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" Perfectionnements aux systèmes télégraphiques inscrip- teurs ".
La présente invention est relative à un système télé- graphique inscripteur électrique du genre dans lequel les mou- vements d'un crayon ou d'un style en une position de transmission sont reproduits et/ou enregistrés en même temps qu'ils parviennent en une position de réception.
Suivant l'invention, un système télégraphique inscrip- teur électrique de l'espèce spécifiée comprend, à un trans- metteur, une tablette écri-toire de matière électriquement résistante à la surface de laquelle le crayon ou style peut être déplacé, un dispositif pour appliquer à la tablet- te une oscillation électrique pour établir un gradient de potentiel suivant une direction au travers de la tablett ,,
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un dispositif pour appliquer à la tablette une oscillation de fréquence différente de celle de l'oscillation nommée en premier lieu, pour établir un gradient de potentiel suivant une seconde direction inclinée par rapport à la première di- rection et un dispositif pour transmettre les tensions aux deux dites fréquences, dérivées du crayon ou style,
ou les tensions représentant des variations dans les amplitudes de ces fréquences, l'amplitude relative des deux dites fréquences transmises définissant la position du crayon ou style. Les deux directions sont de préférence perpendi- culaires l'une à l'autre . La tablette écritoire est de préférence de forme rectangulaire et elle porte, électrique- ment relié à elle le long de chacun de ses bords un prolon- gement en matière résistante qui s'étend à partir de ce bord, les bords extérieurs des prolongements étant pourvus de bornes en forme de réglettes d'nn matériel à conductibi- lité relativement élevée et une des dites oscillations étant appliquée entre chaque paire de bornes opposées.
Un récepteur coopérant avec le transmetteur comprend suivant l'invention un agencement pour utiliser les deux tensions dont les amplitudes représentent deux coordonnées de position pour reproduire de façon visible, photographi- quement ou autrement, une trace correspondant à celle que suit le dit crayon ou style. La reproduction peut par exem- ple être faite au moyen d'un tube à rayons cathodiques ou d'un dispositif mécanique comprenant un crayon ou style reproducteur dont les mouvements se font en correspondance avec ceux du crayon ou style au transmetteur..
L'invention sera décrite au moyen d'un exemple en se référant aux dessins accompagnant le présent mémoire, des- sins dans lesquels :
Figure 1 est une représentation schématique d'un sys- tème suivant l'invention;
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Figure 2 montre en perspective une forme que peut pren- dre la tablette écritoire de la Figure 1 ;
Figure 3 est un schéma du circuit de la partie transmet- teur de la figure 1;
Figures 4, 5 et 6 sont des schémas de circuits de dif- parties férentes de la partie récepteur de la Figure 1;
Figure 7 illustre schématiquement une modification d'une partie de la Figure 1, et,
Figure 8 illustre schématiquement une modification des Figures 4, 5 et 6.
En se reportant à la Figure 1, une tablette écritoire 3 est de forme rectangulaire, carrée dans le présent exemple, et est formée d'un matériau résistant convenable, tel que par exemple un alliage de nickel et de fer. Venus d'une pièce avec la tablette existent quatre prolongements rectangulai- res 14, 15, 16 et 17 qui s'étendent à partir des quatre bords respectifs de la tablette . Les prolongements sont divisés en languettes ou bandes 18 et les languettes de chaque prolongement sont reliées ensemble à leurs bords extérieurs par des bornes en forme de réglettes 19,20, 21 et 22 de matière de conductibilité relativement élevée, telle que le cuivre. Les bornes 20 et 21 sont, dans cet exemple, reliées ensemble à la terre et à une borne commune de deux générateurs d'oscillations 1 et 2.
L'autre borne du généra- teur 1 est reliée à la réglette formant borne 22 et l'autre borne du générateur 2 est reliée à la réglette formant borne 19.
Les deux générateurs 1 et 2 sont agencés pour engendrer des oscillations de fréquences différentes que l'on peut supposer être de 190 et de 300 cycles par seconde. Les fréquences peuvent avoir n'importe quelles autres valeurs convenables différentes pourvu qu'elles soient assez élevées pour la vitesse maxima d'écriture sur la tablette 3.
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Le résultat de l'application des différences de po- tentiel oscillatoires est d'établir des gradients de poten- tiel , dans la tablette 3 dans deux directions perpendi- culaires l'une à l'autre.Les oscillations à 190 cycles par seconde produisent un gradient de potentiel entre des réglettes formant bornes 22 et 20 et celles à 300 cycles par seconde produisent un gradient de potentiel entre les réglettes formant bornes 19 et 21. L'amplitude des varia- tions de potentiel relativement à la terre à 300 c.p.s. dans une direction de gauche à droite sera minima au bord de gauche 23 de la tablette 3 et augmentera jusqu'à un maximum au bord de droite 24 de la tablette .
Semblablement, l'amplitude des variations de potentiel relativement à la terre à 190 c. p.s. dans une direction de bas en haut à la Figure 1 croîtra d'un minimum au bord inférieur de la tablette à un maximum au bord supérieur de la tablette .
Ainsi la position de tout point sur la tablette est défi- nie par les applitudes des deux oscillations en un tel point.
La subdivision des prolongements 14, 15, 16, 17 en languettes 18 est désirable puisqu'elle empêche sensi- blement l'écoulement de courant des réglettes formant bor- nes 19,20, 21 et 22 dans la table dans toute direction sauf le long des longueurs des languettes. La subdivision n'est cependant pas essentielle.
Les prolongements 14, 15,16 et 17 de matière résis- tante sont nécessaires en vue d'empêcher une mise en court- circuit de la tablette le long de ses bords . Ainsi si une réglette formant borne était reliée directement au bord 23 elle présenterait un court-circuit à l'écoulement de courant entre les bornes 20 et 22 le long de ce bord.
Une forme constructive convenable de la tablette 3 est montrée à la Figure 2. Dans cet exemple la tablette
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3 de matière résistante est portée sur un support isolant 29 et les prolongements subdivisés en languettes sont reliés vers le bas à angle droit de la surface de la tablette.
Un crayon ou stylé écrivant 4 est en matière conductri- ce et sa pointe peut être mise en contact avec la surface de la tablette et déplacée de toute manière sur cette sur- face . La tension recueillie par le style 4 relativement à la terre sera composée de deux oscillations des fré- quences de 190 et 300 c. p.s. d'anplitudes représentant la position du style . Cette tension est transmise le long de la ligne 13 à un récepteur. Il est évident qu'une voie radioélectrique peut être employée au lieu de la ligne 13.
Le signal reçu à un récepteur passe par trois voies 26, 27, et 28. La voie 26 contient un réseau 5 pour sélec- tionner dans le signal composite reçu des oscillations d'une bande de fréquence centrée sur 300 c.p.s. et pour amplifier la tension provenant de ce réseau. Le courant de sortie du réseau 5 est redressé dans un redresseur 6, la tension unidi- rectionnelle ainsi obtenue est encore amplifiée dans un amplificateur à courant continu 7 et appliquée aux plaques Y d'un tube à rayons cathodiques 12. La voie 28 contient une chaîne 9, 10 et 11 correspondant à la chaîne 5,6 et 7 mais sélective pour la fréquence de 190 c. p.s. et le courant de sortie de l'amplificateur à courant continu 11 est appli- qué aux plaques X du tube 12.
Comme la tension appliquée aux plaques Y dépend de l'amplitude de l'oscillation de 300 c. p.s. et, de ce fait, de la position du style 4 dans le sens de bas en haut de la tablette 3, et comme la tension appliquée aux plaques X dépend de la position du.. style dans une direction de droite à gauche de la tablette 3, on peut faire en sorte que la po- sition du spot produit par le faisceau de rayons cathodi- ques sur l'é cran du tube 12 corresponde à la position du style 4 sur la tablette 3, pourvu que le degré d'amplifica-
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tion du signal soit choisi convenablement et pourvu que les plaques X et Y soient polarisées de telle façon qu'en l'ab- sence d'un signal le spot occupe une position convenable sur l'écran .
Les mouvements du style, tandis qu'il est en contact avec la tablette 3, seront reproduite par des mouvements correspondants du spot sur l'écran du tube. Si cet écran est agencé pour avoir une persistance relativement longue, la trace produite sur l'écran restera visible pour une durée convenable de temps d'observation. En variante, l'image produite sur l'écran peut être photographiée et une persistance de faible durée suffira alors.
La polarisation des plaques X et Y est telle que la tension appliquée à ces plaques par le signal, lorsque le style est au coin du bas à gauche de la tablette 3 place le spot sur l'écran du tube 102 au coin du bas à gauche de l'aire de l'écran sur lequel la reproduction doit avoir lieu.
Il est désirable que le spot sur l'écran du tube 12 soit éteint lorsque la signalisation commence, moment au- quel il s'éclaire automatiquement. Une autre particularité désirable encore est que lorsque le style 4 est mis en con- tact avec la surface de la tablette 3 en quelque point écarté de la position de repos du spot, la trace suivie par le spot depuis la position de repos du dit spot ne soit pas visible , c'est-à-dire que le spot reste éteint pendant un temps assez long pour que le spot atteigne un point quelconque de la tablette ou partant de sa position de repos. Par contre il est désirable que lorsque le style est soulevé de la tablette, le spot soit éteint rapide- ment en vue d'éviter de produire une trace visible entre le dernier point de contact du style et la position de repos du spot.
Enfin il est désirable que l'éclat du spot reste sensiblement constant en tous les points de l'écran du tube 12. ces particularités sont obtenues au moyen d'un
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circuit d'éclairement 8 dans la voie 27 qui contrôle auto- matiquement l'intensité du spot d'après l'amplitude de l'oscillation de l'une des fréquences composantes du signal,dans le présent exemple celle de 190 c. p.s., le cir- cuit étant par conséquent réalisé de manière à choisir une bande de fréquence centrée sur 190 c.p.s.
Les différents circuits seront décrits maintenant plus en détail. En se reportant d'abord à la figure 3, les généra- teurs 1 et 2 de' la Figure 1 sont indiqués par des rectan- gles de traits interrompus portant les mêmes indications de référence. Le générateur 1 comprend un tube oscillateur 30 avec les éléments de circuit de sélection de fréquence lui associés, qui n'ont pas besoin d'être décrits en dé- tail puisqu'ils sont d'un type bien connu . Les oscillations à 190 c. p.s. engendrées par le tube 30 sont amplifiées par un tube 31 et sont appliquées à la borne 22 de la ta- blette 3, la borne 20 étant mise à la terre.
Le générateur 2 comprend un tube oscillateur 32 et un tube amnlificateur 33 et les oscillations amplifiées provenant de ce dernier tube sont appliquées au moyen d'un transformateur 34 aux bornes 19 et 21. Il y a lieu de noter que la Figure 3 diffère de la Figure 1 par ce détail qu'à la Figure 3, en fait, pour ce qui concerne la direction de bas en haut et les oscillations à la fréquence de 190 c.p. s., le point mis à la terre de la tablette 3 est son point central.
La tension recueillie par le style 4 est appliquée à un tube amplificateur 35 et de là à une borne de sortie 13.
En vue de compenser le fait que c'est le point central de la tablette 3 qui est effectivement au potentiel de la terre tandis qu'il est désiré que le pmint de référence soit au coin du bas à gauche de la tablette 3, on mélange à la tension appliquée à la grille du tube 35 une composante
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d'une tension à 300 c.p.s. et d'amplitude et de phase convenable. Cette composante est dérivée du circuit d'anode du tube 33 et est conduite au tube 35 en traversant une résistance variable 36 au moyen de laquelle un léger réglage de l'amplitude et/ou de la phase de la composante de tension peut être réalisé.
La figure 4 montre dans des rectangles en lignesinterrom- pues 5, 6, 9 et 10 les parties de la Figure 1 numérotées de manière correspondante, les amplificateurs à courant conti- nu 7 et 11 de la Figure 1 étant omis.
Le circuit 5 comnrend un réseau 37 rejetant les fré- quences voisines de 190 c. p.s. et acceptant celles aux environs de 300 c.p.s. et un tube amplificateur 38. Le circuit 6 comprend un redresseur à diode 39 doubleur de tension et un circuit égaliseur 40. La sortie de ce cir- cuit est reliée aux bornes marquées Y1 et Y.
Le circuit 9 comprend un réseau 41 rejetant les fré- quences voisines de 300 c.p.s. et laissant passer les fré- quences voisines de 190 c.p.s. et un tube amplificateur 42. Le circuit 10 comprend un redresseur à diode 43 dou- bleur de tension suivi d'un circuit égaliseur 44, dont la sortie est reliée aux bornes marquées X1 et X2.
Les bornes X1 X2 Y1 Y2 sont reliées respectivement aux bornes numérotées de façon correspondante à la Figure 6 et ainsi aux plaques déflectrices du tube à rayons catho- diques 12. Il y a lieu de noter qu'une polarisation de courant continu est anpliquée à la plaque X1 par l'inter- médiaire de la ligne 61 et de la résistance 60 et qu'une polarisation de courant continu est appliquée à la plaque Y1 à partir d'une prise faite à la jonction des résistances 64 et 65 et en traversant la résistance 62. Cétte polarisa- tion sert à dévier le spot hors de l'écran du tube à rayons cathodiques lorsqu'on ne reçoit pas de signaux.
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Le circuit d'éclairement 8 de la Figure 1 est renré- senté à la Figure 5. Les oscillations de la composante de fréquence inférieure du signal reçu @ sont dérivées de la borne A de la Figure 4 et sont appliquées à la borne numéro- tée de façon correspondante à la Figure 5. Il y a lieu de noter que l'agencement de la Figure 5 diffère de celui de la Figure 1 en ce que la sélection de la composante de fré- quence inférieure est réalisée dans le circuit 9 des Figures 1 et 4, évitant ainsi la nécessité d'un réseau sélecteur séparé dans le circuit d'éclairement de la Figure 5.
Le but du circuit de la Figure 5 est d'appliquer au tube à rayons cathodiques 12 (Figures 1 et 6) une tension servant à donner de l'éclat au spot sur l'écran lorsqu'est reçu un signal contenant une composante à 190 c. p.s. au- dessus d'un niveau prédéterminé; à maintenir l'éclat sensi- blernent constant quelle que puisse être la valeur de l'am- plitude de cette composante dans les limites du fonctionne- ment et au-dessus du niveau prédéterminé; d'introduire un retard dans l'éclairement pour permettre le mouvement du spot jusqu'à n'importe quel le partie de l'écran avant qu'il prenne de l'éclat; et néanmoins de faire que le spot s'é- teigne rapidement lorsque la composante de 190 c. p.s. tombe en-dessous du niveau d'amplitude prédéterminé; .
La tension à 190 c. p.s. venant de la borne A est ap- pliquée à deux tubes amplificateurs 45 et 46 en cascade, à un redresseur 47 et à un circuit 48 à constante de temps relativement petite et à la grille 49 du tube à rayons cathodiques. La grille de commande du tube 45 est polarisée négétivement par rapport à la cathode et la tension anpli- quée en A doit vaincre cette polarisation pour qu'une tension puisse être transmise au tube 46. De cette façon il peut être fait en sorte que le circuit d'éclairement ne devienne pas actif jusqu'à ce que l'amplitude de l'os- cillation à 190 c. p.s. reçue corresponde à une position sur la tablette 3 elle-même.
La valeur de l'amplitude de li-
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mitation inférieure pour le fonctionnement du circuit d'éclairement peut être réglée au moyen d'un diviseur de po- fournissant tentiel 59. Le redresseur 47 et le circuit 48 @ une polarisation de courant continu à la grille 49 lorsqu'une tension à 190 c. p.s. et d'amplitude suffisante est reçue et que ceci donne de l'éclat au spot. L'éclat de celui-ci est empêché de dépasser une valeur convenable par un lirai- teur 50 monté entre la',grille 49 et la cathode 51 du tube.
Le niveau de l'éclat peut être réglé au moyen d'un diviseur de potentiel 52 et le niveau de limitation au moyen d.'un diviseur de potentiel 53.
Le circuit d'anode du tube 45 est aussi relié à un tube 54 dont le courant de sortie est redressé par un redresseur 55 et appliqué à un circuit 56 à constante de temps relati- vement grande et une tension unidirectionnelle provenant de ce circuit est appliquée comme polarisation positive à la grille de commande du tube 46, lequel tube est polarisé pour que le courant d'anode soit coupé en l'absence de tension provenant du circuit 56. La tension provenant du circuit 56 est empêchée de dépasser une valeur désirée par un limi- teur 57 et cette valeur est réglable au moyen d'un diviseur de potentiel 58.
Lorsqu'une tension à 190 c. p.s. suffisante pour vaincre la polarisation du tube 45 atteint ce tube, il n'en résulte d'abord aucun effet sur la polarisation de la grille 49 du tube à rayons cathodiques parce que le tube 46 est coupé.
Après un laps de temps déterminé par le circuit 56, cepen- dant, une polarisation positive est appliquée à la grille du tube 46,ce après quoi une tension provenant du tube 45 est amplifiée et une tension d'éclairement positive est appliquée à la grille 49 du tube à rayons cathodiques.
Lorsque le style 4 du transmetteur est soulevé de la tablette, la transmission du signal cesse et la polarisa- tion positive de la grille 49 tombe rapidement du fait de la petite constante de temps du circuit 48.
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Se reportant de nouveau au transmetteur, il peut être désirable qu'un enregistrement de ce qui est écrit sur la tablette 3 soit conservé. Dans ce but une feuille de papier conductrice de l'électricité peut être placée sur la tablette . e papier peut être rendu conducteur de toute façon convenable : par exemple, ce peut être du papier électrolytique du type employé dans l'enregistre- ment par téléscripteur lorsque la trace d'un style est enregistrée par un courant traversant du papier contenant une matière qui est amenée à changer de couleur au passage du courant au travers d'elle.
L'enregistrement peut être fait au moyen d'un tel changement de couleur, ou bien un crayon à la mine de plomb peut être employé comme style.
Lorsque l'extrémité du style, du côté de la tablette, peut être famte assez large, on peut utiliser la capacité entre le bout du style et la tablette pour recueillir une tension de la tablette . Les oscillations seront alors de préférence d'une fréquence plus élevée convenable. Dans ce cas la surface supérieure de la tablette peut être re- couverte en permanence d'une mince couche isolante ou bien l'isolement du style par rapport à la surface de la tablet- te peut être réalisé en employant une feuille de papier or- dinaire ou une autre matière isolante étendue à la surface de la tablette et servant à fournir un enregistrement.
L'extrémité relativement large du style peut être fournie par une mine de crayon faisant légèrement saillie pour marquer le papier ou l'autre matière.
Le fil 13 de la Figure 1 peut, comme cela a déjà été dit, être remplacé par un système transmetteur à fré- quence radioélectrique et la modulation peut se faire en amplitude ou en fréquences. Une méthode préférée est de séparer les deux composantes de fréquences dérivées du style 4, de redresser chacune de ces composantes et d'em-
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ployer chaque tension redressée pour moduler en fréquence une porteuse de fréquence différente. La modulation de fréquence se fait alors d'après les variations d'amplitude des tensions recueillies de la tablette et de ce fait d'après la position du style.
Au récepteur, les deux fréquences por- teuses sont séparées par des circuits accordés convenables et démodulées et les circuits tels que 37 et 41 de la Figure 4, pour sélectionner les fréquences composantes, ne sont pas nécessaires.
Une variante par rapport au tube à rayons cathodiques du récepteur est représentée schématiquement à la Figure 7.
Les tensions aux bornes Xl, X2' Y1 et Y2 de la Figure 4, après amplification supplémentaire si cela est nécessaire, sont appliquées aux bornes numérotées de façon correspondante de la Figure 7 pour alimenter deux moteurs 66 et 67. Chacun de ces moteurs peut être du type employé dans un voltmètre à cadre mobile étudié pour disposer de la puissance néces- saire. L'arbre du moteur 66 est relié à une bielle 68 dont l'extrémité libre est articulée à une seconde bielle 69. La bielle 69 est articulée en 70 à une extrémité d'une bielle 72 dont l'autre extrémité est fixée à l'arbre du mo- teur 67. Un style enregistreur 73 est monté dans l'axe de l'articulation 70 et repose sur une matière 74, telle que du papier, sur laquelle doit être fait un enregistrement.
La position du style 73 dépendra des tensions appli- quées aux moteurs 66 et 67. Cet agencement a le désavantage que la relation entre la tension appliquée aux moteurs et le mouvement résultant du style 73 n'est pas facile à ren- dre linéaire .
Une modification de la Figure 7 dans laquelle cette objection et d'autres faites à l'agencement de la Figure 7 peuvent être vaincues est représentée schématiquement à la Figure 8. En dessous d'une table 75 supportant le papier enregistreur 74 se trouve une plaque résistante 76 de
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même construction que représentée en 3, 14, 15,16, 17, 19,20, 21 et 22 à la Figure 1. Les dispositifs tels que les générateurs 1 et 2 de la Figure 1, non représentés à la Figure 8, sont prévus pour maintenir des gradients de potentiel à deux fréquences différentes dans des direc- tions perpendiculaires l'une à l'autre à travers la plaque, comme décrit au sujet .le la Fig. 1. Les fréquences employées n'ont pas besoin d'être les mêmes qu'au transmet- teur .
Un style 77 repose sur la face inférieure de la pla- que 76 et est relié rigidement, par une pièce 78, .au style 73 de telle sorte que les mouvements des deux styles 73 et 77 soient identiques. es signaux reçus sont appliques à la borne 13 à un amplificateur 79 et transmis à un détecteur-filtre 80 où les fréquences à 190 c. p.s. et à 300 c.p.s. sont sépa- rées et redressées séparément pour donner des courants de sortie en 81 et 82 respectivement. La tension venant du style 77 est appliquée à un amplificateur 83 et de là à un détecteur-filtre 84 par lequel les deux fréquences employées pour alimenter la plaque 76 sont séparées et redressées de manière à donner des courants de sortie séparés en 85 et 86. Les bornes 82 et 86 sont reliées par une résistance 87 et les bornes 81 et 85 sont reliées par une résistance 88.
Lorsque la position du style 77 (et par suite celle du style 73) correspondent à celle de celui du transmetteur, les tensions en 85 et 86 seront exactement égales à celles qui existent en 81 et 82 respectivement et il n'y aura pas de différence de potentiel aux bornes des résistances 87 ou 88. Lorsqu'il y a quelque différence entre les posi- tions des styles de réception et de transmission, une différence de potentiel naîtra aux bornes de l'une ou des deux résistances 87 et 88, cette différence correspon- dant à la différence en positions. Une prise réglable 89
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est prévue sur la résistance 87 reliée à l'amplificateur de courant continu 90 et par suite au moteur 66. Une prise réglable 91 sur la résistance 88 est reliée à un amplifica- teur à courant continu 92 et de là au moteur 67.
Ces moteurs, par conséquent, @ tournent pour corriger l'erreur en po- sition du style de réception 73.
Le circuit d'éclairement de la Figure 5 peut être em- ployé avec l'agencement de la Figure 8 comme suit : La grille 49 et la cathode 51 du tube à rayons cathodiques de la Figure 5 sont remplacées par la grille et la cathode 49' et 51' d'un tube 93 dont l'anode est reliée à un relais 94. Lorsqu'une tension positive apparaît sur la grille 49' l'élévation du courant d'anode met en action le relais 94 et ouvre un éircuit comprenant une batterie 95 et un so- lénoïde 96. Le solénoïde sert à maintenir le style 73 écar- té de la surface 74 jusqu'à ce que le relais 94 soit mis en action.
Si on le préfère on peut combiner une troisième fré- quence avec les deux fréquences employées pour définir la position du style sur la tablette, cette troisième fréquence étant engendrée lorsque le style 4 est soulevé (ou abaissé) et servant à élever (ou à abaisser) le style 73.
Il apparaîtra comme évident que maints changements peuvent être faits aux agencements décrits dans le cadre de l'invention telle qu'elle est définie par les revendica- tions.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements to telegraphic entry systems".
The present invention relates to an electric telegraphic writing system of the kind in which the movements of a pencil or a stylus in a transmission position are reproduced and / or recorded at the same time as they arrive in a. receiving position.
According to the invention, an electric writing telegraph system of the specified species comprises, at a transmitter, a writing tablet of electrically resistant material on the surface of which the pencil or stylus can be moved, a device for apply an electrical oscillation to the tablet to establish a potential gradient in one direction across the tablet ,,
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a device for applying to the tablet an oscillation of a frequency different from that of the oscillation named in the first place, to establish a potential gradient in a second direction inclined with respect to the first direction and a device for transmitting the voltages to the two said frequencies, derived from the pencil or style,
or the voltages representing variations in the amplitudes of these frequencies, the relative amplitude of the two said transmitted frequencies defining the position of the pencil or style. The two directions are preferably perpendicular to each other. The writing tablet is preferably rectangular in shape and it carries, electrically connected to it along each of its edges an extension of resistant material which extends from that edge, the outer edges of the extensions being provided terminals in the form of strips of relatively high conductivity material and one of said oscillations being applied between each pair of opposing terminals.
A receiver cooperating with the transmitter comprises according to the invention an arrangement for using the two voltages whose amplitudes represent two position coordinates to reproduce visibly, photographically or otherwise, a trace corresponding to that followed by said pencil or style. . Reproduction can, for example, be made by means of a cathode ray tube or of a mechanical device comprising a pencil or reproducing style whose movements correspond to those of the pencil or style on the transmitter.
The invention will be described by way of example with reference to the drawings accompanying this specification, in which:
Figure 1 is a schematic representation of a system according to the invention;
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Figure 2 shows in perspective a form that the writing tablet of Figure 1 can take;
Figure 3 is a circuit diagram of the transmitter part of Figure 1;
Figures 4, 5 and 6 are circuit diagrams of various parts of the receiver part of Figure 1;
Figure 7 schematically illustrates a modification of part of Figure 1, and,
Figure 8 schematically illustrates a modification of Figures 4, 5 and 6.
Referring to Figure 1, a writing tablet 3 is rectangular in shape, square in the present example, and is formed of a suitable strong material, such as for example an alloy of nickel and iron. Coming integrally with the tablet are four rectangular extensions 14, 15, 16 and 17 which extend from the respective four edges of the tablet. The extensions are divided into tabs or bands 18 and the tabs of each extension are joined together at their outer edges by strip-shaped terminals 19, 20, 21 and 22 of relatively high conductivity material, such as copper. The terminals 20 and 21 are, in this example, connected together to the earth and to a common terminal of two oscillations generators 1 and 2.
The other terminal of generator 1 is connected to strip forming terminal 22 and the other terminal of generator 2 is connected to strip forming terminal 19.
The two generators 1 and 2 are arranged to generate oscillations of different frequencies which can be assumed to be 190 and 300 cycles per second. The frequencies can have any other different suitable values as long as they are high enough for the maximum write speed on the tablet 3.
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The result of applying the oscillatory potential differences is to establish potential gradients in tablet 3 in two directions perpendicular to each other. Oscillations at 190 cycles per second produce a potential gradient between strips forming terminals 22 and 20 and those at 300 cycles per second produces a potential gradient between strips forming terminals 19 and 21. The amplitude of the potential variations relative to earth at 300 cps in a direction from left to right will be a minimum at the left edge 23 of the shelf 3 and will increase to a maximum at the right edge 24 of the shelf.
Similarly, the amplitude of the potential variations relative to earth at 190 c. p.s. in a bottom-up direction in Figure 1 will grow from a minimum at the bottom edge of the shelf to a maximum at the top edge of the shelf.
Thus the position of any point on the tablet is defined by the applitudes of the two oscillations at such a point.
The subdivision of the extensions 14, 15, 16, 17 into tabs 18 is desirable since it substantially prevents the flow of current from the terminal strips 19, 20, 21 and 22 into the table in any direction except along lengths of the tabs. The subdivision is however not essential.
Extensions 14, 15, 16 and 17 of strong material are necessary in order to prevent shorting of the tablet along its edges. Thus if a terminal strip were connected directly to the edge 23 it would present a short circuit to the current flow between the terminals 20 and 22 along this edge.
A suitable constructive form of the shelf 3 is shown in Figure 2. In this example the shelf
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3 of resistant material is carried on an insulating support 29 and the extensions subdivided into tabs are connected downwards at right angles to the surface of the tablet.
A pencil or writing stylus 4 is made of a conductive material and its tip can be brought into contact with the surface of the tablet and moved over this surface anyway. The voltage collected by style 4 relative to earth will be made up of two oscillations of the frequencies of 190 and 300 c. a.s. of anplitudes representing the position of the style. This voltage is transmitted along line 13 to a receiver. It is obvious that a radio channel can be used instead of line 13.
The signal received at a receiver passes through three channels 26, 27, and 28. Channel 26 contains a network 5 for selecting from the received composite signal oscillations of a frequency band centered on 300 c.p.s. and to amplify the voltage from this network. The output current of the network 5 is rectified in a rectifier 6, the unidirectional voltage thus obtained is further amplified in a direct current amplifier 7 and applied to the Y plates of a cathode ray tube 12. The channel 28 contains a chain 9, 10 and 11 corresponding to chain 5, 6 and 7 but selective for the frequency of 190 c. p.s. and the output current of the DC amplifier 11 is applied to the X plates of the tube 12.
As the voltage applied to the Y plates depends on the amplitude of the oscillation of 300 c. ps and hence the position of style 4 in a bottom-to-top direction of shelf 3, and since the voltage applied to the plates X depends on the position of the .. style in a direction from right to left of the shelf 3, it is possible to make the position of the spot produced by the cathode ray beam on the screen of the tube 12 correspond to the position of the style 4 on the shelf 3, provided that the degree of amplifica-
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tion of the signal is suitably chosen and provided that the plates X and Y are polarized in such a way that in the absence of a signal the spot occupies a suitable position on the screen.
The movements of the style, while it is in contact with the tablet 3, will be reproduced by corresponding movements of the spot on the screen of the tube. If this screen is designed to have a relatively long persistence, the trace produced on the screen will remain visible for a suitable duration of observation time. Alternatively, the image produced on the screen can be photographed and a short persistence will then suffice.
The polarization of the X and Y plates is such that the voltage applied to these plates by the signal, when the style is at the bottom left corner of the tablet 3 place the spot on the screen of tube 102 at the bottom left corner the area of the screen on which the reproduction is to take place.
It is desirable that the spot on the screen of the tube 12 be turned off when the signaling begins, at which point it automatically turns on. Still another desirable feature is that when the style 4 is brought into contact with the surface of the tablet 3 at some point away from the rest position of the spot, the trace followed by the spot from the rest position of said spot is not visible, that is to say that the spot remains off for a long enough time for the spot to reach any point on the shelf or from its rest position. On the other hand, it is desirable that when the style is lifted from the shelf, the spot is quickly switched off in order to avoid producing a visible trace between the last point of contact of the style and the rest position of the spot.
Finally, it is desirable that the brightness of the spot remains substantially constant at all points of the screen of the tube 12. These features are obtained by means of a
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illumination circuit 8 in channel 27 which automatically controls the intensity of the spot according to the amplitude of the oscillation of one of the component frequencies of the signal, in the present example that of 190 c. p.s., the circuit being consequently carried out so as to choose a frequency band centered on 190 c.p.s.
The different circuits will now be described in more detail. Referring first to Figure 3, generators 1 and 2 of Figure 1 are indicated by dotted rectangles bearing the same reference markings. The generator 1 comprises an oscillator tube 30 with the frequency selection circuit elements associated with it, which need not be described in detail since they are of a well known type. Oscillations at 190 c. p.s. generated by tube 30 are amplified by tube 31 and are applied to terminal 22 of table 3, terminal 20 being earthed.
The generator 2 comprises an oscillator tube 32 and an amplifier tube 33 and the amplified oscillations coming from the latter tube are applied by means of a transformer 34 to terminals 19 and 21. It should be noted that Figure 3 differs from Figure 3. Figure 1 by this detail that in Figure 3, in fact, with regard to the direction from bottom to top and the oscillations at the frequency of 190 cps, the grounded point of the tablet 3 is its central point.
The voltage picked up by style 4 is applied to an amplifier tube 35 and from there to an output terminal 13.
In order to compensate for the fact that it is the central point of the tablet 3 which is effectively at the potential of the earth while it is desired that the reference pmint be at the lower left corner of the tablet 3, we mix to the voltage applied to the grid of the tube 35 a component
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with a voltage of 300 c.p.s. and of suitable amplitude and phase. This component is derived from the anode circuit of tube 33 and is conducted to tube 35 through a variable resistor 36 by means of which slight adjustment of the amplitude and / or phase of the voltage component can be achieved.
Figure 4 shows in interrupted line rectangles 5, 6, 9 and 10 the correspondingly numbered parts of Figure 1, DC amplifiers 7 and 11 of Figure 1 being omitted.
Circuit 5 comprises a network 37 rejecting frequencies close to 190 c. p.s. and accepting those around 300 c.p.s. and an amplifier tube 38. Circuit 6 comprises a voltage doubler diode rectifier 39 and an equalizer circuit 40. The output of this circuit is connected to the terminals marked Y1 and Y.
Circuit 9 comprises a network 41 rejecting frequencies close to 300 c.p.s. and allowing frequencies close to 190 c.p.s. and an amplifier tube 42. Circuit 10 comprises a voltage doubling diode rectifier 43 followed by an equalizer circuit 44, the output of which is connected to the terminals marked X1 and X2.
The terminals X1 X2 Y1 Y2 are respectively connected to the correspondingly numbered terminals in Figure 6 and thus to the deflector plates of the cathode ray tube 12. It should be noted that a direct current bias is applied to the plate X1 through line 61 and resistor 60 and that a DC bias is applied to plate Y1 from a tap made at the junction of resistors 64 and 65 and across the resistor 62. This polarization serves to deflect the spot off the screen of the cathode ray tube when no signals are received.
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The illumination circuit 8 of Figure 1 is shown in Figure 5. The oscillations of the lower frequency component of the received signal @ are derived from terminal A of Figure 4 and are applied to the numbered terminal. correspondingly to Figure 5. It should be noted that the arrangement of Figure 5 differs from that of Figure 1 in that the selection of the lower frequency component is made in circuit 9 of Figures 1 and 4, thus avoiding the need for a separate selector network in the illumination circuit of Figure 5.
The purpose of the circuit of Figure 5 is to apply to the cathode ray tube 12 (Figures 1 and 6) a voltage to brighten the spot on the screen when a signal is received containing a component at 190 vs. p.s. above a predetermined level; to maintain the brightness sensibly constant whatever the value of the amplitude of this component may be within the operating limits and above the predetermined level; to introduce a delay in the illumination to allow movement of the spot to any part of the screen before it takes on brightness; and nevertheless cause the spot to go out quickly when the component of 190 c. p.s. falls below the predetermined amplitude level; .
The voltage at 190 c. p.s. from terminal A is applied to two cascade tubes 45 and 46, a rectifier 47 and a relatively small time constant circuit 48 and the cathode ray tube grid 49. The control grid of tube 45 is negatively biased with respect to the cathode and the voltage anplied at A must overcome this bias in order for a voltage to be transmitted to tube 46. In this way it can be arranged that the illumination circuit does not become active until the amplitude of the oscillation at 190 c. p.s. received corresponds to a position on the shelf 3 itself.
The value of the amplitude of li-
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Lower mitation for the operation of the illumination circuit can be adjusted by means of a potential divider 59. The rectifier 47 and the circuit 48 @ a direct current bias at the gate 49 when a voltage at 190 c . p.s. and sufficient amplitude is received and this gives shine to the spot. The brightness thereof is prevented from exceeding a suitable value by a readout 50 mounted between the grid 49 and the cathode 51 of the tube.
The brightness level can be adjusted by means of a potential divider 52 and the limiting level by means of a potential divider 53.
The anode circuit of tube 45 is also connected to tube 54 whose output current is rectified by a rectifier 55 and applied to a relatively large time constant circuit 56 and a unidirectional voltage from this circuit is applied. as a positive bias to the control grid of tube 46, which tube is biased so that the anode current is cut off in the absence of voltage from circuit 56. The voltage from circuit 56 is prevented from exceeding a desired value by a limiter 57 and this value is adjustable by means of a potential divider 58.
When a voltage at 190 c. p.s. sufficient to overcome the polarization of the tube 45 reaches this tube, there first results no effect on the polarization of the grid 49 of the cathode ray tube because the tube 46 is cut.
After a period of time determined by circuit 56, however, a positive bias is applied to the grid of tube 46, after which a voltage from tube 45 is amplified and a positive illumination voltage is applied to the grid. 49 of the cathode ray tube.
When the style 4 transmitter is lifted off the shelf, signal transmission ceases and the positive bias of gate 49 drops rapidly due to the small time constant of circuit 48.
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Referring again to the transmitter, it may be desirable that a record of what is written on tablet 3 be kept. For this purpose an electrically conductive sheet of paper can be placed on the tablet. The paper can be made conductive in any suitable way: for example, it can be electrolytic paper of the type employed in ticker recording when the trace of a style is recorded by a current passing through paper containing material which is caused to change color as the current passes through it.
Recording can be done by means of such a color change, or a graphite pencil can be used as a style.
When the stylus end at the shelf side can be made wide enough, the capacitance between the stylus tip and the shelf can be used to collect tension from the shelf. The oscillations will then preferably be of a suitable higher frequency. In this case the top surface of the tablet may be permanently covered with a thin insulating layer or the style isolation from the tablet surface may be achieved using a sheet of gold paper. dinar or other insulating material extended to the surface of the tablet and used to provide a recording.
The relatively wide end of the style can be provided by a slightly protruding pencil lead to mark paper or other material.
The wire 13 of FIG. 1 can, as has already been said, be replaced by a radio frequency transmitter system and the modulation can be done in amplitude or in frequencies. A preferred method is to separate the two frequency components derived from Style 4, straighten each of these components and em-
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bend each rectified voltage to frequency modulate a carrier of different frequency. The frequency modulation is then done according to the variations in amplitude of the voltages collected from the tablet and therefore according to the position of the style.
At the receiver, the two carrier frequencies are separated by suitable tuned and demodulated circuits and circuits such as 37 and 41 of Figure 4, for selecting the component frequencies, are not necessary.
An alternative to the receiver cathode ray tube is shown schematically in Figure 7.
The voltages at the terminals X1, X2 'Y1 and Y2 of Figure 4, after further amplification if necessary, are applied to the corresponding numbered terminals of Figure 7 to power two motors 66 and 67. Each of these motors can be of the type used in a movable frame voltmeter designed to obtain the necessary power. The motor shaft 66 is connected to a connecting rod 68 whose free end is articulated to a second connecting rod 69. The connecting rod 69 is articulated at 70 at one end of a connecting rod 72 whose other end is fixed to the motor shaft 67. A recorder style 73 is mounted on the axis of the hinge 70 and rests on a material 74, such as paper, to be recorded on.
The position of style 73 will depend on the voltages applied to motors 66 and 67. This arrangement has the disadvantage that the relationship between the voltage applied to the motors and the resulting motion of style 73 is not easy to make linear.
A modification of Figure 7 in which this and other objections to the arrangement of Figure 7 can be overcome is shown schematically in Figure 8. Below a table 75 supporting the recording paper 74 is a plate. resistant 76 of
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same construction as shown in 3, 14, 15,16, 17, 19,20, 21 and 22 in Figure 1. Devices such as generators 1 and 2 of Figure 1, not shown in Figure 8, are provided to maintain potential gradients at two different frequencies in directions perpendicular to each other across the plate, as described to the subject in FIG. 1. The frequencies used do not need to be the same as the transmitter.
A style 77 rests on the underside of the plate 76 and is rigidly connected, by a part 78, to the style 73 so that the movements of the two styles 73 and 77 are identical. The received signals are applied to terminal 13 to an amplifier 79 and transmitted to a detector-filter 80 where the frequencies at 190 c. p.s. and 300 c.p.s. are separated and rectified separately to give output currents at 81 and 82 respectively. Voltage from style 77 is applied to amplifier 83 and thence to detector filter 84 whereby the two frequencies used to power plate 76 are separated and rectified to give separate output currents at 85 and 86. The terminals 82 and 86 are connected by a resistor 87 and the terminals 81 and 85 are connected by a resistor 88.
When the position of style 77 (and hence that of style 73) matches that of the transmitter, the voltages at 85 and 86 will be exactly equal to those existing at 81 and 82 respectively and there will be no difference. of potential across resistors 87 or 88. When there is any difference between the positions of the receive and transmit styles, a potential difference will arise across one or both resistors 87 and 88, this difference corresponding to the difference in positions. One adjustable grip 89
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is provided on resistor 87 connected to DC amplifier 90 and hence to motor 66. An adjustable tap 91 on resistor 88 is connected to DC amplifier 92 and thence to motor 67.
These motors, therefore, run to correct the error in the receiving style position 73.
The illumination circuit of Figure 5 can be used with the arrangement of Figure 8 as follows: Grid 49 and cathode 51 of the cathode ray tube of Figure 5 are replaced by grid and cathode 49 'and 51' of a tube 93, the anode of which is connected to a relay 94. When a positive voltage appears on the grid 49 ', the rise in the anode current activates the relay 94 and opens an circuit comprising a battery 95 and a solenoid 96. The solenoid is used to keep the style 73 away from the surface 74 until the relay 94 is activated.
If preferred a third frequency can be combined with the two frequencies used to define the position of the style on the tablet, this third frequency being generated when style 4 is raised (or lowered) and used to raise (or lower) ) style 73.
It will be apparent that many changes can be made to the arrangements described within the scope of the invention as defined by the claims.
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