Vorrichtung zum statisch graphischen Anzeigen von Informationen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeige vorrichtung, welche imstande ist, graphisch aufge zeichnete Informationen statisch anzuzeigen oder wie derzugeben, und ausserdem imstande ist, codierte elektrische Signale zu liefern, welche der angezeigten Information entsprechen.
In der Technik der graphischen Wiedergabe be stand schon lange das Bedürfnis nach einer Anzeige vorrichtung einfacher, zuverlässiger und solider Kon struktion zur statischen Wiedergabe oder Anzeige graphisch aufgezeichneter Informationen und zur gleichzeitigen Übertragung entsprechender elektri scher Signale, welche für die Information kennzeich nend sind und sich insbesondere für die Fernsteue rung der graphischen Anzeigevorrichtung eignen.
Die Schwierigkeit bei bekannten Anzeigevorrichtungen dieser Art bestand darin, dass die Codedarstellungen auf den graphischen Aufzeichnungen, von denen die elektrischen Codedarstellungen abgeleitet sind, das Bestreben haben, die Anzeige der graphischen Infor mationen zu trüben oder sonstwie zu stören, und weiter waren die elektrischen Abtastvorrichtungen unzuverlässig. Eine besondere Vorrichtung bekannter Art erfordert einen bürstenartigen Kontakt zwischen der Einheit, welche die elektrischen Darstellungen überträgt, und dem Aufzeichnungsträger.
Um derartige Kontakte zu vermeiden, sind bei anderen Vorrichtun gen bekannter Art photoleitende Elemente und der gleichen verwendet worden, welche durch zugeord nete Lichtquellen durch Öffnungen oder dergleichen im Aufzeichnungsmedium betätigt werden. In diesem Falle belegen die Codeöffnungen nutzbaren graphi schen Aufzeichnungsraum, und ausserdem ist die Be triebsdauer der Anzeigevorrichtung durch die Ver wendung verhältnismässig kurzlebiger Bauteile, wie z. B. Photozellen oder Glühlampen beschränkt.
Wei tere Nachteile bestehen darin, dass Photozellen und Glühlampen innerhalb der Anzeigevorrichtung einen beträchtlichen Raum benötigen, und dass beim Ver sagen irgend einer Codeziffer-Signaleinheit der ver sagende Bauteil, z. B. die Lichtquelle oder die Photo zelle, nicht leicht eindeutig ermittelt werden kann.
Bei anderen Anordnungen wurden magnetische Codedarstellungen versucht, welche eine Bewegung eines magnetisch codierten graphischen Aufzeich nungsorgans bezüglich eines magnetischen Abtast- kopfes mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zwecks Erzeugung der benötigten elektrischen Aus gangssignale erfordern. Während in diesem Fall die magnetischen Darstellungen die graphischen Auf zeichnungen nicht zu trüben oder verdecken brau chen,
bringt die Forderung nach der erwähnten Be wegung ein nicht einfaches Konstruktionsproblem mit sich.
Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfin dung, eine Anzeigevorrichtung von einfacher, zuver lässiger und solider Konstruktion zu schaffen, welche im statischen Zustand in der Lage ist, graphisch auf gezeichnete Informationen anzuzeigen und gleicbzei- tig elektrische Codesignale zu übertragen, welche die angezeigten Informationen genau darstellen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Anzeigevorrichtung mit den vorste hend erwähnten Eigenschaften, welche ausserdem empfindlicher ist als bisher verfügbare Vorrichtungen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum statisch graphischen Anzeigen von Informationen ist gekenn zeichnet durch ein Gehäuse mit einem Anzeigebe reich, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Si gnaleinheit mit einer Anzahl elektrischer Signalum- setznetzwerke mit Reaktanzbelastungen des gleichen Aufbaues und der gleichen Konstruktion, wobei die Reaktanzen der genannten Belastungen in vorgege bener Weise ändern,
wenn die Belastungen sich in der Nähe eines Materials einer gegebenen Zusammen setzung befinden, ein Aufzeichnungsorgan für gra phische Anzeigen, welches innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und bezüglich des genannten Anzeige bereiches und der Signaleinheit bewegbar ist, wobei das Aufzeichnungsorgan einander entsprechende gra phische Darstellungen und Codedarstellungen auf weist, welche an dem Anzeigebereich und der Signal einheit vorbeibewegt werden können, um gleichzeitig eine statische graphische Anzeige und einen entspre chenden Satz dynamischer elektrischer Ausgangssi gnale zu liefern,
und dass jede aufgezeichnete Code darstellung einen Satz elementarer binärer Codezif- fernflächen aufweist, in welchen die verschiedenen binären Codeziffernwerte durch das Vorhandensein bzw. Fehlen des genannten Materials mit gegebener Zusammensetzung dargestellt sind, wobei die Darstel lungen statisch wirksam sind, um die Reaktanzen ent sprechender Reaktanzbelastungen in der Signaleinheit zu verändern,
wenn die entsprechenden graphischen Aufzeichnungen sich im Anzeigebereich befinden, so dass die über die Reaktanzbelastungen übertragenen elektrischen Signale in Übereinstimmung mit den Co dedarstellungen der genannten angezeigten Aufzeich nungen geändert werden können.
Man erkennt, dass sich die an den Reaktanzbe- lastungen auftretenden Ausgangssignale von den an gelegten elektrischen Eingangssignalen in überein- stimmung mit den Codedarstellungen auf dem gra phischen Aufzeichnungsorgan unterscheiden, und zwar geschieht dies ohne Verwendung von Kontakten zwischen der Signaleinheit und dem Aufzeichnungs organ und ohne dass eine relative Bewegung zwischen diesen Teilen nötig wäre. Die so aufgebaute Anord nung ist sehr zuverlässig, langlebig, und von kompak ter und solider Konstruktion.
Als graphisches Aufzeichnungsorgan wird z. B. ein endloses Band verwendet, welches eine in sich geschlossene Oberfläche von gegebener Länge auf weist und längs welchem die graphischen Informa tionszeichen mit unter sich gleichen Abständen ver teilt sind und die ganze Länge der Oberfläche bedek- ken. Die Codedarstellungen, welche den graphischen Zeichen zugeordnet sind, welche unter sich z. B. einen Abstand aufweisen, welcher gleich der halben Länge der genannten Oberfläche ist, sind vorzugsweise bi näre KompIemente voneinander.
Die Codesignalein- heit kann so ausgebildet sein, dass sie gleichzeitig die Codedarstellungen an Orten abtastet, deren gegen seitiger Abstand gleich der Hälfte der genannten Oberflächenlänge ist, so dass die Differenzen zwi schen Ausgangssignalen, welche eine binäre 1 und eine binäre 0 darstellen, welche von den Reaktanz- belastungen in den Signalumsetzungsnetzwerken in der erwähnten Signaleinheit abgeleitet werden, dop pelt so gross wie die Differenzen, die sich sonst erge ben würden.
Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand un ter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise nä her erläutert. In der Zeichnung zeigen Die Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfin dungsgemäss ausgebildeten Anzeigevorrichtung, bei der ein Teil ausgebrochen ist, um die innere Anord nung sichtbar zu machen; die Fig. 2 einen schematischen Aufriss eines Teiles der Innenflächen des in der Fig. 1 verwende ten Aufzeichnungsorgans für graphische Anzeigen ; die Fig. 3 ein Blockschema, welches die allge meine Auslegung einer Signaleinheit darstellt;
die Fig. 4 schaltungstechnische Einzelheiten eines typischen Signalumsetzungs-Netzwerkkanals der Fig. 3 ; und die Fig. 5 eine schematische Ansicht einer bevor zugten Anordnung, um beide Reaktanzelemente in der Brückenschaltung nach Fig. 4 in komplementärer Weise zu ändern, um eine grössere Amplitudendiffe- renz zwischen den in der Schaltung umgesetzten Si gnalen, welche eine binäre 1 und eine binäre 0 dar stellen, zu erzeugen.
Die in der Fig. 1 dargestellte Anzeige- oder Wie- dergabe-Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einer an diesem befestigten durchsichtigen dem Schutze die nenden Deckplatte 2 auf. Die Platte 2 überdeckt eine Reihe von Anzeigeöffnungen 3, durch welche gra phisch aufgezeichnete Informationen erkannt werden können. Bei der bevorzugten Anordnung sind Sym bole und/oder Zeichen, welche in den Öffnungen 3 abzubilden sind, auf den äusseren geschlossenen Oberflächen eines endlosen Bandes, wie z. B. das Band 4, angeordnet, welches an der Stelle der Vor richtung sichtbar ist, wo das Gehäuse ausgebrochen ist.
Obwohl im vorliegenden Falle ein endloses Band in Aussicht genommen ist, erkennt man, dass die ent sprechende Anzeigefunktion z. B. auch durch schei benförmige Organe oder dergleichen erreicht werden könnte.
Die anzuzeigenden Bilder sind in gegebenen In tervallen auf der Aussenfläche jedes Bandes ange ordnet. Vorzugsweise sind die gegebenen Intervalle alle gleich und beanspruchen die ganze Länge der genannten Aussenfläche. Es ist zeckmässig, eines die ser Intervalle einem blanken oder leeren Anzeigebe reich zuzuordnen, so dass irgendeines der Bänder ohne Schwierigkeit von der kombinierten Reihenan zeige ausgenommen werden kann.
Es ist weiter zweckmässig, die Bänder so anzuordnen, dass sie die aufgezeichneten graphischen Bilder parallel zur Reihe der Öffnungen über diese Öffnungen führen, so dass leichte Abweichungen in der Lage eines einzelnen Bildes in der Reihe nur den seitlichen Abstand zwi schen diesem Bild und den benachbarten Bildern be- einflusst, ohne dass eine vertikale Versetzung der Bilder eintritt, was einen leichter erkennbaren und unangenehmeren visuellen Effekt hätte.
Beim Beispiel der Fig. 1 sind sieben Öffnungen vorgesehen, welche im dargestellten Fall von links nach rechts gesehen die Kombination von Symbolen NWK-39 darstellen, wobei die verdunkelten Flächen die oben erwähnten blanken Anzeigeintervalle darstel len. Diese Anordnung kann z. B. dazu verwendet werden, eine Flugansage des Abfluges des Kurses 39 vom Flughafen Newark anzuzeigen.
Jedes der Aufzeichnungsorgane 4 für die graphi sche Anzeige wird durch eine entsprechende Welle 5 über (nicht gezeigte) Rollen in der Nähe der zugeord neten Öffnungen 3 angetrieben. Die Bänder sind mit der Welle 5 gekuppelt und werden durch diese ange trieben mit Hilfe von Mitnahmelöchern 6, in welche entsprechende Zacken auf der Welle 5 wie bei einem Filmantrieb eingreifen. Jede Welle 5 wird mit Hilfe eines Schrittschalt-Servomotors in diskrete Stellungen gebracht. Der Motor ist entweder hinter den Wellen oder in dem von den Aufzeichnungsorganen 4 um schlossenen Raum angeordnet. In der Fig. 1 ist dieser Motor der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Jeder Motor ist mit der Welle 5 über einen Kupplungsrie men oder ein Getriebe gekuppelt, wobei diese Organe wiederum zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind. Geeignete Miniaturmotoren für die sen Zweck mit den zugeordneten Antriebsvorrichtun- gen sind beispielsweise im Artikel Stepper Motors May Someday Replace A.C. and D.C. Servo Mo tors ,
welcher im Heft September 1960 auf den Sei ten 39-40 der Zeitschrift Electro-mechanical De sign und ausserdem im Bulletin 42 Logic Stepper Control der American Electronics Inc. erschienen ist, umschrieben.
Eine Signaleinheit 10 ist vorzugsweise innerhalb des durch das Band umschlossenen Raumes angeord net, welche mit einem besonderen Material auf der Oberfläche des Aufzeichnungsorgans 4 zusammenar beitet, so dass elektrische Codeausgangssignale ent stehen, welche kennzeichnend sind für die Informa tionen, welche in den zugeordneten Öffnungen 3 op tisch angezeigt werden, und zwar für jede diskrete Anzeigeposition des Aufzeichnungsorgans, wie dies noch näher erläutert wird.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, enthält jedes der graphischen Aufzeichnungsorgane 4 vorzugsweise sich überlappende graphische und codierte Darstellun gen, welche auf der äusseren bzw. inneren Oberfläche des Bandes 4 angeordnet sind, wie dies in der Zone 19 zum Ausdruck kommt.
Eine graphische Aufzeich nung, welche durch die gestrichelten Linien 20 be grenzt ist, zeigt den Buchstaben U an, während die codierte Darstellung im vorliegenden Fall von binärer Form ist und den Buchstaben N anzeigt. Dies geschieht deshalb, um anzuzeigen, dass das dar gestellte graphische Symbol der Buchstabe N ist, ob wohl das graphische Symbol, welches der Signalein heit 10 benachbart ist, das Zeichen U ist.
Die binäre Codedarstellung umfasst in diesem besonderen Fall drei binäre Ziffernflächen 21, in welchen das Ober flächenmaterial das gleiche ist wie in den benachbar ten Zonen des Organs 4, und ausserdem drei weitere binäre Codeziffernflächen 22, in welchen die Zusam mensetzung des Oberflächenmaterials durch einen Überzug mit unterschiedlicher Zusammensetzung oder dergleichen verändert ist, wie dies noch näher erläu tert wird.
Diese Codeziffernflächen beeinflussen die Impedanzen der entsprechenden Reaktanzelemente in der Abtasteinheit 10, so dass dynamisch ändernde elektrische Codesignale in der nachstehend beschrie benen Weise entstehen. Die Kombination der Flächen 21 und 22 in der Reihenfolge von links nach rechts, obere Reihe und dann untere Reihe stellt die binäre Ziffernkombination 010101 dar, welche entsprechend der Anzeige in der Figur dem Buchstaben N zuge ordnet ist.
Die Fig. 3 zeigt nun eine Signaleinheit 10, welche mit den Codedarstellungen auf dem Band 4 zusam menarbeitet. Diese Einheit weist eine Eingangsklemme 30 und sechs Ausgangsklemmen 31-36 auf, wobei zwischen der Eingangsklemme und den Ausgangs klemmen Signalumsetzungsnetzwerke 41-46 liegen. Beim Betrieb wird ein variables elektrisches Signal entweder in Form eines Impulses oder eines Wech selstromes über die Klemme 30 den Netzwerken 41 46 zugeführt.
Somit werden an den Ausgängen 31-36 die sich ergebenden Signale in Übereinstimmung mit der entsprechenden Binärziffer-Impedanzkopplung zwischen den genannten Netzwerken und dem Band 4 in der unten stehend beschriebenen Weise geändert.
Jedes der Netzwerke 41-46 weist im vorliegenden Falle eine Brückenschaltung mit parallelen Stromkrei sen zwischen einem Paar von Klemmen 30, auf, de nen das oben erwähnte variable Signal zugeführt wird.
Jeder dieser parallelen Stromkreise besteht im vorliegenden Falle aus einer Serieschaltung einer Reaktanz und eines Widerstandes, und der Ausgans- kreis ist an den Verbindungsstellen der Reaktanzen und Widerstände abgenommen.
Die vorstehende Tat sache ist aus der Fig. 4 ersichtlich, in welcher das Netzwerk 41 eine Serieschaltung einer Reaktanz X1 und eines Widerstandes R1 aufweist, welche parallel zur Serieschaltung der Reaktanz X2 und des Wider standes R2 geschaltet ist.
Die beiden parallelen Strom kreise sind mit den Eingangsklemmen 30 verbunden, und die Ausgangsklemmen 31 liegen je an den Ver bindungsstellen der Reaktanz und des Widerstandes in jedem der beiden parallelen Stromkreise. Eine der Ausgangsklemmen ist an der Stelle 50 geerdet.
Im Betrieb gelangt ein an die Klemme 30 ange legtes Impulssignal an alle sechs Netzwerke 41-46. Die eine oder andere oder beide Brückenreaktanzen, welche nahe der Oberfläche des Bandes 4 angeordnet sind, werden gemäss der Zusammensetzung des Oberflächenmaterials in entsprechenden Ziffernflä- chen oder -Zonen des Bandes 4 geändert (siehe Fig. 2), und zwar in der nachstehend beschriebenen Weise.
Zunächst ist zu sagen, dass die Reaktanzen X1 und X2 entweder induktiv oder kapazitiv sein können, und das Material in den Flächenzonen 22 des Bandes 4 unterscheidet sich demgemäss durch seine magnetische Permeabilität bzw. seine Dielektrizitäts- konstante vom umgebenden Material des Bandes 4. Bei der bevorzugten in der Fig. 5 dargestellten Anordnung sind die Reaktanzen X1 und X. induktiv, und beide werden zur Bestimmung des Brückenaus gangssignals wie folgt verwendet.
In der Fig. 5 stehen die Ziffernabtast Reaktanzelemente X1 und X2 mit der Innenfläche des Bandes 4 an Stellen in Berüh rung, welche einen Abstand aufweisen, welcher gleich der Hälfte der Gesamtlänge L des Bandes 4 ist.
Die Elemente X1 und XE weisen die Spulen 61 bzw. 62 auf, welche auf Magnetkerne 63 und 64 aufgewickelt sind, welche C-förmig sind, wobei die, offenen Seiten der C-Form den Ziffernflächen des Bandes 4 benach bart sind und unter sich den schon erwähnten Abstand von L/2 aufweisen. Es sind sechs solche Paare von Abtastelementen in jeder diskreten Zeichen-Anzeige- stellung des Bandes vorhanden, wobei jedes Paar von Elementen, z.
B. 63 und 64, entsprechenden Ziffern- flächen von komplementären Codeldarstellungen ge genüberstehen. Wenn beispielsweise die Darstellung 010101 gemäss Fig. 2 für den Buchstaben N betrach tet wird, dann ist die komplementäre Darstellung 101010 (welche beispielsweise die Darstellung eines graphischen Bildes sein kann, welche gegenüber dem Bild < c N um L/2 versetzt ist), und wenn, z.
B. das Element X1 der ersten Ziffer der Darstellung für N, d. h. 0, gegenüber stehen würde, würde das Element X@ gegenüber der ersten Ziffer der komplementären Darstellung, nämlich 1 stehen.
Wenn die zur Aus gangsklemme 31 elektrisch zu übertragende Codezif fer eine Darstellung einer binären 1 sein soll, dann wird allgemein gesprochen, das normalerweise ma gnetisch nicht permeable Band 4 mit einem magne tisch permeablen Material in den dem Organ 63 gegenüberstehenden Bereich überzogen, während in dem dem Organ 64 gegenüberstehenden Bereich kein magnetisch permeabler Überzug vorgesehen wird,
so dass das Ergebnis auf die Brückenschaltung 31 in einer Änderung der Impedanz des Elementes X1 und in keiner Änderung der Impedanz des Elementes X2 besteht.
Wenn unter den gleichen Umständen eine binäre 0 zu übertragen ist, wäre der magnetisch per meable Überzug gegenüber dem Organ 64 vorzu sehen, wodurch der zugeordnete magnetische Kreis geschlossen würde, während der dem Organ 63 zu geordnete magnetische Kreis offen bleiben würde, und damit würde der das Element X. enthaltende Brückenzweig verändert, während der das Element 1 enthaltende Zweig unverändert bleiben würde.
Infol gedessen ist die Differenz eines Ausgangssignals, wel ches eine binäre 1 und eine binäre 0 darstellt, doppelt so gross, da das angelegte Eingangssignal beispiels weise aus einem positiv gerichteten Impuls an der oberen Klemme 30 bezüglich der unteren Klemme 30 besteht,
und somit ist für den Zustand einer binären 1 auf dem Band 4 die Selbstinduktivität von X1 grös- ser als diejenige von X2, und daher ist der Span nungsabfall an der Induktivität X1 grösser als derje nige an der Induktivität Xwährend der Dauer des Impulses, so dass das Potential an der nicht geerdeten Klemme 31 bezüglich desjenigen an der geerdeten Klemme negativ gerichtet ist.
Aus den gleichen Grün den wird beim Zustand einer binären 0 ein Eingangs impuls als ein relativ positiv gerichteter Impuls an der ungeerdeten Klemme 31 bezüglich Erde umge- setzt. Die Differenz zwischen dem positiv und dem negativ gerichteten Ausgangsimpuls, welche Impulse einer binären 1 bzw. einer binären 0 zugeordnet sind, ist somit doppelt so gross, wie wenn nur eine der Induktanzen X1 , X., verändert würde.
In Fällen, wo es jedoch nötig ist, die räumlichen Verhältnisse gut auszunützen, kann es zweckmässig sein, eine Si gnaleinheit zu verwenden, in welcher nur eine der Reaktanzen verändert wird. Man erkennt daher, dass die vorstehend beschriebene Anordnung gemäss Fig. 5 nur eine bevorzugte Form aus einer Anzahl Möglich keiten ist.
Weiter erkannt man, dass die Anordnung nach Fig. 5 sechs Paare zusammenwirkender Reak- tanzelemente von der Art des Paares X1 und X., erfordert, welche mit sechs entsprechenden komple mentären Binärcode-Ziffernbereichen auf der Innen fläche des Bandes 4 zusammenwirken, und dabei sechs elektrische Ausgangssignale erzeugen, welche kennzeichnend sind für den Wert der magnetischen Codedarstellung auf dem Band.
Es ist hervorzuheben, dass die elektrische Darstellung, welche durch die Signaleinheit erzeugt wird, vorzugsweise diejenige ist, welche dem graphischen Informationszeichen zuge ordnet ist, welches eben in der öffnung 3 angezeigt wird, und dieses Zeichen ist nicht notwendigerweise das gleiche, welches der magnetischen Codedarstel lung überlagert ist, welche sich in Nähe der Signalein heit befindet.
Es ist ferner zu erwähnen, dass auch eine analoge Reaktanzanordnung verwendet werden könnte, in welcher für die Elemente X1 und X, leitende Platten verwendet werden, und in welcher das Material auf dem Band 4 ein Dielektrikum ist, auf dessen Rück seite eine leitende Platte liegt, welche mit einer der Klemmen 31 der Fig. 4 verbunden ist, so dass dieser Aufbau einen Kondensator darstellt.
Die Flächen einer binären 1 können dann erhabene mit erhöhtem dielektrischem Volumen sein, wodurch eine entspre chende Zunahme der Kapazität zwischen den erwähn ten Platten resultiert, so dass die erhaltenen Aus gangssignale gemäss dem Wert einer binären Code ziffer verändert werden.
Auf den Schutz der Erfindung auf dem Gebiet der Zeitmessungstechnik wird verzichtet.