DE3030266C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft analog registrierende Ein- oder Mehr­ kanalschreiber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Zur Auswertung des auf dem Schreibstreifen aufgezeichneten Verlaufs der Meßgrößen ist die genaue Kenntnis aller einge­ stellten Parameter unerläßlich. Sowohl die eingestellte Papiergeschwindigkeit als auch die Stellungen der Bedienungs­ elemente jedes einzelnen Registrierkanales müssen bekannt sein.

Zu diesem Zweck wurden bisher diese Daten in der Regel hand­ schriftlich auf dem Registrierstreifen oder in einem getrennt geführten Meßprotokoll vermerkt. Bei einer nachträglichen Auswertung sind dann häufig Unsicherheiten aufgetreten, weil nicht alle Parameter notiert worden waren, oder Zweifel über die richtige Zuordnung zwischen Registrierstreifen und Proto­ koll bestanden. Häufig werden auch Registriergeräte zur Auf­ gabe des Ergebnisses von selbsttätig ablaufenden chemischen Analysen benutzt. Die Zuordnung zwischen Probe und Schreib­ diagramm muß jeden Irrtum ausschließen, wenn es sich z. B. um klinische Analysen handelt.

Es sind auch Registriergeräte bekanntgeworden, welche selbst­ tätig eine Teilbereichsumschaltung ausführen, wenn die zu registrierenden Meßgröße den Aufzeichnungsbereich über- oder unterschreitet. Es muß dann in irgendeiner Weise am Schreib­ streifen der jeweils benützte Teilbereich erkennbar gemacht werden.

In manchen Fällen sind auch Uhrzeit und Datum am Schreib­ streifen als aufgezeichnete Zeitmarkierungen für die Aus­ wertung des Meßergebnisses notwendig.

In all diesen Fällen ist es wünschenswert oder sogar not­ wendig, den Schreibstreifen, der die in analoger Form auf­ gezeichneten Meßwerte trägt, zusätzlich mit alphanumerisch ausgedrucktem Text zu ergänzen. Es ist ferner sehr vorteil­ haft, wenn der alphanumerische Druckvorgang während der ana­ logen Registrierung und ohne diese zu stören, ablaufen kann.

Es sind bisher Registriergeräte bekannt, die mit einer alphanumerischen Druckeinrichtung kombiniert wurden, wobei diese Druckeinrichtungen nur in der Lage waren, von einem außerhalb des Schreibers gelegenen Eingabegerät gelieferte Informationen auf den Registrierstreifen zu drucken.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Regi­ striergerätes, welches obige Forderungen erfüllt, wobei interne und auch externe Daten und Werte automatisch er­ faßt, verarbeitet und in Klartext auf dem Registrierpapier ausgedruckt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Kombination von einem analog registrierenden Meßgerät mit einem in diesem einge­ bauten alphanumerischen Drucker angegeben, wobei auf einen Druckbefehl hin selbsttätig alle eingestellten Parameter des Registriergerätes, zusätzlich zur analogen Aufzeichnung, auf dem Registrierstreifen im Klartext ausgedruckt werden, so daß ein vollständiges Meßprotokoll entsteht und zusätz­ lich Ausdruck von Uhrzeit, Datum, sonstigen Ereignissen und von außen eingegebener Text möglich ist. Alle Arten von Ausdrucken sind auch während des Ablaufes der analogen Registrierung ausführbar. Insbesondere bei der Anwendung automatischer, von der Meßgröße selbst gesteuerter Meßbe­ reichswahl der Ausdruck des jeweils aktivierten Meßbereiches oder Teilbereiches auf dem Registrierstreifen möglich. Auch für den Fall, daß während einer laufenden Registrierung die Meßparameter von Hand aus geändert werden, kann ein selbst­ tätig ablaufender Ausdruck der geänderten Parameter ausge­ löst werden.

Anhand von einigen beispielhaften Ausführungen soll das Wesen der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Einbau des Druckkopfes in einen Mehrkanal-Analogschreiber,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung,

Fig. 3 ein Detailschaltbild der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Details der Anordnung nach Fig. 2 und die

Fig. 5 das Muster eines erfindungsgemäß bedruckten Registrierstreifens.

In Fig. 1 wird ein Registrierstreifen 1 von einer Transport­ walze 2 in Pfeilrichtung transportiert. Die Walze 2 ist üblicherweise mit Stacheln versehen, die in Perforations­ löcher des Papiers 1 eingreifen, um einen schlupffreien Transport zu ermöglichen; die Stacheln sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt. Mit 3 sind Schreibfedern von z. B. vier analogen Registrier­ kanälen bezeichnet; sie werden in Abhängigkeit vom zu regi­ strierenden Meßwert in Achsrichtung der Walze 2 ausgelenkt. Das Substrat 4 eines thermischen Druckkopfes trägt auf einer Geraden angeordnete druckaktive Punkte 5 und ist an der Stelle 6 an ein vieladriges Flachkabel 7 angeschlossen.

Der Trägerarm 8 ist an der Stelle 9 drehbar gelagert. Durch einen Elektromagnet 10 werden die Druckpunkte 5 während des Druckvorganges gegen das thermoaktive Papier 1 gedrückt. Ein derartiger Druckkopf ist z. B. im Datenblatt "EPN 3120 Thermal Line Printhead" der Firma Texas-Instruments beschrieben. Es können aber auch andere Drucker, wie z. B. Nadeldrucker verwendet werden.

Die Fig. 2 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Schalt­ anordnung. Die Druckeinrichtung 11 ist über Datenbusse mit einer externen Dateneingabe 12 und einer internen Datenauf­ bereitungsschaltung 13 verbunden. Letztere ist über weitere Datenbusse mit Meßeinschüben, bestehend aus Meßkanälen 14, einem Zeitgeber 15 für Uhrzeit (absolute oder relative Zeit) und Datum, sowie einem Geber 16 für die Steuerung bzw. Er­ mittlung der Transportgeschwindigkeit des Papierstreifens 1, verbunden. Ein direkter Bus führt vom Geber 16 zur Daten­ aufbereitungsschaltung 13, welche durch einen internen oder externen Startbefehl den Ausdruck der Daten bewirkt. In jedem der Meßkanäle 14 kann ein A/D-Wandler eingebaut sein, so daß auch der Meßwert selbst numerisch registriert werden kann.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt (entsprechend einem Meßkanal 14 in Fig. 2), welche es erlaubt, mit drei Leitungen, potentialgetrennt über je zwei Optokoppler 17, 18, die Meßparameter sowie Maßwerte der sich auf unterschied­ lichen Bezugspotentialen befindlichen Meßeinschübe, zum ge­ meinsamen Druckerteil zu übertragen. Der Eingangs-Optokopp­ ler 17 weist zwei Eingangsklemmen A und K auf, wobei die Klemme A mit der Ausgangsklemme C′ eines Ausgangs-Opto­ kopplers 18 verbunden ist. Die weitere Anordnung nach Fig. 3 besteht aus einer Abfragematrix mit 10 Zeilen (0′ . . . 9′) und bis zu zehn Spalten (0′′ . . . 9′′); sie ist räumlich im Meßeinschub untergebracht.

Die Information steht als 10-bit-Wort zur Verfügung und wird durch einen ersten Zähler 19 seriell ausgelesen. Ein zweiter Zähler 20 bestimmt dabei die Spalte. Die Zähler 19 und 20 sind Impulszähler mit zehn decodierten Ausgängen. Der Zähleingang ist mit +, der Rücksetzeingang mit R be­ zeichnet. Die Spannungsversorgung +Us erfolgt vom Meßein­ schub her.

Im Ruhezustand liegen die Rücksetzeingänge R der Zähler 19 und 20 über einen Widerstand 21 an der Versorgung +Us, so daß beide Zähler rückgesetzt sind. An den Ausgängen 0′ und 0′′ der Zähler 19 und 20 liegt Signal H, an allen anderen Ausgängen (1′ . . . 9′ und 1′′ . . . 9′′) liegt Sig­ nal L. Wird nun der Optokoppler 17 mit einem Abfragetakt beaufschlagt, welchen, wie später beschrieben, ein Impuls­ erzeuger der Datenaufbereitungsschaltung 13 liefert, so wird über eine zwischen dem Rücksetzeingang R und dem Zählein­ gang + liegende Diode 22 das Rücksetzsignal aufgehoben. Der Ausgang C des Optokopplers 17 ist über einen Wider­ stand 23 an die Versorgungsspannung +Us und mit dem Zähl­ eingang + des Zählers 19 verbunden. Der Optokoppler 17 wird mit einer Impulsfrequenz betrieben, die so groß ist, daß in den Impulspausen die Spannung an einem, zwischen dem Rück­ setzeingang R und Bezugspotential (Masse) liegenden Konden­ sator 24 auf L-Niveau bleibt. Dabei schaltet der Zähler 19 bei jedem Abfragetakt um einen Schritt weiter, und nach je­ dem Durchlauf (10 Zeilen) wird der Zähler 20 durch den Übertrag vom Zähler 19 um einen Schritt weitergeschaltet (nächste Spalte), da der Übertrag-Ausgang Ü des Zählers 19 mit dem Zähl-Eingang + des Zählers 20 verbunden ist. Der Zähler 19 beaufschlagt die Zeilen der Abfragematrix der Reihe nach mit H-Impulsen und der Zähler 20 gibt aufeinan­ derfolgend über UND-Gatter 25, 26, 27 usw. den Signalweg für die Spalten über ein ODER-Gatter 28 und den Optokopp­ ler 18 frei, welcher an den Ausgang des ODER-Gatters 28 über die Eingangsklemme A′ angeschlossen ist.

Im vorliegenden Beispiel (Fig. 3) ist die erste Spalte, welche über den Zählerausgang 0′′ des Zählers 20 und das UND-Gatter 25 angesteuert wird, zur Identifikation der Meßeinschubart vorgesehen. Die Bedeutung der in den wei­ teren Spalten zu übertragenden Informationen wird damit festgelegt. Die Eingänge eines ODER-Gatters 29 sind in Abhängigkeit von der Einschubart in verschiedener Weise mit den Ausgängen 2′ . . . 9′ des Zählers 19 verbunden. Beim Abfragen - erster Durchlauf des Zählers 19, Ausgang 0′′ des Zählers 20 ist H - entsteht am Ausgang des UND-Gat­ ters 25 und in weiterer Folge über das ODER-Gatter 28 und den Optokoppler 18 eine Impulsfolge, welche als 10-bit-Wort die Information über die Meßeinschubart trägt.

Die Schalter 30 und 31 sind in ähnlicher Weise wie das ODER-Gatter 29 mit den Ausgängen 1′ . . . 9′ des Zählers 19 verbunden und sind im vorliegenden Beispiel als Stufen­ schalter mit 6 und 8 Stellungen (max. 10 Stellungen) aus­ geführt. Die im Schaltbild nach Fig. 3 dargestellten Schal­ terebenen sind mechanisch mit den die Parameter des Meß­ einschubes bestimmenden Schalterebenen bzw. Bedienungs­ elementen (nicht dargestellt) verbunden. So ist beispiels­ weise der Schalter 30 der Meßbereichschalter mit den Stel­ lungen 1-2-5-10-50 mV, und der Schalter 31 ist ein Schalter, der eine Nullpunktverschiebung um den Faktor 2-3-4-5-6-7-8-9 bewirkt.

Beim zweiten Durchlauf des Zählers 19 - Ausgang 1′′ des Zählers 20 ist H, UND-Gatter 26 ist freigegeben - wird die Schalterstellung des Schalters 30 abgefragt. Beim dritten Durchlauf des Zählers 19 - Ausgang 2′′ des Zählers 20 ist H, UND-Gatter 27 ist freigegeben - wird die Schalterstellung des Schalters 31 abgefragt usw.

Mit den restlichen, noch freien Stellungen des Zählers 20 und den Eingängen des ODER-Gatters 28 können noch weitere nicht dargestellte Schalter abgefragt werden; auch die Ab­ frage der Stellung eines automatischen Meßbereichumschal­ ters oder Teilbereichumschalters, sowie die Abfrage des digitalisierten Meßwertes ist nach dem gleichen Prinzip möglich.

Der strichliert umrandete Teil der Schaltung hat die Auf­ gabe, Veränderungen an den Schalterstellungen zwischen zwei Ausdrucken der Parameter bzw. Maßwerte zu speichern. Dadurch kann jederzeit festgestellt werden, ob der letzte Ausdruck noch die richtigen Parameter enthält oder nicht mehr. Die Funktion dieses Schaltungsteiles setzt voraus, daß die gezeichneten Schalterebenen 30 und 31 unterbrechend schalten. Durch Widerstände 32 und 33 wird bewirkt, daß bei jeder Veränderung der Schalterstellung mindestens ein kurzer H-Impuls an den Eingang des ODER-Gatters 34 gelangt. Falls der Ausgang 0′′ auf H liegt, setzt dieser Impuls über das UND-Gatter 35 das aus den NOR-Gattern 36 und 37 gebildete Flipflop, dessen Zustand zu Beginn der Abfrage über das UND-Gatter 38 ausgegeben wird. Der Rückstelleingang des Flipflop ist in Fig. 3 mit dem Zählerausgang 9′′ verbun­ den; zweckmäßigerweise wird die Rückstellung unmittelbar nach Beendigung der Schalterabfrage ausgelöst. Während des Betriebes kann nun durch zyklische Abfrage der einzelnen Einschübe festgestellt werden, ob die Parametereinstellung verändert wurde, wofür nur wenige Impulse für jeden Ein­ schub ausreichen. Die so erkannte Parameterveränderung kann ein Warnsignal auslösen oder auch dazu benützt werden, einen selbsttätig ablaufenden Ausdruck der neuen Parameter auszu­ führen.

Fig. 4 zeigt in Form eines Blockschaltbildes den inneren Aufbau der Datenaufbereitungsschaltung nach Fig. 2.

Al bis An, Kl bis Kn und El bis En sind die Anschlüsse der Optokoppler 17 und 18 nach Fig. 3, wobei l . . . n die Num­ merierung der angeschlossenen Meßkanäle bedeutet. An Al bis An liegt die positive Speisespannung, die galvanisch mit der Speisung der anderen in Fig. 4 gezeigten Baugruppen verbunden ist. Die Anschlüsse El . . . En führen zu einem ge­ meinsamen Emitterwiderstand 39, an welchem immer dann ein H-Signal auftritt, wenn einer der Optokoppler 18 erregt wird. Ein Impulserzeuger 40 gibt an jeweils einen der An­ schlüss Kl . . . Kn negativ gehende Stromimpulse ab, die be­ wirken, daß der Abfragevorgang im zugehörigen Meßeinschub abläuft. Synchron zu den Stromimpulsen an K werden die an E erscheinenden Impulse in einen Speicher 41 eingelesen. Nach Beendigung des Abfragevorganges eines Einschubes steht im Speicher 41 ein Bitmuster, das alle Informationen über Ein­ schubart und dessen Schalterzustand enthält. Diese Infor­ mation wird durch eine Festwertspeicherschaltung 42 ent­ schlüsselt und einer Druckerelektronik 43 zugeführt, welche einen Druckkopf 44 so steuert, daß der Ausdruck im Klartext erfolgt; die für den ordnungsgemäßen Ausdruck nötige In­ formation über den Papiervorschub wird durch einen Daten­ eingang L 3 vom (nicht dargestellten) Papiervorschubantrieb geliefert. Ein Steuerteil 45 bewirkt den richtigen zeit­ lichen und strukturellen Ablauf aller nötigen Steuervor­ gänge; über einen Dateneingang L 1 kann von außen der Start­ befehl für den Ausdruck gegeben werden. Mit 46 ist eine Interfaceschaltung bezeichnet, die über einen Datenein- und -ausgang L 2 die Verbindung mit einer externen Datenquelle herstellt, die eine Eingabe von beliebigen Texten in den Drucker 43, 44 ermöglicht.

Ein Beispiel eines Ausdrucks der Einstellparameter mit gleichzeitig erzeugter analoger Aufzeichnung ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Fall ist eine Druckzeile maximal 20 Zeichen lang; durch einen anderen Druckkopf kann die Anzahl der Zeichen pro Zeile den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. Die letzte in Fig. 5 dargestellte Druck­ zeile ist das Beispiel eines Uhrzeit-Ausdruckes. Ohne be­ sonderen Aufwand kann die Druckersteuerung so programmiert werden, daß z. B. im Abstand von jeweils 20 cm die Uhrzeit ausgedruckt wird, wobei durch entsprechende Vorrangssteuerung Kollisionen zwischen verschiedenen Ausdrucksbefehlen vermieden werden. Auch eine optoelektronische Abtastung oder Weg(Zeit)­ marken des Registrierpapiers ist möglich, so daß beispiels­ weise der Ausdruck der Meßparameter nach jeweils einer vor­ bestimmten Anzahl von erfaßten Wegmarken erfolgt.

Claims (11)

1. Analog registrierender Ein- oder Mehrkanal­ schreiber, der eine alphanumerische Druck­ einrichtung besitzt und sowohl analoge Meßwerte als auch alphanumerische Informationen auf das Registrierpapier aufzeichnet und bei dem an mindestens einem Maßkanal die zur Aufzeichnung der Meßwerte vorzugebenden Parameter einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Erfassen der am Schreiber eingestellten Para­ meter Maßwertgeber vorgesehen sind, die jedem Parameter einen entsprechenden Maßwert zu­ ordnen, und
eine Datenaufbereitungsschaltung (13) die Maßwerte der Meßkanäle (14) zusammen mit anstehenden Daten eines internen Zeitgebers (15) und eines Gebers (16) für die Transportgeschwindigkeit des Regi­ strierpapiers periodisch abfragt, und
die Druckeinrichtung (11) die anstehenden Daten sämtlicher Geber (14, 15, 16) auf einen internen oder externen Startbefehl hin von der Datenver­ arbeitungsschaltung (13) übernimmt und im Klartext ausdruckt, und daß
jeder Meßkanal (14) zur Erzeugung der Maßwerte zwei Zähler (19, 20) besitzt, von denen der erste Zähler (19) eingangsseitig mit einem Abfragetakt beaufschlagt wird und dessen Überlaufsignal (ü) dem Eingang des zweiten Zählers (20) zugeführt ist und
als "Zeilen" bezeichnete Ausgänge (0′ bis 9′) des ersten Zählers (19) mit als "Spalten" bezeichneten Ausgängen (0′′ bis 9′′) des zweiten Zählers (20) eine Matrix bilden, und
Logikkreise (25-38) so mit dieser Matrix ver­ bunden sind, daß mit Hilfe der "Spalten" die Para­ meterart identifizierbar ist und mit Hilfe der "Zeilen" die jeweiligen Maßwerte der eingestellten Parameter ausgebbar sind.

2. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den "Zeilen" und den Logikkreisen (25-38) zu jeder Parameterart ein Stufenschalter (30, 31) ausgebildet ist, der mechanisch mit der die Para­ meter vorgebenden Schalterebene gekoppelt ist.

3. Schreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare Parameter für die Nullpunktverschiebung, für den kalibrierten oder unkalibrierten Zustand und den Meßbereich vor­ gesehen sind und die zu druckenden Maßwerte der Parameter am Ausgang des Meßkanals (14) über po­ tentialtrennende Koppler (18) galvanisch getrennt anstehen.

4. Schreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählereingang (+) des ersten Zählers (19) mit dem Ausgang (C) eines ersten Optokopplers (17) verbunden ist, dessen Eingang (K, A) Impulse von der Datenaufbereitungsschaltung (13) zugeführt werden und ein zweiter Optokoppler (18) mit seinem Eingang (A′) am Ausgang der Logikkreise (25-38) angeschlossen ist, so daß am Ausgang (E) des zweiten Optokopplers seriell codierte Maßwerte entsprechend dem jeweils abgefragten Maßwertgeber (30, 31) auftreten.

5. Schreiber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikkreise (25-38) UND-Gatter (25, 26, 27) enthalten, die mit je einem Eingang an einer "Spalte" liegen und mit einem zweiten Eingang direkt oder über ein erstes ODER-Gatter (29) an "Zeilen" angeschlossen sind und daß die Ausgänge des UND-Gatter mit den Eingängen eines zweiten ODER-Gatters (28) verbunden sind, dessen Ausgang zum Eingang (A′) des zweiten Optokopplers (18) führt.

6. Schreiber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit mehreren "Zeilen" verbundenen Eingänge des ersten ODER-Gatters (29) durch entsprechende Auswahl der "Zeilen" den jeweiligen Meßkanal (14) kennzeichnen.

7. Schreiber nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Logikteil (34-38) vorgesehen ist, der eine Änderung der auszu­ druckenden Parameter detektiert und speichert.

8. Schreiber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaltkontakte der Stufenschalter (30, 31) unterbrechend schalten und über je einen Widerstand (32, 33) ein bei Änderung der Schalterstellung auftretender kurzer Impuls innerhalb des Logikteils (34-38) von einem ODER-Gatter (34) detektiert und von einem Flip-Flop (36, 37) gespei­ chert wird.

9. Schreiber nach einem der An­ sprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenaufbe­ reitungsschaltung (13) einen Impulserzeuger (40) enthält, welcher an den Eingang (A, K) des ersten Opto­ kopplers (17) Impulse abgibt, so daß der entsprechende Meßeinschub bzw. Meßkanal (14) abgefragt wird, und die abgefragten Maßwerte über den Ausgang (E) des zweiten Optokopplers (18) in einen Speicher (41) synchron mit den Impulsen des Impulserzeugers (40) eingelesen werden, so daß nach erfolgtem Abfragevorgang und nach einem Startbefehl die abgefragten Maßwerte ausgelesen, durch einen Festwertspeicher (42) decodiert und einer Drucker­ elektronik (43) zugeführt werden, welche einen Druckkopf (44) ansteuert, wobei ein Steuerteil (45) einen Eingang (L 1) für den Startbefehl aufweist und mit dem Impuls­ erzeuger (40), dem Speicher (41), der Druckerelektronik (43) und einer an die Druckerelektronik (43) angeschlos­ sene Interfaceschaltung (46) zur Eingabe zusätzlicher Informationen aus einer externen Datenquelle verbunden ist, wobei durch den Steuerteil der exakte Ablauf aller Vorgänge gesteuert wird.

10. Schreiber nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckkopf (44) ein thermischer Zeilendruckkopf verwendet wird, der auf einer Geraden angeordnete druckaktive Punkte (5) in der Länge einer Druckzeile aufweist und Druckzeichen in Form einer Punktmatrix erzeugt.

11. Schreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in vorwählbaren Abständen auf dem Registrier­ papier (1) selbsttätig die Uhrzeit ausgedruckt wird.