DE3211786C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Liniendrucker zum Aufzeichnen analoger Signale. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Liniendrucker zum Aufzeichnen von sich in Abhängigkeit von der Zeit ändernden analogen Signalen, bei dem es möglich ist, eine Aufzeichnung in Form eines zusammenhängenden Linienmusters zu erzeugen. Der erfindungsgemäße Drucker läßt sich sowohl als mit einer Schlagwirkung arbeitender Drucker wie auch als schlagfrei arbeitender Drucker ausbilden.

Es sind bereits Zeilen- bzw. Linien- oder Punktdrucker bekannt, die in großem Umfang verwendet werden und jeweils mehrere Druckelemente aufweisen, die als Nadeln oder Schreibstifte bezeichnet werden und parallel zueinander in einer Reihe angeordnet sind. Diese Stifte werden in Abhängigkeit von Eingangssignalen betätigt, um diese Signale z. B. auf Papier in Form eines Linienmusters zu registrieren.

Insbesondere ist aus den DE-OS 28 28 105 und 28 02 660 bereits ein Liniendrucker zum Aufzeichnen analoger Signale bekannt, mit mehreren Druckelementen, die in kleinen Abständen nebeneinander auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sind, mit einem Ausgabekopf, der die Druckelemente so unterstützt, daß sie nach Bedarf einzeln betätigt werden können, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Papier im rechten Winkel zu der Linie, auf der die Druckelemente angeordnet sind, mit einen Speicher (Register) zum Speichern von Werten gemäß empfangener Signale und einer Einrichtung, die geeignet ist, den Ausgabekopf so zu steuern, daß die Druckelemente gemäß dem Speicherinhalt betätigt werden.

Analoge Signale variieren jedoch bekanntlich ständig in Abhängigkeit von der Zeit, und daher benötigt man einen Drucker mit einer äußerst hohen Ansprechempfindlichkeit, damit eine lückenlose linienförmige Aufzeichnung hergestellt werden kann. Bei den bis jetzt bekannten Druckern hat es sich gezeigt, daß sie diesen Erfordernissen nicht entsprechen, da sich bei der Aufzeichnung Unterbrechungen ergeben, weil an manchen Stellen Punkte ausgelassen werden. Dies führt zu Ungenauigkeiten beim Aufzeichnen der analogen Signale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Liniendruckern auftretenden Probleme zu vermeiden und einen verbesserten Liniendrucker zu schaffen, der es ermöglicht, analoge Signale in Form nicht unterbrochener Linien aufzuzeichnen. Ferner soll ein verbesserter Liniendrucker geschaffen werden, der schnell auf sich kontinuierlich ändernde Signale anspricht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Liniendrucker mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der erfindungsgemäße, digital arbeitende Liniendrucker bietet den Vorteil, daß er auch sich schnell ändernde analoge Signale in Form einer nicht unterbrochenen Linie aufzeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Liniendruckers;

Fig. 2 eine Darstellung der Arbeitsweise eines Ausgabekopfes eines Liniendruckers nach der Erfindung;

Fig. 3A und 3B jeweils in einem vergrößerten Maßstab mit Hilfe des Liniendruckers erzeugte gedruckte Aufzeichnungen;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 in Form eines Ablaufplans ein Programm, wie es in dem in Fig. 4 dargestellten Festwertspeicher gespeichert ist.

Gemäß Fig. 2 weist der Ausgabekopf 9 mehrere Druckelemente d1, d2 usw. dn auf, die in möglichst kleinen Abständen nebeneinander auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sind, so daß z. B. auf eine Strecke von 1 mm jeweils 6 Druckelemente entfallen. Dies Beispiel bedeutet, daß jedes Druckelement in der Richtung, in welcher gemäß Fig. 4 ein Papierstreifen 10 zugeführt wird, eine Länge von 0,6 mm hat. Bei dem Ausgabekopf 9 handelt es sich um einen sogenannten thermischen Ausgabekopf, der mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen ist. Ein Druckelement oder mehrere Druckelemente werden nach Bedarf jeweils gleichzeitig mit Hilfe einer Treiberschaltung betätigt, so daß sie auf dem wärmeempfindlichen Papier 10 sichtbare Markierungen erzeugen, während das Papier in Berührung mit den Druckelementen gehalten wird. Das Papier 10 wird intermittierend jeweils über eine bestimmte Strecke vorgeschoben, und während sich das Papier in Ruhe befindet, werden die Druckelemente zur Anlage an der Oberfläche des Papiers gebracht. Die Strecke, über welche das Papier jeweils schrittweise zugeführt wird, überschreitet nicht die Länge der einzelnen Druckelemente in der Papiervorschubrichtung. Daher besteht Gewähr dafür, daß selbst dann, wenn jeweils nur ein Druckelement betätigt wird, die gedruckten Markierungen eine zusammenhängende Linie bilden können.

Gemäß Fig. 1 ist ein Analog/Digital-Wandler 1 vorhanden, dem die aufzuzeichnenden Signale über eine Eingangsklemme mit der Bezeichnung INPUT zugeführt werden und der diese Signale in sich aus Bits zusammensetzende digitale Signale umwandelt, die dann als Daten bzw. Werte übertragen werden. Außerdem empfängt der Wandler 1 ein Signal I, mittels dessen die Umwandlung eingeleitet wird, und er gibt nach dem Abschluß der Umwandlung ein Ausgangssignal A ab.

Ein Register 2 für die größten Werte dient dazu, die größten Zahlenwerte aller aufzuzeichnenden Signale zu speichern; dieses Register ist an einen Komparator 3 angeschlossen, dem die Ausgangssignale des Registers als Eingangssignale zugeführt werden. Zunächst speichert das Register 2 die ersten von dem Analog/Digital-Wandler 1 abgegebenen Daten, und der Komparator 3 empfängt Daten aus dem Wandler 1 über eine andere Eingangsklemme. Auf diese Weise vergleicht der Komparator 3 die ihm zugeführten Daten mit dem jeweiligen Inhalt des Registers 2. Wenn der in dem betreffenden Zeitpunkt empfangene Wert größer ist als der in dem Register 2 gespeicherte, wird dem Register 2 ein Ausgangssignal B zugeführt.

Entsprechend dient ein Register 4 für die kleinsten Werte dazu, die kleinsten Zahlenwerte aller aufzuzeichnenden Signale zu speichern; das Register 4 ist an einen Komparator 5 angeschlossen, so daß das Ausgangssignal des Registers einem Eingang des Komparators 5 zugeführt werden kann, der Daten aus dem Analog/Digital-Wandler 1 über eine weitere Eingangsklemme empfängt und diese mit dem in dem Register 4 gespeicherten Inhalt vergleicht. Sind die dem Register 4 durch den Analog/Digital-Wandler zugeführten Werte kleiner als die in dem Register 4 gespeicherten, wird diesem Register ein Ausgangssignal C zugeführt.

Ein Eingaberegister 6 empfängt über seinen Eingang Daten von dem Analog/Digital-Wandler 1 und speichert diese Daten für jeden Zeitpunkt. Das Eingaberegister 6 kann darin gespeicherte Daten von sich aus abgeben, wenn sich der Analog/Digital-Wandler 1 im Ruhezustand befindet.

Die Speicherung und Erneuerung der Daten in jedem der Register 2, 4 und 6 erfolgt synchron mit dem Umwandlungsbeendigungssignal A des Analog/Digital-Wandlers 1.

Die Register 2 und 4 arbeiten als Abwärtszähler, d. h. wenn ihnen Taktsignale D von einer Zeitgeber- und Steuerschaltung 7, die im folgenden als Steuereinrichtung bezeichnet wird, zugeführt werden, verkleinern sie die darin angesammelten Zählergebnisse. Erreichen die Zählergebnisse den Wert Null, erzeugen die Register 2 und 4 Ausgangssignale E und F für die Steuereinrichtung 7. Außerdem können die Register 2 und 4 den in dem Eingaberegister 6 gespeicherten Inhalt in Abhängigkeit von durch die Steuereinrichtung 7 abgegebenen Signalen erneuern.

Ein Schieberegister 8 zum Betätigen des Ausgabekopfes 9 arbeitet nach einem n-Bit-System für serielle Eingabe und parallele Ausgabe, wobei jedes Bit einem Druckelement des Ausgabekopfes 9 zugeordnet ist. Soll ein Druckelement betätigt werden, wird an der betreffenden Bitposition eine 1 gespeichert; soll das betreffende Druckelement nicht betätigt werden, wird an der gleichen Position das Signal 0 gespeichert. Die Signale 1 bzw. 0 werden dem Schieberegister 8 als Signale H von der Steuereinrichtung 7 aus zugeführt, und die Betätigung des Schieberegisters 8 erfolgt synchron mit dem Taktsignal D der Steuereinrichtung 7.

Wie erwähnt, erzeugt die Steuereinrichtung 7 das Umwandlungseinleitungssignal I und das Taktsignal D zum Umschalten des Signals H von 0 auf 1 bzw. von 1 auf 0, wobei das Signal G erzeugt wird. Auf diese Weise bewirkt die Steuereinrichtung 7 den in Fig. 2 dargestellten zeitlichen Ablauf.

Im folgenden wird ein typisches Beispiel für die Arbeitsweise anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Für die Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Daten e1, e2, e3 und e4 dem Eingang des Wandlers nacheinander in den Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 zugeführt werden. Die Ausgangspegel dieser Daten in dem Analog/Digital-Wandler 1 lauten n8, n9, n4 und n7, und sie entsprechen den Druckelementen d8, d9, d4 und d7. Fig. 2 zeigt eine gedachte Linie 17, die durch die Mittelpunkte von auf das Papier 10 aufgedruckten Markierungen 18 verläuft.

Das Umwandlungs-Einleitungssignal I wird dem Wandler 1 von der Steuereinrichtung 7 zugeführt, so daß der Wandler das Signal e1, welches dem Pegel n8 entspricht, in ein digitales Signal verwandelt, das als Datensignal e1 ausgegeben wird. In Abhängigkeit von dem Umwandlungs-Beendigungssignal A wird das Signal e1 in dem Register 2 für die größten Werte, dem Register 4 für die kleinsten Werte und dem Eingaberegister 6 gespeichert. Bei der nachfolgenden Abfragung, d. h. wenn das nächste Umwandlungs-Einleitungssignal I zugeführt wird, hat sich der Pegel des Eingangssignals e2 geändert und den Pegel n9 angenommen. Wenn der Wandler 1 den Wert e2 ausgibt, wird daher der Komparator 3 veranlaßt, den neuen Wert e2 mit dem Wert e1 zu vergleichen, der vorher in dem Register 2 für die größten Werte gespeichert worden ist. Da der Wert e2 größer ist als der Wert e1, wird der erstere Wert dem Register 2 durch die Erzeugung des Signals B zugeführt. Der Komparator 5 vergleicht den Wert e2 mit dem Wert e1, der vorher in dem Register 4 für die kleinsten Werte gespeichert wurde, doch da der Wert e2 größer ist, wird das Signal C nicht erzeugt. Daher wird zusätzlich zu dem Umwandlungs-Beendigungssignal A der Wert e2 erneut in dem Register 2 für die größten Werte und dem Eingaberegister 6 gespeichert, während der Wert e1 in dem Register 4 für die kleinsten Werte verbleibt.

Beim nächsten Abfragevorgang sei angenommen, daß sich das aufzuzeichnende Signal in einem erheblichen Ausmaß verändert und daß der Wandler 1 einen Wert e3 abgibt, welcher dem Pegel n4 entspricht. Der Komparator 3 vergleicht e3 mit dem Wert e2, der in der beschriebenen Weise in dem Register 2 für die größten Werte gespeichert worden ist, während der Komparator 5 den Wert e3 mit dem Wert e1 vergleicht, der in dem Register 4 für die kleinsten Werte gespeichert wurde. In beiden Fällen ist der Wert e3 der kleinere, und daher erzeugt der Komparator 5 das Signal C, während der Komparator 3 kein Signal abgibt. Zusammen mit dem Umwandlungs-Beendigungssignal A wird der Wert des Pegels n4 für den Wert e3 erneut in dem Register 4 für die kleinsten Werte und in dem Eingaberegister 6 gespeichert, während der Pegel n9 für den Wert e2 in dem Register 2 für die größten Werte verbleibt.

Bei einem weiteren Abtastvorgang gibt der Wandler 1 das dem Pegel n7 entsprechende Signal e4 ab. Entsprechend vergleicht der Komparator 3 den Wert e4 mit dem in dem Register 2 gespeicherten Wert e2, während der Komparator 5 den Wert e4 mit dem in dem Register 4 gespeicherten Wert e3 vergleicht. Der in dem Register 2 gespeicherte Wert e2 ist größer als der Wert e4, doch ist e4 größer als der in dem Register 4 gespeicherte Wert e3. In diesem Stadium wird zusammen mit dem Umwandlungs-Beendigungssignal A der Wert e4 erneut in dem Eingaberegister 6 gespeichert, während der gleiche Wert in den Registern 2 und 4 verbleibt.

Auf diese Weise wird die Speicherung von Daten bei jedem Register bezüglich des Schritts J abgeschlossen. Danach werden die Daten mit Hilfe des Ausgabekopfes 9 auf das Papier gedruckt.

Der in dem Register 2 für die größten Werte gespeicherte Inhalt e2 entspricht dem Pegel n4. Wenn alle Druckelemente d4, d5, d6, d7, d8 und d9 zwischen den Druckelementen d9 und d4 betätigt werden, wird auf dem Papier eine gedruckte Linie erzeugt, wie es in Fig. 3A und 3B durch Beispiele veranschaulicht ist.

Wie erwähnt, erzeugt die Steuereinrichtung 7 ein Taktsignal D und ein 0-Signal für das Signal H. Wenn vier Taktsignale zugeführt werden, wird der in dem Register 4 für die größten Werte gespeicherte Inhalt bis auf Null abwärtsgezählt, und das Signal E wird erzeugt. In Abhängigkeit von dem Signal E schaltet die Steuereinrichtung 7 das Signal H von dem Wert 1 auf den Wert 0 um. Die Taktsignale D werden durch die gleiche Anzahl wie die von Bits für das Schieberegister 8 erzeugt. Daher wird in dem Schieberegister 8 für das zehnte Bit und die weiteren Bits jeweils eine 0 gespeichert. Auf diese Weise wird der Ausgabekopf 9 so gesteuert, daß die Druckelemente d4, d5, d6, d7, d8 und d9 entsprechend dem Inhalt betätigt werden, der in dem Schieberegister 8 gespeichert ist. Auf diese Weise wird auf dem Papier 10 eine ununterbrochene Linie gedruckt.

Sobald die Speicherung der Bitdaten in dem Schieberegister 8 abgeschlossen ist, erzeugt die Steuereinrichtung 7 das Signal G. Zum Zweck seiner Verwendung während der nachfolgenden Operation bei dem Schritt K nach Fig. 2 werden die in dem Eingaberegister 6 gespeicherten Daten den beiden Registern 2 und 4 zugeführt. Bei dem Schritt K werden die bezüglich des Schritts J vorstehend beschriebenen Operationen wiederholt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in dem Schieberegister 8 für das vierte Bit und die nächsthöheren Bits (bis zu (n - 3)) jeweils das Signal 1 gespeichert, so daß eine lückenlose Linie gedruckt wird, doch ist es auch möglich, eine lückenlose Reihe von Punkten oder eine strichpunktierte Linie zu erzeugen, indem man innerhalb des gleichen Bit-Bereichs abwechselnd die Signale 0 und 1 wiederholt.

Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel über den Bereich einer Folge von Bits entschieden, nachdem die Abtastdaten erzeugt worden sind, doch ist es auch möglich, über den Bereich zwischen den größten und kleinsten Werten zu entscheiden, während die Daten gesammelt werden.

Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele für gemäß der Erfindung erzeugte gedruckte Markierungen. Gemäß Fig. 3A variiert das Eingangssignal jeweils nur um sehr kleine Beträge, und die Änderungen spielen sich jeweils während relativ langer Perioden ab. Fig. 3B zeigt ein Eingangssignal, das plötzlich von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel übergeht. Man erkennt, daß die gedruckten Muster oder Linien über ihre ganze Länge keine Lücken aufweisen, so als wenn sie mit Hilfe eines schreibenden Registriergeräts mit einer Schreibfeder erzeugt worden wären. Tatsächlich werden alle Schwankungen der Eingangssignale einwandfrei registriert, was mit Hilfe einer Registrierfeder bekannter Art nicht möglich sein würde. Gemäß der Erfindung erfolgt somit die Aufzeichnung mit hoher Genauigkeit.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeder Teil der Schaltung als unabhängiges logisches System ausgebildet, doch ist es auch möglich, die meisten dieser Schaltkreise zu einem Mikrocomputer zu vereinigen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand von Fig. 4 beschrieben.

Gemäß Fig. 4 überträgt eine Meßeinrichtung 11 die gemessenen Ergebnisse zu einer Zentraleinheit 14 über eine Eingabe-Schnittstelle 12 und eine Vielfachleitung 13. Die Zentraleinheit 14 verarbeitet die ihr zugeführten Ergebnisse entsprechend einem in einem Festwertspeicher 15 enthaltenen Programm und gibt Befehle aus, die dem Ausgabekopf 9 über die Vielfachleitung 13 und eine Ausgabe-Schnittstelle 16 zugeführt werden, um den Ausgabekopf zu betätigen.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Programme, die in dem Festwertspeicher 15 gespeichert werden können. Bei dem Schritt 21 übernimmt die Zentraleinheit 14 die Daten D, die ihr über die Vielfachleitung 13 und die Eingabeschnittstelle 12 zugeführt werden. Bei dem Schritt 22 werden die Daten D in einem Speicher innerhalb der Zentraleinheit 14 gespeichert. Bei einem Entscheidungsschritt 23 werden die Daten D mit den in der Zentraleinheit 14 gespeicherten größten Werten verglichen. Sind die Daten D größer als der maximale Wert, geht die Folge zu einem Schritt 24 über, bei dem der maximale Wert durch den Wert D ersetzt wird. Wird nicht bestätigt, daß D größer ist als D_max, geht die Folge auf den nächsten Entscheidungsschritt 25 über, wo die gleiche Entscheidung durchgeführt wird. Ist der Wert D kleiner als der minimale Wert, wird letzterer durch ersteren ersetzt. Wird nicht bestätigt, daß D kleiner ist als D_min, findet kein Austausch statt. Solange kein Befehl für den Beginn des Druckvorgangs eintrifft, wird der Schritt 27 auf "nein" gehalten, und die Folge kehrt zu dem ersten Schritt 21 zurück. Auf diese Weise werden neue Daten aufgenommen und mit den vorherigen maximalen und minimalen Werten verglichen, wodurch die in den Registern gespeicherten Werte erneuert werden.

Wenn ein Befehl für den Schritt 27 zum Beginn des Druckvorgangs eintrifft, schreitet die Folge zu einem Schritt 28 fort, wo die maximalen und minimalen Daten ausgelesen werden, und bei einem Schritt 29 werden die zu druckenden Daten über die Vielfachleitung 13 und die Ausgabe-Schnittstelle 16 dem Ausgabekopf 9 zugeführt, der entsprechend betätigt wird. Bei einem weiteren Schritt 30 werden die Eingabedaten D in das Register 2 für die größten Werte und das Register 4 für die kleinsten Werte überführt, wo sie gespeichert werden.

Claims (3)

1. Liniendrucker zum Aufzeichnen analoger Signale mit mehreren Druckelementen (d1, d2 usw. dn), die in kleinen Abständen nebeneinander auf einer gemeinsamen Linie angeordnet sind, einem Ausgabekopf (9), der die Druckelemente so unterstützt, daß sie nach Bedarf einzeln betätigt werden können, einer Einrichtung zum Zuführen von Papier (10) im rechten Winkel zu der Linie (17), auf der die Druckelemente angeordnet sind, einem Register (2) zum Speichern der größten Werte aller empfangenen Signale während einer bestimmten Zeitspanne, einem Register (4) zum Speichern der kleinsten Werte aller während der genannten Zeitspanne empfangenen Signale sowie einer Einrichtung (8), die geeignet ist, den Ausgabekopf (9) so zu steuern, daß jeweils gleichzeitig die Druckelemente betätigt werden, welche den genannten größten Werten, den genannten kleinsten Werten und den dazwischenliegenden Werten entsprechen.

2. Liniendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von Papier (10) geeignet ist, das Papier intermittierend zuzuführen, wobei der Ausgabekopf jeweils durch die Einrichtung (8), die vorzugsweise als Schieberegister ausgebildet ist, betätigt wird, während sich das Papier in Ruhe befindet.

3. Liniendrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Druckelemente, welche zwischen dem dem größten Wert entsprechenden Druckelement und dem dem kleinsten Wert entsprechenden Druckelement liegen, jeweils gleichzeitig betätigt werden, so daß auf das Papier eine sich aus Markierungen (18) zusammensetzende lückenlose Linie aufgedruckt wird.