DE3029146C2 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Markierungsimpulsen für Schreibspuren bei Registriergeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Markierungsimpulsen mit schreibgeschwindigkeitsabhängiger Folgefrequenz für Analogsignale abbildende Schreibspuren bei Registriergeräten.

Eine derartige Anordnung ist in der DE-AS 23 08 577, in Spalte 6, Zeilen 13 bis 40 mit Bezug auf die Figur 1 der Auslegeschrift beschrieben.

Vorweg sei zu diesem Stand der Technik erwähnt, daß die dort erzeugte Impulsfrequenz nicht exakt der Schreibgeschwindigkeit entspricht, weil die beiden Komponenten der Schreibgeschwindigkeit, nämlich die Registrierstreifen-Vorschubgeschwindigkeit und die Analogsignal-Änderungsgeschwindigkeit, vektoriell addiert werden müßten. Bei der bekannten Anordnung werden jedoch einfach zwei Impulsfolgen, die jede einer der Komponenten entspricht, arithmetisch addiert.

Die Erzeugung einer mit ihrer Frequenz der Analogsignal-Änderungsgeschwindigkeit proportionalen Impulsfolge stützt sich bei der bekannten Anordnung auf das dort vorgesehene Meßsystem, das ein selbstkompensierendes System mit einem Servomotor ist. Die Drehgeschwindigkeit des Servomotors, der den Schreibstift über die Registrierfläche führt, entspricht dabei der Änderungsgeschwindigkeit des aufzuzeichnenden Signals. Bei der Anordnung aus der Auslegeschrift wird die Drehgeschwindigkeit des Servomotors mit Hilfe eines fotoelektrischen Wandlers (Lochscheibe und Abnehmer) in eine Impulsfrequenz umgewandelt. Die bekannte Anordnung zeigt demnach nur für ein ganz spezielles Meßsystem einen Weg, wie eine Impulsfolge mit einer der Signaländcrungsgeschwindigkeit proportionalen Frequenz gewonnen werden kann. Zudem bedeutet eine Lochscheibe eine Vermehrung der trägen Massen des Servosysteins, welche die höchste noch wiederzugebende Frequenz der aufzuzeichnenden Signale begrenzt. Weiter beansprucht eine Lochscheibe am Servomotor mit dem dazugehörigen fotoelektrischen Abnehmer zusätzlichen Raum an einer bestimmten Stelle und schränkt damit die Freizügigkeit des Konstrukteursein.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine oben beschriebene Schaltungsanordnung auf rein elektronischer Basis zu schaffen.

Die Lösung der vorstehend genannten Hauptaufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gegeben.

Die neue Lösung macht ihre Anwendung von der Art des verwendeten Meilsystems unabhängig und stellt keine besonderen Anforderungen an ihre räumliche Anordnung.

Neben den im kennzeichnenden Teil des Anspruches I angegebenen Merkmalen bestehen keine weiteren Bedingungen für die Art des verwendeten Analog-Digital-Wandlcrs. Derartige Wandler gibt es in integrierter Bauweise verhältnismäßig preiswert auf dem Markt. Seme Verwendung ist völlig unabhängig vom Meßsystern des Registriergeräts, weil er unmittelbar vom Analogsignal beaufschlagt wird und daraus eine signaländerungsgeschwindigkeitsproportionale Impulsfolgefrequcn/ ableitet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zweckmäßig ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen, bei dem das Analogsignal und eine mit Hilfe eines Digjtal-Analog-Wandlers aus dem jeweiligen Stand eines zyklisch mit Zähltakten beaufschlagten Zählers erzeugte Treppenspannung den Eingängen eines Komparators zugeführt sind. Der Ausgang des !Comparators liegt über einen Monoflop am Setzeingang eines mit seinem D-Eingang an einem Ausgang des Zählers für dessen Bit niedrigsten Stellwcrtes angeschlossenen Flip-Flops. Am Ausgang des Flip-Flops ist eine Impulsfolge mit der Änderungsgeschwindigkeit des Analogsignals proportionaler Frequenz zu entnehmen.

Dabei bildet die Anzahl der Zeitrasterinkremente, also die Anzahl der Wechsel des Bits niedrigster Wertigkeit des Zählers, die zwischen zwei durch eine Änderung des Analogsignals um höchstens eine Stufe der Treppenspannung ausgezeichneten Koinzidenzsignalen des Komparators abgelaufen sind, ein Maß für den Anstieg des Analogsignals. Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt einen Analog-Digital-Wandler vom Nachlauftyp dar.

Es ist zweckmäßig, ein am VergleichLoingang des Komparators liegendes Analog-Speicherglied während jeder Konversion durch einen vom Ausgangssignal des Monoflops gesteuerten Schalter kurzzeitig mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers zu verbinden. Im Analog-Speicherglied wird damit von Konversion zu Konversion jeweils die bei der vorausgehenden Konversion für eine Koinzidenz mit dem Analogsignal erforderliche Treppenspannung gespeichert. Diese Maßnahme verleiht der Schaltungsanordnung eine Hysteresewirkung.

Am invertierenden Eingang des Komparators liegt neben dem Analogsignal die diesem entgegengesetzt gepolte überhöhte Treppenspannung.

Die Treppenspannungsüberhöhung wird von einem mit der Taktimpulsfolge gesteuerten Zeitglied aus einer Kondensator-Ladeschaltung der Treppenspannung überlagert. Die Treppenspannungsüberhöhung setzt zeitlich verschoben erst nach der Treppenanstiegsflanke ein und endet auch schon vor der nächsten Anstiegsflanke. Auf diese Weise werden die Komparatoreingänge vor Nadelimpulsen geschützt, die evtl. bei der Umschaltung des Digital-Wandlers von Treppenstufe zu Treppenstufe entstehen.

Zweckmäßig wird der Taktimpulsgenerator während der Dauer des Ausgangssignals des Monoflops durch dieses Signal gesperrt.

Für die Anwendung der neuen Schaltungsanordnung bei einem Mehrkanai-Registriergerät ist für jeden Kanal ein eigener, über einen von der Reset-Flanke der Trepper^pannung weitergeschalteten Umschalter eingeschalteter Komparator mit am Komparatorausgang angeschlossenem Monoflop sowie ein eigener Flip-Flop vorgesehen.

Wie schon eingangs erwähnt, ist es nicht notwendig, die den beiden Komponenten der Schreibgeschwindigkeit entsp.echenden Impulsfolgen zu riddieren, obwohl die neue Schaltungsanordnung natürlich unabhängig davon ist, wie ihre Ausgangsimpulsfolge weitcrvcrarbcilet wird. Im bevorzugten Atisführunsrsbcispicl ist jedenfalls vorgesehen, für eine schreibgeschwinciigkcilsabhängigc Markierungsimpulsfolge jeweils nur die überwiegende Komponente der Schreibgeschwindigkeil heranzuziehen. Als Vergleicher für die den beiden Komponenten entsprechenden Impulsfolgefrequenzei. ist ein Zähler vorges^.ien, der zugleich von einer der Papier-Vorschubgeschwindigkeit entsprechenden Impulsfolge gesetzt und von der Analog-Signal-Äriderungsgeschwindigkeit entsprechenden Impulsfolge zurückgesetzt wird. Ausgewählte Bitausgänge des Zählers schalten die jeweils höhere Frequenz durch.
Die Erfindung wird an zwei Figuren erläutert.
Fig. 1 stellt prinzipmäßig eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer der Analog-Signal-Änderungsgeschwindigkeit proportionalen Impulsfolge dar. In

iü Fig.2 ist ein Schaltbild dargestellt, das Einzelheiten zur Auswahl der jeweils überwiegenden Komponenten der Schreibgeschwindigkeit und einer Logik zur Erzeugung besonderer Markierungsmuster ieigt.

In Fig. I ist der Clock-Eingang eines Zählers 1 mit dem Ausgang eines freilaufenden Oszillators 2 verbunden. Bitausgänge des Zählers 1 liegen an entsprechenden Eingängen eines Digital-Analog-Wandlers 3. Der Analogausgang des Digital-Analog-Wandlers 3 ist über eine Pufferstufe 4 und über Schalter 5 bzw. 5' an zwei Analog-Speicherglieder 6 bzw. 6' gelegt, die ihrerseits jeweils an die nichtinvertierendrr/ (+)-Eingänge von Kompsratoren 7 bzw. T angeschlossen sind. Die Ausgänge der Komparatoren 7 und T sind über Monoflops 8 bzw. 8' mit Takteingängen eines Doppel-Flip-Flops 10 bzw. 10' verbunden. D-Eingänge der Flip-Flops 10 und 10' liegen parallel am Bit niedrigster Wertigkeit (LBS) des Zählers 1. Die Ausgänge der MonoHops 8 bzw. 8' steuern die Schalter 5 bzw. 5', die in der Zeichnung als mechanische Schalter

κι dargestellt, in Wirklichkeit jedoch als elektronische Schalter ausgeführt sind. Weiter liegen die Ausgänge der Monoflops 8 bzw. 8' jeweils über eine Diode 11 bzw. W an einem Sperreingang des Oszillators 2. der eine Zähltaktimpulsfolgo für den Zähler 1 liefert.

3) Der Ausgang des Oszillators 2 steuert über ein Zeitglied 12 zwei Schalter 13 und 14. die zur Ladung bzw. zur Entladung einer Kondensator-Ladeschaltung 15 dienen. Dadurch wird dem Ausgang der Pufferstufe 4. der eine Treppenstufenspannung führt in jeder Stufe eine Treppenstufen-Überhöhungsspannung überlagert. Die aufgestockte Treppenstufenspannung liegt über .inen weiteren Verstärker 16 an invertierenden Eingängen der beiden Komparatoren 7 und 7'. An den gleichen Eingängen der Komparitoren liegen außerdem über Tiefpässe 17 bzw. 17' Verstärker 18 bzw. 18' und gegebenenfalls über fotoelektronische Wandler 19 bzw. 19' die Analogsignale zweier Registrierkanäle. Ebenfalls an den gleichen invertierenden Eingängen der Komparatoren 7 bzw. 7' liegen unterschiedliche Ausgänge eines Umschalters 20. Der Umschalter ist über einen Verstärker 21 von der !Reset-Flanke der Treppenstufenspannung gesteuert. Er legt abwechselnd an die invertierenden Eingänge der Komparatoren 7 b7v/. T eine zur Sperrung dieser Eingänge genügend

^r>~. negative Spannung. (^-Ausgängen des Doppel-Flip Flops 10 und 10' ist jeweils für einen Kanal eine der Änderungsgeschwindigkeit des jeweiligen Analogrig nals entsprechende Impulsfolgenfrequenz zu entnehmen.

Wj Die gesamte Schaltung stellt im wesentlichen einen Analog-Digital-Wandler nach dem Nachlaufprinzip dar. Die in beiden Kanälen eintreffenden Analogsignale werden in den Komparatoren 7, T m:t einer aus dem Digital-Analog-Wandler 3 nach Maßgabe des jeweih-

h-> gen Zählerstandes des Zählers 1 erzeugten Treppenspannung verglichen. Besteht Gleichheit /wischen einem Analogsignal und der damit verglichenen Treppenstufenspannung, so spricht der Komparator 7

bzw. T an. Sein Ausgangssignal setzt den damit beaufschlagten Monoflop 8 b/w. 8'. Dessen Ausgangssignal sperrt für kurze Zeil den Oszillator 2. Nach Rücksetzen des Monoflops 8 bzw. 8' läuft der Oszillator 2 weiter und zahlt den Zähler 1 voll, der sich anschließend selbst zurücksetzt. Hat sich vor dem Zeitpunkt, in dem das Ausgangssignal eines der Monoflops 8 oder 8' am Sctzeingang des Doppcl-Flip-Flops 10, 10' anliegt, das Bit geringster Wertigkeit des Zählers gegenüber der vorhergehenden Konversion geändert, so springt das FipFlop 10 bzw. 10' um. Hat sieh d,is Bit geringster Wertigkeit jedoch nicht geändert. so bleibt das FNp-IIf)P 10 b/w. 10' in seiner bisher eingenommenen Stellung stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß an den (^-Ausgängen des Doppel-Flipflops 10. 10' eine Impulsfolge entsteht, die der Anderungsgeschwindigkeit des Analogsignals des jeweils gerade eingeschalteten Kanals entspricht. Die Wirkungsweise der Schaltungsteilc /ur Treppenstufen-I iberhöhung und der Analogspeicher 6 bzw. 6' wurde schon im einleitenden Teil erläutert.

In F ι g. 2 sind zwei Zähler 32, 33 mit ihren F.nable-IJngängen mit einer Klemme 31 verbunden, die eine Schntifrequen/ für den Schrittmotor des Registrierstrcifenvorschubs führt. Resct-Fjngänge der Zähler 32 und 33 sind jeweils an Verstärker 34, 35 angeschlossen, deren Steuerelektroden über Klemmen 36. 37 mit den Impulsfolgen beaufschlagt sind, deren Frequenzen den Analogsignal-Änderungsgeschwindigkeiten in /w ei Kanälen proportional sind. An Bitausgängen der Zahler 32 und 33. die der Ziffer 10 entsprechen. lieL'en I ND-Gatter 38 und 39. Die Ausgänge der ! NI) -Ga π er sind mit Set/- Eingängen zweier Flip-Flops 40 und 41 \erbunden. D'e Takt-Fingänge der Flip-Flops 40 und 41 sind jeweils m die entsprechenden Ausgänge der Versiärker 34 und 35 .ingeschlossen, welche die kurz ■•oiien.innten Kaiidlfrequenzen fuhren. F.ntgegengeset/.-te Ausgange jedes I iip-l lops 40 und 41 steuern jeweils ein Schalterpjar 42. 43. mit deren Hilfe die Takt-Eingänge zweier Zahler 44 und 45 entweder mit der Schntifrequen/ oder einer der k.inalfrequen/en belegt werden können. Untereinander verschiedene Bitaus gjngt der Zahler 44 und 45 sind an Fingänge zweier UND-Gatter 46 und 47 gelegt, von denen ein zweiter F.ingang jeweils mit dem Takt-Eingang des zugeordneten Zählers 44 bzw. 45 verbunden ist. Die Zähler 44 und 45 sowie die UND-Gatter 46 und 47 dienen zusammen mit daran angeschlossenen Endverstärkern 48, 49 der Frzeugung von Markierungsmustern für die .Schreibspuren eines Zweikanal-Regisiriergerätes. Zwei Schaltungen 50 und 51 sind im wesentlichen Differentialoren. die dazu dienen, die Schreibstromstärke von der Analogsignal-Änderungsgeschwindigkeit abhängig zu machen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung nach Γ i g. 2 für einen Kanal erläutert. Hat die an die Klemme 31 gelegte Schnttfrequen/ den Zähler 32 bis /ur Ziffer 10 weitergezahlt, bevor von tlei ,in der Klemme 36 liegenden Impulsfrequenz des Kanals I eine Rückstellung des Zählers 32 erfolgte, so zeigt der Ausgang des UND-Gatters 58 eine logische »I«, die den Zähler 32 über den Enable-Eingang festhält und die Ausgänge des Flip-Flops 40 über dessen SFT-Eingang auf logisch »I« bzw. »0« setzt. Dieser Zustand wird beibehalten, bis eine an der Klemme 36 eintreffende Kanalimpulsflankc den Zähler \2 zurücksetzt. Die nächste eintreffende Kanalinipulsflanke stellt die Ausgänge des Flip-Flops 40 um. wenn nicht inzwischen wieder die Ziffer 10 im Zähler 32 aufgelaufen ist. weil Sf-IT- und W-F.ingang dann auf logisch »0« liegen. Der geset/ti; Flip-Flop 40 schaltet über den rechten Schalter des Schalterpaares 42 die Schrittfrequenz, durch. Der nicht gesetzt Flip-Flop 40 schaltet dagegen über den linken Schalter des .Schalterpaares 42 die Kanalfreqiien/ durch.

Die rechte Hälfte der Schaltung nach F i g. 2 mit dem Zähler 32. dem UND-Gatter 39. dem Flip-Flop 41 und dem Schalterpaar 43 wirkt in entsprechender Weise.

In die Zähler 44 und 45 zählen die jeweils emgeschaltene Schrittfrequenz bzw. Kanalfrequenzen eine bestimmte Bitzahl ein. Diese Rii/ahl erzeugt im dargestellten Beispiel zusammen mit den Taktimpulsen über UND-Gatter 46 und 47 Strich b/w Strichpunktmuster /ur Markierung der Schreibspuren des Registriergerätes. Es können jedoch auch verschiedene Bitausgänge der Zahler 44 bzw. 45 über die UND-Gatter verknüpft w erden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Markierungsimpulsen mit schreibgeschwindigkeitsabhängiger Folgefrequenz für Analogsignale abbildende Schreibspuren bei Registriergeräten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Markierungsimpulsen mit der Änderungsgeschwindigkeit des Analogsignals proportionaler Folgefrequenz ein Wechsel des Bits niedrigster Wertigkeit bei Konversionsergebnissen eines Analog-Digital-Wandlers dient, an dessen Eingang das Analogsignal gelegt ist und dessen Wandlungsrate und Analogsignal-Quantelung im Verhältnis zur für ein gegebenes Registriergerät maximal zulässigen t5 Änderungsgeschwindigkeit des Analogsignals derart bemessen sind, daß sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Konversionen das Analogsignal um höchstens ein Quant ändert

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß ein das Analogsignal und eine mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers (3) nach Maßgabe eines zyklisch mit Zähltakten beschickten Zählers (1) erzeugten Treppenspannung vergleichender Komparator (7, T) vorgesehen ist, dessen Ausgang über einen Monoflop (8, 8') am Setzeingang eines mit seinem D-Eingang an einen Ausgang des Zählers (I) fur dessen Bit niedrigsten Stellenwertes angeschlossenen Flip-Flops (10, 10') liegt, an dessen Ausgang eine Impulsfolge mit der Änderungsgeschwindigkeit des Analogsignals proportionaler Frequenz entnehmbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß ein am Vergleichseingang ( + ) des Komparators (7, 7') liegendes Analog-Speicherglied (6, 6') über einen voni Ausgangssignal des Monoflops (8,8') gesteuerten Schalter (5,5') mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (3) verbindbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am (—)-Eingang des Komparators (7,7') dem Analogsignal die entgegengesetzt gepolte, überhöhte Treppenspannung überlagert ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Treppenspannungsüberhöhung von einem von der Traktimpulsfolge gesteuerten Zeitglied (12) aus einer Kondensator-Ladeschaltung (15) auf die Treppenspannung aufgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü- ^o ehe 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpulsgenerator (2) während der Dauer des Ausgangssignals des Monoflops (8,8') gesperrt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß für jeden " Kanal eines Mehrkanal-Registricrgerätes ein eigener, über einen von der Reset-Flanke der Treppenspannung weitergeschalteten Umschalter (20) eingeschalteter Komparator (7, 7'), Monoflop (8, 8') im Komparatorausgang sowie Flip-Flop (10, 10') w> vorgesehen ist.

8. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichcr für eine analogsignaländerungsge· schwindigkeitsproportionale Impulsfolgefreqiienz '"■ und eine papiervorschubgeschwindigkeitsproporti< >nalc Frequenz ein Zähler (32, 33) vorgesehen ist. tier zugleich vnn einer der Papiervorschubgeschwindigkeit entsprechenden Impulsfolge gesetzt und von einer der Analog-Signal-Änderungsgeschwindigkeit proportionalen Impulsfolge zurückgesetzt wird.