taktimpulse ab, die in der dritten Zeile des Zeitdiagramms gemäß Fig. 10 mit Q (104) dargestellt sind. Die wiedergewonnene Frequenz beträgt hier 48 kHz.

Ein Verknüpfungsglied 106, das ein NAND-Glied ist, erhält die über die Anschlußleitung 103 übertragenen Impulse und die Impulse zugeführt, die der Ausgang Q der Einzel-Impulse-Schaltung 104 abgibt. Das betreffende Verknüpfungsglied gibt

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an seinem Ausgang 107 allein während der Periode der Einzel-Impuls- Schaltung 104 Impulse ab (fünfte Zeile in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 107)· Diese Impulse lösen die Einzel-Impuls-Schaltung 108 aus, die z.B. durch eine Schaltung des Typs SN 74121 gebildet sein kann. Die betreffende Einzel-Impuls-Schaltung wird einzig und allein dann ausgelöst, wenn ein durch eine "1" gebildeter Impuls an dem Eingang 101 auftritt. Dieser Impuls erscheint am Ausgang Q der Schaltung 108 (Zeile in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen Q (108)). Die Dauer der von der Einzel-Impuls-Schaltung 108 abgegebenen Impulse ist auf 14/US derart eingestellt, daß die Grenzeizwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen eingeschlossen sind. Der Anstieg, der das Ende jedes Taktimpulses angibt, der über die am Ausgang Q der Schaltung 104 angeschlossene Verbindungsleitung 105 übertragen wird, löst eine Kippschaltung 110 aus, die z.B. durch eine Kippschaltung des Typs SM 74100 gebildet sein kann, da nämlich jeder Impuls über die Anschluß- bzw. Verbindungsleitung 105 dem Takteingang 111 der Kippschaltung 110 zugeführt wird. Der Ausgang 112 der betreffenden Kippschaltung 110 führt eine "1", wenn eine "1" am Eingang der Kippschaltung 110 vorhanden ist (das heißt am Ausgang Q der Schaltung 108), und zwar in dem Augenblick, in dem ein Taktimpuls an die Kippschaltung abgegeben wird. Der Ausgang 112 liefert daher das wiederbereitgestellte bzw. wiedergewonnene Serien-Binärwort (in der letzten Zeile in Fig. 10 dargestellt und mit 112 bezeichnet), welches dem Wort entspricht, das vom Ausgang 84 der Demultiplexerschaltung abgegeben worden ist (dargestellt in der ersten Zeile in Fig. 8).

Die Umwandlung dieses Serien-Binärwortes in ein Parallel-Binärwort kann mittels einer Demultiplexerschaltung bewirkt werden, die z.B. durch ein Schieberegister gebildet ist. Dies ist in Fig. 11 veranschaulicht, gemäß der das Schieberegister aus zwei Registern 114 und 116 besteht, die in Serie ange-

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ordnet bzw. geschaltet sind. Dabei erhält der Eingang des ersten Registers das von der Kippschaltung 110 abgegebene Binärwort über die Anschlußleitung 112 zugeführt. Die Register können z.B. durch Schaltungen des Typs SN 7^164 gebildet sein. Die beiden Register 114 und 116 sind mit ihren Eingängen 115 bzw. 117 am Ausgang Q einer Einzel-Impuls-Schaltung 120 angeschlossen, die durch die Anstiegsflanke jedes durch die Schaltung 104 gemäß Fig. 9 wiedergewonnenen Taktimpulses gesteuert wird. Das Ende jedes von der Einzel-Impuls- Schaltung 120 abgegebenen Impulses schaltet die Schieberegister 114 und 116 um einen Schritt weiter, so daß das Serien-Binärwort nach und nach vollständig vorhanden ist. Die entsprechenden Bits erscheinen am Ende des Ladevorgangs an den Anschlüssen a", b", c", d" ... n", o", p".

Die Schaltungen gemäß Fig. 9 und 11 können für das mit 26 in dem Schaltplan gemäß Fig. 1 dargestellte inverse System verwendet werden. In diesem inversen System kann der Digital-Analog-Wandler beispielsweise durch eine Schaltung des Typs DAC 12QZ der Firma Analog Devices gebildet sein.

Das am Ausgang der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 11 auftretende wiedergewonnene Parallel-Binärwort entspricht dem Wert des Probensignals, welches durch das Datenerfassungssystem gemäß Fig. 1 ursprünglich erfaßt worden ist. Die Verarbeitung dieses Wortes kann daher in den weiteren Rechengliedern erfolgen, die nicht Teil der Erfindung bilden.

Es versteht sich, daß man ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken Analog-Digital-Wandler zur Erfassung von Daten dann nicht benutzt, wenn diese Daten bereits digital codiert sind. Überdies wird der Erfindungsgedanke dadurch nicht verlassen, daß man keinen Probenaufnehmer verwendet. Man kann in gleicher Weise einen Analog-Multiplexer mit einem Probenaufnehmer vor-

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- -16 -

sehen; auf diese Weise erfaßt der Multiplexer 16 Analogsignale, die durch die vier ersten Bits des Wortes gekennzeichnet sind, und setzt jedes Signal in ein 12-Bit-Wort um, welches dem 16-Bit-Wort folgt. Beim Lesen ermöglicht ein Kanalwähler, der die 4-Bit-Kanalkennung decodiert, einen Analog-Kanal unter den 16 gespeicherten Kanälen wiederherzustellen. Man kann außerdem eine Vielzahl von bereits digitalisierten Kanälen einer MultipIexerwirkung und einer Kennzeichnung unterziehen.

Die Anwendung der digitalen Verarbeitung von Massenspektren ist lediglich als beispielhaft zitiert worden, da diese Anwendung eine bevorzugte Anwendung des Systems gemäß der Erfindung darstellt. Es dürfte jedoch einzusehen sein, daß das System auch zur Erfassung irgendwelcher Daten verwendet v/erden kann, die man einer digitalen Verarbeitung unterziehen will, insbesondere zum Zwecke des Studiums von optischen Spektren oder einer Elektronenspinresonanz.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Datenerfassungssystem mit einer Datenerfassungsanordnung, die Daten zu speichern imstande ist und die bei der Wiedergewinnung der gespeicherten Daten einer Leseanordnung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerfas sungsanordnung

   a) Umsetzeinrichtungen (10), die die Daten jeweils in ein Digital-Signal umzusetzen gestatten, und

   b) ein Digital-Daten verarbeitendes Magnetbandgerät (20) mit

   .Schreibschaltungen enthält, die das jeweilige Digital-Signal auf einem Magnetband (18) aufzuzeichnen gestatten.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerfassungsanordnung ferner eine Überwachungsschaltung aufweist, umfassend eine in dem Magnetbandgerät (20) enthaltene Bandleseschaltung (30), die ein dem jeweils gespeicherten Signal entsprechendes digital codiertes Signal abgibt, und Umsetzeinrichtungen (32), die das betreffende Digital-Signal in ein Analog-Signal umsetzen, durch welches die erfaßten Analog-Daten wieder bereitgestellt sind.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseanordnung

   a) eine Leseschaltung zum Lesen der auf Magnetbändern (18) enthaltenen Digital-Signale und zur Abgabe eines dem jeweils gespeicherten Signal entsprechenden digital codierten Signals,

   b) Umsetzeinrichtungen (32) zur Umsetzung des betreffenden codierten Signals in ein Binärsignal und

   c) Anpassungseinrichtungen (34) umfaßt, die zur Anpassung des betreffenden Binärsignals an weitere Rechenglieder (38, 40) dienen.

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   - 13 -
4. 4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Daten jeweils in ein Digital-Signal umsetzenden Umsetze i nr i c htunge η

   a) einen Probenaufnehmer-Speicher (50), der die betreffenden Daten in Analogform aufnimmt und der Analogsignalproben abgibt,

   b) einen einen Eingang und N Ausgänge aufweisenden Analog-Digital-Wandler (52), der das jeweilige Analog-Probensignal aufnimmt und in ein N Bits umfassendes Paralle1-Binärwort umsetzt, welches an seinen N Ausgängen (a bis p) .auftritt,

   c) einen N Eingänge (a bis p) aufweisenden Pufferspeicher (54, 56), der an den N Ausgängen (a bis p) des Analog-Digital-Wandlers (52) angeschlossen ist, der ferner das genannte Binärwort speichert und der den Schreib- und Leseschaltungen zugeordnet ist,

   d) einen N Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Multiplexer (80), der das mit N Bits in dem Pufferspeicher gespeicherte Parallel-Binärwort aufnimmt und der dieses Binärwort in ein N Bits aufweisendes Serien-Binärwort umsetzt, und

   e) einen Codewandler (84 bis 91) umfassen, der das genannte Serien-Binärwort aufnimmt und in ein digital codiertes Signal umsetzt, welches auf einem Magnetband (18) schreibbar ist.
5. 5. System nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltungseinrichtung zur Umsetzung eines Digital-Signals in ein Analog-Signal, welches die erfaßten Analog-Daten wieder darstellt,

   a) einen Codewandler, der das gelesene Digital-Signal aufnimmt und in ein N Bits umfassenden Serien-Binärwort umsetzt,

   b) einen einen Eingang und Ii Ausgänge auf v/eisenden Wandler,

   der das N Bits aufweisende Serien-Binärwort aufnimmt und in ein N Bits umfassendes Parallel-Binärwort umsetzt und dessen N Ausgänge an N Eingängen des Pufferspeichers angeschlossen sind, und

   c) einen N Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Digital-AnalogWandler umfaßt, der von dem betreffenden Pufferspeicher ein N Bits aufweisendes Parallel-Binärwort aufnimmt und in ein die erfaßten Analog-Daten wieder darstellendes Ananlog-Signal umsetzt.
6. 6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die eine Codeumsetzung bei dem nach dem Lesen erhaltenen codierten Signal vornehmen,

   a) einen Codewandler (100 bis 108, 110), der das genannte codierte Signal aufnimmt und in ein N Bits aufweisendes Serien-Binärwort umsetzt, und

   b) einen einen Eingang und N Ausgänge aufweisenden Demultiplexer (114, 116) umfassen, der von dem betreffenden Codewandler das mit N Bits auftretende Serien-Binärwort aufnimmt und in ein N Bits aufweisendes Parallel-Binärwort umsetzt.
7. 7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Codewandler (52) der Datenerfassungsanordnung ein Serien-Binärwort in ein Phasenmodulationscodesignal umsetzt, welches das auf dem Magnetband (18) gespeicherte Signal darstellt, und daß der Codewandler der Datenleseanordnung und der Überwachungsschaltung ein im Phasenmodulationscode auftretendes Signal in ein Serien-Binärwort umsetzt.
8. 8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Serien-Binärwörter im NRZ-Code auf- . treten.

   €09845/0985

   9· System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Anwendung bei der Erfassung und digitalen Verarbeitung von Daten, die von einem Spektrometer, insbesondere einem Massenspektrometer, abgegeben sind.

   609845/0986