DE2717479A1 - Analog-digital-wellenformeinrichtung - Google Patents

Analog-digital-wellenformeinrichtung

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DE2717479A1 DE19772717479 DE2717479A DE2717479A1 DE 2717479 A1 DE2717479 A1 DE 2717479A1 DE 19772717479 DE19772717479 DE 19772717479 DE 2717479 A DE2717479 A DE 2717479A DE 2717479 A1 DE2717479 A1 DE 2717479A1
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Description

PATENTANWÄLTE
C ipl.-lng. A. Wasmeier 3 Dipl.-Ing. H. Graf
Patentanwälte Postfach 382; 8400 Regensburg 1
, - D-8400 REGENSBURG 1
Deutsche Patentamt grefl.ngerstrasseι
Telefon (0941) 54753
H Ü η C h e η 2 Telegramm Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d
ÄMST ÄZelehen VS. 18· APril !977 W/He
S/p 8987
SV/EDA TJ1ITEKIiATIONAL, INC., 34 Maple Avenue, Pinebrook, New Jersey, 07058, USA
Analore-Direital-Wellenformeinrichtunp;
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Wellenforraeinrichtung und insbesondere auf eine Schaltanordnung zum Umwandeln einer analogen Wellenform in eine digitale Wellenform.
Obgleich die erfindungsgemäße Schaltanordnung allgemein dort anwendbar ist, v/o eine Analog-Digital-Wellenformung erforderlich ist, liegt die spezielle Anwendung bei optischen Abtasteinrichtungen, die zum Decodieren von Strichcodes verwendet werden. Insbesondere werden solche Abtasteinrichtungen an Verkaufsstellen verwendet, in denen die Strichcodes auf Gegenständen erscheinen, entweder direkt ausgedruckt oder auf zugeordneten Identifizieretiketts oder -anhängern, Eine bestimmte Form eines Strichcodes, die im Großhandel weitgehend verwendet wird, ist der Universal Produkt Code (UPC), der aus einem Symbol mit einer Vielzahl von parallelen dunklen und hellen bzw. schwarzen und weißen Strichen besteht.
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Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 300 Gerichtsstand Regensburg
Postscheck München 89369-801
18.4.1977 W/He -/- ß/p 8987
Wenn die Abtasteinrichtung das Symbol abtastet, wird eine Wellenform mit einer Amplitude erzeugt, die sich als Funktion der Zeit von positiven Spitzen, die den abgefühlten Lichtstrichen entsprechen, zu negativen Spitzen, die den abgefühlten dunklen Strichen zugeordnet sind (oder umgekehrt, je nach der Polarität des verwendeten Lichtabtastsystems) geändert.
Bei praktischen Anwendungsfällen umfaßt das Analogsignal weite Variationen in der Amplitude abhängig von Faktoren wie den Druckfarben, die für die hellen und dunklen Striche verwendet werden, der Reflexionsfähigkeit des Druckmediums, dem Vorhandensein von Verschmutzungen über dem Symbol, dem Rauschen des durch die Aufnahme vom umgebendem Licht auftritt, usw. Derartige Änderungen können von Symbol zu Symbol oder innerhalb eines Symboles von Strich zu Strich vorhanden sein. Eine Decodierschaltung kann jedoch nicht in einwandfreier Weise mit Analogsignalen arbeiten, die derartige Eigenschaften haben.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwandeln eines sich in starkem Maße ändernde Amplituden aufweisenden Analogsignals in ein definierte Impulse fester Amplitude enthaltendes digitales Signal entsprechend den Änderungen im Analogsignal.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Analogsignal in ein Digitalsignal mit Hilfe einer Einrichtung umzuwandeln, die weitere Änderungen im Analogsignal erfahren kann und die unempfindlich gegen Streurauschen ist, das beispielsweise durch umgebentte Licht erzeugt wird, welches auf einen optischen Sensor fällt.
Gemäß der Erfindung wird eine Analog-Digital-Wellenformeinrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine adaptive Schwellwerteinrichtung, die mit einer Quelle analoger Signale gekoppelt ist, und die einen Ausgang besitzt, der als Funktion der Intensität des Analogsignales im Vergleich zu einem Signal
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fest vorgegebener Intensität ausgewählt ist, und eine Vergleichseinrichtung, die mit der Speisequelle und dem Ausgang der Schwellwerteinrichtung gekoppelt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Analog-Digital-Welleniormeinrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 2 verschiedene Wellenformen, die der Einrichtung nach Fig. zugeordnet sind.
Nach Fig. 1 wird ein Analogsignal, das eine Amplitude besitzt, die sich als Funktion der Zeit weitgehend ändern kann, einem Videoverstärker 16 zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers 16, der als Wellenform A in Fig. 2 gezeigt ist, erscheint als Analogsignal, das sich mit der Zeit ändert, in der die Polarität so ausgewählt wird, daß die positiven Spitzen weiße Striche und die negativen Spitzen schwarze Striche darstellen.
Ein Differenziergerät 17 differenziert das Signal aus dem Verstärker 16 und führt zur Wellenform B in Fig. 2. In der Wellenform B tritt eine Spitze auf, wenn der Wert der Neigung des Analogsignales A ein Maximum ist.
Ein zweites Differenziergerät 18 differenziert den Ausgang des Differenziergerätes 17 und erzeugt die Wellenform C in Fig. 2, die nunmehr Spitzen aufweist, die den Stellen maximaler Neigung in der Wellenform B entsprechen.
Eine adaptive Schwellwerteinrichtung 30 weist eine Spitzenanzeigeeinrichtung 20 auf, die an einen Teiler 21 angeschlossen ist,
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welcher typischerweise durch 2 teilt. Der Ausgang des Teilers ist das veränderliche Signal, das in eine adaptive Schwellwertauswähleinrichtung 22 eingespeist wird. Ein Inventer 23 nimmt den Ausgang der Auswahl einrüitung 22 auf.
Die adaptive Schwellwertauswähleinrichtung 22 nimmt die Wellenform auf, die von der Spitzenanzeigeeinrichtung 20 und dem Teiler 21 verarbeitet wird, welche letztlich von dem Ausgang des Differenziergerätes 17 stammt. Die Auswahleinrichtung 22 ergibt einen
Ausgang, der von der Beziehung zwischen dem veränderlichen Eingangssignal (V ^) und einem vorgewählten festen GS-Uert (V„ . ) ve j? χ es t
abhängig ist.
Wenn das veränderliche Signal den Amplitudenwert des festen
Signales übersteigt, tritt das veränderliche Signal am Ausgang der Auswähleinrichtung 22 auf. Wenn das feste Signal größer ist als das veränderliche Signal, tritt das feste Signal am Ausgang der Auswähleinrichtung 22 auf. Auf diese Weise wird ein Schwellwertsignal erzielt, das immun ist gegen Hauschen und das v/eitgehende Änderungen in den Signalpegeln erfahren kann, da die feste Komponente so ausgewählt wird, daß sie das Rauschen übersteigt und die veränderliche Komponente von der Amplitude des ankommenden Analogsignales abhängt.
Der Ausgang der Auswähleinrichtung 22 wird einer Vergleichseinrichtung 24 zugeführt, die auch den Ausgang des Differenziergerätes 17 aufnimmt. Der Ausgang des Inverters 23 wird einer Vergleichseinrichtung 25 aufgegeben, die auch den Ausgang des Differenziergerätes 17 aufnimmt.
Der Ausgang der Vergleichseinrichtung 24 ist eine Wellenform,
die eine Reihe von positiven Impulsen um die Stellen maximaler, nach positiv gehender Neigung in der analogen Wellenform Δ enthält (Fig. 2). Der Ausgang der Vergleichseinrichtung 25 ist
eine Wellenform mit positiven Impulsen uia die Stellen maximaler
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negativer Neigung der Wellenform A.
Die Vergleichseinrichtung 19, die den Ausgang des Differenziergerätes 18 aufnimmt, erzeugt ein Paar von Signalen F und F. Die Wellenform F "besteht aus einer Reihe von positiven Impulsen, deren jeder den Stellen maximalerNeigung der analogen Eingangs-Wellenform zugeordnet ist. Wenn der analoge Signalimpuls eine ansteigende Flanke besitzt, trifft die abfallende Flanke des zugeordneten F-Impulses mit der Stelle maximaler positiver Neigung des analogen Signales zusammen. Wenn der analoge Signalimpuls eine abfallende Flanke besitzt, trifft die ansteigende Flanke deo6ugeordneten F-Impulses mit der Stelle maximaler negativer Neigung des analogen Signales zusammen.
Es ergibt sich ferner, daß die Breite eines jeden F-Impulses durch das Schneiden der Nullachse der Wellenform bei C bestimmt ist. Beispielsweise beginnt der erste Impuls in der F-Folge, wenn der erste Impuls der C-Wellenform über die Null-Achse ansteigt, und der zweite Impuls in der F-Folge endet, wenn der zweite positive G-Impuls auf Null zurückkehrt.
Das Signal 7 ist das invertierte Äquivalent des F-Signales. Der F-Ausgang der Vergleichseinrichtung 19 wird zusammen mit dem Ε-Ausgang der Vergleichseinrichtung 25 in ein NAND-Gatter 28 eingeführt. Der P-Ausgang der Vergleichseinrichtung 19 wird zusammen mit dem D-Ausgang der Vergleichseinrichtung 24 in ein NAND-Gatter 26 eingeführt.
Der Ausgang des NAND-Gatters 26 ist D NAND P, eine Impulsfolg, in der die abfallende Flanke den Stellen maximaler pOsitiver Neigung des analogen Eingangssignales entspricht. Der Ausgang des NAND-Gatters 28 ist E NAND F, eine Impulsfolge, in der die abfallende Flanke den Stellen maximaler negativer Neigung des Analogsignales entspricht.
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Die Ausgänge der NAND-Gatter 26 und 28 werden einem Flip-Flop aufgegeben, der aus zwei NAND-Gattern 27 und 29 "besteht, welche in bekannter Weise zusammengeschaltet sind. Der Ausgang des Flip-Flop 35 besteht aus Wellenformen Qa und §ä.
Die Ausgangswellenform Qa besteht aus einer Reihe von Impulsen mit konstanter Amplitude, die mit der analogen Wellenform A zusammenfallen; der übergang eines jeden Impulses tritt an den Stellen maximaler Neigung der Wellenform A auf. Die Wellenform CJi ist der inverse Wert der Wellenform Qa.
Die Wellenformen Qa und Qi können einer entsprechenden Decodierschaltung zugeführt werden, wie sie in der US-Anmeldung 682.246 vom 3.5.1976 beschrieben und dargestellt wurde.
In bestimmten Anwendungsfällen können eine Vielzahl von analogen Signalen erzeugt werden, die zweckmäßigerweise nach vorliegender Erfindung verarbeitet werden.
Beispielsweise können zwei Sensoren 11, 12, die den Sensoren nach der US-Anmeldung 574.137*entsprechen, Signale X-,, X2 aufnehmen, die als Ergebnis der Abtastung eines codierten Symboles erzeugt werden. *(entspricht P 26 18 195.3)
Die Signale sind ihrer Art nach Analogsignale und haben eine Amplitude, die sich als Funktion der Zeit weitgehend ändern kann.
Jeder Sensor 11, 12 speist einen zugeordneten Vorverstärker 13, 14, der die entsprechenden Analogsignalpegel für die nachfolgende Verarbeitung durch die übrige Einrichtung verstärkt.
Ein Multiplexer 15 nimmt die Ausgänge der Vorverstärker 13 und 14 wie auch ZeitSteuersignale aus jedem der Sensoren auf, die die Einleitung der Abfühlung durch die entsprechenden Sensoren markieren, und speist den Videoverstärker 16 mit einem Zeitmultiplexsignal, dessen Amplitude sich ebenfalls weitgehend mit der Zeit ändern kann. Das Multiplexsignal wird dann nach der
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beschriebenen Methode verarbeitet.
Anstelle der beiden Sensoren 11, 12 kann im Falle vorliegender Erfindung eine beliebige Anzahl von Analogsignal-Eingängen, die in entsprechender Weise im Zeitmultiplexbetrieb geschaltet sind, verwendet werden.
Ein Beispiel für eine Schalteinrichtung, die als die adaptive Schwellwertauswähleinrichtung 22 nach vorliegender Erfindung verwendet werden kann, ist in "Circuit Design Idea Handbook? von Bill Furlow, Cahners Books, Boston, Massachusetts, 197^ auf Seite 7 beschrieben. In einem solchen Fall entsprechen die Eingänge V _ und V„ . den Eingängen V^, Vg der dortigen Schaltung, und der Ausgang der Auswahleinrichtung 22 nach vorliegender Erfindung entspricht dem Ausgang VMAY der bekannten Schaltung.
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Claims (10)

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Patentansprüche:
Analog-Digital-Wellenformeinrichtung, gekennzeichnet durch eine adaptive Schwellwerteinrichtung (30), die mit einer Quelle (11, 12) analoger Signale gekoppelt ist, und die einen Ausgang besitzt, der als Funktion der Intensität des Analogsignales im Vergleich zu einem Signal fest vorgegebener Intensität ausgewählt ist, und
eine Vergleichseinrichtung (24), die mit der Speisequelle (11, 12) und mit dem Ausgang der Schwellwerteinrichtung (30) gekoppelt ist.
2. Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal fester Intensität eine Intensität besitzt, die durch die Intensität des Rauschens in der Wellenformeinrichtung geregelt wird.
3. Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerteinrichtung (30) mit der Speisequelle (11, 12) über ein erstes Differenziergerät (17) gekoppelt ist.
4. Analog-Digital-Vellenformeinrichtung nach Anspruch 35 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerteinrichtung (30) eine Spitzenanzeigeeinrichtung (20) aufweist, die mit einem Teiler (21) gekoppelt ist.
5. Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerteinrichtung (30) eine adaptive Schwellwertauswähleinrichtung (22) aufweist, die mit dem Teiler (21) gekoppelt ist, und daß die Auswähleinrichtung (22) einen Eingang besitzt, der mit einer Spannungsquelle fester Intensität gekoppelt ist.
6. Analog-Digitial-V/ellenf ormeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle fester Intensität eine Gleichstromquelle ist.
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ORIGINAL INSPECTED
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7.Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 5S dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Differenziergerät (18) vorgesehen ist, und daß der Eingang des zweiten Differenziergerätes (18) mit dem Ausgang des ersten Differenziergerätes (17) verbunden ist.
8. Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vergleichseinrichtung (19) mit dem Ausgang des zweiten Differenziergerätes (18) verbunden ist.
9· Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Vergleichseinrichtung (25) mit dem Ausgang der adaptiven Schweilwerteinrichtung (30) über einen Inverter (23) und mit dem Ausgang des ersten Differenziergerätes (17) verbunden ist.
10. Analog-Digital-Wellenformeinrichtung nach Anspruch 95 dadurch gekennzeichnet, daß eine Flip-Flop-Schaltung (35) mit den Ausgängen der ersten und dritten Vergleichseinrichtungen (24, 25) über erste und zweite NAND-Gatter (26, 28) geschaltet ist, die mit den ersten und zweiten Vergleichseinrichtungen (24, 19) und mit den zweiten und dritten Vergleichseinrichtungen (19, 25) gekoppelt sind.
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DE2717479A 1976-05-03 1977-04-20 Impulsformeinrichtung Expired DE2717479C2 (de)

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