DE1105914B - Schaltung zur automatischen Regelung und/oder Begrenzung der Hoehe von Impulsfolgen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Integrierung einer Vielzahl sich verändernder Angabensignale über ein vorher bestimmtes Zeitintervall, um die Übertragungshöhe von in einer vorher bestimmten Zeit innerhalb des Intervalls auftretenden Signale zu steuern.

Es ist oft erforderlich, die Übertragungshöhe eines veränderlichen Signals zu steuern, um unerwünschte Störsignale zu eliminieren, und es sind bereits Begrenzungsstromkreise bekannt, welche Ausgangssignale vorsehen, die entweder einen vorher bestimmten Wert überschreiten oder umgekehrt nicht überschreiten. Wo jedoch Signale und Hintergrundstörungen gegeneinander abwechseln können, sind solche auf eine festgelegte Höhe begrenzende Stromkreise nicht zur Trennung von Signalen von Störungen geeignet, da z. B. schwache Signale durch starke Störsignale abgedeckt werden können.

Eine veränderliche Signalhöhenbegrenzung ist besonders bei Anlagen zur optischen Abtastung von Schriftzeichen erwünscht, so daß Veränderungen infolge der unterschiedlichen Farbdichte, Hintergrundbeschaffenheiten usw. auf ein Mindestmaß herabgesetzt oder eliminiert werden können. Es wurden bereits Einrichtungen zur Integrierung der aus der Abtastung eines Formulars herrührenden Signale vorgeschlagen, um den integrierten Wert zur Steuerung der Begrenzungshöhe der durch den Auswertungs-Stromkreis laufenden Signale zu verwenden. Solche Anordnungen haben jedoch den Mangel, daß die integrierte Signalhöhe die augenblicklich entstandenen Bild- oder Abtastsignale darstellt und nicht die Veränderungsverhältnisse in diesem oder den in Frage kommenden Signalen unmittelbar vorausgehenden Zeitpunkt kompensiert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung zur Steuerung der Übertragung eines veränderlichen elektrischen Signals in Übereinstimmung mit den augenblicklichen und vorhergegangenen Höhen des Signals zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Verzögerungseinrichtung für die Impulsfolgen mit mehreren verschiedene Verzögerungszeiten aufweisenden Ausgangsabgriffen versehen ist, die mit einem Summierungsnetzwerk verbunden sind, dessen Ausgangsleitung jeweils einen Impuls liefert, der durch Integration der von den Ausgangsabgriffen abgenommenen Impulse entsteht, und daß der Impuls auf der Ausgangsleitung des Summierungsnetzwerks den Verstärker für eine ausgewählte Ausgangsleitung der Verzögerungseinrichtung regelt.

Die Verzögerungseinrichtung kann entweder eine elektrische Leitung oder eine akustische Einheit mit mehreren zwischenliegenden Energieumwandlern sein, Schaltung zur automatischen Regelung

und/oder Begrenzung der Höhe

von Impulsfolgen

Anmelder:

International

Business Machines Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. R. Soldering, Patentanwalt,
Böblingen (Württ), Bahnhofstr. 14

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. November 1958

Evon Constantine Greanias, Binghamton, N. Y.
(V. StA.),

ist als Erfinder genannt worden

sie kann aber auch aus einem beweglichen Speicher zur magnetischen Aufzeichnung der periodischen Signalketten bestehen, aus welchem die aufgezeichneten Signale aufeinanderfolgend abgefühlt und über Verstärker in das Summierungsnetzwerk übertragen werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen enthalten und in der folgenden Beschreibung und den nachstehenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche eine elektrische Verzögerungsleitung verwendet,

Fig. 2 ein Schaltbild einer elektrischen Verzögerungsleitung, die in der Einrichtung nach der Fig. 1 verwendet werden kann,

Fig. 3 eine Darstellung einer akustischen Verzögerungsleitung, die an Stelle der elektrischen Verzögerungsleitung verwendet werden kann, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer magnetischen Auf-Zeichnungsanordnung, die an Stelle der in der Einrichtung nach der Fig. 1 dargestellten elektrischen Verzögerungsleitung verwendet werden kann.

Die Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Schrift-Zeichenabtaster. Ein Aufzeichnungsträger 3 mit den abzutastenden Schriftzeichen, z. B. einer Ziffer »2«, wird mittels einei nicht dargestellten Einrichtung durch die Abtaststation in der durch den Pfeil angezeigten Richtung bewegt. Die Abtaststation enthält

109 579/279

I 105 914

Mittel zur iVbtastung des Aufzeichnungsträgers. Zur Erläuterung ist ein Lichtpunktabtaster gezeigt, welcher eine Kathodenstrahlröhre 5 mit Horizontal- und Yertikalablenkschaltungen 7 bzw. 9 umfaßt, die durch eine Synchronisierungseinrichtung 11 gesteuert werden. Diese Teile sind so bemessen und angeordnet, daß jedes Schriftzeichen durch mehrere vertikale Raster abgetastet wird, von denen jedes eine Vielzahl aufeinanderfolgender kurzer horizontaler Abtastungen umfaßt, die aufeinanderfolgend in vertikaler Richtung versetzt werden. Einer dieser vertikalen Raster ist in der Fig. 1 durch eine Vielzahl kurzer horizontaler Linien in einer vertikalen Reihe durch das Schriftzeichen dargestellt. Der Abtastraster wird mittels einer Optik 13 auf den Aufzeichnungsträger projiziert.

Die reflektierten Signale werden durch einen Photovervielfacher 15 oder eine andere Einrichtung in elektrische Signale umgewandelt, um eine Folge von Abtast- oder Bildsignalen zu ergeben, welche sich in Übereinstimmung mit der Abtastung des Schriftzeichens verändern.

Es wird bemerkt, daß auch andere, an sich bekannte Arten der Abtastung verwendet werden können, um Signale der gleichen Art zu erzeugen. Der Aufzeichnungsträger kann z. B. ständig beleuchtet sein und ein mechanischer Abtaster in der Art der Nipkow-Scheibe vor dem Photovervielfacher angeordnet werden.

Es ist ersichtlich, daß der Abtastvorgang für jede der vielen vertikalen Abtastungen eine Reihe von Signalen entsprechend jeder der kurzen horizontalen Abtastungen ergibt. Die Größe dieser Signale ändert sich in Abhängigkeit von der Abtastung des Blatthintergrundes oder von Teilen des Schriftzeichens. Darüber hinaus ändern sich diese Signale bei einer gegebenen Anzahl von kurzen horizontalen Abtastungen in Übereinstimmung mit der Farbdichte, den Hintergrundreflektionen usw.

Die Bild- oder Abtastsignale werden vom Photovervielfacher 15 zu einem Bildverstärker 17 gesandt, welcher die Signale auf eine geeignete Höhe verstärkt und über einen geeigneten Treiberverstärker 19 an eine elektrische Verzögerungsleitung 21 weiterleitet.

Die Verzögerungsleitung 21 kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich sein und hat, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, eine Eingangsklemme, die mit einem neutralen Spannungspunkt, z. B. der Erde, verbunden ist. Der Ausgang der \^rerzögerungsleitung 21 ist vorzugsweise mit einer End-Impedanz 23 verbunden, sie kann aber auch offen oder kurzgeschlossen sein in Abhängigkeit von den Parametern in der Verzögerungsleitung und in Übereinstimmung mit den Erfordernissen des Systems. Wenn die Verzögerungsleitung nicht mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, dann müssen die Parameter der Leitung und die mit ihr verbundene Einrichtung derart ausgebildet sein, daß der Einfluß der reflektierten Signale eliminiert wird.

Die Parameter der Verzögerungsleitung sind so bemessen und angeordnet, daß eine zur Verzögerungsleitung gelieferte Pulskette, die bei einer vorher bestimmten Anzahl kurzer horizontaler Abtastungen entsteht, durch entlang der Verzögerungsleitung bestehende Spannungen dargestellt wird.

Die Verzögerungsleitung hat an mehreren Stellen ihrer ganzen Länge Abzweigungen und kann auch am Anfang und Ende eine Abzweigung haben, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Die Fig. 2 zeigt eine Verzögerungsleitung mit in Reihe liegenden Induktanzen 25 und Querkondensatoren 27 sowie mit den Abzweigungen 29 von den Induktanzen. Diese Abzweigungen 29 und die Endabzweigungen 31 und 33 sind über Widerstände 35 gemeinsam mit einer Leitung 37 verbunden. Eine ausgewählte Abzweigung 39 der Verzögerungsleitung ist ebenfalls über einen Widerstand 41 mit der gemeinsamen Leitung 37 verbunden und außerdem durch eine Bildsignalleitung 43 mit dem Gitter einer gesteuerten Verstärkerröhre 45 verbunden. Die Anode der Röhre 45 ist über einen Belastungswiderstand 46 mit der positiven Klemme einer Gleichstromquelle und außerdem mit einer Ausgangsklemme 47 verbunden. Die Bild- oder Abtastsignale werden daher an einem Abgriff der Verzögerungsleitung 21 erhalten und laufen durch die Röhre 45 zur Ausgangsklemme 47. Die Höhe der zur Ausgangsklemme gelieferten Signale wird durch das an der Kathode der Röhre 45 liegende Potential bestimmt. Zur Bestimmung der Höhe der durch die Röhre 45 laufenden Signale wird an die Kathode der Röhre 45 eine Steuerspannung angelegt, die in nachstehend beschriebener Weise erzeugt wird.

Wie bereits erläutert, ist die Verzögerungsleitung 21 so aufgebaut und angeordnet, daß in irgendeinem gegebenen Zeitpunkt eine vorher bestimmte Anzahl von Abtastsignalen entlang der Leitung besteht, und die an den verschiedenen Punkten entlang der Leitung auftretende Spannung stellt die veränderlichen Spannungen dieser Abtastsignale dar.

Die gemeinsam mit der Leitung 37 verbundenen Widerstände 35 und 41 wirken als Additionsnetzwerk, so daß das Potential der gemeinsamen Leitung 37 eine Zusammenfassung der entlang der Verzögerungsleitung vorhandenen Spannungen ist und als Integral aller zu irgendeinem Zeitpunkt in der Verzögerungsleitung bestehenden Signale betrachtet werden kann. Die Begrenzung der in der Leitung 37 bestehenden Potentiale erfolgt durch die Dioden 49 und 51, welche mit den Abgriffen 53 bzw. 55 eines Spannungsteiles 57 verbunden sind, der mit seinem einen Ende an die positive Klemme einer Gleichstromquelle angeschlossen und an seinem anderen Ende geerdet ist. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung der Dioden 49 und 51 kann die Spannung der Leitung 37 nicht über die Spannung am Abgriff 53 ansteigen und nicht unter das Potential am Abgriff 55 abfallen. Die Dioden 49 und 51 begrenzen daher die Höhe des von der Verzögerungsleitung und dem Summierungsnetzwerk gelieferten Steuersignals, so daß dessen Höhe nicht auf einen Wert abfallen kann, bei welchem eine Störung eintritt, wenn keine Linien abgetastet werden, und nicht zu hoch ansteigen kann, wenn eine große zusammenhängende dunkle Fläche abgetastet wird. Ein zwischen die Leitung 37 und Erde geschalteter Kondensator 59 dient zum Ausgleichen jeder Schwankungen infolge von Signalen, welche kürzer als die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Abgriffen der Verzögerungsleitungen sind.

Das Potential in der Leitung 37 wird an das Gitter eines Kathodenverstärkers 61 angelegt, dessen Anode direkt an die positive Klemme und dessen Kathode über einen Widerstand 63 an die negative Klemme einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Kathode der Röhre 61 ist auch mit der Kathode der Röhre 45 verbunden, so daß das Potential der Kathode der Röhre 45 durch die Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers 61 bestimmt wird, welche ihrerseits von dem aus der Verzögerungsleitung 21 und dem Additionsnetzwerk gelieferten integrierten Steüersignal abhängt.

Es ist somit ersichtlich, daß die Höhe der aus der Verzögerungsleitung 21 zu der Ausgangsklemme 47 gelieferten Bild- oder Abtastsignale dauernd geändert werden in Übereinstimmung mit dem integrierten Wert der Signale, welche für eine vorherbestimmte Zeit vor und nach den in Frage kommenden Signalen bestehen.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ergibt Vorteile, die durch die vorher bekannten Begrenzungs-Steuerstromkreise nicht erreicht werden können, da sowohl die vorhergehenden Signale als auch die folgenden Signale verwendet werden, um die Begrenzungshöhe für irgendeine Signalperiode einzustellen. Bei der Verwendung bestimmter Widerstandswerte im Summierungsnetzwerk kann der Integrationsvorgang so geregelt werden, daß den dem übertragenen Signal vorausgehenden Signalen mehr oder weniger Bedeutung gegeben und der Einfluß der dem übertragenen Signal näheren Signalen richtig bemessen wird. Die Widerstände im Summierungsnetzwerk können auch so bewertet werden, daß die Dämpfung in der Verzögerungsleitung kompensiert wird. An Stelle der Röhrenverstärker könnten natürlich auch andere Einrichtungen, z. B. Transistoren, magnetische Verstärker usw., verwendet werden.

Statt der Verzögerungsleitung 21 könnte auch die in der Fig. 3 gezeigte Verzögerungsleitung verwendet werden. Solche akustische Verzögerungseinrichtungen sind bekannt, und es genügt daher die Beschreibung, wie eine solche Einrichtung mit dem in der Fig. 1 dargestellten System zu verwenden ist. Die akustische Verzögerungsleitung umfaßt ein Gehäuse 65, das mit Quecksilber gefüllt ist, in welchem sich Druckwellen fortpflanzen können. Ein Übertragungsumwandler 67, welcher z. B. aus piezoelektrischem Kristall bestehen kann, ist an dem einen Ende der Leitung vorgesehen und elektrisch mit dem Treiber 19 verbunden, so daß den Pulsketten der Abtastsignale entsprechende Druckwellenketten in der Verzögerungsleitung bewirkt werden können.

Entlang der Verzögerungsleitung sind mit vorher bestimmten Abständen empfangende Umwandler 69 vorgesehen, in welchen bei der Fortpflanzung der Druckwellenkette entlang der Leitung Spannungen erzeugt und zu einem Summierungsnetzwerk und einer Ausgangsröhre, wie in der Fig. 1 gezeigt, geliefert werden.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung, bei welcher eine drehbare magnetische Aufzeichnungstrommel 71 als Verzögerungseinrichtung verwendet wird. An Stelle der rotierenden Trommel könnten auch andere Arten von Aufzeichnungseinrichtungen, z. B. Drähte, Bänder oder Scheiben, verwendet werden.

Die Abtast- oder Bildsignale vom Treiber 19 werden über einen Aufzeichnungskopf 73 auf der Oberfläche der Trommel 71 aufgezeichnet. Entlang der Aufzeichnungsbahn und in der Richtung der Drehung der Trommel sind mehrere Wiedergabeköpfe 75 angeordnet, von denen in der Fig. 4 nur vier dargestellt sind. Jeder Wiedergabekopf ist mit einer Verstärkereinrichtung 77 verbunden, deren Ausgänge mit dem in der Fig. 1 dargestellten Summierungsnetzwerk und Ausgangstromkreis verbunden sind. Die Impulsketten werden in ihrer Reihenfolge auf der Oberfläche der Trommel 71 mittels des Aufzeichnungskopfes 73 aufgezeichnet und in ausgewählten Intervallen durch die Köpfe 75 wiedergegeben. In Abhängigkeit von der Art der verwendeten Aufzeichnung können die auf der Trommel gespeicherten Signale mittels eines Löschkopfes (nicht dargestellt) gelöscht werden, nachdem die Signale an dem letzten Wiedergabekopf 75 vorbeibewegt sind, oder der Aufzeichnungsvorgang kann so vor sich gehen, daß eine nachfolgende Aufzeichnung die vorhergegangene Aufzeichnung löscht. Es ist somit ersichtlich, daß die Anordnung gemäß der Erfindung eine Höhenbegrenzung für ein veränderliches Signal in Übereinstimmung mit der integrierten Höhe vorhergehender und folgender Signalwerte ergibt und auch eine richtige Bewertung der Signale an jeder Seite des übertragenen Signals gewähren kann.

Claims (6)

Patentansprüche^

1. Schaltung zur automatischen Regelung und/ oder Begrenzung der Höhe von Impulsfolgen mit einem Verstärker und einem Steuerkreis, welcher den Verstärker abhängig von einer Regelspannung regelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung (21, 65, 71) für die Impulsfolgen mit mehreren verschiedene Verzögerungszeiten aufweisenden Ausgangsabgriffen (29) versehen ist, die mit einem Summierungsnetzwerk (35, 41) verbunden sind, dessen Ausgangsleitung (37) jeweils einen Impuls liefert, der durch Integration der von den Ausgangsabgriffen (29) abgenommenen Impulse entsteht, und daß der Impuls auf der Ausgangsleitung (37) des Summierungsnetzwerkes (35, 41) den Verstärker (45, 46) für eine ausgewählte Ausgangsleitung (43) der Verzögerungseinrichtung (21, 65, 71) regelt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung eine elektrische Verzögerungsleitung (21) oder eine akustische Verzögerungseinrichtung (65) mit mehreren zwischenliegenden Energieumwandlern (69) sein kann.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung aus einer beweglichen Aufzeichnungseinrichtung (z. B. Magnettrommel 71) besteht, auf welcher die gelieferten periodischen Signalketten mittels eines Aufzeichnungskopfes (73) magnetisch aufgezeichnet werden und durch aufeinanderfolgend angeordnete Abfühlköpfe (75) abgelesen und über Verstärker (77) in das Summierungsnetzwerk (35,41) übertragen werden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summierungsnetzwerk aus einer Anzahl von Widerständen (35, 41) besteht, die einerseits mit der Ausgangsleitung (37) des Summierungsnetzwerks und andererseits mit den Ausgangsabgriffen der Verzögerungseinrichtung verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung bestimmter Widerstandswerte (35, 41) im Summierungsnetzwerk zur Abstimmung des Impulses auf der Ausgangsleitung (37) entsprechend der Bedeutung der an den Ausgangsabgriffen (29) der Verzögerungseinrichtung (21, 65, 71) abgenommenen Impulse.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelbereich der Impulse auf der Ausgangsleitung (37) des Summierungsnetzwerkes durch eine Begrenzerschaltung (49, 51, 57) zwischen einstellbaren Grenzen festgelegt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen