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Schaltgerät für Videosignale
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Die Erfindung geht aus von einem Schaltgerät für Videosignale nach
der Gattung des Hauptanspruchs.
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Anordnungen zum wahlweisen Verbinden von mehreren Signaleingängen
mit mehreren Signalausgängen für Videosignale sind bereits bekannt. So ist beispielsweise
in DE 21 21 611 A1 eine derartige Anordnung beschrieben, bei welcher die Ein- und
Ausgänge verbindende Koppelelemente als steckbare Baugruppen ausgeführt sind, von
denen mehrere wiederum zu einer Einheit derart zusammengefaßt sind, daß einander
entsprechende Ausgänge der Baugruppen zusammen geschaltet sind. Derartige Anordnungen
weisen zwar den Vorteil auf, daß jeder Eingang mit beliebigen Ausgängen verbunden
werden kann, sind jedoch recht aufwendig und teuer.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät für Videosignale,
insbesondere für Zwecke des Computerunterrichts, anzugeben, welches wenig technischen
Aufwand erfordert und eine den Verwendungszweck angepaßte einfache und übersichtliche
Bedienung ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit relativ wenigen Bauelementen, insbesondere
integrierten Schaltungen, eine größere Anzahl von Signalquellen mit einer entsprechenden
Anzahl von Sìgnalverbrauchern in einer Weise verbindbar ist, wie es für Uterrichtszwecke
vorteilhaft ist. Außerdem erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät die Bedienung
in einer für den Unterrichtsablauf besonders günstigen Weise.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Schaltgerätes
möglich. Besonders vorteilhaft ist, jedem Eingang und jedem Ausgangs-Umschalter
eine Taste zuzuordnen. Eine andere Weiterbildung sieht jeweils eine Taste vor, mit
welcher alle Ausgänge an die jeweils zugeordneten Eingänge angeschlossen werden.
Eine weitere Taste kann vorgesehen werden, um alle Ausgänge an einen Signaleingang
anzuschließen, welcher beispielsweise mit dem Ausgang des Computers eines Lehrers
verbunden ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand mehrerer Figuren dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein stark
verallgemeinertes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Schalgerätes, Fig. 2 ebenfalls
als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel, bei welchem handelsübliche integrierte
Schaltkreise verwendet sind, Fig. 3 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
Fig. 4 eine Steuerschaltung für die in der Schaltung nach Fig. 2 als Videosignalschalter
verwendeten integrierten Schaltkreise.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verfügt über fünf Eingänge 1,2,3,4,5
und fünf Ausgänge 6,7,8,9,10. An die Eingänge ist jeweils der Videoausgang eines
Computers 16,17,18,19,20 angeschlossen, während die Ausgänge mit den Eingängen von
Sichtgeräten 21, 22, 23, 24, 25 verbunden sind. Der Computer 16 sowie das Sichtgerät
21 befinden sich am Platz des Lehrers und werden von diesem benutzt. Die Computer
17 bis 20 sowie die ihnen zugeordneten Sichtgeräte 22 bis 25 werden von jeweils
einem Schüler benutzt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wurde der Übersichtlichkeit
halber von einem Schaltgerät für einen Lehrer und nur vier Schülern ausgegangen.
In der Praxis wird jedoch die Zahl der Schülerplätze größer, beispielsweise 10 oder
15 sein. Das Schaltgerät selbst ist derart angeordnet, daß es vom Lehrer leicht
bedient werden kann. Mit Hilfe des Eingangs-Umschalters 11 kann der Lehrer entweder
seinen eigenen oder einen Computer der Schüler anwählen und dessen Ausgangssignal
auf sein Sichtgerät 21 geben. Dadurch kann er seinen eigenen Computer 16 wie üblich
bedienen oder die Arbeit eines der Schüler auf seinem Sichtgerät 21 beobachten.
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Die weiteren Umschalter 12, 13, 14, 15 leiten in ihrer unteren Stellung
die Ausgangssignale der Computer 17 bis 20 zu den Sichtgeräten 22 bis 25 weiter.
Damit kann jeder der Schüler wie üblich mit dem ihm zugeteilten Computer arbeiten.
Durch Betätigung der Umschalter 12 bis 15 kann einem Schüler - Sichtgerät das Videosignal
zugeführt werden, welches auch dem Lehrer-Sichtgerät zugeführt wird. Über den Eingangs-Umschalter
11
kann bestimmt werden, ob dieses VidXeDEignal aeuçs dem Computer
des Lehrers 16 oder aus einemAder Schüler-Computer 17 bis 20 entnommen wird. Dadurch
wird ermöglicht, daß der Lehrer durch Bedienung seines Computers 16 den Schülern
oder einem der Schüler Vorgänge demonstrieren kann. Ferner kann ebenso die Arbeit
eines der Schüler von einem anderen oder von allen anderen beobachtet werden.
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Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltgerät, bei welchem die in
Fig. 1 schematisch dargestellten Umschalter mit Hilfe von integrierten Schaltkreisen
ausgeführt sind. Die Schaltung nach Fig. 2 ist für einen Lehrer- und zehn Schülerplätze
ausgelegt. Der Übersichtlichkeit halber wurden jedoch einige Ein- und Ausgänge lediglich
angedeutet. Der Eingang 1 für den Lehrer-Computer weist bei der Schaltung nach Fig.
2 eine weitere Buchse auf, mit deren Hilfe ein zweites Sichtgerät für den Lehrer
angeschlossen werden kann, damit dieser unabhängig von der Stellung der diversen
Schalter ständig die Ausgangssignale seines eigenen Computer beobachten kann. Wird
hier kein zweites Lehrer-Sichtgerät angeschlossen , so ist ein Abschlußwiderstand
einzustecken. Die Eingänge 2 bis 5 für die Schüler-Computer sind mit Abschlußwiderständen
31,32, 33, 34 versehen, die - wie üblich - dem Wellenwiderstand des Koaxialkabels
entsprechen, welches zur Zuführung der Videosignale vom Computer zum Schaltgerät
verwendet wird. An die Eingänge 1 bis 5 sowie an nicht näher dargestellte weitere
Eingänge sind Eingangsschaltungen 35, 36, 37, 38, 39 angeschlossen, welche jeweils
aus einem Koppelkondensator und einer an sich bekannten Schaltung zur Wiedergewinnung
der Gleichspannungskomponente des Videosignals bestehen. Das
Videosignal
vom Lehrer-Computer 16 (Fig. 1) gelangt über den Eingang 1 zu einem Eingang eines
integrierten Achtfachschalters 41. Die Videosignale von den Schüler-Computern werden
einerseits den anderen Eingängen des integrierten Achtfachschalters 41 und andererseits
den weiteren Umschaltern 12 bis 15 zugeführt.
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Der integrierte Achtfachschalter 41 wird unter der Typenbezeichnung
4051 von mehreren Herstellern angeboten. Da für einen Lehrer- und zehn Schülerplätze
ein Achtfachschalter nicht ausreicht, werden bei der Schaltung nach Fig. 2 zwei
Achtfachschalter 41, 42 des gleichen Typs verwendet. Außer den Schaltern selbst
enthalten die integrierten Schaltkreise noch jeweils einen Wandler, welcher an den
Eingängen AO, Al, A2 anstehende binär codierte Signale in einen 1-aus-8-Code umwandelt.
Die Ausgänge der beiden integrierten Schaltungen sind gemeinsam mit dem Eingang
eines Ausgangverstärkers 43 verbunden, dessen Ausgang über einen Anpassungswiderstand
47 an den Ausgang 6 angeschlossen ist.
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Die weiteren Umschalter 12 bis 15 sowie sechs nicht dargestellte Umschalter
sind jeweils zu dritt in einem integrierten Schaltkreis unter der Typenbezeichnung
4053 von verschiedenen Herstellern erhältlich. Die Achtfachschalter 41, 42 sowie
die Umschalter 12 bis 15 werden von von einer Steuerschaltung 45 angesteuert, welche
im wesentlichen aus einem Codewandler von 1-aus-n in Binär-Code und Speichereinrichtungen
für die Binär-Signale umfaßt. An die Steuerschaltung 45 sind dann die Taster 46
angeschlossen, mit denen die gewünschte Art der Verbindung zwischen den Ein- und
Ausgängen eingegeben werden kann. Einzelheiten der Steuerschaltung 45 sind im Zusammenhang
mit Fig. 4 näher erläutert.
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An jeweils einen Eingang der Umschalter 12, 13, 14 und 15 sind die
Eingangssignale angelegt, während den anderen Eingängen das Ausgangssignal des Verstärkers
43 - also das Signal für das Lehrer-Sichtgerät - über einen Anpassungswiderstand
44 zugeführt ist. An die Ausgänge der Umschalter 12, 13, 14 und 15 ist je ein Ausgangsverstärker
26, 27, 28, 29, 30 angeschlossen, deren Ausgänge über Anpassungswiderstände 30,
40, 48, 49 mit den Ausgängen 7, 8, 9 und 10 des Schaltgerätes verbunden sind.
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Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes. Auf
der Frontplatte 72 des Gehäuses 73 sind insgesamt 22 Drucktasten angeordnet, welche
im übrigen gleichlautend mit den diesen Drucktasten zugeordneten Kontakten in Fig.
4 bezeichnet sind. In die Drucktasten sind in an sich bekannter Weise Leuchtdioden
eingebaut, welche von der in Zusammenhang mit Fig. 4 näher beschriebenen Steuerschaltung
angesteuert werden. Die Drucktasten 50 bis 59 dienen dazu, eines der von den Schüler-Computern
abgegebenen Bildsignale dem Lehrer-Sichtgerät zuzuführen. Bei Betätigung der Taste
70 wird jedes Sichtgerät mit dem ihm zugeordneten Computer verbunden.
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Die Drucktasten 60 bis 69 bewirken, daß jeweils eines der Schüler-Sichtgeräte
dasjenige Videosignal erhält, welches zuvor mit einer der Tasten 50 bis 59 oder
70 ausgewählt wurde. Schließlich dient die Taste 71 dazu, allen Schüler-Sichtgeräten
das vorher ausgewählte Videosignal zuzuleiten.
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Fig. 3a zeigt die Rückwand des Schaltgerätes mit den Eingangsbuchsen
1, 2, 3, 4, 5, den Ausgangsbuchsen 6, 7, 8, 9, 10 und weiteren nicht bezeichneten
Ein- und Ausgangsbuchsen sowie einem Kaltgerätestecker 74, einem Kippschalter 75
sowie einer Kontrolleuchte 76.
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Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 nur schematisch dargestellte Steuerschaltung
45. Da die Kombination beider Achtfachschalter 41, 42 (Fig. 2) in der Steuerschaltung
gemäß Fig.
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4 mehrfach benutzt wird und eine Einheit darstellt - nämlich einen
16-fach-Schalter, wird in Fig. 4 dafür ein einziges Symbol verwendet. Es stellt
die in Fig. 2 gestrichelt umrandeten Teile dar.
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Die Taster 50 bis 59 und 60 bis 69 sind jeweils mit ihrem einen Anschluß
an Eingänge des 16-fach-Schalters 81 angeschlossen. Je nach Zustand der den Adresseneingängen
AO, Al, A2, EN1, EN2 zugeführten Signale wird jeweils einer der Taster mit dem Ausgang
Z des 16-fach-Schalters 81 verbunden. Zur Ansteuerung des 16-fach-Schalters dient
ein ebenfalls als integrierter Schaltkreis aufgebauter Oszillator und Teiler 82.
Hierfür ist beispielsweise der integrierte Schaltkreis 4060 geeignet. An den Ausgängen
Q3 bis Q7 stehen jeweils in ihrer Frequenz durch zwei geteilte digitale Signale
zur Verfügung.
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Der Ausgang Q7 mit der niedrigsten Frequenz ist über eine Negierschaltung
83 mit den Schaltern 50 bis 59 verbunden.
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Außerdem ist der Ausgan Q7 an einen EN-Eingang eines Registers 84
angeschlossen. Schließlich ist der Ausgang Q7 mit dem Schalter 60 bis 69 verbunden
und der Ausgang der Negierschaltung 83 mit dem EN-Eingang eines zweiten Registers
85. Dadurch wird bewirkt, daß während des einen logischen Pegels des Signals an
Q7 die Schalter 50 bis 59 abgefragt werden können und ihre Stellung in das Register
84 eingeschrieben wird, während bei Vorliegen des anderen digitalen Pegels des Signals
bei Q7 die Schalter 60 bis 69 abgefragt werden können und ihre Stellung in das Register
85 eingeschrieben werden kann.
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Der Ausgang Q6 mit der nächst höheren Frequenz ist direkt mit dem
EN1-Eingang des 16-fach-Schalters 81 und über eine Negierschaltung 86 mit dem EN2-Eingang
verbunden. Dadurch wird abwechselnd jeweils einer der in der Schaltung 81 enthaltenen
Achtfachschalter zur Aufnahme der Adressen vorbereitet. Gleichzeitig werden die
Signale des Ausgangs Q6 auch den Registern zugeführt. Die Signale der Ausgänge Q3,
Q4 und Q5 sind dann an die Eingänge A0, Al, A2 des 16-fach-Schalters 81 sowie an
die Eingänge I0, I1, I2 der Register 84, 85 angeschlossen.
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DeT Ausgang Z des 16-fach-Schalters 81 ist mit den Takteingängen CLK
der Register 84, 85 verbunden. Als Register 84, 85 eignen sich integrierte Schaltkreise
des Typs 4076.
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Solange alle Schalter geöffnet sind, gelangt kein Signal zum Ausgang
Z desl6-fach-Schalters 81. Die Register 84, 85 werden nicht getaktet, sie übernehmen
daher auch kein Signal. Durch die Zuführung der Ausgangssignale des Teilers 82 werden
jedoch nacheinander alle mit dem 16-fach-Schalter 81 verbundenen Taster abgefragt.
Ist einer der Schalter geschlossen, so gelangt zu dem Zeitpunkt, wenn die zugehörige
Adresse an den Eingängen AO, A1, A2, EN1 und EN2 liegt ein Taktsignal zu den Registern
84 und 85. Je nach vorliegendem logischen Pegel des Signals am Ausgang Q7 wird in
das Register 84 oder in das Register 85 die dem jeweils geschlossenen Schalter zugeordnete
Adresse eingeschrieben. Die Schaltung stellt somit einen Codewandler dar, welcher
einen 1-aus-n-Code in einen Binär-Code wandelt. Ferner werden die nur
während
des Tastendrucks vorhandenen Signale in den Registern bis zur nächsten Tastenbetätigung
gespeichert.
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Die Ausgänge Q0 bis Q3 des Registers 84 sowie der Ausgang der Negierschaltung
87 bilden die Ausgänge 88, 89, 90, 91 und 92 der Steuerschaltung 45 und beinhalten
die Information, welcher der Eingänge 1 bis 5 (Fig. 2) mit dem Lehrer-Ausgang 6
(Fig. 2) verbunden werden soll.
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Beim Einschalten wird über die Schaltung 95, 96, 97, 98 kurzzeitig
die bei 94 zugeführte positive Betriebsspannung auf den ersten Eingang des 16-fach-Schalters
81 gegeben. Dadurch wird erreicht, daß der Eingangs-Umschalter 11 und die den Ausgängen
zugeordneten Umschalter in diejenigen Stellungen gebracht werden, in welchen die
Computer-Ausgänge jeweils mit dem zugehörigen Sichtgerät verbunden sind. Diese Einstellung
kann auch durch Betätigen des Tasters 70 erzielt werden.
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Bei Betätigung eines der Taster 50 bis 59 wird eine entsprechende
Binär-Zahl an den Ausgängen 88 bis 92 der Steuerschaltung erzeugt, welche die Achtfachschalter
41 und 52 (Fig. 2) derart ansteuert, daß das jeweilige Eingangssignal dem Lehrer-Ausgang
zugeführt wird.
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Zur Anzeige, welcher Eingang auf den Lehrer-Ausgang geschaltet ist,
wird die dem jeweiligen Eingang entsprechende Binär-Zahl einem weiteren 16-fach-Schalter
100 zugeführt, dessen Anschluß Z über einen Widerstand 99 mit Massepotential verbunden
ist und dessen Schalterausgänge über Leuchtdioden 100 an bei 102 zugeführtes positives
Potential angeschlossen sind. Jeweils eine der Leuchtdioden ist einer der Tasten
50 bis 59 zugeordnet.
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Zur Steuerung der den Ausgängen zug-eordneten Umschalter wird das
Binär-Signal aus dem Register 85 einem weiteren 16-fach-Schalter 104 zugeleitet,
wobei eine Stelle zusätzlich über die Negierschaltung 103 geleitet wird. Dem Anschluß
Z des 16-fach-Schalters 104 wird über den Schaltungspunkt 105 positives Potential
zugeführt, welches je nach Wert des Binär-Signals einer der Dioden 106 zugeleitet
wird, durch welche dann über einen der Widerstände 107 Strom nach Massepotential
fließt, sodaß die Leuchtdiode aufleuchtet. Diese zeigt an, welcher der Taster 60
bis 69 betätigt wurde.
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Durch Betätigung des Tasters 71 erhält die rechte der Leuchtdioden
106 positives Potential. An den Verbindungspunkt dieser Diode mit dem ihr zugeordneten
Widerstand 107 entsteht ebenfalls positives Potential, wodurch die Basis des Transistors
110, dessen Kollektor über den Anschluß 111 mit der positiven Betriebsspannung verbunden
ist, ebenfalls positiv wird. Der Transistor 110 wird somit leitend und führt positive
Spannungen über die Dioden 109 den Ausgängen 112 zu. Diese sind mit jeweils einem
der den Ausgängen des Schaltgeräts (Fig. 1, Fig. 2) zugeordneten Umschalter verbunden.
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Die Diode 113 erhält Spannung, nachdem die Taste 70 gedrückt wurde,
leuchtet also auf, wenn die Videosignale den Sichtgeräten zugeführt werden, welche
dem jeweiligen Computern zugeordnet sind.
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Ist eine der Tasten 60 bis 69 betätigt worden, gelangt über einen
der Widerstände 108 positives Potential zu einem der Ausgänge 112. Die mit diesem
verbundene Diode 109 ist dann gesperrt.
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Eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1 besteht darin, daß die miteinander
verbundenen Eingänge der Umschalter 12, 13, 14 und 15 nicht an den Ausgang des Eingangs-Umschalters
11, sondern an den für den Lehrer vorgesehenen Eingang 1 angeschlossen sind. Dadurch
entfällt gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 die Möglichkeit, daß Schüler die Arbeit
der anderen Schüler auf ihrem Sichtgerät beobachten können. Außerdem ist damit nicht
ohne weiteres sichergestellt, daß die Schüler - wenn sie schon nicht die Ausgangssignale
ihres eigenen Computers beobachten -das Bild sehen, welches auch der Lehrer sieht.
So könnte es ohne weitere Maßnahmen vorkommen, daß der Lehrer sein Sichtgerät auf
einen Schüler-Computer schaltet, das Signal seines Computers auf die Schüler-Sichtgeräte
gibt und nach seinem Sichtgerät Erläuterungen gibt in der Meinung, die Schüler würden
das gleiche Bild sehen. Dieses kann zwar durch eine geeignete Auslegung der Steuerschaltung
45 (Fig. 2) verhindert werden, die Schaltung nach Fig. 1 stellt jedoch ohne weiteres
sicher, daß die Schüler ihr eigenes Signal oder dasgleiche, das auf dem Lehrer-Sichtgerät
dargestellt wird, erhalten.
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Eine in den Figuren nicht dargestellte Weiterbildung der Erfindung
ermöglicht das Schalten von Sprechverbindungen zwischen dem Lehrer und Schülern
in Anlehnung an die gleichzeitig vorgenommene Schaltung der Videosignale.
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So kann beispielsweise der Lehrer mit einem der Schüler sprechen,
dessen Bild er gerade beobachtet, ohne die anderen dadurch zu stören. Oder er kann
einem Schüler ohne Störung der anderen seine eigenen Computer-Signale erläutern,
wenn er gleichzeitig seinen Computer mit dem Sichtgerät des Schülers verbindet.