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Vorrichtung zur unmittelbaren Umwandlung einer Lichtpunktschreibung in eine Direktschreibung auf Papier od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur unmittelbaren Umwandlung einer Lichtpunkt- schreibung, beispielsweise einer Braun'schen Röhre oder eines Schleifenoszillographen, in eine Direkt- schreibung beispielsweise auf Papier od. dgl.
Die bekannten Apparate, insbesondere Oszillographen und Braun'schen Röhren zur Sichtbarmachung und Registrierung von Schwingungsvorgängen sind im allgemeinen entweder sogenannte Lichtpunktoder Fotoschreiber, bei denen die Registrierung auf fotochemischem Weg erfolgt, oder sogenannte Direktschreiber, die mittels mechanischer Übertragungssysteme die Schwingungsvorgänge unmittelbar ohne den langwierigen Dunkelkammerentwicklungsprozess sichtbar machen und registrieren können ; während die Fotoschreiber die Aufzeichnung höherfrequenter Vorgänge gestatten, reicht der Frequenzgang der bekannten Direktschreiber dafür nicht aus.
Die Erfindung hat eine Direktschreibvorrichtung geschaffen, die auch höherfrequente Vorgänge praktisch trägheitslos und dauerhaft in einer Weise darstellt, die der Arbeit eines Fotoschreibers nicht nur gleichkommt, sondern dieselbe sogar zu übertreffen vermag.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine rotierende Zerlegungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Lichtmarken des oder der Lichtzeiger an jeder beliebigen Stelle des jeweiligen Lichtweges zerlegt und in elektrische Impulse umwandelt, und ein direkt schreibendes System angeordnet ist, in welchem diese Impulse in einer der Lichtpunktschreibung entsprechenden räumlichen Anordnung zu einem Linienzug fortlaufend zusammengesetzt werden, wobei durch eine entsprechend hohe Zerlegungsfrequenz ein geschlossener Linienzug erzielt wird.
Die Strahlungszerlegung und die Arbeitsweise des Abbildungsmechanismus sind also beide in besonderer Weise auf die Lichtpunktgeschwindigkeit eingestellt. Zu beachten ist, dass sich die Abbildungsars beit unter Umständen durch Vibration verbessern lässt. Weitere Kennzeichen der Vorrichtung sind aus der Beschreibung des abgebildeten Ausführungsbeispieles und aus den Ansprüchen ersichtlich.
Zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung dient die Fig. 1.
Auf dem Fenster 44 eines Multipliers wird der ruhende oder bewegte Lichtpunkt oder die Lichtpunkte einer Braun'schen Röhre bzw. eines Schleifenoszillographen bei 1 abgebildet. In die vom Lichtpunkt zum Multiplier führende Strahlenbahn dieses Lichtpunktes wird eine Schlitzscheibe 19 eingeschaltet, die um die Achse 20 drehbar ist. Die Schlitzscheibe 19 besitzt einen oder mehrere Schlitze 21a, 21b, 21 c, 21d. Dadurch, dass diese Schlitzscheibe 19 mit hoher Drehzahl gedreht wird, kann der Lichtstrahl in zahlreiche Lichtimpulse zerlegt werden.
Dreht man diese Schlitzscheibe 19, so wird der Lichtstrahl so oft zum Fenster des Multipliers durchgelassen, wie ihn ein'Schlitz 21 der Schlitzscheibe 19 schneidet. Dies geschieht jeweils an der Stelle, wo sich der Lichtpunkt 1 gerade befindet. Je schneller der Lichtpunkt 1 hin-und herwandert, mit desto höherer Drehzahl muss die Schlitzscheibe 19 umlaufen, damit die Schnittpunkte des umlaufenden Schlitzes bzw. Schlitze 21 und des wandernden Lichtstrahles des Lichtpunktes 1 und damit die-Impulse möglichst dicht aufeinanderfolgen.
Um diese Impulse anderseits wieder in eine Schreibung zu verwandeln, läuft eine zweite Scheibe (Kontaktscheibe) 19a synchron zu der Schlitzscheibe 19. Dabei ist jedem Schlitz 21a, 21b, 21c, 21d ein Kontaktarm 22a, 22b, 22c, 22d zugeordnet, der entsprechend dem maximal möglichen Weg des Lichtpunktes 1 über eine Kontaktreihe 23 läuft.
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In dem Beispiel der Fig. 1 steht der. Lichtpunkt 1 in der Mitte des Fensters 44 des Multipliers und wird dort vom Schlitz 21a der Schlitzscheibe 19 geschnitten. Der hiebei entstehende Impuls gelangt, verstärkt durch den Multiplier, auf das Gitter der Eingangsröhre einer Verstärkeranordnung 6. Damit steuert der
Multiplier durch seine Impulse die Verstärkeranordnung 6 und die nun nochmals verstärkten Impulse werden auf die mit der Schlitzscheibe 19 synchron umlaufenden Kontaktarme 22a, 22b, 22c, 22d gegeben, von denen der Kontaktarm 22a entsprechend der Stellung des Schlitzes 21a in der Mitte der Kontaktreihe
23 steht. Mit andern Worten wird der einfallende Lichtimpuls auf der andern Seite an der gleichen Stelle durch einen Stromimpuls dargestellt bzw. über die Kontaktreihe 23 weitergegeben.
Diese Kontaktreihe
23 steht Über ihre einzelnen Kontakte in Verbindung mit einer geeigneten Schreib-und Registrierein- richtung. Diese Einrichtung kann eine Reihe von Tastenrelais aufweisen, die mit Klöppeln Farbpunkte auf einen Papierstreifen schlagen. Es kann auch an einer Schreibkante, über welche das Papier läuft, eine
Funkenkammer angeordnet sein, wobei von der Kontaktreihe 23 gesteuert, mittels einzelner isoliert an- geordneter Funkehkammern Funken erzeugt werden, die eine z. B.. auf Kohlepapier aufgebrachte Papier- lage durchschlagen und damit Aufzeichnungen vornehmen.
Vorzugsweise'wird jedoch, wie in Fig. 1 dargestellt, eine elektrische Strombrücke 16 angewendet, deren einzelne Elektroden 16a mit den einzelnen Kontakten der Kontaktreihe 23 in Verbindung ste- hen.
Somit gelangt der Stromimpuls auf eine Elektrode der Strombrücke 16, beispielsweise in der Mitte und durchfliesst auf dem Weg zur Schreibkante 10 das von der Rolle 12 über die Strombrücke 16'durch die Rollen 14 geführte Papier 12a, welches so präpariert ist, dass es sich bei Stromdurchgang verfärbt.
Dadurch entsteht auf dem Papier in diesem Augenblick an dieser Stelle eine Abbildung des Lichtpunktes l.
Steht der Lichtpunkt 1 an einer andern Stelle seiner Bahn (s. punktierte Darstellung in Fig. 1), so wird er auch an dieser entsprechenden Stelle durch einen der Schlitze 21 der umlaufenden Schlitzscheibe 19 ge- schnitten und der in diesem Augenblick entstehende Impuls gelangt über die vorstehend beschriebene An- ordnung wiederum auf die Stelle der Strombrücke 16 (s. punktierten Kontaktarm und Verbindung zur
Strombrücke 16), die der Stellung des Lichtpunktes 1 vor dem Fenster 44 des Multipliers entspricht. Mit andern Worten wird Lichtpunkt 1 laufend zerlegt und immer an der Stelle der Schreibvorrichtung abge- bildet, die seiner Stellung vor dem Fenster 44 des Multipliers entspricht.
Dabei wird die punktförmige
Darstellung des Lichtpunktes 1 um so mehr einem kontinuierlichen Linienzug angenähert, je grösser das
Verhältnis der Schlitzgeschwindigkeit gegenüber der Lichtpunktgeschwindigkeit ist.
Um eine Schreibung des Lichtpunktes 1 im Direktschreibverfahren entstehen zu lassen, kann anstatt einer umlaufenden Schlitzscheibe 19 eine Licht-Zerteiler-Walze 24, kurz Lichtwalze genannt, verwen- det werden, wie dies Fig. 2 zeigt.
Diese Lichtwalze 24 ist mit schräg zur Achse 20 verlaufenden einzelnen Spiegelkanten 25 versehen, die sich gegebenenfalls mit einem parallel zur Achse 20 angeordneten Lichtprismenkeil 26 od. dgl. je- weils in einem Punkte schneiden, welcher der Stellung der Lichtwalze 24 gegenüber dem Lichtprismen- keil 26 entspricht.
Das Beispiel der Fig. 2 zeigt, wie mehrere Punkte 3 über den Lichtprismenkeil od. dgl. 26 auf eine der Spiegelkanten 25 projiziert werden. Hiebei gelangt gerade der mittlere Lichtpunkt zum Schneiden an die obere Spiegelkante 25 der Lichtwalze 24. Der hiebei entstehende Lichtimpuls fällt auf die Sam- mellinse 28 des Fensters 44 des Multipliers. In der Fig. 2 ist zur Vereinfachung der Darstellung die Sam- mellinse 28 gegenüber der oberen Spiegelkante 25 eingezeichnet. In der Praxis wird die Sammellinse so angeordnet, dass die von der Spiegelkante reflektierten Lichtimpulse auf die Sammellinse 28 fallen. Der so entstehende Impuls wird, verstärkt, wie bereits vorher erwähnt (Beispiel nach Fig. 1), weitergegeben.
Dabei kann man eine Kontaktanordnung wie im Beispiel der Fig. 1 verwenden.
Man kann statt dessen aber auch eine der Lichtwalze 24 ähnliche Kontaktwalze 29 vorsehen, nur dass die Kontaktwalze 29 als Strom- leiter dient, wobei sich die einzelnen Stromschneiden 30 mit der Schreibkante 10 jeweils in einem Punkt schneiden und jeweils an dieser Stelle die Schreibung auf dem zwischen der Walze 29 und der Schreib- kante 10 hindurchlaufenden präparierten Papier durch den Stromdurchgang entsteht, wie es in der Fig. 3 der Schnitt durch die Kontaktwalze 29 darstellt.
Um eine geschlossene Linienführung der entsprechenden Schreibung an der Schreibkante 10 zu ge- währleisten, kann die Schreibkante 10 mit einer entsprechenden Rtittelfrequenz in einem ganz engen
Rahmen bewegt bzw. geschüttelt werden, wenn dies bei einem sehr hohen Frequenzgang des Lichtpunk- tes 1 zweckmässig werden sollte.
Es ist selbstverständlich, dass die Lichtwalze 24 mit ihren Spiegelkanten 25 und die Kontaktwalze 29
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te 10 analog die gleiche Stellung einnehmen müssen, derart, dass der Schnittpunkt der Spiegelkanten 25 mit dem Lichtprismenkeil 26 genau so wandert wie der Schnittpunkt der Stromschneiden 30 mit der
Schreibkante 10.
Da Åauf der Schreibvorrichtung Fig. 3 immer dann ein Punkt abgebildet wird, wenn auf der Lichtwal- ze 24 ein Lichtpunkt 1 mit dem Schnittpunkt einer Spiegelkante 25 mit dem Lichtprismenkeil 26 zu- sammentrifft, können auch die Wege mehrerer Lichtpunkte unabhängig voneinander aufgeschrieben wer- den, sogar dann, wenn sich die Wege dieser Lichtpunkte kreuzen.
Nach der Erfindung kann man die Lichtwalze 24 an Stelle mit schräg verlaufenden Spiegelkanten 25 auch mit parallel zur Achse 20 verlaufenden Spiegelkanten 25 versehen, wenn man dafür anderseits die Bahn des Lichtpunktes 1 bzw. der Lichtpunkte 3 schräg zur Achse verlaufen lässt bzw. den Lichtprismen- keil 26 entsprechend schräg verlaufend anordnet.
Analog müsste dann auch die Kontaktwalze 29 mit parallel zur Achse 20 verlaufenden geraden
Stromschneiden 30 versehen sein und dafür die Schreibkante 10 schräg zur Achse 20 unter dem gleichen
Winkel verlaufen, wie die Bahn des Lichtpunktes 1 oder der Lichtpunkte 3 oder des Lichtprismenkeils 26.
In diesem Fall müsste auch das Papier unter diesem Winkel über die Walze laufen.
Um zu einer Sichtbarmachung der Registrierung unabhängig vom Schreibsystem. und dem Papierab- lauf zu gelangen, kann nach der Erfindung eine umlaufende Sichtwalze 27 Verwendung finden (Fig. 2).
Diese hat auch den grossen Vorteil, dass vor der eigentlichen Schreibung die Amplitudenhöhe usw. des einzelnen bzw. der verschiedenen Lichtpunkte eingestellt werden kann. Die Oberfläche der Sichtwalze ist mit einer Leuchtsubstanz versehen, die aufleuchtet, sowie sie von einem Lichtstrahl getroffen wird und nach einer kurzen Zeit wieder abklingt, so dass ein fortwährendes Aufschreiben möglich ist. Statt der umlaufenden Sichtwalze 27 kann umgekehrt auch ein stehendes Sichtfenster Verwendung finden, welches mit einer Leuchtsubstanz nach vorstehender Art bestrichen ist. Dabei wird der Lichtpunkt 1 bzw. die
Lichtpunkte 3. durch eine Lichtstrahlablenkungsvorrichtung, beispielsweise eine sich drehende Spiegel- trommel, an dem Fenster vorbeigeführt, so dass der Linienzug erscheint, ähnlich dem Vorgang auf einer
Braun'schen Röhre.
Die Belichtung sowohl der Sichtwalze 27 bzw. des Sichtfensters als auch des Multipliers erfolgt durch dieselben Lichtpunkte 3.
Nach der Erfindung ist auch eine Zeitschreibung auf eine einfache Art und Weise durchführbar. Da- bei kann unbedrucktes, präpariertes Papier verwendet werden. Die Zeitschreibung (Querlinierung) würde, gekoppelt mit dem Antriebsmotor für den Papiertransport, erfolgen. Beispielsweise alle 1/10 Sekunden würde durch zwei aufeinanderstehende Messerschneiden, die quer zum ablaufenden Papier angeordnet sind, ein Stromimpuls gegeben, der auf dem Papier einen Querstrich hinterlässt. Will man ausserdem noch eine Längslinierung haben, so kann man entsprechend geformte, aufeinanderstehende Schneiden in ge- wünschen Abständen in der Längsrichtung zum Papierablauf anordnen. Das Papier läuft zwischen diesen
Schneiden hindurch und erhält bei dauerndem Stromdurchgang Längslinien.
Es können auch Röllchen oder ähnliche zweckdienliche Elektroden für die Herstellung der Längslinierung Verwendung finden.
Naturgemäss gibt es auch noch andere weitere Kombinationsmöglichkeiten elektromechanischer Art oder sogar in vollelektronischer Weise, um einerseits Lichtstrahlen in Lichtimpulse und diese in elektri- sche Impulse zu verwandeln und anderseits eine geordnete Abgabe dieser elektrischen Impulse zu bewir- ken. So kann man eine Bildabtaströhre od. dgl. verwenden, wobei jedoch dann im Zusammenhang mit einer Strombrücke 16 jeder einzelnen Elektrode 16a der Strombrücke 16 eine Schaltröhre zugeordnet werden müsste, es sei denn, man würde hiezu eine Spezialröhre entwickeln.
Es ist auch die Verwendung einer rein elektronischen Bildabtaströhre (Bildzerlegungsröhre) in Ver- bindung mit einer elektromechanischen Impulsschreibung möglich, wobei es zweckmässig ist, dass in diesem Falle der elektromechanische Impulsschreiberteil die Abtastbewegung des Kathodenstrahles der
Abtaströhre steuert, da auf diese Weise die zufolge der geringeren Arbeitsfrequenz elektromechanischer
Einrichtungen erforderlichen, verhältnismässig nieder frequenten Ablenkspannungen für den Kathodenstrahl leichter herzustellen sind. In solch einem Falle kann z. B. mit der Kontaktwalze 29 ein Wechselstromgenerator umlaufen, dessen Frequenz den Abtastrhythmus der Abtaströhre steuert. Auf diese Weise wird eine synchrone Zerlegung einerseits und Schreibung anderseits zwangsläufig erreicht.
Da, wie vorhergehend bereits erwähnt, auch mehrere Lichtpunkte unabhängig von einander registriert werden können, ist es vorstellbar, dass man eine Vielzahl von Lichtpunkten schneidet, die z. B. auch in der Helligkeit verschieden sind, so dass man dadurch auch wiederum Impulse erhält, die in ihrer Stromstärke verschieden sind, so dass auf dem durch den Strom durchflossenen präparierten Papier 12 eine entsprechende Verfärbung in verschiedenen Helligkeitsgraden entsteht, die einer auf Bildzerlegerbasis abgetasteten Abbildung entsprechen kann.