DE2850191A1 - Code-erzeugungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Code-Erzeugungseinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines Codes. Die Erfindung findet Anwendung bei Codiereinrichtungen für Büromaschinen, wie beispielsweise Schreibmaschinen, Fernschreibmaschinen, Rechnern, Addiermaschinen, Registrierkassen usw. und bei peripheren Ausrüstungsgegenständen von Computerterminals, Tastaturmodulen und ähnlichen Geräten. Sie bezieht sich insbesondere auf Codiereinrichtungen für Tastaturen mit tonerzeugenden Tasten, die an elektronische Einrichtungen angeschlossen sind, um die von der Bedienungsperson der Tastatur niedergedrückte Taste festzustellen. ' ·

Um die wachsenden Anforderungen an moderne Büromaschinen zu befriedigen, ist der Trend der Hersteller bislang dahin gegangen, die mechanischen Anordnungen für die Steuerung und die Dateneingabe durch Einführung äquivalenter elektronischer Komponenten und Schaltkreise zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Die elektronische Tastatur ist insbesondere eine Lösung, die aufgrund ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit wegen der wenigen erforderlichen beweglichen Teile und wegen des Wegfalls von Einstellungen aufgrund von Abnutzungen wünschenswert ist. Aus diesen Gründen sind elektronische Tastaturen wirtschaftlicher wegen der bedeutend verminderten Herstellungskosten. Ein anderer Vorteil elektronischer Steuerungen und Tastaturen liegt darin, daß der früher durch umfangreiche Mechanismen besetzte Raum nicht länger benötigt wird, wobei die erhebliche Reduzierung der Raumanforderung eine kompaktere und leichtere Maschine zu bauen gestattet. Elektronische Tastaturen erhöhen zudem die Vielseitigkeit von Büromaschinen aufgrund der Verwendung von in hohem Maße integrierten Schaltkreisen, die die

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Vielfalt der Funktion mit geringen zusätzlichen Kosten zu erhöhen gestattet.

Viele bekannte Büromaschinen verwenden mechanische Schalter zum Abfühlen mechanischer Maßnahmen, z.B. für niedergedrückte Tasten in elektrischen Tastaturen. Eine solche Anordnung ist unerwünscht wegen der Abnutzungserscheinungen der Schalter bei ihrem Gebrauch, wegen der atmosphärischen Beeinflussung des Kontaktmaterials und wegen der Schmutzbildung auf den Kontaktflächen, wodurch in jedem Fall der elektrische V/iderstand beeinträchtigt wird. Um dem Problem der Kontaktabnutzung und der Empfindlichkeit gegenüber dem atmosphärischen Einfluß entgegenzutreten, haben die Hersteller Kontakte verwendet, die aus einem Edelmetall,wie beispielsweise Gold, bei einem erheblichen Anstieg der Herstellungskosten hergestellt wurden. Das Problem des Schmutzes und des Staubes kann nur durch Einschließen der Kontakte vermieden werden, was erneut die Herstellungskosten erhöht.

Das Kontaktprellen ist ein anderes wichtiges Problem, das bei der Benutzung von Schalterkontakten angetroffen wird, und es ist schwierig, dieses Problem gänzlich durch den mechanischen Entwurf alleine bei herkömmlichen Schaltern zu eliminieren. Antiprellschaltkreise sind eingeführt worden, um auf eine Weise das Kontaktprellen zu eliminieren, wobei dies jedoch wiederum zu dem Aufwand und zu erhöhten Kosten beiträgt.

Die vorstehend genannten Probleme haben Entwürfe von ausgefeilteren Tastaturschaltkreisen inspiriert, die Einrichtungen, wie beispielsweise Halleffekt-Schalter, Miniaturwandler, piezoelektrische Elemente und veränderliche Kondensatoren verwenden, wobei viele dieser Elemente Kontaktprellungen

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eliminieren und eine lange Lebensdauer aufweisen. Die Nachteile solcher Schaltkreise sind jedoch erheblich. Die Anordnungen erfordern alle viele einzelne Wandler, die auf einem gedruckten Schaltkreis montiert sind, wobei ein Wandler an jeder Tastenstation benötigt wird. Ferner erfordern diese bekannten Tastaturen viele Zwischenverbindungen sowie viele Abfühlschaltkreise. Aus diesen Gründen sind solche Tastaturen recht aufwendig und teuer.

Eine andere Lösung beim Entwurf von Tastaturen stellt die lichtelektrische Tastatur dar. Derartige Tastaturen umfassen typischerweise eine Matrix von Kanälen und orthogonalen Nuten mit einer Lichtquelle am einen Ende eines jeden Kanales und einer Fotozelle an dem anderen Ende. Blenden sind in den Nuten vorgesehen, um die Lichtstrahlen in den einzelnen Kanälen selektiv zu unterbrechen. Die Unterbrechung der Lichtstrahlen schaltet die Fotozellen aus, was durch geeignete Schaltkreise in ein Informationssignal umgewandelt wird. Ein Nachteil dieser Tastaturen liegt darin, daß die Matrix der Kanäle und Nuten aufwendig ist und schwierig herzustellen ist. Ein anderer Nachteil liegt darin, daß die Lichtquellen und Fotozellen genau aufeinander ausgerichtet werden müssen, was zu einer kostspieligen Montagezeit führt. Es besteht daher weiterhin ein Bedürfnis nach einer billigen Codiereinrichtung, die insbesondere für die Verwendung mit Tastaturen geeignet ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Code-Erzeugungseinrichtung zu schaffen, die folgende Merkmale aufweist: sie soll bei vielen Arten von Maschinen, die eine Tastatur verwenden, in einfacher Weise eingebaut werden können. Sie soll einen einfachen Aufbau mit wenig beweglichen Teilen aufweisen. Sie soll leistungsfähig und zuverlässig sein, sie

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soll ein schnelles Ansprechverhalten aufweisen und mit niedrigen Kosten herzustellen und einfach zusammenzubauen sein.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. ¥eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Codiereinrichtung sowie eines Verfahrens zur Erzeugung eines Codes sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren und eine Codiereinrichtung an, wobei Vibrationsenergie induziert wird, um ein Ausgangssignal entsprechend einer mechanischen Bewegung zu erzeugen. Die Vibrationsenergie kann hierbei aus akustischer Energie bestehen. Die Einrichtung umfaßt ein Glied zur Übertragung der Vibrationsenergie, Mittel, die aufgrund der mechanischen Bewegung betätigt werden und die Induktion der Vibrationsenergie in dem Glied in Form von getrennten Wellenfronten be\tfirken, die sich in auseinanderlaufenden Richtungen ausbreiten, eine wirkungsmäßig mit dem Glied verbundene Einrichtung zur Umwandlung der Wellenfronten in Signale mit einer Zeitfolge zwischen der Ankunft dieser Signale, und eine mit der Umwandlungseinrichtung verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignales aus der Zeitfolge entsprechend der mechanischen Bewegung.

In einer speziellen Ausführungsform umfaßt die Codiereinrichtung eine Stange zur Bildung unterschiedlicher Entfernungen für die Wellenfronten bei der Fortpflanzung in den auseinanderlaufenden Richtungen, einen Anschlaghammer für den Aufschlag auf der Stange an einer speziellen Stelle und mit der Stange verbundene Wandler, die auf jeder Seite der Aufschlag-

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stelle in geeigneter Weise angeordnet sind, so daß die induzierten KLangwellen durch die Wandler zu verschiedenen Zeitpunkten abgefühlt werden. Die Wandler wandeln jewei,ls die Klangwellen in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal um, wobei die über die kürzere Entfernung übertragene Klangwelle in ein erstes Signal (z.B. das Führungssignal) umgewandelt wird. Nach einer vorbestimmten Zeitfolge wird die andere Klangwelle, die über die längere Entfernung übertragen wurde, in ein zweites Signal (z.B. das Folgesignal) umgewandelt. An die Wandler angeschlossene Schaltkreise messen die Zeitfolge zwischen diesen zwei Signalen und ein Code wird sodann aus der Zeitfolge erzeugt. Die Codiereinrichtung kann insbesondere mit einer oder mehreren niede'rdrückbaren Tasten versehen sein, wobei in diesem Fall der erzeugte Code der entsprechenden niedergedrückten Taste entspricht.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Codiereinrichtung zusammen mit einem Tastaturmechanismus, wobei elektronische und logische Schaltkreise daran angeschlossen sind;

Fig. 2 eine Teilansicht von der rechten Seite entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1, wobei die fest ausgezogenen Linien den Tastenmechanismus und seine Beziehung zu einem tonerzeugenden Anschlaghammer in der Ruhestellung und die gestrichelten Linien die Beziehung der gleichen Teile gerade vor der Freigabe des Anschlaghammers,

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nachdem er durch den Tastenmechanismus während des Niederdrückens einer Taste mitgenommen worden ist, zeigen;

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Tastenmechanismus, der einem Teil der Einrichtung zugeordnet ist;

Fig. 4 eine Vorderansicht des akustischen Stangenteiles der Einrichtung mit einem einzelnen Anschlagharnmer, der an einer vorgegebenen Stelle angeordnet ist, und wobei die durch den Anschlaghammer-Aufprall erzeugten Klangwellen dargestellt sind;

Fig. 5 eine Frontansicht eines Teiles der Einrichtung zur Veranschaulichung verschiedener Stellungen mehrerer Anschlaghämmer entlang einer Stange;

Fig. 6 ein Blockdiagramm des logischen Teiles der Einrichtung;

Fig. 7 ein detailliertes Schema des elektronischen Teiles der Einrichtung mit den logischen Elementen gemäß Fig. 6 und einem Signal-Behandlungsschaltkreis;

Fig. 8a-8o einzelne Teile eines Zeittaktdiagrammes zur Veranschaulichung der Erzeugung der verschiedenen Signale und der zugeordneten Codes durch die Elemente gemäß den Fig. 6 und 7. Hierbei sind die Fig. 8d und 8h bis 81 der besseren Übersichtlichkeit wegen mit einem erweiterten Zeitmaßstab dargestellt.

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In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist ganz allgemein eine Code-Erzeugungseinrichtung 10 dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt diese Code-Erzeugungseinrichtung 10 einen Betätiger 16, einen Schallivelleninduzierer 18, ein akustisches Glied 20, in v/elchem sich Schallwellen infolge des durch den Betätiger 16 betätigten Induzierers 18 fortpflanzen; Wandler einrichtungen 22A und 22B zur Umwandlung der Schallwellen in ein Paar elektrischer Signale, wobei die Wandlereinrichtungen im Hinblick auf die auseinanderlaufenden Wellen so angeordnet sind, daß jedes elektrische Signal des Paares zu einem verschiedenen . Zeitpunkt erzeugt wird; und eine Logikeinheit 24 zur Erzeugung eines Codes entsprechend der Zeitdifferenz. Während das akustische System gemäß Fig. 1 als ein federnder Anschläger 18 für die Bildung eines Aufpralles auf einem länglichen Glied 20 in seiner Nachbarschaft dargestellt ist, sind auch andere Verwirklichungen dieser Anordnung möglich. Beispielsweise kann ein durch einen Impuls beaufschlagter Elektromagnet verwendet v/erden, um Druckwellen in einem magnetos triktiven Element zu induzieren, wobei dieses Element in der Nachbarschaft des Elektromagneten angeordnet ist. Der federnde Anschläger 18 kann die Form einer Auslegerfeder aufweisen, die mit einem Ende in einem Rahmen befestigt ist und an dem anderen Ende durch den Betätiger 16 auslenkbar ist. Dem Betätiger 16 kann beispielsweise eine Taste 26 einer Tastatur 12 zugeordnet sein. Das längliche akustische Glied 20 kann eine lange Stange sein, die sich rechtwinklig zu dem Anschläger 18 im Hinblick auf eine optimale Leistung erstreckt. Der Anschläger 18 befindet sich normalerweise in einer Ruhestellung an der Stange 20 anliegend und kann von dem Betätiger 16 ergriffen werden, wenn die Taste 26 durch eine Bedienungsperson niedergedrückt wird. Durch die

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Einwirkung eines Tastenmechanismus 14 wird, beim Niederdrücken der Taste 26 der Anschläger 18 nur kurz angeschlagen, das bedeutet, daß der Anschläger 18 momentan ausgelenkt und sodann freigegeben wird. Nachdem der Anschläger 18 freigegeben worden ist, wird er durch die gespeicherte Federenergie in seine Normalstellung zurückgeholt, wobei er der Stange 20 einen scharfen Schlag versetzt. Der Aufprall mit der Stange 20 induziert eine Schallenergie in dieser in Form von auseinanderlaufenden Schallwellen. Die Wandlereinrichtungen 22A und 22B sind betriebsmäßig mit der Stange 20 verbunden, wobei sich jeweils eine Wandlereinrichtung auf jeder Seite des Anschlägers 18 befindet. Die Wandlereinrichtungen dienen der Umwandlung der Schallwellen in elektrische Ausgangssignale. Die Wandlereinrichtungen 22A und 22B sind längs der Stange 20 in ungleichen Abständen von dem Anschläger 18 angeordnet. Schallwellen, die von einem einzigen Aufschlag des Anschlägers 18 herstammen, werden somit durch die Wandler 22A und 22B zu verschiedenen Zeitpunkten in Ausgangssignale umgewandelt. Die über die kürzere Entfernung sich fortpflanzende Schallwelle wird in ein erstes Ausgangssignal umgewandelt, das nachstehend als "Führungssignal" bezeichnet ist, und die sich über die längere Entfernung fortpflanzende Schallwelle wird in ein zweites Ausgangssignal umgewandelt, das nachstehend als "Folgesignal" bezeichnet ist. Für einen vorgegebenen Ort des Anschlägers gibt es ein bekanntes Zeitintervall zwischen den zwei Ausgangssignalen, da die Schallgeschwindigkeit für ein vorgegebenes Material solange eine Konstante ist, wie die Temperatur im wesentlichen unverändert bleibt. Die verstrichene Zeit zwischen dem Führungssignal und dem Folgesignal wird durch einen Schaltkreis gemessen, der in der Logikeinheit 24 "enthalten ist, welche an die Wandlereinrichtungen 22A und 22B über Ausgangsleitungen 108A und 108B

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angeschlossen ist. Die Ankunft des Führungssignales in der Logikeinheit 24 löst die Zeitmessung aus und die Ankunft des Folgesignales in der Logikeinheit 24 ruft die Feststellung der verstrichenen Zeit zwischen den Signalen hervor, wobei ein entsprechender Code auf den Leitungen 25 für eine Anzeige bzw. Aufzeichnung in einem Verwendungsgerät oder für die Steuerung eines solchen Gerätes verfügbar gemacht wird. Der entsprechend dem gemessenen Zeitintervall erzeugte Code gibt eine Darstellung des Auftritts einer mechanischen Bewegung. Etwas genauer ausgedrückt, kann der durch den Zeitmeßschaltkreis erzeugte Code eine ausgewählte Taste der zuvor erwähnten Tastatur 12 darstellen. Beispielsweise ist gemäß Fig. 1 jeder Taste 26 der Tastatur 12 ein individueller Anschläger 18 zugeordnet, der entlang der länglichen Stange 20 in solch einer Weise in unterschiedlichen Stellungen angeordnet ist, daß jeder Anschläger 18 eine eindeutige Differentialentfernung zu der Wandlereinrichtung aufweist(bei symmetrischen Bedingungen wird eine geeignete Diskriminiereinrichtung verwendet, wie noch zu sehen sein wird). Das Zeitintervall für die Erzeugung eines entsprechenden Codes kann daher für jede Taste eindeutig vorgegeben werden.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die elektronische Anordnung Signalbehandlungsschaltkreise 116A und 116b, die zwischen die Wandler-Ausgangsleitungen 108A und 108B und die Logikeinheit 24 geschaltet sind und der Messung der verstrichenen Zeit und der Erzeugung eines entsprechenden Codes dienen. Die Signalbehandlungsschaltkreise 116A und 116b sind erforderlich, um die Kompatibilität mit dem Typ der gewählten integrierten Schaltkreise sicherzustellen, die für die Verwirklichung der Logik-

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einheit 24 ausgewählt v/erden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Der Signalpfad von dem Wandlerausgang 1OSA zu der Eingangsleitung 118A der Logikeinheit, der d,en Signalbehandlungsschaltkreis 116a aufweist, wird hier als Kanal A vereinbarungsgemäß bezeichnet. In gleicher Weise wird der Signalpfad von dem Ausgang 108B zu der Eingangsleitung 11833 der Logikeinheit, dex" den Signalbehandlungsschaltkreis 11633 aufweist, hier als Kanal B definiert.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist eine Form des Tastenmechanismus für die Verwendung in einer Tastatur 12 dargestellt, der der Codiereinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Es versteht sich, daß andere Mechanismen in gleicher Weise verwendet werden können. Der Tastenmechanismus 14 umfaßt eine durch einen Finger betätigbare Taste 26, die auf einem Tastenhebel 28 sitzt, wobei der Tastenhebel mit einem Ende 30 schwenkbar gelagert und innerhalb eines geschlitzten Rahmens 32 geführt ist. Das andere Ende 34 des Tastenhebels 28 besitzt einen rechtwinkligen Ansatz 36, der sich durch einen Führungsrahmen 38 nach abwärts erstreckt, um den Tastenhebel 28 während des Niederdrückens der Taste zu stabilisieren. Der Ansatz 36 ist an seinem unteren Ende durch einen nach- oben ragenden Arm 39 beendet, der gegen einen Anschlag 46 anschlägt, wenn sich der Tastenhebel 28 in einer normalen Ruhestellung befindet (ausgezogene Linien in Fig. 2). Eine Blattfeder 40 ist mit einem Ende in dem Rahmen 32 befestigt, und das andere Ende 44 erstreckt sich unterhalb des Tastenhebels 28, um mit diesem in Eingriff zu gelangen und diesen in die Ruhestellung zu drücken. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein nach unten gerichteter Arm 48 vorne an dem Ansatz 36 zu einem Punkt unterhalb der Taste 26 zwecks Anschlag an einem Stopglied 50, wenn der Tasten-

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hebel 28 niedergedrückt v/ird. Der Ausdruck "nach vorne" wird benutzt im Zusammenhang mit der Tastatur 12, die sich in üblicher Weise an der Vorderseite der Maschine befindet. Der Betätiger 16 sitzt auf dem Ansatz 36 des Tastenhebels 28 zwecks Bewegung des Anschlägers 18 und umfaßt einen Arm 16 eines Winkelhebels 52, der bei 54· schwenkbar an dem Ansatz 36 gelagert ist, wobei der andere Arm 58 des Winkelhubeis 52 sich nach unten erstreckt und in einem Formglied 60 endet, das normalerweise an einer Kante 67 des Ansatzes 3>6 anliegt. Eine Zugfeder 62 ist mit einem Ende 64 an dem Arm 16 des Winkelhebels 52 eingehängt, wobei das andere Ende 66 in dem Tastenhebel 28 eingehängt ist. Die Feder 62 spannt somit den Winkelhebel 52 im Uhrzeigersinn vor (in Fig. 2 betrachtet), so daß sich das Formglied 60 in seiner Normalstellung befindet.

Der federnde Anschläger 18 ist nach Art eines Hebels gelagert, wobei ein Ende 68,wie zuvor erwähnt, fest in einen Rahmen 70 eingespannt ist und das andere Ende 72 frei beweglich ist. Das freie Ende 72 erstreckt sich unter der Stange 20 gegen den Arm 16 des Winkelhebels 52 und endet im wesentlichen unterhalb eines Anschlages 57, der an dem Arm 16 gebildet ist. Durch das Niederdrücken der Taste 26 gelangt der Anschlag 57 des Armes 16 mit dem freien Ende 72 des Anschlägers 18 in Eingriff. Die Nachgiebigkeit des Anschlägers 18 gestattet eine Auslenkung aus der Ruheposition (ausgezogene Linien in Fig. 2) bei einer Betätigung durch den Arm 16 und die Rückführung in diese erste Stellung, wenn er von dem Arm 16 in einer ausgebogenen Stellung (gestrichelte Linien in Fig. 2) freigegeben wird. Der nachgiebig federnde Anschläger 18 kann ein länglicher Draht sein und besteht vorzugsweise aus Federstahl oder einem ähnlichen Material.

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Ein Führungsglied in Form eines Kammes 74 besitzt Schlitze 76, wobei sich in jeden Schlitz das freie Ende 72 eines Anschlägers 18 erstreckt. Vorzugsweise ist mehr als ein Anschläger angeordnet, wenn die akustische Codiereinrichtung einer Tastatur zugeordnet ist. Der Zweck des Kammes 74 liegt in der seitlichen Ausrichtung des freien Endes 72 des Anschlägers 18 in bezug auf den Anschlag 57 des Armes 16 und in der Führung des Anschlägers 18 während seiner vertikalen Auslenkung. Die Führung ist nicht nur erforderlich, um eine frühzeitige Freigabe von dem Arm zu verhindern, der sich sonst seitwärts verschieben könnte, sondern auch um die rechtwinklige Beziehung zwischen dem Anschläger und der Stange beim Aufschlag und die Präzision der Aufschlagstellung aufrechtzuerhalten. Es hat sich herausgestellt, daß ein rechtwinkliger Aufschlag jegliche Tendenz im Hinblick auf eine Asymmetrie und eine ungleiche Intensität der induzierten Wellenfront reduziert, die bedeutende Fehler in der Zeitmessung im ungesteuerten Fall hervorrufen könnten. Veränderungen in der Aufschlagstelle beeinflussen in gleicher Weise die Zeitmessung, wie dies aus der vorhergehenden Erläuterung klar hervorgeht.

Wie zuvor erwähnt, besteht das akustische Glied 20 vorzugsweise aus einer länglichen Stange, die in bezug auf den Anschläger im wesentlichen rechtwinklig angeordnet ist. Die Stange 20 befindet sich in der Nähe des freien Endes 72 des Anschlägers und bildet eine Kontaktstelle 78 mit dem hinteren Teil des Armes 16. Aufgrund der Berührung mit der Stange 20 befindet sich der Anschläger 18 unter einer leichten Vorspannung, die die Tendenz besitzt, die unerwünschte Prellung des Anschlägers 18 beim Aufschlag auf der Stange 20 zu reduzieren. Das Material und die Ausbildung der Stange 20 sind im allgemeinen nicht

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kritisch. Die Materialauswahl für die Stange 20 ist solange nicht eingeschränkt, wie die folgenden Charakteristiken erfüllt werden. Die Stange 20 muß in der Lage sein, Schallwellen fortzupflanzen, wenn diese beispielsweise durch den Aufsehlag des Anschlägers 18 induziert werden. Die Stange 20 muß ferner in der Lage sein, Schallenergie in Form von Schallwellen in ihrem Inneren zu leiten und diese in auseinanderlaufenden Richtungen mit einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit ohne allzu große Dämpfung zu übertragen. Für das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung kann die Stange 20 beispielsweise aus einer runden Metallstange mit einem Durchmesser von 1,5 nun bestehen, die vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist. Andere Metallegierungen, Glas oder Plastik können ebenfalls die Materialanforderungen erfüllen, wie dies aus der Technik der Verzögerungsleitungen bekannt ist. Hohle, längliche Glieder, die Gase und Flüssigkeiten enthalten, können ebenfalls die Materialanforderungen befriedigen. Was die Ausgestaltung anbelangt, so kann die Stange 20 irgendeine gewünschte Form aufweisen, obgleich sie in den Figuren als zylinderförmig dargestellt ist. Die Kreisform ist lediglich ein Beispiel eines geeigneten länglichen Gliedes. Andere längliche Glieder, wie beispielsweise ein Rohr oder eine quadratische Stange, können gleichgut benutzt werden.

Gemäß Fig. 1 ist die Stange 20 an jedem Ende gelagert, so daß sie akustisch von externen Effekten, wie beispielsweise einer Motorvibration oder Schocks der Umgebung isoliert ist. Der Lageraufbau an jedem Ende der Stange 20 ist identisch, so daß nur einer beschrieben werden muß. Die Stange 20 ruht auf zwei Kissen 80, die in der Nähe der Enden der Stange 20 angeordnet

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sind, wobei jedes Kissen 80 aus einem Dämpfungsmaterial, wie beispielsweise Kork oder Plastikschaum, besteht. Das Dämpfungsmaterial besitzt einen geringen Einfluß auf den durch die Einrichtung 10 erzeugten Schall, da die Schallwellen innerhalb der Stange 20 übertragen werden. Jedes Kissen 80 ist beispielsweise durch einen Kleber mit einer Oberfläche 82 eines Trägerarmes 84 befestigt. Ein Stift 86 ist fest an einem unteren Arm 88 des Trägerarmes 84 gelagert und erstreckt sich von diesem nach außen. Der Stift 86 erstreckt sich durch eine Gummiöse 90, die in einer Rahmenplatte 92 befestigt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine geeignete Lagerung der Stange 20 _f wenn in der Ruhestellung durch die Anschläge 18 eine nach aufwärts gerichtete Kraft ausgeübt' wird* Im Hinblick auf eine größere Stabilität bei einer Verwendung mit einem einzigen Anschläger 18 kann der untere Arm 88 mit einem zweiten im Abstand angeordneten Stift ausgestattet sein, der in ähnlicher Weise wie der Stift 86 in die Rahmenplatte 92 eingreift.

Die Betätigung des Tastenmechanismus 14 zum Induzieren von Schallenergie innerhalb der Stange 20 sei nunmehr im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben. Das Niederdrücken der Taste 26 ruft eine Schwenkbewegung des Tastenhebels 28 im Gegenuhrzeigersinn hervor. Der Anschlag 57 an dem rückwärtigen Ansatz des Armes 16 des Winkelhebels 52 ergreift hierbei das freie Ende 72 des federnden Anschlägers 18, der darunterliegt, und biegt diesen aus der Ruhestellung heraus, die in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Wenn der Tastenhebel 28 die in gestrichelten Linien gezeigte Stellung erreicht, so gelangt das freie Ende 72 außer Eingriff mit dem Ansatz 57. Die Auslenkung des Anschlägers 18 im Vergleich zu dem Bewegungsweg des Tastenhebels 26 ist natürlich dergestalt, daß die Freigabe vor dem Anschlag

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des Armes 48 des Tastenhebels 28 an dem Stopglied 50 erfolgt. Bei der Freigabe durch den Ansatz 57 springt der federnde Anschläger 18 in seine erste Stellung zurück, in der er an der Stange 20 anschlägt. Die Rückholung des Tastenhebels 28 erfolgt unter der Wirkung der Blattfeder 40. Wenn der Tastenhebel 28 zurückgeholt wird, so greift die obere Oberfläche des Ansatzes 57 des Armes 16 an. dem freien Ende 72 des Anschlägers 18 an, der nunmehr stationär an der Stange 20 ruht, wie dies durch die in ausgezogenen Linien dargestellte Position in Fig. 2 gezeigt ist. Der Winkelhebel 52 ist nachgiebig auf dem Ansatz 36 gelagert und rotiert im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 54, um dem Tastenhebel 28 den Vorbeitritt an dem freien Ende 72 zu gestatten. Danach holt die Feder 62 den Winkelhebel 52 in seine Anfangssteilung zurück, wobei die Rückholbewegung aufhört, wenn das Formglied 60 gegen die Kante 67 des Ansatzes 36 anschlägt. Nach dem Vorbeigang des Endes 72 des Anschlägers 18 kommt mittlerweile .der Tastenhebel 28 zur Ruhe, wobei der Arm 39 an dem Stopglied 46 unter der Wirkung der Blattfeder 40 anliegt.

Der scharfe Anschlag durch den Anschläger 18, den die Stange infolge der zuvor beschriebenen Schnellwirkung durch den Arm 16 erfährt, induziert eine Schallenergie in Form von Schallwellen innerhalb der Stange 20. Es tritt ein deutlicher Schlag auf, wobei ein Prellen aufgrund der Kontaktlast zwischen dem Anschläger 18 und der Stange 20 in der Ruhestellung des Anschlägers 18 auf ein Minimum reduziert wird. Obgleich der innerhalb der Stange 20 erzeugte Schall eine geringe Stärke aufweist, ist er von ausreichender Intensität, um von der Bedienungsperson hörbar zu sein. Dies ist eine wünschenswerte Charakteristik der Einrichtung 10, da sie somit der Bedienungsperson einen

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Hinweis darauf liefert, daß das Niederdrücken der ausgewählten Taste eine codierende Wirkung ausgelöst hat.

Gemäß Fig. 4 entstehen auseinanderlaufende Schallwellen 94A und 94B "beim Anschlagen der Stange 20, und diese pflanzen sich nach links und nach rechts entlang der Achse der Stange 20 mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entsprechend fort. Die Schallwellen 94A und 94B umfassen jeweils eine entsprechend gestauchte Wellenfront 96A und 96B, auf die eine Reihe von sich entspannenden und verdichtenden Wellenzyklen folgt. Da sich der Anschläger 18 anfänglich ungefähr im rechten Winkel zu der Stange 20 befindet und durch einen Schlitz 76 des Kammes 74 bei seiner Bewegung geführt ist, befindet er sich bei seinem Aufschlag auf der Stange 20 ungefähr unter einem rechten Winkel zu dieser. Wenn der Aufschlag im wesentlichen rechtwinklig erfolgt, so sind - wie früher erwähnt - die Schallwellen 94A und 94B zueinander symmetrisch und ungefähr von gleicher Intensität, zumindest während der ersten Zyklen. Jede Schallwelle 94A und 94b stellt eine komplexe Zusammensetzung aus mehreren Zyklen dar, wenn die gesamte Dauer der Schallwelle betrachtet wird. Die erste Halbwelle der Wellenfront 9βΑ und 96B ist jedoch am klarsten und am wenigsten gestört, und diesen Teil gilt es alleinig zu erfassen bei einer geeigneten Betriebsweise der vorliegenden Erfindung, wie noch ersichtlich sein wird. Aufgrund der Natur der akustischen Wellen"klingelt"die Stange 20 während einer bestimmten Zeitperiode nach dem Anschlag (es liegen beispielsweise reflektierte Wellen vor), wobei jedoch die Intensität aufgrund von Energieverlusten im allgemeinen abnimmt, obgleich Interferenzerscheinungen und Vibrationseinwirkungen des Anschlägers 18 (der ebenfalls klingelt) ver-

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stärkende bzw. eliminierende Wirkungen in Intervallen hervorrufen können, die in Fig. 8a gezeigt sind. Derartige Erscheinungen beeinflussen nur die Wiederholungsfrequenz der Eingangssignale der Codiereinrichtung 10, da sie nicht die anfänglichen Signaländerungen betreffen und durch zusätzliche Schaltkreise umgangen werden können. Diese zusätzlichen Schaltkreise verhindern die Eingabe neuer Daten, während die Möglichkeit besteht, daß die Einrichtungen noch den Auswirkungen des vorangegangenen Aufschlages unterliegt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und der größeren Übersichtlichkeit halber ebenfalls auf die Fig. 3, 1st ersichtlich, daß der erste Wandler 22A an einem Ende 98 (rechts in den Figuren) der Stange 20 und der zweite Wandler 22B an dem anderen Ende 100 angeordnet ist. Solche Wandler sind elektromechanische Einrichtungen zur Umwandlung von Schallenergie der Stange 20 in elektrische Energie, die über die zuvor erwähnten Leitungen 108A und 108B übertragen wird. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung soll der Ausdruck Schallenergie so interpretiert werden, daß er die Charakteristiken der Schallwellen 94A und 94b (siehe Fig. 4) umfaßt. Die Wandler 22A und 22B sind aus einem dauerhaften Material, wie beispielsweise einem piezoelektrischen Kristallsubstrat (Bleizirkonat, Bariumtitanat) hergestellt, und diese sind im Handel in einer großen Vielzahl von Größen und Ausbildungen erhältlich. Eine Lieferfirma für einen befriedigenden Wandler ist die Ferroxcube Corporation of Saugerties, New York, die eine Broschüre mit dem Titel "Piezoelectric Ceramics" herausgegeben hat, in der ein solcher Wandler vollständig beschrieben ist. Die Wandler 22A und 22B bestehen vorzugsweise aus einer piezoelektrischen Scheibe im X-Schnitt, die in einer 33-Betriebsweise benutzt wird, wobei

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die erste Modusnummer die Richtung der Verschiebung und die zweite Modusnummer die Richtung der mechanischen Beanspruchung angibt. Insbesondere bezieht sich die Ziffer 3 auf die Z-Richtung eines rechtsseitigen orthogonalen kristallographischen Achsensystems X, Y, Z, das in der zuvor erwähnten Broschüre näher beschrieben ist. Im Hinblick auf eine spätere Bezugnahme sei hier festgehalten, daß die Wandler 22A und 22B Einrichtungen mit hoher Impedanz sind.

Die richtige Funktion der zugeordneten elektrischen Schaltkreise in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfordert, daß die erste Verdichtung, d.h. die Schallwellenfronten 96A und 96B, jeweils in eine positiv verlaufende Spannung umgewandelt werden. Dementsprechend besteht jeder Wandler 22A und 22B aus einer piezoelektrischen Scheibe, die auf beiden Seiten mit Metall plattiert ist, um Lötverbindungen leicht herstellen zu können, und die in einer Weise polarisiert ist, v/ie dies kurz beschrieben sei. Der Wandler 22A besitzt eine plattierte Seite 102, die am Ende 98 der Stange 20 anliegt, wobei der Wandler mit dieser durch einen starken Kleber verbunden ist. Als Kleber kommt beispielsweise der Kleber Eastman 910 in Frage. Eine Masseleitung 104A ist mit der Seite 102 verlötet. Die Seite 106 gegenüber der Seite 102 ist mit der Ausgangsleitung 108A verlötet. Der Wandler 22B ist in gleicher Weise auf beiden Seiten plattiert, wobei eine plattierte Seite 110 des Wandlers 22B dem Ende 100 der Stange 20 benachbart ist und erneut durch einen Kleber befestigt ist. Mit der Seite 110 ist eine Masseleitung 104B verlötet. Gegenüber der Seite 110 befindet sich die Seite 112, die mit der .Ausgangsleitung 108B verlötet ist. Die Wandler 22A und 22B sind in solcher Weise polarisiert, daß ihre der Stange 20 benachbarten Seiten 102 und 110 negativ sind, während die ent-

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sprechenden gegenüberliegenden Seiten 106 und 112 positiv sind. Die so ausgerichtete Polarisierung ist dergestalt, daß die elektrische Energie auf den Ausgangsleitungen 108A bzw. 108B sich in Form einer positiven Spannung darstellt, wenn der entsprechende Wandler zusammengedrückt wird.

Gemäß Fig. 4 muß der Anschläger 18 entlang der Stange 20 so angeordnet sein, daß sich der Kontaktpunkt 78 in ungleichen Abständen von jedem der Wandler 22A und 22B befindet, so daß eine meßbare Differenz in der zeitlichen Ankunft der Schallwellen 94a und 94b vorliegt, welche Ankunft durch die entsprechenden Wandler 22A und 22B erfaßt wird. Im Beispiel gemäß Fig. 4 ist der Abstand des Kontaktpunktοs 78 von dem Wandler 22B eindeutig, kürzer als der Abstand des Kontaktpunktes 78

(oder umgekehrt)
von dem Wandler 22A/ as versteht sich daher, daß irgendeine Kombination ungleicher Abstände von jedem Wandler die Anforderungen .des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles erfüllt, wie dies nachfolgend erläutert wird. Die einzige erforderliche Änderung, die notwendig ist, wenn der Anschläger 18 sich enger an den Mittelpunkt 114 der Stange 20 heranschiebt, liegt darin, daß die Auflösung des zugeordneten Zeitmeßschaltkreises in der Logikeinheit 24 aufgrund der Abnahme der Verzögerungszeit erhöht werden muß.

Bei der Ankuft der Schallwelle 94B an dem Wandler 22B (der in Fig. 4 näher liegt) wird die Schallwelle in ein periodisches elektrisches Signal umgewandelt, das als Führungssignal bezeichnet ist. Dieses Führungssignal wird über die Leitung 108B dem elektrischen Schaltkreis der Logikeinheit 24 zugeführt, wobei die Wellenfront 96B insbesondere eine anfängliche posi-

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tive Halbwelle des elektrischen Signales aufgrund der Polarisierung des Wandlers 22B hervorruft. Einige Zeit später erreicht die Schallwelle 94A den Wandler 22A und wird in gleicher Weise in ein periodisches elektrisches Signal umgewandelt, das als Folgesignal bezeichnet ist. Dieses wird über die Leitung 108A zugeführt. Die Wellenfront 96A der Schallwelle 94A führt zum Anstieg einer anfänglichen positiven rlalbwelle des elektrischen Signales aufgrund der Polarisierung des Wandlers 22A. Aufgrund der ungleichen Entfernungen, über die sich die Schallwellen mit konstanter Geschwindigkeit fortpflanzen, liegt es auf der Hand, daß ein vorbestimmtes Zeitintervall zwischen der ersten positiven Halbwelle jedes der beiden periodischen elektrischen Signale bei einem gegebenen Aufschlagort entlang der Stange 20 vorliegt.

Als zahlenmäßiges Beispiel möge der Abstand zwischen den Wandlern 22A und 22B in Fig. 4 20,3 cm betragen, und der Kontaktpunkt 78 des Anschlägers 18 soll 5,3 cm von dem Wandler 22A und 15 cm von dem Wandler 22B entfernt liegen. Ferner soll die Stange 20 aus Stahl bestehen, in welchem sich Schallwellen mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,51 cm/us ausbreiten. Dementsprechend wird 10,5 ps nach dem Aufschlag des Anschlägers 18 auf der Stange 20 an dem zuvor angegebenen Ort die Wellenfront 96b der Schallwelle 94B, die sich nach links ausbreitet, durch den Wandler 22B in ein elektrisches Führungssignal umgewandelt, das auf die Leitung 108B gegeben wird. 29,5 us nach dem gleichen Aufschlag wird die Wellenfront 96A der Schallwelle 94a, die sich nach rechts ausbreitet, in ein Folgesignal umgewandelt, das auf die Leitung 108A gegeben wird. Das Zeitintervall zwischen den anfänglichen Halbwellen des Führungssignales und des Folgesignales wird somit durch die physikalischen

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Charakteristjka der Einrichtung mit 19 us bestimmt, solange keine Änderung hinsichtlich der Anschlagstelle auf der Stange 20 vorgenommen v/ird. Fachleute mögen erkennen, daß das Zeitintervall bzw. die Verzögerungszeit (T) zwischen zwei durch einen vorgegebenen Anschläger 18 (oder natürlich 18a) direkt aus der Beziehung T = 2 d/v bestimmt werden kann, wobei d den Abstand des Anschlägers von dem Mittelpunkt 114 der Stange 20 und ν die Schallgeschwindigkeit entlang der Achse der Stange 20 darstellt. Umgekehrt kann natürlich der Abstand d berechnet werden, wenn das Zeitintervall bekannt ist.

Gemäß Fig. 5 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Codiereinrichtung mit mehreren Anschlägern dargestellt, wobei jede Ausführungsform jeweils eine geringfügig unterschiedliche Anordnung der Anschläger 18 entlang der Stange 20 aufweist. In einer ersten Ausführungsform (offene Kreise) sind im gleichen Abstand befindliche Anschläge 18 symmetrisch um den Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet. In einem zweiten Ausführungsbeispiel, in welchem die Anschläger 18a durch ausgefüllte Punkte dargestellt sind, liegt eine beinahe identische Reihe von im gleichen Abstand angeordneten Anschlägern 18a vor, mit der Ausnahme jedoch, daß diese asymmetrisch um den Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet sind.

Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (offene Kreise) verursacht die Symmetrie der Anordnung eine gleiche Zeitverzögerung zwischen der ersten Halbwelle eines jeden Signales für zwei verschiedene Anordnungen des Anschlägers 18 (spiegelbildlich zu dem Mittelpunkt 114), wobei der einzige Unterschied durch die Seite des Aufschlages auf der Stange bezogen auf den Mittelpunkt 114 vorgegeben ist. Es wird sodann erforderlich, zwischen den zwei Orten zu unterscheiden, indem

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ein Extrabit zu der einen .oder zu der anderen Gruppe der ansonsten identischen Däxen/hinzugefügt wird. (Die linke Kanalhälfte B der Tastatur 12 ist für die Hinzufügung eines Logisch-"1'i-Bits an der höchsten Stelle ausgewählt worden, wenn dieser Kanal das Führungssignal aufweist.) Auf diese Weise ist unterscheidbar, ob das Führungssignal von dem Wandler 22A oder von dem Wandler 22B herstammt. Später zu besenreibende Schaltkreise zur Festlegung der Vördringlichkeit hinsichtlich der Signale von den Wandlern 22A und 22B sind in diesem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. In der asymmetrischen Anordnung des zweiten Ausführungsbeispieles (feste Punkte für die Anschläge 18A in Fig. 5) erzeugt jeder Anschläger 18a beim Auftreffen auf die Stange 20 eine auseinanderlaufende Schallwelle, die ein eindeutiges Zeitintervall zwischen dem Führungssignal und dem Folgesignal vorgibt, da sich kein anderer Anschläger 18a an der gleichen relativen Stelle befindet. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, erfordert bei einem vorgegebenen Abstand zwischen den Anschlägern 18 die Verwendung des gleichen Abstandes bei der asymmetrischen Anordnung der Anschläger 18a des zweiten Ausführungsbeispieles, daß einer der Anschläger 18a dichter an dem Mittelpunkt 114 der Stange 20 als einer der beiden innersten Anschläger 18' liegt, die bei der symmetrischen Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel am nächsten dem Mittelpunkt benachbart sind. Obgleich die Zeitintervalle zwischen den Signalen in dem zweiten Fall insgesamt eindeutig sind, müssen die Auflösungsanforderungen für den Zeitmeßschaltkreis gesteigert werden, da die Größe des kürzesten Zeitintervalles in der zuvor erwähnten Weise abnimmt.

Es sei in Erinnerung gerufen, daß der primäre Zweck der Logikeinheit 24 darin liegt, die verstrichene Zeit zwischen dem Führungssignal und dem Folgesignal zu messen und sodann einen

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dieser Zeit entsprechenden Code zu erzeugen. Eine andere Funktion der Logikeinheit 24 liegt darin, festzustellen, ob die Eingangssignale gültig sind und, falls dies nicht der Fall ist, die fehlerhaften Signaleingänge zu eliminieren, so daß ein Codeausgang nur für jene Signale erzeugt wird, die von dem Niederdrücken einer Taste 26 herrühren« Für das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit symmetrischer Anordnung der Anschläge 18 ergibt sich noch eine weitere Funktion, in der festgestellt werden muß, ob das Führungssignal durch den Wandler 22A oder durch den Wandler 22B erfaßt wurde. Es muß also zwischen dem Kanal A und dem Kanal B unterschieden werden, und es muß ein Extrabit erzeugt werden, um zwischen ansonsten identischen Codes zu unterscheiden. Da ferner die Codiereinrichtung eine Folge von Zeichen liefern muß, muß die Logikeinheit 24 eine zyklische Betriebsweise aufweisen. Die Einheit muß daher bei der Ankunft des Führungssignales aktiviert und eingeschaltet werden und in dem eingeschalteten Zustand verbleiben, bis das letzte Signal beendet ist, um einen Belegt-Zustand anzuzeigen. Hinsichtlich der Aktivierung der Logikeinheit 24 sei darauf verwiesen, daß das Folgesignal aufgrund der physikalischen Charakteristiken beinahe immer an der Logikeinheit 24 während des Auftrittes des Führungssignales ankommen kann. Da die Dauer des Folgesignales kürzer als die des Führungssignales sein kann, sei darauf verwiesen, daß das Folgesignal nicht immer zuletzt verschwindet. Der Zyklus der Logikeinheit 24 kann daher mit dem Verschwinden entweder des Führungssignales oder des Folgesignales beendet werden, was von der Dauer eines jeden Signales abhängt. Das Verschwinden kann auf einen nur temporären Schwund zurückzuführen sein, so daß ein Wiederauftritt der Signale gemäß Fig. 8a erfolgen kann. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist daher eine Verzögerung in dem Logikschaltkreis vorgesehen, so daß bei Beendigung des

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länger andauernden Signales eine feste Ruheperiode ausgegeben wird, bevor die Logikeinheit 24 in den ausgeschalteten Zustand zurückgeführt wird, um für die Aufnahme zusätzlicher Eingangssignale vorbereitet zu sein.

Der elektronische Schaltkreis zum Messen der verstrichenen Zeit zwischen dem Führungssignal und dom Folgesignal und zur Erzeugung eines entsprechenden Codes sowie zur Bildung der anderen erwähnten Funktionen ist in Blockform in den Fig. 1 und 6 und schematisch in Fig. 7 dargestellt, wobei die zugehörigen Zeittaktdiagramme in den Fig. 8a bis 8o angegeben sind. Der dargestellte Aufbau ist nur ein Beispiel von vielen Schaltungen, die die Anforderungen eines jeden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles befriedigen. Dieser Aufbau sei als nächstes unter Bezugnahme auf die zuvor erwähnten Figuren beschrieben.

Fig. 8a veranschaulicht die Charakteristikader umgewandelten Signale, die an den Ausgängen 108A und 108B der Wandler 22A und 22B \>Orliegen. Diese Signale sind nicht immer gleichbleibend in ihrer Intensität aufgrund der im allgemeinen hohen Impedanz der Wandler. Die Amplitude der Signalspannung hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, die die Kraft, mit der die Stange 20 angeschlagen wird, die Wegstrecke der Schallwellen 94a und 94b und das für die Stange 20 benutzte Material umfassen. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erreicht ein typisches Signal bei dem ersten positiven Durchgang einen minimalen Spitzenwert .von 0,25 Volt. Die Dauer der Signale liegt typischerweise in der Größenordnung von 2 ms, und sie kann größer sein, wenn das zuvor erwähnte Klingeln innerhalb des Systems in Betracht gezogen wird. Diese Dauer der Signale ist ziemlich groß in Bezug auf die Zeitdifferenz bei der Ankunft der Wellen-

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fronten 9&A und 96B, die maximal ungefähr 64 us für die hier beschriebene Einrichtung beträgt. Es liegt somit auf der Hand, daß die Charakteristik der Signale an den Ausgängen 108A und 108B (Fig. 8a) nicht immer zu einer geeigneten Funktion der Logikeinheit 24 führt. Die Signale müssen dergestalt sein, daß beim Eintritt in die Logikeinheit 24 jedes Signal innerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches ausge*achter Polarität liegt, um mit den elektronischen Elementen kompatibel zu sein. Die Signalbehandlungsschaltkreise 116A und 116B sind dementsprechend in den Kanal A und den Kanal B eingeführt worden.

Im allgemeinen umfaßt der Signalbehandlungsschaltkreis 116A des Kanales A einen Vergleicher 115A, der an einem Eingang mit einer Bezugsspannung gespeist wird und an seinem anderen Eingang einen RC-Schaltkreis aufweist. Der RC-Schaltkreis verschiebt den Pegel der Wandler-Ausgangssignale und filtert mögliche Signale mit geringer Frequenz aus, die durch Antriebseinheiten, wie beispielsweise Schrittmotoren, hervorgerufen v/erden können, welche häufig bei Druck-Ausgabeeinrichtungen verwendet werden. Signaldioden zur Begrenzung des Spannungsverlaufs können ebenfalls am zweiten Eingang vorgesehen sein, sofern erforderlich; sie können jedoch auch unterdrückt werden. Der Ausgang des Vergleichers 115A in. dem Schaltkreis 116A ist direkt an die.Logikeinheit 24 über eine Leitung 118A angeschlossen, wie dies in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist. Der Signalbehandlungsschaltkreis 116B des Kanales B enthält identische Elemente und ist in gleicher Weise an die Leitung 118B angeschlossen.

Als nächstes seien die Einzelheiten der Modifikation der Ausgangssignale 94a und 94b der Wandler 22Δ und 22B betrachtet, wobei typische Signale für jede Stufe in den Fig. 4 und 8a, 8b dargestellt sind. Diese Betrachtung soll unter Bezugnahme auf

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den Schaltkreisabschnitt in der linken Hälfte von Fig. 7 erfolgen, der unter den Positionen 116A und 116B die entsprechenden Signalbehandlungsschaltkreise für die Kanäle A und B aufweist. Gemäß Fig. 7 ist die positive Ausgangsseite des Wandlers 22Δ, d.h. die Leitung 108A, mit dem Schaltungspunkt 117A eines Paares von in Reihe geschalteten Spannungsteiler-Widerständen 120A und 121A über einen Trennkondensator 122A (mit einer Kapazität von 250 pF) angeschlossen. Die Widerstände 120A und 121A sind Widerstände mit hoher Präzision (1 % von gleicher Größe), beispielsweise 100 kiZ , die zwischen eine Spannungsquelle V und Masse geschaltet sind. Aufgrund der Anforderungen der bevorzugten integrierten TTL-Schaltkreise (TTL = Transistor-Transistor-Logik) , die in der Logikeinheit 24 verwendet wird, beträgt die Spannung der Spannungsquelle V vorzugsweise +5 Volt Gleichspannung. Dementsprechend ergibt sich die Spannung an dem Teilerpunkt 117A mit im wesentlichen 2,5 Volt. Die Widerstände hoher Präzision sind erforderlich, um sicherzustellen, daß Unterschiede in der Dämpfung der Schallwellen und die sich ergebende Abnahme in der Amplitude der schwingenden Ausgangssignale auf der Leitung 108Δ nicht mit Unterschieden in der Spannungsverschiebung vermischt werden, die den Ausgangssignalen zugeführt werden. In solchen Fällen könnte eine gleiche Spannung für die modifizierten Signale an sehr unterschiedlichen Teilen der Wellenfronten erreicht werden, wodurch unerwünschte Zeitfehler eingeführt würden.

Der Schaltungspunkt 117A ist über eine Leitung 123A mit der positiven Eingangsklemme eines Vergleichers 115Δ verbunden, während die negative Eingangsklemme über Leitungen 124 und 124a an eine Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist, namentlich an den Schaltungspunkt 126 der in Reihe geschalteten

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Spamungsteilerwiderstände 127 und 128,. die in gleicher Weise zwischen der Spannungsquelle V und Masse angeordnet sind. Die Widerstände 127 und 128 sind ebenfalls Widerstände hoher Präzision (1 %); sie weisen jedoch unterschiedliche Vierte auf, wobei der erstere ungefähr 10 % mit seinem Widerstandswert unter dem des letzteren liegt (beispielsweise 90,9 kSL gegen 100 kJ2. ). Somit ist- die Spannung an dem Schaltungspunkt 126 ungefähr 5 % höher als die Ruliespannung im Schaltungspunkt 117A. Die Referenzgleichspannung im Schaltungspunkt 126 kann ferner durch den Zusatz eines Filterkondensators 129 (mit einer Kapazität von beispielsv/eise 0,1 uF) stabilisiert v/erden. Wenn das Wechselspannungssignal mit hörbarer Frequenz von dem Wandler 22A aufgrund einer erfaßten Schallwelle 94A erzeugt wirdj so wird dieses Signal dem an dem Schaltungspunkt 117A vorliegenden Gleichspannungspegel überlagert und nur ein positiver Impuls auf der Leitung 118A hervorgerufen, wenn dem Vergleicher 115A positive Halbwellen zugeführt werden, deren Spannungsverlauf 0,1 Volt überschreiten.

Als Vergleicher- 115A undH5B können im Handel erhältliche integrierte Schaltkreise verwendet werden, wie beispielsweise der duale Hochgeschwindigkeitsvergleicher von der Firma National Semiconductor Corp. von Sunnyvale, Californien, mit der Typnummer IM 319. Der Baustein LM 319 dient dem vorliegenden Zweck besonders gut, da er zwei Vergleicher in einem einzigen Baustein auf v/ei st und ein unbenutzter Kollektor in jeder Ausgangsstufe die leichte Anpassung mit TTL-Schaltkreiskomponenten durch die Hinzufügung eines Hochziehwiderstandes 129A (beispielsweise 500 0hm) ermöglicht wird, wobei dieser Hochziehwiderstand zwischen die Ausgangsleitung 118A und die 5 Volt-Versorgungsspannung geschaltet ist. Der zwischen die Versor-

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gungsspannungsquelle V -und Masse geschaltete Kondensator 130 bildet den üblichen Nebenschluß, um die Schaltung gegen einen plötzlichen Anstieg der Versorgungsspannung zu schützen.

Die Leitung 118A vervollständigt den Kanal A, indem sie den Ausgang des Vergleichers 115A mit der Logikeinheit 24 verbindet (siehe Fig. 1 oder Fig. 7). Der Ausgang des Vergleichers 115A stellt sich daher bei einer Speisung mit Wechselspannungssignaien ähnlich jenen,.wie sie in Fig. 8a dargestellt sind, als eine Reihe von unipolaren positiven Impulsen dar, wobei die Vorderkante des ersten Impulses synchron mit der Wellenfront 9 6A ist und einen Spitzenwert aufweist, der mit den Komponenten der Logikeinheit 24 kompatibel ist. Der identische Behandlungsschaltkreis 116B für den Kanal B ist hinsichtlich seiner Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei jedoch der Buchstabe A durch den Buchstaben B ersetzt wurde. Dieser Schaltkreis sei daher nicht weiter beschrieben. Typische von dem Vergleicher 115A (und seinem Gegenstück 115B) ausgegebene Ausgangssignale sind in Fig. 8b dargestellt.

Bevor die einzelnen Elemente der Logikeinheit 24 in Einzelheiten betrachtet werden, sei eine Gesamtübersicht dieser Teile unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm gemäß Fig. 6 gegeben. Wie aus dieser Figur ersichtlich, werden die auf den Leitungen 118A und 118B auftretenden modifizierten Signale den Kanalverriegelungen 137 zugeführt, wo sie das Setzen einer zugeordneten Verriegelung hervorrufen und wodurch die Eingangssignale in logische Pegel umgewandelt werden. Gleichzeitig wird über die Leitungen 119A und 119B, die von den Leitungen 118A und 11 SB abgegriffen werden und die mit einer Zyklus-Zeitablaufeinheit 136 verbunden sind, die Betriebsweise dieser Einheit 136 bis zu einem späteren Zeitpunkt gesperrt. Die durch die Kanalver-

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riegelungen 137 vorgegebenen Logikpegel treten auf entsprechenden Ausgangsleitungen 141A und 141B auf, wobei der erste auftretende Pegel einen Zyklus der Logikeinheit 24 durch Aktivierung einer Zyklus-Zeitsteuereinheit 144 auslöst. Diese gibt daraufhin Signale auf ihren Ausgangsleitungen 145 und aus. Die Leitung 145 ist an einen Zähler 147 angeschlossen, der zu zählen beginnt, wenn er das Signal auf der Leitung empfängt. Das Zählen erfolgt mit einer Frequenz, die durch die Impulse auf einer Leitung 133 festgelegt ist, wobei diese Impulse von einer freischwingenden Quelle 134 für Taktimpulse erhalten werden. Die Leitung 148 der Zyklus-Zeitsteuereinheit 144 führt andererseits zu einem Fenstergenerator 153, wobei der Auftritt eines Signales auf der Leitung 148 zu der Ausgabe eines leicht verzögerten Signales von vorbestimmter Dauer auf der Leitung 154 am Ausgang des Fenstergenerators 153 führt. Die Verzögerung ist ausreichend, um Auswirkungen von Schocks oder elektrischen Überlagerungen auszuschließen, die zu im wesentlichen gleichzeitig auftretenden Signalen führen können. Auf der anderen Seite ist die Dauer dieses Signales ausreichend, um Zeitintervalle entsprechend der Betätigung eines Anschlägers 18 zu umfassen, wobei dieser Anschläger am weitesten von den Wandlern 22A und 22B oder dem Mittelpunkt 114 der Stange 20 entfernt ist. Signale mit einer größeren zeitlichen Trennung werden jedoch ausgeschlossen.

Die Leitung 154 führt zu einem Koinzidenzschaltkreis 155 und zu einer MSB-Verriegelung 146 (MSB = Most Significant Bit = signifikantestes Bit). Wenn ein Signal auf der Leitung 154 auftritt, so gibt dieses den Koinzidenzschaltkreis 155 frei und taktet die Verriegelung 146, wobei deren Ausgang von dem Eingang abhängig ist, wie noch ersichtlich sein wird. Die Bedeutung dieser beiden Ereignisse liegt darin, daß in erster Linie nur Signale auf den Leitungen 118A und 118B, die eine

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zeitliche Trennung in Übereinstimmung mit dem Niederdrücken einer Taste aufweisen, eine Codeerzeugung hervorrufen können. In zweiter Linie kann die Verriegelung 146 nur gesetzt werden, wenn das Führungssignal auf dem Kanal B auftritt, um anzuzeigen, daß ein Logisch-"1"-Bit an der signifikantesten Stelle des erzeugten Codes vorhanden sein soll. Gemäß Fig. 6 spricht der Koinzidenzschalticreis 155 auf Signale auf den Leitungen 142A und 142B an, die von den Ausgangsleitungen 141A und 141B der Kanalverriegelungen 137 abgegriffen werden. Wenn beide Kanalverriegelungen verriegelt sind und somit die verstrichene Zeit bis zum Auftritt der Signale auf beiden Kanälen bestimmen, so tritt ein Pegel auf der Leitung 156 auf, um in diesem Augenblick den Status des Zählers 147 in die Ausgabesteuerung 158 über die Zähler-Ausgangsleitungen 149 zu übertragen. Der Status der MSB-Verriegelung 146 wird zu dem gleichen Zeitpunkt ebenfalls festgestellt, wobei diese Information in gleicher Weise über die. Ausgangsleitung 150 in die Ausgabesteuerung 158 übertragen wird. Die Übertragung der Information in die Ausgabesteuerung 158 wird begleitet von dem Setzen eines Hinweises in der Steuerung 158, um der Verwendungseinheit 151 die Verfügbarkeit der Daten durch die Ausgabe eines Signales auf der Leitung 184 zu signalisieren. Der binäre Codeausgang entsprechend der verstrichenen Zeit wird in der Ausgäbesteuerung 158 gespeichert, bis er durch die Verwendungseinrichtung 151 durch ein Auslesesignal abgerufen wird, das über die Steuerleitung 185 zu der Ausgabesteuerung 158 gesendet wird. Nach der Verriegelung des Codes entsprechend der verstrichenen Zeit zählt der Zähler 147 ohne weitere Auswirkung weiter, bis er einen Wert erreicht hat, der dem vollen Bereich der normalerweise für die vorgegebene akustische Codiereinrichtung vorliegenden Verzögerungszeit entspricht. In diesem Augenblick liefert er

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ein Signal auf der Leitung 159, das zweierlei Zwecken dient. Zunächst dient dieses Signal der Erzeugung einer Verzögerung, die den Zyklus des Zyklus-Zeitablaufgenerators 136 verlängert, wodurch ein Sicherheitsbereich gebildet wird, in welchem keine Auswirkung möglich ist, solange noch ein Signal auf einer der Leitungen 119A oder 119B vorliegt. Zweitens dient dieses Signal auf der Leitung 159 der Rückstellung des Fenstergenerators 153. Durch die Rückstellung wird das Freigabesignal auf der Leitung 154 entfernt, das zu dem Koinzidenzschaltkreis 155 führt, wodurch die Möglichkeit einer späteren Signalausgabe auf der Ausgangsleitimg 156 blockiert und die Übertragung eines zufälligen Binärwertes in den Speicherteil der Steuerung 158 vermieden wird. Somit können nur Signale auf den Leitungen 11SA und 11 SB, die Erzeugung eines Codes hervorrufen, die eine maximale zeitliche Trennung in Übereinstimmung mit der Anordnung des Anschlägers 18 an seiner fernsten Stelle von dem Mittelpunkt 114 der Stange 20 aufweisen. Die Leitung 154 führt ebenfalls zu der MSB-Verriegelung 146, wobei jedoch die Rückstellung des Fenstergenerators 153 keine wirkliche Bedeutung im Hinblick auf diese Einheit besitzt, da die Übertragung des Ausgangssignales von der Verriegelung 146 zu diesem späten Zeitpunkt innerhalb des Zyklus im Hinblick auf die zuvor erwähnte Sperrung des Koinzidenzschaltkreises 155 nicht möglich ist. Danach zählt der Zähler 147 weiter, wobei er periodisch den zuvor erwähnten vorbestimmten Wert erreicht und ein anderes Signal auf der Leitung 159 ausgibt, um erneut den Zyklus-Zeitablaufgenerator 136 zu triggern. Dieser bleibt erneut ohne Einfluß, wenn ein von der Stange 20 herstammender Impuls noch auf irgendeiner der Leitungen 119A oder 119B vorliegt. Wenn schließlich die Impulse von beiden Leitungen verschwunden sind, so gewinnt das Triggersignal auf der Leitung 159 Einfluß. Nach einer vorbestimmten

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minimalen Zeitverzögerung nach dem Verschwinden des Signals wird "Signal durch den Zyklus-Zeitablaufgenerator 136 auf der Leitung 160 ausgegeben, die an den Rückstellgenerator 162 angeschlossen ist. Das Signal auf der Leitung 160 triggert den Rückstellgenerator 162, wodurch dieser einen Löschiinpuls auf seiner Ausgangsleitung 164 ausgibt, die als Rückstelleingang den Kanalverriegelüngen 137 und der MSB-Verriegelung 146 zugeführt ist. Dieser Impuls markiert das Ende des Zyklus. Die Dauer des Löschimpulses auf der Leitung 164 wird durch den Auftritt des nächsten

Taktimpulses auf der Leitung 133A vorgegeben, wobei diese Leitung an die Leitung 133 angeschlossen ist und als Rückstelleingang dem Rückstellgenerator 162 zugeführt wird". Es sei darauf verwiesen, daß der Inhalt der Ausgabesteuerung 158 nicht durch den zuvor beschriebenen Rückstellimpuls gelöscht wird, sondern durch ein weiteres Steuersignal von der Verweildungs einheit 151, das über-die Verbindung 185 übertragen wird.

Nachdem eine Gesamtübersicht über die verschiedenen Elemente der Logikeinheit 24 gegeben wurde, sei nimmehr eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 7 und die Zeittaktdiagramme gemäß den Fig. 8a bis 8o gegeben. So wie dargestellt, ist das Schema gemäß Fig. 7 nur auf die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Codiereinrichtung streng anwendbar, d.h. auf diejenige mit einer Mehrzahl von in gleichem Abstand angeordneten Anschlägern 18, die symmetrisch um den Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet sind. Fig. 7 ist tatsächlich auch auf die zweite Ausführungsform anwendbar, bei der die in gleichem Abstand angeordneten Anschläger 18 asymmetrisch im Hinblick auf den Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet sind, indem lediglich diejyiSB-Verriegelung 146 entfernt wird und eine Taktimpulsquelle 134 mit doppelter Frequenz zur Anwendung ge-

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langt, um zu berücksichtigen, daß die Zeitskala halb so groß wie in den Fig. 8i und 8k dargestellt ist. Der Zählstand endet somit nicht bei 31, sondern geht bis zu 64 und die Codes für die meisten Tasten sind unterschiedlich. Aufgrund der geringfügig komplexeren Struktur der symmetrischen Lösung soll diese beschrieben werden. Die andere Lösung ist im wesentlichen identisch mit Ausnahme der vorstehend angegebenen Änderungen. Die Grundprinzipien bleiben jedoch unverändert.

Der hier beschriebene Schaltkreis der Logikeinheit 24 umfaßt viele bekannte TTL-Schaltkreise in integrierter Technik, die im Handel von vielen Zulieferern erhältlich sind. Die Bezugsquellen für die bevorzugten Einheiten werden in jedem Fall angegeben. Andere Schaltkreistypen mit den gleichen Fähigkeiten und Begrenzungen können ebenfalls verwendet werden. Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, umfaßt die Logikeinheit 24 Kanalverriegelungen 137 für die Speicherung von Information bei der Ankunft von Signalen auf den Leitungen 118A und 118B. Sie umfaßt ferner eine Zyklus-Zeitsteuerung 144; einen Zähler 147J eine Taktimpulsquelle 134; einen Fenstergenerator 153; einen Koinzidenzschaltkreis 155; einen Zeitablaufgenerator 136; einen Rückstellgenerator 162 und - hur für das erste Ausfülirungsbeispiel - eine MSB-Verriegelung 146. Hinsichtlich unbenutzter Eingänge der Komponenten kann angenommen werden, daß sie in bekannter Weise an geeignete Spannungspegel angeschlossen sind.

Die Kanalverriegelungen 137 umfassen ein Paar von identischen Setz/Rückstell-Verriegelungen 138A und 138B. Da diese Verriegelungen identisch sind, sei nur die erste Verriegelung 138A beschrieben. Die Verriegelung 138A besteht aus einem ODER-Gatter 139A mit zwei Eingängen und einem UND-Gatter 140A mit zwei Ein-

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gangen, wobei der Ausgang (-3 eines jeden Gatters über Kreuz mit einem Eingang) des anderen Gatters über Leitungen 166A und 167A in einer bekannten Weise verbunden ist, um eine Speichereinrichtung zu bilden. Die Ausgangsleitung 118A des Kanales A bildet den anderen Eingang (-2) des ODER-Gatters 139A. Wenn dementsprechend ein Signal auf dem Kanal A auftritt und somit auf der Leitung 118A erscheint, so wird der erste positive Impuls des Signales durch das ODER-Gatter 139A hindurchgereicht und aufgrund der Kreuzverbindung 166A dem einen Eingang (-2) des UND-Gatters 140A zugeführt. Der anolere Eingang (-1) des Gatters 140 ist an eine Leitung 164b angeschlossen und normalerweise gesperrt, da ein hoher Pegel auf der Leitung 164b vorliegt. Die Leitung 164b ist mit dem Ausgang Q des Rückstellgenerator-Flip-Flops 163 über die Leitungen 164 und 164a verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 163 besitzt normalerweise den hohen Pegel, da der RUckstellgenerator 162 nur am Ende des Zyklus aktiviert wird, wie noch ersichtlich sein wird. Unmittelbar beim Auftritt eines Signales auf der Leitung 118A und ar. dem ersterwähnten Eingang (-1) des ODER-Gatters 139A führt die Kreuzverbindung 166A zwischen dem Ausgang des ODER-Gatters 139A und dem freigegebenen MD-Gatter 140A zu der Weiterleitung dieses Signales über das UND-Gatter 140A mit einer geringfügigen Verzögerung. Über die Kreuzverbindung 167A mit dem anderen Eingang (-2) des ODER-Gatters 139A durchläuft sodann das verzögerte Signal das ODER-Gatter 139A, um den Kreislauf zu wiederholen und ein fortwährendes Ausgangssignal auf der Leitung 141A zu errichten, wobei dies unabhängig von der pulsierenden Natur des Signales auf der Leitung 118A geschieht. Diese Verriegelung des Ausgangssignales des ODER-Gatters 139A auf einem konstant hohen Zustand zeigt an, daß die Logikeinheit 24 eingeschaltet ist und ein Zyklus begonnen hat, was in Fig. 8c dargestellt ist. Die Kanalverriegelungen 137 können durch eine geeignete

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Verbindung von UND-Gattern und ODER-Gattern verwirklicht -werden, wobei geeignete integrierte Schaltkreise durch die 74er Serie der Firma Texas Instruments Inc. in Form der Bausteine 7408 und 7432 vorliegen.

Der Ausgang (-3) des ODER-Gatters 139A is+ über die Leitung 141A zu der Zyklus-Zeitsteuerung 144 und über die Leitung 142A zu dem Koinzidenzschaltkreis 155 geführt. Die Leitung 142A wird, von der Leitung 141A abgegriffen. Gemäß Fig. 7 bildet ,jedoch die Leitung 142A nur einen Eingang (-1) eines UND-Gatters 168 mit zwei Eingängen, dessen Ausgang (-3) an den Takteingang C eines Flip-Flops 170 über die Leitung 171 angeschlossen ist. Unter der Annahme, daß das Signal auf dem Kanal A das Führungssignal ist, sollte zu diesem Zeitpunkt kein Signal an dem anderen Eingang (-2) des Gatters 168 vorliegen, wobei dieser Eingang an eine entsprechende Leitung 142B des Kanales B angeschlossen ist. In einem solchen Fall ergibt sich keine Beeinflussung des Koinzidenzschaltkreises 155. Hinsichtlich der Zyklus-Zeitsteuerung 144 ist ersichtlich, daß diese ein ODER-• Gatter 172 mit zwei Eingängen aufweist, wobei die Leitung 141A den einen Eingang (-1) bildet. Wenn demgemäß der Ausgang (-3) von der Verriegelung 138A den hohen Pegel einnimmt, so durchläuft dieser Pegel das ODER-Gatter 172 und tritt auf einer Leitung 173 zwischen dem Ausgang- (-3) des ODER-Gatters 172 und einem Inverter 174 auf, der seinerseits an die Ausgangsleitung 145 der Zyklus-Zeitsteuerung 144 angeschlossen ist. Die Leitung 173 ist ebenfalls an den B'enstergenerator 153 über eine Leitung 148 angeschlossen.

Wie zuvor erwähnt, liegt die Funktion der durch den Schaltkreis 153 erzeugten Fenster darin, festzustellen, ob ein an der Logikeinheit 24 auftretendes Folgesignal gültig ist. Dies bedeutet,

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daß Folgesignale, die in bezug auf das Fenster zu früh oder zu spät auftreten, ungültig sind und daran gehindert werden müssen, einen fehlerhaften Ausgangscode zu erzeugen. Der Fensterschaltkreis 153 umfaßt ein Flip-Flop 157. Alle hier gezeigten Flip-Flops sind TTL-Schaltkreise vom D-Typ, die Voreinstell-, Daten- und Löscheingänge aufweisen, während die Ausgänge Q und Q den Status des Dateneinganges D "bei der Triggerung des Takteinganges C durch eine positiv verlaufende Impulsflanke wiedergeben. Mit einer nachfolgend erläuterten Ausnahme, wird der Voreinstelleingang nicht benutzt. Gemäß Fig. 7 ist ersichtlich, daß die an die Leitung 173 an dem Ausgang (-3) des ODER-Gatters 172 angeschlossene Leitung 148 mit dem Eingang C des Flip-Flops 157 verbunden ist. Wenn dementsprechend der erste positive Impuls- des Führungssignales auf der Leitung 118A auftritt und die ODER-Gatter 139A und 172 durchläuft, so ruft die positiv verlaufende Flanke bei der entsprechenden Umschaltung auf einen hohen Pegel am Ausgang (-3) des ODER-Gatters 172 die Triggerung des Takteinganges des Flip-Flops 157 über die Leitung 148 hervor. Der Status des Signales am Eingang D wird hierbei zu .dem Ausgang Q dieses Flip-Flops übertragen. Gemäß Fig. 7 ist der Eingang D des Flip-Flops 157 auf einen hohen Pegel vorgespannt, indem dieser mit der Spannungsquelle V verbunden ist. Wann immer daher der Takteingang C getriggert wird, so wird das Flip-Flop 157 gesetzt und der Pegel an dem Ausgang Q nimmt den hohen Wert ein. Dieser* hohe Pegel, der aufgrund der verschiedenen Gatterverzögerungen gemäß Fig. 8d nach der Zyklusauslösung auftritt, wird über die Leitung 154 dem Eingang D des Flip-Flops 170 und dem Takteingang C der MSB-Verriegelung 146 angeboten.

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Die Zustandsänderung auf der Leitung 141A hat zur Folge, daß der Pegel auf der Leitung 145? der zuvor hoch war, nunmehr niedrig wird. Es sei in Erinnerung gerufen, daß die Leitung 145 an den Zähler 147 angeschlossen ist. Der Zähler ist ein 8-stufiger Binärzähler, dessen erste beiden Stufen für Auflösungszwecke verwendet v/erden. Der Zähler 147 wird vorzugsweise durch einen dualen 4-Bit-Binärzähler verwirklicht, der als integrierter Baustein der 74er Serie unter der Typnummer SN 74393 vorliegt und von der Firma Texas Instruments Inc. hergestellt wird. Dieser integrierte Schaltkreis benutzt eine positive Logik und besitzt individuelle Löscheingänge für jeden der 4-Bit-Binärzähler zusammen mit individuellen Takteingängen, die getriggert werden, wenn der Taktimpuls abfällt. Gemäß Fig. 7 ist die Leitung 145 an die Anschlußstifte 147-2 und 147-12 angeschlossen, die die Löscheingänge des Bausteines SN 74393 bilden. Die hinter dem Strich angegebenen Wummern stellen die Nummer des Anschlußstiftes dar, wie sie von dem Hersteller beziffert sind. Wenn dementsprechend der Pegel auf der Leitung 145 zu dem Zeitpunkt abfällt, wo die Verriegelung 138A gesetzt ist, so wird die Vorspannung des Zählers 147 auf einem Zählstand von Null freigegeben. Infolgedessen werden die Taktimpulse auf der Leitung 133 von der Taktimpulsquelle 134 wirksam, die an den Anschlußstift 147-1 angeschlossen sind, wobei dieser Anschluß, den Takteingang für die unteren 4-Bit in dem Zähler des Bausteines SN 74393 bilden. Die Taktimpulsquelle kann durch einen bekannten freischwingenden Kristalloszillator verwirklicht werden, der ein rechteckförmiges Ausgangssignal mit einer Frequenz von 2,0'MHz liefert. Die Größe des Zählers und die Taktfrequenz stehen miteinander in Beziehung und werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Tatsache festgelegt, daß die Codiereinrichtung 10 für die Verwendung mit einer Schreibma-

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schinentastatur 12 mit wenigstens 56 Tasten vorgesehen ist, wobei die Tasten in gestaffelten Reihen mit 26 Tasten angeordnet sind und die Anschläger 18 einen Abstand von ungefähr 0,51 cm aufweisen. Demzufolge sind die innersten Anschläge 18 bei der symmetrischen Ausführungsform um 0,25 cm auf beiden Seiten von dem Mittelpunkt 114 entfernt. Bei einer asymmetrischen Anordnung mit dem gleichen Abstand zwischen den Anschlägern 18a beträgt die kürzeste Entfernung zu dem Mittelpunkt 114 etwa die Hälfte dieser Entfernung und liegt bei 0,13 cm. Aufgrund der Information, die zuvor im Hinblick auf die Stahlstange bei den Ausführungsbeispielen gegeben wurde, beträgt der Zeitabstand bei einem Abstand von 0,51 cm 2 ps, und die kürzeste Zeitverzögerung, d.h. die früheste Ankunftszeit für das Folgesignal, beträgt 1 ps für die symmetrische Ausführungsform und 1/2 us für die asymmetrische Ausführungsform. Im Hinblick.auf eine geeignete Auflösung sollte die Taktperiode mindestens die Hälfte der kürzesten Zeitverzögerung betragen _f d.h. 1/2 us für die symmetrische Ausführungsform und 1/4 us für die asymmetrische Ausführungsform. Dementsprechend sollte die Frequenz der Taktimpulse 2,0 MHz für die symmetrische Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8h, 8i betragen. Es sei vermerkt, daß die für den Abstand, die Frequenz und die Schallgeschwindigkeit angegebenen Werte abgerundete Zahlen darstellen, die die Erläuterung vereinfachen und sich etwas von den Werten unterscheiden, die bei dem tatsächlichen Entwurf verwendet werden. Es kann den Fig. 5 und 8j entnommen werden, daß der Abstand der Anschläge 18,bezogen auf die Zähleraktivität des Zählers 147, einschließlich der nicht dargestellten Vorstufen, dergestalt ist, daß die Umschaltungen der Zählstände in diesen Vorstufen gegenüber der Ankunftszeit des Folgesignals versetzt ·

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auftreten, um mögliche Spannungsanstiege zu vermeiden.

Wie zuvor erwähnt und wie noch besser aus den Zeittaktdiagrammen in den Fig. 8a bis 8i hervorgeht, kann nur zum Zeitpunkt des vierten Impulses von der Taktimpulsquelle 134 ein Ausgang auf der Ausgangsleitung 149-1 für das am wenigsten signifikante Bit auftreten, wcDei diese Leitung an den Anschlußstift 147-5 angeschlossen ist, der der dritten Stufe des geringer zählenden Binärzählers entspricht. Ferner wird der Ausgang der vierten Stufe dieses internen Zählers als Taktimpulsquelle für den hochrangigen Binärzähler benutzt_f indem der Anschlußstift 147-6 über die Leitung 175 mit dem Anschlußstift 147-13 verbunden ist, wobei der zuletzt erwähnte Stift des Bausteines SN 74393 den Takteingang für die vier hochrangigen Bits des kombinierten 8-Bit-Zählers bildet. Dementsprechend verändert der Zähler aller 2 ps gemäß Fig. 8i seinen Zustand, wobei geeignete Signaländerungen -auf den Ausgangsleitungen 149-1, 149-2, ..... 149-16 auftreten und wobei die mit einem Strich angehängten Zahlen das binäre Gewicht der entsprechenden Datenleitung 149 angeben. Die Informationsbits auf den Leitungen sind fortwährend für die Ausgabesteuerung 158 zum Festhalten verfügbar, obgleich sie abwechselnd verändert werden, wenn der Zähler in seinem Betrieb fortschreitet.

In der Zwischenzeit sollte das Folgesignal auf dem anderen Kanal, d.h. auf der Leitung 118B, ankommen, wenn das Führungssignal auf der Leitung 118A aufgetreten ist. Das auf der Leitung 118B auftretende Folgesignal setzt mit seinem ersten positiven Impuls deshalb die Verriegelung 138B und ruft somit ein Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 141B hervor, welches auch

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auf der angeschlossenen Leitung 142B auftritt. Dieses Signal mit hohem Pegel durchläuft ebenfalls das ODER-Gatter 172 der Zyklus-Zeitsteuerung 144, wobei es jedoch keine Veränderung bewirkt, da es lediglich die Zustände dupliziert, die zuvor auf der Leitung 141A an dem anderen Eingang (-1) des ODER-Gatters 172 vorlagen. Das vorliegende Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 142B ruft jedoch einen entsprechenden hohen Signalpegel auf der Leitung 171 des zuvor erwähnten !MD-Gatters 168 des Koinzidenzschaltkreises 155 hervor, da nunmehr ein hoher Signalpegel an beiden Eingängen (-1 und -2) dieses UND-Gatters vorliegt. Der Auftritt des hohen Signalpegels auf der Leitung 171 taktet das Flip-Flop 170 des KoinzidenzSchaltkreises 155 und überträgt den Zustand am Eingang D zu dessen Ausgang. Es sei in Erinnerung gerufen, daß das Führungssignal den Ausgang des Fenstergenerators 153 auf einen hohen Pegel gesetzt hat, so daß über die Leitung 154 der Eingang D des Flip-Flops .170 den hohen Pegel aufweist. 'Der hohe auf der Leitung 171 auftretende Signalpegel ruft somit bei der Ankunft des ersten positiven Impulses des Folgesignales das unmittelbare Setzen des Flip-Flops 170 hervor. Infolgedessen wird der Ausgang Q des Flip-Flops 170, der an die Leitung 156 angeschlossen ist, auf den niedrigen Pegel geschaltet. Die Leitung 156 dient als ein Eingang (-2) eines UND-Gatters 17S mit zwei Eingängen, welches einen Teil der Ausgabesteuerung 158 bildet.

Das UND-Gatter 178 ist mit einem Tasteingang einer 6-Bit-Datenverriegelung verbunden, die vorzugsweise auch als Ein/Ausgabe-Anschluß 180 bezeichnet ist. Dieser Baustein viird vorzugsweise durch den integrierten Baustein mit der Typnummer 8212 von der Firma Intel Corp. verwirklicht, der eine 8-Bit-Verriegelung mit einem drei Zustände aufweisenden Ausgangspuffer darstellt, wobei

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dieser Baustein mit einer Steuerung und einer Geräteauswahllogik sowie mit einem Behandlungsanforderungs-Flip-Flop für die Erzeugung und Steuerung von Unterbrechungen an die ■Verwendungseinrichtung 151 versehen ist. Das UND-Gatter 178 ist mit seinem Ausgang über eine Leitung 182 an den Stift 180-11 des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180 angeschlossen. Der Anschlußstift 180-11 bildet d.en Tasteingang des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180. Die bekannte Wirkungsweise dieses Ein/Ausgabe-Anschlusses 180 ist dergestalt, daß das Anlegen eines niedrigen Signalpegels an den Stift 180-11 die Information auf den Eingangsleitungen .149-1 bis 149-16 in interne Datenverriegelungen eintaktet, wodurch, der in dem Zähler 147 vorliegende Datenwert festgehalten wird. Das Ausgangssignal der MSB-Verriegelung 146 des ersten Ausführungsbeispieles wird ebenfalls zu diesem Zeitpunkt festgehalten. Die intern verriegelten Daten sind auf den Leitungen 25-1 bis 25-32 zu diesem Zeitpunkt.aufgrund der hohen Impedanz der Puffer nicht verfügbar. Die Verriegelung der Information wird von dem Setzen der zuvor erwähnten Behandlungsanforderungs-Flip-Flops begleitet, die als Hinweis dienen, um anzuzeigen, daß die Daten nunmehr verfügbar sind. Ein invertiertes Signal von dem Ausgang dieses Flip-Flops auf der Leitung 184 wird zu der Verwendungseinrichtung 151 gesendet, um anzuzeigen, daß die Daten verfügbar sind. Wenn sodann

die Verwendungseinrichtung für die Daten bereit ist, so sendet sie über eine Leitung 185 einen Auslesebefehl, der den Ein/ Ausgabe-Anschluß 180 für die Informationsübertragung von den internen Verriegelungen zu den sechs Sammelkanalleitungen 25-1 bis 25-32 auswählt. Das Signal auf der Leitung 185 steuert die internen Puffer des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180 in der erforderlichen Weise auf einen hohen bzw. einen niedrigen Pegel. Der Auslesebefehl löscht ebenfalls den Hinweis in dem

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Behandlungsanforderungs-Flip-Flop. Es sei vermerkt, daß die Leitungen 184 und 185 einen Teil der Zwischenverbindung zwischen der Verwendungseinrichtung 151 und der Ausgabesteuerung 158 bilden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.

Ein Dialog-Nachrichtenpfad ist nicht ein notwendiges Element der Erfindung, da im Falle einer Anzeigeeinheit· als Verwendungseinrichtung beispielsweise die Daten der Leitungen 149-1 bis 149-16 und der Leitung 150 lediglich verriegelt werden müssen und das Ausgangssignal von diesem Zeitpunkt an direkt der Anzeigeeinrichtung zugeführt werden kann. Es ist also festzuhalten,

wecler

daß/irgendeine Pufferung noch ein Dialogaustausch der Steuerinformation erforderlich ist.

Nachdem das Zeitintervall zwischen dem Führungssignal und dem Folgesignal bestimmt worden ist und der geeignete Zählstand entweder direkt zu der Verwendungseinrichtung oder zu einer Speichereinrichtung zwecks Speicherung bis zur Anforderung durch die Verwendungseinrichtung übertragen worden ist, ist die grundlegende Funktion der Codiereinrichtung erfüllt. Es ist jedoch erforderlich, verschiedene andere Funktionen auszuführen, wobei namentlich das Ende des Zyklus festzustellen ist und die verschiedenen Speicherelemente zurückzustellen sind, um diese für den Empfang des nächsten Eingangssignales vorzubereiten. Wie bereits früher erwähnt, variiert die verstrichene Zeit beträchtlich in Abhängigkeit von dem Ort des speziellen Anschlägers 18, der beim Niederdrücken einer zugeordneten Taste 26 betätigt wird. Dementsprechend muß die Dauer des Signales von dem Fenstergenerator 153 dergestalt sein, daß sie dem Zeitintervall entsprechend der Anschläger angepaßt ist, die die größte Entfernung von dem Mittelpunkt 114 der Stange

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aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die maximale verstrichene Zeit gemäß Fig. 8k etwas geringer als 64 ps, wobei noch Systemtoleranzen zu gestatten sind. Wenn demgemäß das Signal an dem Anschlußstift 147-8 des 8-Bit-Binärzählers 147 auftritt, so geschieht dies 64 us nach dem Start der Zählung durch den Zähler 147, wobei in Erinnerung gerufen sei, daß die Taktfrequenz 2 MHz (Periode von 0,5 us) beträgt. Dieses Signal wird über die Leitungen 159, 159A zu dem Fenstergenerator 153 weitergeleitet. Dort ist die.Leitung 159A über einen Inverter 186 an den Rückstelleingang des Flip-Flops 157 angeschlossen, welches Flip-Flop einen Teil des Fenstergenerators 153 bildet, Der Rückstelleingang dieses Flip-Flops wird bei einem Eingangssignal mit niedrigem Pegel \i?irksam, was durch den kleinen, eine Invertierung veranschaulichenden Kreis in herkömmlicher Weise bei einem Flip-Flop des Typs 7474 angezeigt ist. Das Vorliegen eines Signales mit hohem Pegel auf der Leitung 159A ruft somit ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel an dem Inverter 186 hervor, wodurch das Flip-Flop 157 über die Leitung 187 zurückgestellt wird. Durch die Rückstellung des Flip-Flops 157 erscheint ein Signal mit niedrigem Pegel an dem Ausgang Q und daher über die Leitungen 154 und 154a an dem Takteingang C des Flip-Flops 146 und dem Dateneingang D des Flip-Flops 170. Es ergibt sich keine Auswirkung im Hinblick auf das Flip-Flop 146, da der Takteingang auf ein negativ verlaufendes Signal nicht anspricht, d.h. die Rückkehr von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel veranlaßt nichts. Hinsichtlich des Flip-Flops 170 bedeutet jedoch das Schließen des Fensters des Generators 153, daß bei nunmehrigen Takten dieses Flip-Flops der über die Leitung 154A an den Eingang D aufgeschaltete niedrige Pegel zu dem Ausgang Q übertragen wird, wodurch umgekehrt der Ausgang (ü den Wert Logisch-"1" einnimmt und auf

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diesem hohen Pegel verbleibt. Somit ist es nicht länger möglich, ein Signal über die Leitung 156» das Gatter 178 und die Leitung 182 an den Tasteingang (-11) des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180 ■weiterzureichen. Mit anderen Worten kann kein Signal auf der Leitung 171, das anzeigt, daß nunmehr ein hoher Signalpegel an beiden Eingängen des UND-Gatters 168 anliegt, die Verriegelung des laufenden Zähl er aus ganges auf den Lej+ungen 149-1 Ms 149-16 und auf der Leitung 150 in den Ein/Ausgabe-Anschluß 180 hervorrufen. Koinzidenz der Signale kommt zu spät, um gültig zu sein und um von einer Taste herstammend angesehen zu werden. Das Schließen des Fensters bewirkt sonst nichts in dem System und der Zähler 147 spricht -weiterhin auf die Taktimpulse auf der Leitung 133 an. Es sei jedoch vermerkt, daß der Ausgang auf der Leitung 147-8, der den Leitungen 159 und 159A zugeführt wurde, ebenfalls über die Leitung 159 zu einem Zähler 190 verläuft, der nachstehend als Zeitablauf-Zähler bezeichnet ist und einen Teil des Zeitablaufgenerators 136 bildet. Der Zähler 190 ist ein 8-Bit-Binärzähler, der mit dem Zähler 147 identisch ist und vorzugsweise aus einem integrierten Schaltkreis entsprechend dem Typ SN 74393 bestehen kann. Die Leitung 159 ist an den Stift 190-1 angeschlossen, der dem Takteingang für den niedrigrangigen 4-Bit-Zähler der kombinierten 8-Bit-Einheit entspricht. Der Takt versucht den Zählstand des Zeitablauf-Zählers 190 um Eins zu erhöhen. Es sei jedoch vermerkt, daß die Anschlußstifte 190-2 und 190-12 (die die Rückstelleingänge des Zählers 190 darstellen) über* eine Leitung 191 mit dem Ausgang (-3) eines ODER-Gatters 192 mit zwei Eingängen verbunden sind, dessen Eingänge an die Leitungen 119A und 119B angeschlossen sind. Wie früher erwähnt, sind die Leitungen 119A und 119B an die Eingangsleitungen 118Δ und 118B des Kanales A und des Kanales B zu der Logikeinheit 24 angeschlossen. Solange demgemäß

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ein Impuls auf irgendeiner dieser Leitungen ansteht, so wird dieser Impuls durch das ODER-Gatter 192 hindurchgereicht und wirkt über die Leitung 191 als Löschsignal auf die Anschlußstifte 190-2 und 190-12 ein, wodurch öegliches Zählen des Zeitablaufzählers 190 verhindert wird. Womöglich ergibt sich jedoch gemäß den Fig. 8a und 8b nicht langer irgendein Ausgangssignal an den Wandlern ?.?k und 22B, so daß auch keine ansteigenden Impulse auf den Leitungen 1T8A und 118B entstehen. Dies hat zur Folge, daß beim nächsten Mal, wo der Zähler 147 ein Ausgangssignal auf der Leitung 147-8 bildet, dieses Ausgangssignal erneut über die Leitung 159 zu dem Takteingang 159-1 mit dem Ergebnis übertragen wird, daß der Zeitablaufzähler 190 sodann seinen Zählstand um Eins erhöht. Dieses Ausgangssignal auf der Leitung 147-8 tritt sodann bei der Fortschaltung des Zählers 147 zyklisch auf. Eventuell ruft das Eintakten von Signalen in den Zeitablaufzähler 190 ein Ausgangssignal an seinem Anschlußstift 190-10 entsprechend einem Binärwert 16 hervor. Dies unterscheidet diesen Zähler von der Gewichtung, die diesem Stift in dem Zähler 147 zugeordnet ist, da die Unterstufen des Zeitablaufzählers 190 eine volle Gewichtung bei der Errechnung des Wertes der Stufe am Ausgang des Stiftes 190-10 ergeben. Der Binärwert von 16 für das auf der Leitung I60 auftretende Signal entspricht ebensovielen vollständigen Zyklen des Zählers 147 nach dem Verschwinden des letzten Impulses auf einer der beiden Leitungen 119A und 119B. Das Signal auf der Leitung 160, welches in der zuvor erläuterten Weise das Rückstellsignal bildet, ist somit um 2 us im Hinblick auf die Tatsache verzögert worden, daß jeder Zyklus des Zählers 147 ungefähr 128 ps benötigt, wenn dieser durch einen 2 MHz-Impulszug von der Taktimpulsquelle 134 getaktet wird. Die Verzögerung von 2 jus nach dem Auftritt des letzten Impulses auf einer der zwei Leitungen 119A und 119B ist ein beliebiger Wert und kann so eingestellt werden, daß die

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Anforderungen eines speziellen Systems erfüllt werden, indem die Leitung 160 an einen Ausgangsstift des Zählers 190 angeschlossen wird, der den notwendigen Binärwert aufweist (andere Ausgangsstifte sind nicht dargestellt, sind jedoch mit den Stiften des Zählers 147 identisch).

Der Rückstellgenerator 162 dient der Erzeugung eines Löschimpulses gemäß Fig. 8o, um den Zyklus der Logikeinheit 24 zu beenden. Die primäre Funktion des Löschimpulses besteht in der Rückstellung der Kanalverriegelungen 138A und 138B, um die Logikeinheit 24 in den Bereitschaftszustand für das nächste Niederdrücken der Taste zu versetzen. Der Rückstellgenerator 162 umfaßt ein Flip-Flop 163 vom D-Typ der zuvor beschriebenen Art, insbesondere den Typ 7474 der Firma Texas Instruments Inc.. Die Leitung 160 von dem Stift 190-11 des ZeitablaufZählers ist mit dem Takteingang C des Flip-Flops 163 verbunden, dessen Ausgang .Q über die Leitung 164 auf den Dateneingang D zurückgeführt ist. Da normalerweise ein Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 164 vorliegt, wie dies zuvor im Zusammenhang mit der Freigabe der Kanalverriegelungen 137 erwähnt wurde, wird durch die Pegeländerung auf der Leitung 160 das Flip-Flop getriggert und der an dem Eingang D vorliegende hohe Signalpegel übertragen, wodurch der Ausgang Q auf den niedrigen Signalpegel umschaltet.

Die Dauer des Rückstellsignales wird durch die Taktimpulsquelle 134 insofern gesteuert, als die Leitung 133 an eine Leitung 133A angeschlossen ist, die über einen Inverter 132 mit einer Leitung 135 verbunden ist, die zu einem Rückstelleingang R des Flip-Flops 163 führt. Nachdem das Flip-Flop 163 durch das Signal auf der Leitung 160 gesetzt worden ist, wird es somit durch die positiv verlaufende Flanke des nächsten Taktimpulses

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auf der Leitung 133A zurückgestellt, wobei der Inverter 132 aus der negativen Rückstell-Logik eine positive Rückstell-Logik macht. Da der Zähler 147 durch einen negativ verlaufenden Teil der Taktimpulse auf der Leitung 133 gesteuert wird und da Übertragungsverzögerungen bei der Übertragung der Zählstandsinformation von dem Zähler 147 zu dem Zähler 190 vorliegen, liegt die Dauer des Ausgangsimpulses in einer Größenordnung von weniger als einerHalfte einer Taktperiode, d.h. die Dauer ist geringer als 1/4 jus. Dies hat sich jedoch als ausreichend erwiesen, um die Wirksamkeit des Löschimpulses sicherzustellen, der über die Leitungen 164a und 164b den UND-Gattern 140A und 140B der Kanalverriegelungen 138A und 138B zugeführt wird. Der den Eingängen 140A-1 -und 14OB-1 der UND-Gatter zugeführte niedrige Signalpegel sperrt diese UND-Gatter, wodurch die umlaufenden Signale von den ODER-Gattern 139A und 139B über die entsprechenden Kreuzverbindungen 166A und 166B unterbrochen werden. Die Unterbrechung setzt einen niedrigen Signalpegel auf die Leitungen 141A und 141B, wodurch angezeigt wird, daß die Kanalverriegelungen zurückgestellt sind und daß der Logikzyklus der Einheit 24 vervollständigt ist. Der niedrige Pegel auf den Leitungen 141A und 141B setzt seinerseits einen niedrigen Pegel auf der Leitung 173 am Ausgang des ODER-Gatters 172, wobei dieser niedrige Pegel durch den Inverter 174 in einen hohen Pegel umgewandelt wird, der den Zähler 147 über die Leitung 145 an den Stiften 147-2 und 147-12 zurückstellt. Der Löschimpuls auf der Leitung 164a stellt die MSB-Verriegelung 146 über den Rückstelleingang R mit negativer Logik zurück. Der Zeitablaufzähler 190 v/ird zu diesem Zeitpunkt nicht zurückgestellt, sondern behält seinen Zählstand bei, was Fig. 8n entnommen werden kann, bis die nächsten Signale auf den Leitungen 119A und 119B auftreten, die das ODER-Gatter 192 durchlaufen und über die Leitung 191

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an den Stiften 190-2 und 190-12 den Zeitablaufzähler 190 zurückstellen. Diese Rückstellung setzt sich periodisch fort, solange die Signalzüge vorliegen. Die Verriegelung 170 des Koinzidenzschal tkreises wird durch den Löschimpuls nicht zurückgestellt, sondern durch das Auslesesignal, das von der Verv/endungseinheit 151 auf der Leitung 185 auftritt. Das Auslesesignal ist ein Signal mit negativer Logik, das dem·Rückstelleingang R mit negativer Logik des Flip-Flops 170 über die Leitung 185a zugeführt wird, wobei die Leitung 185a an die Leitung 185 angebunden ist. Der Grund für diese späte Rückstellung des Flip-Flops 170 liegt darin, daß eine vorzeitige Rückstellung den niedrigen Pegel auf der Leitung 156 an dem Eingang (-2) des UND-Gatters 178 entfernen ■ würde, welche die Verriegelung der Verzögerungsdaten in dem Ein/Ausgäbe-Anschluß 180 hervorruft, so daß die Information verstümmelt werden könnte, bevor das Auslesesignal auf der Leitung 185 empfangen wird. Aufgrund dieser Rückstellwirkung des .Auslesesignales ist ferner eine Leitung 185b an die Leitung 185a angeschlossen und wird als ein zweiter Eingang dem UND-Gatter 178 zugeführt, so daß während des Vorliegens des Auslesesignales auf der Leitung 185 der Ausgang des UND-Gatters 178 auf der Leitung 182 auf niedrigem Pegel gehalten wird, obgleich das Flip-Flop 170 zurückgestellt worden ist und das Signal auf der Leitung 156 infolge des niedrigen Pegels auf der Leitung 185A, die an den Rückstelleingang R des Flip-Flops 170 angeschlossen ist, den hohen Pegel eingenommen hat. Das Signal auf der Ausleseleitung 185 stellt in gleicher Weise die interne Verriegelung in dem Ein/Ausgabe-Anschluß 180 zurück, die ein Signal DG (DG = data good) mit negativer Logik auf der Leitung 184 zu der Verwendungseinrichtung 151 übertragen hat. Letztlich ist ersichtlich, daß ein Signal KS mit negativer Logik auf der Leitung 188 dem Rückstelleingang R des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180 und einem Voreinstelleingang P des Flip-Flops

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über eine Leitung 188A zugeführt wird, wobei die letztgenannte Leitung an die Leitung 188 angeschlossen ist. Diese Eingänge werden zusammen mit den Leitungen 188 und 188a benutzt, um den Systemzustand auszulösen, wenn die Spannung eingeschaltet wird. Nachdem alle Flip-Flops zurückgestellt worden sind, ist die Einrichtung 10 bereit, die nächsten Eingangssignale, die über die Kanäle A und B empfangen werden, zeitlich zu bewerten.

Die MSB-Verriegelung 146 liefert ein Datenbit für die endgültigen Daten, um zu unterscheiden, ob das Führungssignal auf dem Kanal· A oder auf dem Kanal B- angekommen ist. Gemäß Fig. 4 sind die Anschläger 18 symmetrisch um den Mittelpunkt 814 der Stange 20 und mit gleichem Abstand angeordnet. Die beiden Signalzüge, die durch einen Anschläger 18 auf jeder Seite des Hittelpunktes 114 erzeugt werden, besitzen daher die gleiche Zeitverzögerung zwischen ihren ersten positiven Halbwellen wie die -beiden Signalzüge, die durch den Anschläger 18 in gleichem Abstand vom Mittelpunkt 114 aber auf der gegenüberliegenden Seite erzeugt werden. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird es daher erforderlich, das sechste binäre Bit beliebig der einen oder der anderen Seite der Tastatur 12 zuzuordnen. Zum Zwecke der Erläuterung vrarae, wie bereits vorher erwähnt, die linke Seite bzw. der Kanal B ausgewählt. Es ist nun erforderlich, festzustellen, ob das Führungssignal von der rechten oder der linken Seite der Stange 20 herstammt. Gemäß Fig. 7 ist ersichtlich, daß die MSB-Verriegelung 146 ein Flip-Flop vom D-Typ ist und einen Dateneingang D, einen Takteingang C, einen Rückstelleingang R mit negativer Logik und einen Ausgang Q aufweist. Das Flip-Flop 146 ist ein TTL-Schaltkreis vom D-Typ, welcher bei der positiv verlaufenden Flanke des Taktimpulses triggert, um die Daten am Eingang D zu dem

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Ausgang Q zu übertragen. Aufgrund eines möglichen Spannungsanstiegs ist die hier geeignete Einheit ein Flip-Flop der zuvor ■beschriebenen Art mit höherer Geschwindigkeit, das von der Firma Texas Instruments Inc. unter der Typnummer 74H74 vertrieben
wird, wobei das erste Zahlenpaar angibt, daß es sich bei der
Einheit um einen Baustein der 74er Serie handelt und wobei der Buchstabe .H anzeigt, daß es sich um eine Hochgeschwindigkeitseinheit handelt. Die Ansprechzeit für dieses Flip-Flop beträgt nur 15 ns im Vergleich zu den 20 ns Ansprechzeit für die Einheiten, die für die anderen Verriegelungen geeignet sind. Die Einheit mit höherer Geschwindigkeit ist aus einem Grund erforderlich, der noch näher hervorgeht. Der Dateneingang D des
Flip-Flops 146 ist an die Ausgangsleitung 141B der Verriegelung 148B des Kanales B über eine Leitung 143B angeschlossen, wobei die Leitung 143B mit der Leitung 141B verbunden ist. Der Takteingang C. des Flip-Flops 146 ist mit der Leitung 154 verbunden, die an den Ausgang Q des Feiistergenerator-Flip-Flops 157 angeschlossen ist. Der Ausgang Q befindet sich anfänglich auf einem niedrigen Pegel und nimmt aber den hohen Pegel ein, wenn beispielsweise das Flip-Flop 157 gesetzt wird. Das Setzen tritt
immer dann auf, wenn ein Eingangssignal entweder auf dem Kanal A oder auf dem Kanal B einen Zyklus der Logikeinheit ausgelöst hat und wenn daher das Fenstergenerator-Flip-Flop 157 über-die Leitung 148 von dem ODER-Gatter 172 in der zuvor beschriebenen Weise gesetzt worden ist. Die Veränderung auf einen hohen PegeJL auf der Leitimg 154, die an den Takteingang C des Flip-Flops
146 angeschlossen ist, triggert die Übertragung des Status des Dateneinganges D zu dem Ausgang Q. Gemäß Fig. 8d ist das
Fenstersignal 154 ein wenig höher als das ursprüngliche
Signal auf der Leitung 141B, das in Fig. 8c gezeigt ist, und aufgrund der Gatterverzögerungen den hohen Pegel einnimmt. Da die

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gleichen Signale sowohl den Anstieg des Dateneingangssignales als auch des Takteingangssignales an dem Flip-Flop 146 hervorrufen, ist sogar mit den Gatterverzögerungen das .Antwortverhalten des Dateneinganges am Rande liegend, wenn die Umstände das obere Ende des Toleranzbereiches begünstigen. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine schnellere Einrichtung für das Flip-Flop 146 gegenüber dem Flip-Flor.' 157 zu benutzen. Venn dann das Führungssignal auf dem Kanal B auftritt, so setzt es die Verriegelung 138B und setzt ein Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 141B. Dieses Signal mit hohem Pegel durchläuft das ODER-Gatter 172 und die Leitung 148, um das Flip-Flop 157 zu setzen, und es setzt aufgrund des schnellen .Ansprechverhaltens mit Sicherheit ein Signal mit hohem Pegel an dem Dateneingang D des Flip-Flops 146 über die Leitung 143B, so daß das Setzen des Flip-Flops 157 ein Signal mit hohem Pegel zu dem Ausgang Q des Flip-Flops 146 taktet und somit auch über die Leitung 150 zu dem Ein/Ausgabe-Anschluß 180. Dort wird es verriegelt, wenn die nachfolgende Ankunft des Signales auf der Leitung 118A das Setzen des Koinzidenzschaltkreis-Flip-Flops 170 hervorruft mit der gleichzeitigen Übertragung der Zählerausgangssignale auf den Leitungen 149-1 bis 149-16 und des Wertes auf der Leitung 150 zu den Datenverriegelungen des Ein/Ausgabe-Anschlusses 180. Ein hoher Pegel auf der Leitung 150 zeigt an, daß das Führungssignal auf dem Kanal B aufgetreten ist, d.h., daß der von der Tastatur 12 getriggerte Anschläger 18 auf der linken Seite von dem Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet war. Wenn umgekehrt das Führungssignal auf dem Kanal A auftritt, so setzt der niedrige Pegel an dem Dateneingang D des Flip-Flops 146 einen niedrigen Pegel an dem Ausgang Q, wenn die Leitung 154 den hohen Pegel einnimmt, um die Übertragung des Status am Eingang D zu takten. Dies bedeutet aber keine Änderung, da das Flip-Flop 146 anfänglich sich im rückgestellten Zustand

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befindet. Der Ausgang Q des Flip-Flops 146 verbleibt sodann auf einem niedrigen Pegel gemäß Fig. 8f, um anzuzeigen, daß das Führungssignal auf dem Kanal A aufgetreten ist und daß das sechste Bit den Wert logisch "O" auf v/eisen soll, wobei der Zählstand 31 oder -weniger beträgt.

Die vorstehend beschriebene Codiereinrichtung umfaßt eine Stange 20, einen oder mehrere Anschläger 18 (bzw. 18a), die symmetrisch (oder asymmetrisch) um den Mittelpunkt 114 der Stange 20 angeordnet sind, piezoelektrische Wandler 22A und 22B, die mit entsprechenden Enden 98 und 100 der Stange 20 befestigt sind und die Umwandlung irgendwelcher Schallwellen in elektrische Signale bewirken, wobei sich die Schallwellen in der Stange 20 beim Auf treffen des Anschlägers 18 (bzv;. 18a) fortpflanzen. Die elektrischen Signale werden in ein FührungsSignal und ein Folgesignal getrennt und einer Logikeinheit 24 zugeführt, die einen Binärzähler 147 umfaßt, der durch eine, freischwingende Taktquelle 134 angesteuert wird. Das Führungssignal startet den Zähler 147, wobei der Zählerausgang in binärer Codeform auf fünf (bzw. sechs) Leitungen 149-1 bis 149-16 (bzw. 149-32 im asymmetrisehen Fall) auftritt, und der Ausgang auf einer weiteren Leitung 150 ein höherrangiges Bit mit dem binären Gewicht 32 liefert (wie dies im symmetrischen Fall erforderlich ist). Der Code auf diesen Leitungen wird in den temporären Speicher einer Ausgabesteuerung 158 bei der Ankunft des Folgesignals übertragen. Der gespeicherte Code in der Ausgabesteuerung 158 kann einer Verwendungseinrichtung 151 sofort oder auf Anforderung zugeführt werden. Die Anschläger 18' können betriebsmäßig mit dem Tastenmechanismus 14 einer Tastatur verbunden sein.

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Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen enthalten sein, ohne daß von dem Geist der Erfindung oder der wesentlichen Charakteristik derselben abgewichen wird. Insbesondere kann, wie dies dem Fachmann auf der Hand liegt, der einzelne Anschläger gemäß Fig. 4 in irgendeiner der Stellungen gemäß Fig. 5 beweglich sein und dort betätigt werden, um das gewünschte codierte Ausgangssignal zu erzeugen. In gleicher Weise kann das eine Gesamt-Fenstersignal gemäß Fig. 8d durch eine Reihe kurzer Fenster ersetzt werden, wobei jedes eine vorbestimmte Verzögerungszeit umfaßt. Während Fig. 4 die Verwendung longitudinaler Wellen impliziert-, liegt es ferner dem Fachmann auf der Hand, daß Torsionswellen, Quer- bzw. Scherwellen, Oberflächen usw. alleine oder in Kombination verwendet werden können. Darüber hinaus ist es klar, daß nur ein Wandler 22 an einem Ende der Stange 20 das Führungs- und Folgesignal bilden kann, in den direkte und reflektierte Wellen aufgenommen werden, was jedoch ein ausgefeilteres und teuereres System erfordert. Während das hinzugefügte Bit zur Unterscheidung zwischen den beiden Gruppen identischer Codes für die symmetrische Anordnung als das signifikanteste Bit dargestellt worden ist, ist es ebenfalls klar, daß die Unterscheidungsinformation in irgendeiner anderen Reihenfolge angeordnet werden kann. Beispielsweise kann diese Information das am wenigsten signifikante Bit oder auch mehr als ein Bit erfassen, falls dies gewünscht wird.

Die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als beispielhaft und nicht einsehränkend zu betrachten, wobei der Rahmen der Erfindung anstelle durch die vorstehende Beschreibung durch die angefügten Ansprüche aufgezeigt wird. Alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Bereiches einer Äquivalenz der Ansprüche, sollen hierbei umfaßt werden.

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Leerseite

Claims (1)

1. PATENTANWALT ο g r η -I η «ι

   DiPUNG 2850131

   HELMUT GÖRTZ

   ό F -■ ο r. ι :' -..· .·! o in λ»; α i η 70
   SchneckeiiiSoiii.-. 17 - Ιοί. 617079

   17. November 1978 GzHz/Ra.

   SCM Corporation

   Code-Erzeugungseinrichtung

   Patentansprüche

   Einrichtung zur Erzeugung eines Codes gemäß einer mechanischen Bewegung, gekennzeichnet durch ein Glied zur Übertragung von Vibrationsenergie; Mittel zum Induzieren von Vibrationsenergie in dem Glied aufgrund der mechanischen Bewegung, wobei die Vibrationsenergie getrennte Wellenfronten bildet, die sich in auseinanderlaufenden Richtungen fortpflanzen; eine wirkungsmäßig mit dem Glied verbundene Einrichtung zur Umwandlung der Wellenfronten in Signale mit einer Zeitfolge dazwischen; und

   eine mit der Umwandlungseinrichtung verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignales aus der Zeitfolge entsprechend der mechanischen Bewegung.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale ein aus der ersten ankommenden Wellenfront umgewandeltes Führungssignal und ein aus der zweiten ankommenden Wellenfront umgewandeltes Folgesignal umfassen.

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   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied ein längliches Glied ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Glied eine zylindrische Stange ist.

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Stange aus Metall besteht.

   6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Induziermittel an mehreren Stellen entlang des länglichen Gliedes betätigbar ist, wobei eine diskrete Zeitfolge für jede Stelle existiert.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Glied einen Mittelpunkt aufweist, und daß die verschiedenen Stellen in seitlicher Symmetrie zu dem Mittelpunkt angeordnet sind.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Paar von Wandlern in gleichem Abstand von dem Mittelpunkt.

   9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal eine Codeform aufweist, daß die Wandler an den Enden des länglichen Gliedes angeordnet sind und
   daß ferner auf einen der Wandler ansprechende Mittel vorgesehen sind, die unterschiedliche Codes für symmetrische
   Stellen liefern, welche einen Anstieg für identische Zeitfolgen ergeben.

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   ~ 3 —

   10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung ein Paar von Wandlern aufweist, die mit dem Glied in unglei chen Abständen von den Induziermitteln verbunden sind.

   11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler aus' piezoelektrischem Material bestehen.

   12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Ausgangssignales einen elektronischen Zeitschaltkreis umfassen.

   13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Zeitschaltkreis aufweist: einen Zähler mit einem codeförmigen Ausgangssignalj eine Taktquelle zum Betrieb des Zählers mit einer vorbestimmten Frequenz; eine Einrichtung zur Auslösung des Zählens durch den Zähler mit der vorbestimmten Frequenz aufgrund des aus der ersten ankommenden Wellenfront abgeleiteten Führungssignales; und eine betriebsmäßig an den Zähler angeschlossene Einrichtung, die das dann bestehende codeförmige Ausgangssignal des Zählers aufgrund des aus der zweiten ankommenden Wellenfront abgeleiteten Folgesignales festhält.

   14. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einer niederdrückbaren Taste, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bewegung beim Niederdrücken der Taste entsteht und das Ausgangssignal aus einem Code entsprechend der niedergedrückten Taste besteht.

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   15. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induziermittel einen Anschlaghammer für den Aufschlag auf das längliche Glied umfassen.

   16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das längliche Glied aufschlagende Anschlaghammer eine hörbare Vibration in dem Glied erzeugt.

   17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlaghammer einen federnden länglichen Draht aufweist, der an einem Ende fest eingespannt ist und ein freies Ende aufweist, welches bei einer Auslenkung und Freigabe auf dem länglichen Glied aufschlägt.

   18. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Induziermittel aus einer flexiblen Stahlfeder besteht, die-so eingespannt ist, daß sie aus einer entspannten ersten Stellung in eine ausgebogene zweite Stellung und zurück in die erste Stellung bewegt werden kann, um an dem länglichen Glied aufgrund der niedergedrückten Taste anzuschlagen.

   19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Induziermittel eine Einrichtung zur Führung der Stahlfeder bei ihrer Bewegung aufweist.

   20. Einrichtung zur Erzeugung eines Signales entsprechend einer betätigbaren Taste in einer Tastatur mit wenigstens zwei Tasten, gekennzeichnet durch:

   ein Glied zur Übertragung von Vibrationsenergie;

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   die Tasten betätigbaren Mittel, um dem Glied eine Vibrationsenergie an unterschiedlichen Stellen durch jede Taste mitzuteilen;

   eine Einrichtung zur Feststellung der übetragenen Energie an zwei räumlich getrennten Stellen, wobei deren Ausgänge angeschlossen sind an

   eine Einrichtung zur Bildung eines Signales entsprechend der Ankunftszeitdifferenz der übertragenen Vibrationsenergie an der Feststelleinrichtung, wodurch ein eindeutiges Signal für jede betätigte Taste erhalten wird.

   21. Einrichtung für eine Tastatur mit wenigstens zwei niederdrückbaren Tasten zur Erzeugung eines eindeutigen Codes entsprechend jeder Taste, gekennzeichnet durch ein längliches Glied zur Übertragung akustischer Energie; einen jeder Taste zugeordneten und entlang des länglichen Gliedes im Abstand angeordneten Anschlaghammer für den Anschlag auf dem Glied und zur Induzierung akustischer Energie, wobei jeder Anschlaghammer aufgrund des Niederdrückens der zugeordneten Taste betätigt wird und die induzierte akustische Energie getrennte Wellenfronten bildet, die sich in auseinanderlaufenden Richtungen fortpflanzen;

   eine wirkungsmäßig mit dem länglichen Glied verbundene Einrichtung zur Umwandlung der Wellenfronten in ein Führungssignal und in ein Folgesignal mit einer Zeitfolge dazwi s chen; und

   eine mit der Umwandlungseinrichtung verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines eindeutigen Codes entsprechend jeder Taste.

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   285Q191

   22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung ein Paar von Wandlern umfaßt, die betriebsmäßig mit dem länglichen Glied an räumlich getrennten Stellen verbunden sind, und daß der Anschlaghammer, der zu jeder Taste gehört, eine unterschiedliche Position entlang des länglichen Gliedes mit ungleichen Abständen von dem Paar von Wandlern aufweist.

   23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlaghämmer um einen Mittelpunkt des länglichen Gliedes im Abstand angeordnet sind.

   24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlaghämmer paarweise symmetrisch um den Mittelpunkt angeordnet sind, wobei gleiche Zeitfolgen für jedes symmetrische Paar auftreten, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, die auf die Erzeugung des Führungssignales durch einen der Wandler ansprechen und einen eindeutigen Code erzeugen.

   25. Verfahren zur Erzeugung eines Codes entsprechend einer mechanischen Bewegung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   Erzeugung einer mechanischen Bewegung; Induzierung von Vibrationsenergie in einem Glied aufgrund der mechanischen Bewegung, wobei die Vibrationsenergie getrennte Wellenfronten bildet,die sich in auseinanderlaufenden Richtungen fortpflanzen;

   Umwandlung dieser Wellenfronten in ein Führungssignal und ein Folgesignal mit einer Zeitfolge dazwischen; und Erzeugung des entsprechenden Codes aus der Zeitfolge.

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   26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte:

   Anordnung einer niederdrückbaren Taste, und

   Erzeugung der mechanischen Bewegung beim Niederdrücken der Taste.

   27. Verfahren nach Anspruch '25, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

   Anordnung eines Zählers mit einem codeförmigen Ausgangssignal,

   Auslösung der Zählung aufgrund des Führungssignales, und Festhalten des Zählstandes am Zählerausgang aufgrund des Folgesignales.

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