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Anordnung zur Übertragung von Bewegungen, insbesondere elektrischer
Fernschreiber Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Fernübertragung
von Bewegungen, und insbesondere auf einen elektrischen Fernschreiber, durch welchen
z. B. eine am Sendeort von Hand aufgezeichnete Skizze möglichst gleichzeitig im
Empfänger sichtbar wird. Die Fernübertragung kann hierbei drahtlos oder über Leitungen
erfolgen. Insbesondere eignet sich die vorliegende Erfindung dafür, am Empfänger
gleichzeitig eine am Sender aufgezeichnete sogenannte Laufschrift erscheinen zu
lassen.
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Ein bekanntes Verfahren zur Übertragung und Wiedergabe von Schrift
oder Strichzeichnungenmit Hilfe einer Braunschen Röhre besteht darin, daß die betreffende
-Niederschrift rasterartig abgetastet wird (»Rasterverfahren«, Fernsehen). Damit
ergibt sich zwar der Vorteil, daß die Niederschrift praktisch gleichzeitig mit der
Sendung erhalten werden kann; das Verfahren hat aber den grundsätzlichen Nachteil.,
daß zur Fernübertragung ein durch die Feinheit des Rasters bestimmtes sehr breites
Frequenzband benötigt wird. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird zur Vermeidung
dieses Nachteiles der Elektronenstrahl durch geeignete Ablenkeinrichtungen so geführt
wie der schreibende Stift beim Sender; die Niederschrift wird auf einer photographischen
Schicht erhalten (»Schreibverfahren«). Dem dadurch erreichten Vorteil eines schmalen
Übertragungsfrequenzbandes steht aber hier der Nachteil gegenüber, daß
die
Niederschrift erst nach einer photographischen Entwicklung sichtbar wird.
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Bei dem bereits 'bekannten Schreibverfahren werden die Koprdinaten
entweder durch Widerstände und Spannungsteiler dargestellt, die vom Schreibstift
mechanisch rgesteuert werden, oder es wird auf einer Schreibplatte aus Widerstandsmaterial
die Veränderung der Widerstände zwischen dem Schreibstift und festen Punkten zur
Kennzeichnung der Koordinaten benutzt. Das erste Verfahren hat den Nachteil, daß
der Schreibstift in seiner Bewegung durch die angeschlossenen mechanischen Teile-
-behindert wird; das zweite Verfahren ergibt Schwierigkeiten- hinsichtlich der Linearität
der Übertragung sowie dadurch, daß Widerstandswerte über größere Entfernungen nicht
unmittelbar übertragen werden können.
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Es ist auch eine fernsehmäßige Übertragung von Niederschriften bekanntgeworden,.
bei der zwei Koordinatenwerte- eines Flächenwiderstandes als Stromwerte nacheinander
den Plattenpaaren einer empfangsseitig angeordneten Braunschen Röhre zugeführt werden.
Für die Übertragung jeder Komponente werden dabei je verschiedene Halbwellen eines
hochfrequenten Wechselstromes von 5oo kHz benutzt, um so eine Übertragung der Bildrasterung
zu erreichen. Bei einer solchen übertragung der Bildrasterung werden wegen des trägheitsfrei
arbeitenden Elektronenstrahls der Braunschen Röhre empfangsseitig Mittel erforderlich
zur Hervozrufüng, einer künstlichen Trägheit des Elektronenstrahles, damit für jede
Komponente die durch die Anwendung verschiedener Halbwellen bedingte Spannungspause.überbrücktist.
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Bei Anordnungen zur Übertragung von Bewegungen mit einer Braunschen
Röhre als Wiedergabeorgan, deren Elektronenstrahl entsprechend der Bewegung des
Schreibstiftes im Sender gesteuert wird, insbesondere für elektrische Fernschreiber
nach dem Prinzip der Telautographen, liegt gemäß der Erfindung die Nachleuchtdauer
des Leuchtschirms in der Größenordnung der Zeitdauer der Niederschrift, sie beträgt
also z. B. 15 Sekunden bis_ 2 Minuten. Durch eine so große Nachleuchtdauer wird
es beispielsweise möglich, während der Niederschrift noch Korrekturen vorzunehmen,
z. B. von der Gegenseite aus. ' Da während der Niederschrift der Schreibstift notwendigerweise
nicht immer auf der Schreibunterlage aufliegt, sieht die Erfindung weiter vor, jedem
Abheben und Aufsetzen des Schreibstiftes beim Sender ein Auslöschen oder Zünden
des Elektronenstrahls der Braünschen Röhre zuzuordnen, um so einen Rücklauf des
Elektronenstrahls und damit eine Störung der Erkennbarkeit des Bildes zu verhindern.
Das Bildfeld wird durch. diese Maßnahme nach dem Ablesen der Niederschrift von selbst
wieder für neue Aufzeichnungen frei. Zum Auslöschen oder Zünden des Elektronenstrahls
kann das Verschwinden: bzw. Auftreten der abgetasteten Spamiung benutzt werden.
Zweckmäßig ist jedoch zwischen der Schreibunterlage und dem Schreibstift eine nicht
zur Übertragung der Bewegung des Schreibstiftes benutzte zusätzliche Wechselspannung.
anderer Frequenz zu benutzen.
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Die Zuordnung zwischen Elektronenstrahl und -Schreibstift wird dadurch
hergestellt, daß die Lage des Schreibstiftes auf der Schreibunterlage durch zwei
Potentiale gekennzeichnet wird, die ein Maß für - die Koordinaten des Aufsetzpunktes
sind. Diese beiden Koordinatenpotentiale werden jedoch nicht wie bei der bekannten
fernsehmäßigen Übertragung absatzweise mit der gleichen Wechselspannung übertragen,
sondern werden in an sich bekannter Weise durch Wechselspannungen verschiedener
Frequenzen dargestellt. Sie dienen empfangsseitig .zur Ablenkung des Strahles in
den beiden Koordinatenrichtungen. Auf diese Weise wird jedem Ort des Schreibstiftes
auf der Schreibunterläge ein entsprechender Ort des Leuchtpunktes auf dem Leuchtschirm
zugeordnet. Das zur Übertragung notwendige Frequenzband wird nicht wie beim Rasterverfahren
durch die Auflösung, sondern lediglich durch die Schnelligkeit des Schreibens bestimmt
und ist dementsprechend sehr schmal (etwa 5 bis zo Per./s gegenüber mehr als ios
Per./s beim Rasterverfahren).
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
hervor.
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Fig. z zeigt als Beispiel einen Aufbau- des Senders; Fig. 2 zeigt
einen zweiten Aufbau des Senders; Fig. 3 zeigt den Aufbau des Empfängers; Fig. q.
zeigt eine schematische Darstellung der, Anordnung mit zwei Sendern und zwei Empfängern.
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Gemäß der Erfindung werden auf einer leitenden oder halbleitenden
Schreibunterlage zwei sich kreuzende homogene Strömungsfelder verschiedener Frequenzen
f1 und f2 hergestellt. Jeder Punkt kann dann durch zwei Potentialwerte mit diesen
Frequenzen gekennzeichnet werden. Es können rechtwinklige oder auch krummlinige
Koordinaten verwendet werden. Bei rechtwinkligen Koordinaten x und y sind die Amplituden
der beiden Wechselspannungen, die der Schreibstift beim Aufsetzen auf die Schreibunterlage
abgreift, linear von x und y abhängig, also U1 = do+al x mit der Frequenz fi, U2
= bd+ b1 y mit der Frequenz f2. Diese Wechselspannungen ändern sich beim
Schrei äen zeitlich in dem Maße, in dem sich x und y
ändern. Sie werden
dem Übertragungssystem, z. B. einer Fernsprechleitung oder einem Funkkanal, zugeführt.
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Die durch die beiden Gleichungen ausgedrückte Linearität zwischen
den Spannungen U1 und U2 und den Koordinaten x und y setzt voraus; daß die Strömung
in der Schreibplatte homogen ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch- erreicht, daß
die Stromzuführungen als Verlängerungen der Schreibplatte ausgeführt werden. Bei
rechtwinkligen Koordinaten ergibt sich damit die in Fig.r gezeigte kreuzförmige
Ausführung. Die Arme A dienen zum Anschluß der Pole der Wechselstromquellen
über
sie gut leitenden Stege C; B ist die eigentliche Schreibplatte. Würden die Arme
A nur kurz sein, so würden die beiden Strömungsfelder durch die benachbart liegenden
Stege C stark verzerrt werden, da diese Stege infolge ihrer guten Leitfähigkeit
einen großen Teil der Stromlinien aufnehmen würden. Dieser störende Effekt verschwindet
um so mehr, je länger die Arme A gemacht werden. Aber selbst bei beliebig langen
Armen A würde noch eine restliche Verzerrung verbleiben, da die Stromlinien des
einen Feldes in die Arme des anderen Feldes eintreten. Die in Fig. i von oben nach
unten verlaufenden Stromlinien greifen z. B. in die waagerechten Arme ein, wie es
die gestrichelten Linien andeuten. Gemäß der Erfindung werden daher weiterhin die
als Stromzuführungen dienenden Arme längs geschlitzt, so daß der Querwiderstand
der Arme groß wird und die Stromlinien am Eintreten in die Querarme verhindert werden
(vgl. Fig. 2). Die Längsschlitze ermöglichen schon bei verhältnismäßig kurzen Armen,
also ohne daß große räumliche Abmessungen der Anordnung entstehen, ein angenähert
homogenes Strömungsfeld.
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Bei der in Fig. i dargestellten Anordnung sind die beiden Stromquellen
im Punkte P miteinander und mit der Schreibplatte sowie dem einen Pol des Übertragungssystems"
und damit mit dem Empfänger E verbunden. Der elektrisch leitende Schreibstift D
ist an den anderen Pol des Übertragungssystems angeschlossen. Auf diese Weise entsteht
nach dem Aufsetzen des Schreibstiftes auf irgendeinen Punkt der Schreibplatte am
Eingang des Übertragungssystems ein Gemisch der beiden den Aufsetzpunkt kennzeichnenden
Wechselspannungen. Der gemeinsame Punkt P stellt allerdings auch eine Verbindung
zwischen den beiden benachbarten Anschlußstegen C her, die wieder zu einer Verzerrung
der beiden Strömungsfelder führt. So werden z. B. die von oben nach unten verlaufenden
Strömungslinien zum Teil durch den rechten Querarm abgefangen. Diese Verzerrung
kann erfindungsgemäß beseitigt werden, indem die beiden Strömungsfelder einen gemeinsamen
Potentialpunkt erhalten, der in der Mitte der Schreibfläche B liegt. Ein Beispiel
für eine solche Anordnung zeigt Fig. :z. Hier sind die Mitten der beiden Sekundärwicklungen
der Stromquellenübertrager im Punkt P miteinander verbunden, dessen Potential daher
übereinstimmt mit dem Potential der Mitte der Schreibfläche. Dadurch wird eine gegenseitige
Beeinflussung der beiden Felder vermieden. Spannungen in Punkten der Schreibfläche,
die symmetrisch zum Mittelpunkt liegen, unterscheiden sich nun allerdings nur in
der Phase, nicht in der Amplitude. Damit die oben angeführten Gleichungen zwischen
den zu übertragenden Spannungen und den Bildpunktkoordinaten wieder erhalten werden,
fügen die Übertrager, (5f1 und U2 einen festen Betrag der beiden Spannungen zu den
Abgriffpotentialen hinzu.
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Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung einer störenden Beeinflussung
der Strömungsfelder besteht darin, daß als gemeinsamer Punkt zum Anschluß des Übertragungssystems
ein Punkt der Schreibfläche, z. B. ein Eckpunkt oder der Mittelpunkt, verwendet
wird.
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Zur Löschung und Zündung des Leuchtpunktes in der Empfangsröhre kann
an sich der Umstand benutzt werden, daß beim Abheben des Schreibstiftes die Spannung
am übertragungssystem verschwindet. Es kann aber auch gemäß der Erfindung, wie in
Fig. a. gezeigt, eine Stromquelle mit einer dritten Frequenz f3 in Reihe mit dem
Schreibstift geschaltet werden, so daß das Verschwinden und Auftreten dieser Frequenz
das Löschen und Zünden betätigen kann.
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Beim Aufsetzen des Schreibstiftes darf die Potentialverteilung der
Strömungsfelder nicht gestört werden; die Widerstandsverhältnisse müssen daher dementsprechend
gewählt werden. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, in Reihe mit dem Schreibstift
einen hinreichend hohen Widerstand einzuschalten.
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Ein Beispiel für die grundsätzliche Ausführung der Empfangseinrichtungen
zeigt Fig. 3. Die Schwingungen mit den Frequenzen f1, f2 und f3 werden durch die
drei Filter F1, F2 und F3 voneinander getrennt und in G1, G2 und G3 gleichgerichtet.
Die beiden aus f1 und f2 erhaltenen Spannungen werden den Ablenksystemen F1 und
P2 einer Braunschen Röhre zugeführt. Die aus der Frequenz f3 erhaltene Spannung
dient zum Steuern der Intensität des Elektronenstrahls der Braunschen Röhre, z.
B. über den Wehneltzylinder W. An Stelle der elektrischen Steuerung des Elektronenstrahls
kann natürlich in bekannter Weise auch eine magnetische Steuerung benutzt werden.
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Das Schema einer vollständigen Übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung
ist in Fig. q. gezeigt. An jedem Ende des Übertragungssystems T ist sowohl ein Sender
S als auch ein Empfänger E angeschlossen, so daß also der Schreibende in seinem
eigenen Empfänger das von ihm Geschriebene ständig beobachten kann. Er kann dabei
auch feststellen, wie weit die bereits gezogenen Linien wieder verblassen, um sie
gegebenenfalls nochmals nachzuzeichnen.
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Bei Verwendung der gleichen Frequenzen für die beiden Richtungen wird
es auch dem anderen Teilnehmer möglich, in das Bild einzuzeichnen. Zur Erleichterung
des Nachzeichnens und auch des Aufzeichnens kann gemäß der Erfindung die Schreibplatte
mit dem Leuchtbild zur Deckung gebracht werden. Diese Überdeckung kann z. B. auf
optischem Wege geschehen. Eine einfache Ausführung besteht darin, daß der Leuchtschirm
auf die Schreibplatte projiziert wird. Eine andere Möglichkeit zur Überdeckung von
Wiedergabe und Niederschrift ergibt sich, wenn die Schreibplatte lichtdurchlässig
ausgebildet wird, so daß sie auf den Leuchtschirm aufgesetzt werden kann. Die Schreibplatte
kann dabei z. B. als Drahtnetz oder als dünne lichtdurchlässige Metallschicht auf
einer Glasplatte vorteilhaft durch Aufdampfen oder Aufstäuben hergestellt sein.
Zweckmäßig werden dann die in den
Stromkreisen liegenden Schaltmittel
und Verstärker so eingestellt, daß die Wiedergabe im natürlichen Maßstab und in
räumlicher Deckung mit der Niederschrift stattfindet, so daß beim Aufsetzen des
Schreibstiftes auf die Schreibplatte sofort der Leuchtpunkt darunter sichtbar wird.
Mit Hilfe von Verstärkungsreglern in den beiden Zweigen F, G1 und F, G2 des Empfängers
kann diese Übereinstimmung zwischen Wiedergabe und _Niederschrift leicht eingeregelt
werden.