DE2913713C2

DE2913713C2 - Akustische Schreibkombination mit einem Schreibinstrument und einer zugeordneten Schreibtafel

Info

Publication number: DE2913713C2
Application number: DE2913713A
Authority: DE
Inventors: Jacob Jan Eindhoven Romein
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1987-03-19
Also published as: GB2018427B; GB2018427A; US4246439A; FR2423000B1; JPS54137921A; DE2913713A1; FR2423000A1; ATA266979A; AT375192B; NL7803764A; JPS61204244U; JPS6234347Y2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine akustische Schreibkombination mit einem Schreibinstrument und einer zugeordneten Schreibtafel, wobei das Schreibinstrument mit mindestens einer Ultraschallquelle versehen ist, die bei Berührung des Schreibinstruments mit der Schreibtafel impulsförmige Schallsignale ausstrahlt, die von mindestens zwei Mikrophonen aufgefangen werden, die am Rande der Schreibtafel angeordnet sind.
Eine derartige Schreibkombination ist aus der U.S. Patentschrift 38 38 212 bekannt. Das dabei verwendete Schreibinstrument kann aus einer Kreide oder einem Bleistift bestehen, der in einem Halter angeordnet ist, der einen Miniaturlautsprecher enthält.
Es wird auf einer Schreibtafel geschrieben, die bei Verwendung von zwei Mikrophonen aus einer Schultafel oder einem Papierbogen bestehen kann und bei Verwendung von drei Mikrophonen aus einer gebogenen Schreibfläche. Im ersten Fall können zwei linienförmige Kondensatormikrophone ausreichen, die am oberen Rand und an einer der Seiten der Schreibtafel angeordnet werden.
Auch ist es möglich, die Mikrophone zylinderförmig auszubilden; diese werden dann in den beiden oberen Ecken der Schreibtafel angeordnet.
Der Miniaturlautsprecher strahlt hauptsächlich impulsförmige Ultraschallsignale aus, die von den Mikrophonen aufgefangen werden. Anhand der aufretenden Verzögerung dieser Signale, welche Verzögerung von dem Abstand des Schreibinstrumentes von jedem Mikrophon abhängig ist, können die Koordinaten der Stelle des Schreibinstrumentes digital verarbeitet werden. Die Signale können dazu geeignet gemacht werden, über eine Telephonleitung einer bestimmten Stelle zugeführt zu werden oder diese Signale können in einem Aufzeichnungsträger gespeichert werden.
Die Impulsreihe wird kontinuierlich ausgestrahlt, aber nur diejenigen Bewegungen werden aufgezeichnet, die auf der Schreibtafel durchgeführt werden.
Es hat sich herausgestellt, daß die Platzkoordinaten dieser bekannten Schreibkombination nicht wirklich denjenigen der Schreibspitze des Schreibinstruments entsprechen. Dies kommt daher, weil es nicht möglich ist, diese Schreibspitze mit einer Schallquelle zu versehen. Abweichungen entstehen daher beim Kippen und Drehen des Schreibinstruments.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Anordnung anzugeben, mit der die Position des Schreibstiftes unabhängig von dessen Neigung erfaßt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß die Lage der beiden Schallquellen wechselweise gemessen wird, kann die Lage des Schreibinstruments - und folglich der Schreibspitze - genau ermittelt werden.
In einer Ausführungskombination nach der Erfindung sind die Schallquellen nahezu punktförmig und befinden sich auf einer Linie mit der Schreibspitze.
Jede Schallquelle besteht dann vorzugsweise aus einem Funkenüberschlag zwischen zwei Elektroden, die sich in einem Kunststoffblock befinden, welcher Block zugleich einen piezoelektrischen keramischen Einsatz nahezu gegenüber dem Funkenüberschlag enthält.
Der piezoelektrische Einsatz sorgt dafür, daß der Funkenüberschlag sehr schmal bleibt und dadurch mehr punktförmig wird und vermeidet weiterhin Zündverzögerung des Funkenüberschlags.
Es hat sich herausgestellt, daß ein optimaler Effekt erreicht wird, wenn der Abstand zwischen den Schallquellen und der der unteren Schallquelle von der Schreibspitze nahezu gleich ist.
Eine andere Schreibkombination nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die Schallquellen kreisförmig sind und im wesentlichen aus piezoelektrischen keramischen Ringen bestehen, deren Manteloberflächen mit Elektroden versehen sind.
Es ist dabei möglich, die Elektrode am Außenmantel mit Erde zu verbinden, wodurch ohne Gefahr das Schreibinstrument gehandhabt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße akustische Schreibkombination,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Schreibinstrument mit zwei punktförmigen Schallquellen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer punktförmigen Schallquelle,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer ringförmigen piezoelektrischen Schallquelle.
In Fig. 1 wird eine akustische Schreibkombination dargestellt, wobei ein Schreibinstrument 1 - als Kugelschreiber ausgebildet - sich über eine Schreibtafel 2 bewegt. Diese Schreibtafel kann ein Papierbogen oder eine Schultafel sein. Im letzteren Fall wird selbstverständlich eine Kreide verwendet, die in den akustischen Halter gesteckt wird.
Das Schreibinstrument ist mit zwei punktförmigen Schallquellen 3 bzw. 4 versehen, die eine Reihe impulsförmiger Ultraschallsignale ausstrahlen. Diese Signale werden von linienförmigen Mikrophonen 6 und 7 aufgefangen, die sich entlang je einer von zwei senkrecht aufeinander stehenden Seiten der Schreibtafel 2 erstrecken.
In Fig. 2 wird das Schreibinstrument 1 im Längsschnitt dargestellt. Die auf schematische Weise dargestellten Schallquellen 3 und 4 liegen fluchtend mit der Schreibspitze 5.
Eines der Mikrophone, beispielsweise 6, ist auf der rechten Seite des Instruments 1 angeordnet.
Die Abstände der Schallquellen 3 und 4 sowie der Schreibspitze 5 untereinander und zum Mikrophon 6 sind durch die Buchstaben a, b, p, q und r bezeichnet.
Die von den Schallquellen 3 und 4 ausgestrahlten Impulssignale erreichen mit einer Verzögerung die Mikrophone 6 bzw. 7. Über einen Abstand von 30 cm beträgt diese Verzögerung etwa 1 ms.
Die Verzögerungen werden gemessen und die Platzkoordinaten des Schreibinstrumentes lassen sich aus den gemessenen Verzögerungszeiten ermitteln.
Wichtig dabei ist, daß die Lage der Schreibspitze genau bestimmt wird. Dies erfolgt durch Verwendung zweier Schallquellen, wodurch die Lage des Schreibinstruments, d. h., der Winkel φ mit der Schreibtafel keinen Einfluß mehr hat.
Ausgedrückt in den obengenannten durch Buchstaben bezeichneten Abständen beträgt der Abstand der Schreibspitze 5 von dem linienförmigen Mikrophon 6: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;°Kr°k¤=¤@W:°Kbq°k+°Ka(q^p)°k:°Kb°k&udf54;&udf53;zl10&udf54;was für a = b wird:
r = 2q-p
woraus hervorgeht, daß diese Funktion von dem Winkel φ unabhängig ist.
Sobald die Schreibspitze 5 des Schreibinstrumentes das Papier bzw. die Schultafel - also die Schreibtafel - berührt, wird eine Mikroschaltung eingeschaltet. Diese betätigt eine Torschaltung in dem elektrischen Apparat, in dem die verzögerten Signale digital verarbeitet werden. Die Torschaltung bewirkt, daß die gezeichneten bzw. geschriebenen Symbole aufgezeichnet werden.
In Fig. 3 ist eine punktförmige Schallquelle auf schematische Weise dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffblock 11, dessen Abmessungen 5 × 2 × 2 mm betragen und in dem zwei Elektroden 12 und 13 angeordnet sind. Die Enden 14 und 15 sind zueinander abgewinkelt, wodurch ein sehr schmaler Spalt von 0,1 mm entsteht.
Die Elektroden 12 und 13 sind über einen Transformator mit einem Wickelverhältnis von 1 : 4 an eine Quelle von Spannungsimpulsen von 500 V angeschlossen, so daß zwischen den Enden 14 und 15 Spannungsimpulse von 2000 V auftreten, wodurch bei jedem Spannungsimpuls ein Funkenüberschlag 16 stattfindet.
Ein piezoelektrischer keramischer Einsatz 17 sorgt dafür, daß der Funkenüberschlag 16 sehr schmal bleibt und dadurch sich mehr oder weniger als punktförmige Schallquelle darstellt.
In Fig. 4 enthält das Schreibinstrument zwei übereinander angeordnete Schallquellen in Form piezoelektrischer keramischer Ringe 21 bzw. 22. Diese Ringe haben auf der Innen- sowie Außenseite eine Elektrode.
Die Außenelektroden sind mit Erde verbunden; die Innenelektroden sind über je eine Leitung 23 bzw. 24 an eine elektronische Speiseschaltung angeschlossen.

Claims

1. Akustische Schreibkombination mit einem Schreibinstrument und einer zugeordneten Schreibtafel, wobei das Schreibinstrument mit mindestens einer Ultraschallquelle versehen ist, die bei Berührung des Schreibinstruments mit der Schreibtafel impulsförmige Schallsignale ausstrahlt, die von mindestens zwei Mikrophonen aufgefangen werden, die am Rande der Schreibtafel angeordnet sind, und deren Ausgangssignale einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Position des Schreibinstruments auf der Schreibtafel zugeführt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibinstrument (1) mit zwei Schallquellen (3, 4) versehen ist, die sich in unterschiedlichen Abständen (a, a+b) von der Schreibspitze (5) in axialer Richtung übereinander befinden und wechselweise Signale abgeben, mit denen die Position des Schreibinstruments (1) unabhängig von dessen Neigung ( φ ) bestimmt werden kann.

2. Akustische Schreibkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallquellen (3, 4) nahezu punktförmig sind und mit der Schreibspitze (5) fluchtend liegen.

3. Akustische Schreibkombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schallquelle (3, 4) aus einer Funkenüberschlagstrecke (14, 15) zwischen zwei Elektroden (12, 13) besteht, die sich in einem Kunststoffblock (11) befinden, der zugleich einen piezoelektrischen keramischen Einsatz (17) nahezu gegenüber der Funkenüberschlagstrecke enthält.

4. Akustische Schreibkombination nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zwischen den Schallquellen (3, 4) und der Abstand (a) der unteren Schallquelle (3) von der Schreibspitze (5) nahezu gleich sind.

5. Akustische Schreibkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallquellen (3, 4) kreisförmig sind und im wesentlichen aus piezoelektrischen keramischen Ringen (21, 22) bestehen, deren Manteloberflächen mit Elektroden versehen sind.