DE2851000B2 - Vorrichtung zur gleichzeitigen Aufzeichnung mehrerer Eingangssignale in Abhängigkeit von einem gemeinsamen Parameter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Aufzeichnung von mehreren Eingangssignalen in Abhängigkeit von einem gemeinsamen Parameter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gewöhnliches graphisches Aufzeichnungsgerät bzw. ein gewöhnlicher Aufzeichnungsschreiber kann z.B. mit sechs Schreibern versehen sein, um sechs verschiedene Eingangssignale auf demselben Diagramm gleichzeitig aufzuzeichnen. Das Diagramm liegt als langes, mit Einteilungen versehenes Papierband vor, das ursprünglich auf einer ersten Rolle bzw. Vorratsrolle aufgewickelt ist, von der es abgewickelt werden kann, während es durch eine Aufzeichnungsstation hindurch zu einer zweiten Rolle bzw. Aufnahmerolle läuft, an der das freie Ende des Diagramms befestigt ist Im allgemeinen ist eine dritte Rolle vorgesehen, nämlich eine Transportrolle für das Diagramm, mit der letzteres ohne Schlupf in Berührung ist wobei diese Rolle zwischen den beiden anderen Rollen angeordnet ist und gleichzeitig mit der Aufnahmerolle von einem Präzisionselektromotor (beispielsweise Schrittmotor) in Drehung versetzt wird, derart daß das Diagramm sich kontinuierlich in Längsrichtung zwischen der Vorratsrolle und der Aufnahmerolle bewegt, während es die Aufzeichnungsstation durchläuft Auf der Höhe der Aufzeichnungsstation liegen die sechs Schreiber, beispielsweise Tintenfedern, auf dem Diagramm auf. Jede Feder ist in einem entsprechenden Federhalter befestigt der entlang einer transversal angeordneten Stange beweglich ist, die über dem Diagramm über dessen gesamte Breite hinweg montiert ist. Die Stellung jedes Federhalters entlang dem entsprechenden Stab wird lu jedem Zeitpunkt durch eine Potentiometerregelung

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50 bzw. einen Folgeregelantrieb in Abhängigkeit von der Amplitude des entsprechenden aufzuzeichnenden Eingangssignals geregelt

Die transversale Lage der von jeder Feder aufgezeichneten Spur auf dem Diagramm bezüglich einer Referenzstellung, die irgendwo auf der Breite dieses Diagramms liegt, zeigt also die Amplitude des entsprechenden Eingangssignals an. Wenn die Antriebsrolle sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht so stellt die Lage in Längsrichtung jeder Spur bzw. Kurve den Zeitpunkt dar, zu dem die Amplitude des Signals den entsprechenden Wert erreicht Vorteilhafterweise wird jede Feder mit Tinte unterschiedlicher Farbe versorgt wodurch die entsprechenden Kurven leicht unterschieden werden können, insbesondere wenn diese Kurven bzw. Spuren nahe beeinander verlaufen und sich unter geringem Winkel schneiden oder übereinander verlaufen.

Damit die Federhalter sich über die gesamte Breite des Diagramms bewegen können, ist es erforderlich, deren Bewegungswege jeweils gegeneinander in Längsrichtung zu versetzen, um zu vermeiden, daß sie sich gegenseitig stören. Folglich sind die Zeiteinteilungen der verschiedenen von den Federn aufgezeichneten Kurven gegeneinander verschoben, so daß Aufzeichnungen, die gleichzeitigen Ereignissen in den jeweiligen Eingangssignalen entsprechen, in dem Diagramm an verschiedenen Stellungen in Längsrichtung erscheinen. Dadurch wird der Vergleich der Aufzeichnungen erschwert selbst wenn verschiedenfarbige Tinten benutzt werden, insbesondere dann, wenn komplizierte veränderliche Vorgänge auf einem kurzen Abschnitt des Diagramms aufgezeichnet sind. Ferner kann gewöhnlich die Durchlaufgeschwindigkeit des Diagramms in der Aufzeichnungsstation auf verschiedene Werte eingestellt werden, wobei jedem dieser Werte verschiedene Zeitverschiebungen in den jeweiligen Zeiteinteilungen entsprechen. Dadurch und durch die Tatsache, daß die Amplituden der Eingangssignale zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines sehr großen Bereichs auf sehr unterschiedlichen Pegeln liegen können, kann eine Vielspuraufzeichnung derart verwirrend werden, daß ihre Interpretation beinahe unmöglich gemacht wird.

Daher wurde bereits eine Aufzeichnungsvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen (GB-PS 14 38 013), bei der die Verschiebung der Aufzeichnungen gegeneinander aufgrund der versetzten Anordnung der Aufzeichnungseinrichtungen ausgeglichen wird durch Verzögerungsmittel, die der zweiten bzw. jeder weiteren Aufzeichnungseinrichtung vorgeschaltet sind. Diese Verzögerungsmittel arbeiten mit Verzögerungsleitungen oder Speichern zur Speichemng aufeinanderfolgender Abtastwerte des jeweils zugehörigen Eingangssignals. Die Speicher sind dabei als Schieberegister ausgebildet. Zur Veränderung der Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers muß die Anzahl der Registerstufen verändert werden. Dadurch wird der Verzögerungsbereich stark eingeschränkt. Das Schieberegister muß außerdem eine hohe Anzahl von Registerstufen aufweisen, die meistens nur zum Teil genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufzeichnungsvorrichtung der genannten Art so weiterzubilden, daß die Verzögerungsmittel eine in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers in einem weiten Bereich variable Verzögerungszeit ermöglicht, und zwar mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei den bekannten Vorrichtungen.

Diese Aufgabe wird durch eine Aufzeichnungsvorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die veränderliche Verzögerung wird also gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Zeitspanne, während der die gespeicherten Signale in dem Speicher verbleiben, geändert wird. Die Kapazität des Speichers ist dabei stets dieselbe, so daß immer die gesamte Speicherkapazität genutzt wird. Die Verwirkli- |_O chung eines solchen Speichers ist mit einfachen und kostengünstigen Bauteilen möglich.

Die Erfindung wird nun durch die Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnung weiter erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der Aufzeichnungsvorrichtung,

Fig.2 ein Beispiel für sechs periodische Signale, die in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt sind,

Fig.3 die Aufzeichnung der sechs Signale nach F i g. 2 so, wie sie bei einem herkömmlichen Aufzeichnungsgerät entsteht,

F i g. 4 im rechten Teil eine Teilansicht der Aufzeichnungsvorrichtung nach F i g. 1 und im linken Teil eine schematische Gesamtübersicht der zugeordneten Schalhingen,

F i g. 5 die Aufzeichnung der sechs Signale aus F i g. 2 mit der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung,

F i g. 6 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Schaltkreise der Aufzeichnungsvorrichtung nach

F i g. 7 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Schaltkreise der Aufzeichnungsvorrichtung nach F i g. 1 und

Fig.8 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 7.

Die in Fig. 1 dargestellte graphische Aufzeichnungsvorrichtung ist mit einem langen Papierband 12 zur graphischen Aufzeichnung ausgerüstet, das von einer Vorratsrolle 14 ausgehend um einen Teil des Umfangs einer Antriebsrolle 16 herum zu einer Aufnahmerolle 18 geführt ist Ein Stab 20 ist an seinen Enden mit zwei Andruckrollen versehen und wird von einer Feder 21 gegen die Oberfläche des Schreibpapiers 12 und die Oberfläche der Antriebsrolle 16 gedrückt um zwischen 4; dieser Rolle und dem Papier einen Reibungskontakt ohne Schlupf aufrechtzuerhalten.

Die Antriebsrolle 16 wird selbst von einem Motor 22 (beispielsweise einem Schrittmotor) angetrieben, unter Steuerung einer Geschwindigkeits-Einstellschaltung 24 zum Vorschub des Diagramms bzw. Schreibpapiers 12 mit einer Geschwindigkeit die unter einer Anzahl von konstanten Geschwindigkeiten ausgewählt ist welche beispielsweise zwischen 0,5 mm pro Minute und 500 mm pro Minute abgestuft sind. Die Aufnahmerolle 18 wird ebenfalls von dem Motor 22 angetrieben, und zwar über eine Reibungskupplung (nicht dargestellt), die es ermöglicht daß die Rolle 18 den Durchhang des Diagramms auffängt ohne den von der Antriebsrolle 16 vermittelten Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit zu beeinflussen.

Sechs Federn 26, die jeweils mit Tinte unterschiedlicher Farbe geladen sind, sind jeweils in entsprechenden Federhaltern 28 angebracht die entlang Stäben 30 beweglich sind, die in der Breitenrichtung des Diagramms 12 oberhalb desjenigen TeOes desselben, der sich in Berührung mit der Antriebsrolle 16 befindet ausgerichtet sind. Jede Feder 26 kann irgendeine Stellung über der gesamten Breite des Diagramms 12 annehmen, gegen das sie angedrückt wird, um eine Aufzeichnung entsprechend ihrer Stellung vorzunehmen. Die Stellung dieser Federn 26 bezüglich einer Referenzstellung oder Grundstellung auf dem Diagramm 12 (im allgemeinen die Mitte oder ein Rand des Diagramms 12) wird in Abhängigkeit von der Amplitude der entsprechenden Eingangssignale an den Eingangsanschlüssen 32 durch eine Steuerungs- und Antriebsschaltung 34 geregelt

Beispielsweise kann die Schaltung 34 sechs Servomotoren enthalten, die jeweils einen Federhalter 28 über ein Riemen- und Riemenscheibensystem gleichzeitig mit einem Potentiometerabgriff antreiben. Dieser Potentiometerabgriff liefert ein Gegenkoppiungssignai, das abhängig von der Stellung der Motorwelle und folglich von der Stellung des entsprechenden Federhalters 28 ist Die Schaltung 34 steuert jeden Motor so, daß zwischen den jeweiligen Eingangssignalen und den entsprechenden Gegenkopplungssignalen das Gleichgewicht bewahrt wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stellung jedes Federhalters 28 längs der Stange 30 durch ein lineares Potentiometer, dessen Schleifer mit dem Federhalter 28 fest verbunden ist erfaßt werden. Bei den Servomotoren kann es sich ferner um lineare Motoren handeln, deren Wicklungen in den Federhaltern 28 liegen und mit den Stäben 30 zusammenwirken. Der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Regelsteuerungen sind wohlbekannt so daß eine ausführlichere Beschreibung entfallen kann.

Wenn der Motor 22 das Schreibpapier 12 mit konstanter Geschwindigkeit vorschiebt so bewegen sich die Federn 26 transversal bezüglich dieses Papiers in Abhängigkeit von den jeweiligen Eingangssignalen, so daß jede Feder 26 zu jeglichem Zeitpunkt eine Markierung auf dem Papier aufzeichnet und zwar entlang dem geometrischen Ort der Punkte, die die möglichen Werte des entsprechenden Eingangssignals zu diesem Zeitpunkt darstellen. Bei der in F i g. 1 gezeigten Aufzeichnungsvorrichtung sind diese Orte jeweils gerade linien, die parallel zu den Stangen 30 verlaufen.

Die transversale Lage der von jeder Feder an aufeinanderfolgenden Stellen entlang dem Schreibpapier 12 aufgezeichneten Markierungen liefert also eine Anzeige der Amplitude des entsprechenden Eingangssignals an den entsprechenden aufeinanderfolgenden Zeitpunkten.

Wie in Fig.l gezeigt ist sind die Federn jedoch gegeneinander (beispielsweise um 3 mm) in Längsrichtung des Diagramms 12 verschoben, so daß jede Feder 26 über die gesamte Breite des Diagramms 12 laufen kann (wodurch eine Aufzeichnung mit hoher Auflösung ermöglicht wird), ohne gegen irgendeine andere Feder 26 anzustoßen oder von dieser angestoßen zu werden. Die den Federn 26 entsprechenden Lagen sind auf dem Diagramm gegeneinander derart verschoben, daß gleichzeitige Ereignisse in den sechs Eingangssignalen normalerweise auf dem Diagramm 12 an Stellungen aufgezeichnet werden müßten, die in Längsrichtung um den Abstand zwischen den transversalen Bewegungsbahnen der Federn, also 3 mm, verschoben sind. Wenn zur Interpretation einer graphischen Aufzeichnung ein Vergleich gleichzeitiger Ereignisse in den verschiedenen Kurven erforderlich ist, so kann diese Verschiebung zwischen jeder Aufzeichnung zu einer solchen Verwirrung führen, daß eine ständige Auswertung praktisch unmöglich ist

F i g. 2 zeigt die Sighalformen von sechs periodischen Signalen, und F i g. 3 zeigt die Aufzeichnung dieser sechs Eingangssignale so, wie sie mit einer herkömmlichen Aufzeichnungsvorrichtung erfolgt, die gemäß vorstehender Beschreibung aufgebaut ist Es ist leicht ersichtlich, daß es selbst bei relativ einfachen periodischen Signalen wie diejenigen in F i g. 2 schwierig ist, durch eine oberflächliche Betrachtung Erkenntnisse über die Beziehungen zu gewinnen, die zwischen den Signalen bestehen, und selbst die Bestimmung der Phasenbeziehungen zwischen diesen Signalen muß mit Vorsicht erfolgen. Bei komplizierteren Signalen, insbesondere bei relativ hohen Frequenzen oder bei relativ niedrigen Durchlaufgeschwindigkeiten des Diagramms sind die zeitlichen Beziehungen zwischen den verschicdenen charakteristischen Merkmalen der Signale äußerst schwierig festzustellen.

Um diesen Mangel zu beheben, enthält die erfindungsgemäße Aufzeichnungsvorrichtung eine zusätzliche Schaltungsanordnung, die leicht zur Steuerungs- und Antriebsschaltung 34 hinzugefügt werden kann. Ein Beispiel für eine derartige Schaltung 34 ist in F i g. 4 gezeigt

Bei der in F i g. 4 gezeigten Schaltung sind die sechs Eingangsanschlüsse 32 jeweils mit einem entsprechenden Vorverstärker 36 verbunden. Der Ausgang des Vorverstärkers 36a ist direkt mit einem Eingang eines Regelverstärkers 38a verbunden, der einen Motor 40a steuert welcher den Federhalter 28a in eine solche Stellung bringt, daß ein auf dem Gegenkopplungsweg 3D über Leitung *2a ausgesandtes Signal das von dem Vorverstärker 36a, wie vorstehend beschrieben, abgegebene Signal ausgleicht Wie aus F i g. 1 und 4 hervorgeht zeichnet die im Federhalter 28a montierte Feder 26a als erste der Federn 26 eine Kurve auf dem Schreibpapier 12 auf, wenn dieses in Pfeilrichtung von der Antriebsrolle 16 verschoben wird.

Die fünf Federn 266 und 26/ werden ebenfalls von Regelverstärkern 38 und Motoren 40 gesteuert die von den zugeordneten Vorverstärkern 36 abgegebenen Signale werden jedoch den Regelverstärkern 38 über Verzögerungsschaltungen 44 zugeführt Da die Schaltungen 44 gleichen Aufbau und Funktionsweise aufweisen, wird nachstehend nur die Verzögerungsschaltung 44/im einzelnen beschrieben.

Das vom Vorverstärker 36/ abgegebene Signal gelangt in der Verzögerungsschaltung 44/ zu einem Analog/Digital-Umsetzer 46£ der periodisch dieses Signal abtastet und ein Binärsignal mit 10 Bits, die die Amplitude des Vorverstärkersignals darsteilen, an den Eingang 48/ eines Schieberegisters 50/ mit π Stufen überführt Jedesmal, wenn ein neues 10-Bit-Signal vom Analog/Digital-Umsetzer 46/zum Eingang 48/gesandt wird, so werden die vorhergehenden 10-Bit-Signale vom Eingang 48/ausgehend im Inneren des Schieberegisters 50/ um eine Stufe verschoben, und das n-te vorhergehende 10-Bit-Signal wird am Ausgang 52/ aus dem Register 50/herausgeschoben. Dieser Ausgang 52/ist mit einem Digital/Analog-Umsetzer 54/verbunden, der das 10-Bit-Signal wieder in ein Analogsignal umsetzt, das im wesentlichen in der Amplitude gleich dem Signal des Vorverstärkers 36/ist von dem das 10-Bit-Signal mittels des Umsetzers 46/ gewonnen wurde. Das von dem Digital/Analog-Umsetzer 54/abgegebene Analogsignal wird einem Regelverstärker 38/ zur Steuerung der Stellung der Feder 26/zugeführt

Die Abtastgeschwindigkeit des Analog/Digital-Umsetzers 46/ wird von einem Zähler 56 im Inneren der Steuerungs- und Antriebsschaltung 34 gesteuert Dieser Zähler 56 wird wiederum von einem Signal gesteuert das von der Geschwindigkeits-Einstellschaltung 24 abgegeben wird, die die gewählte Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers angibt Der Zähler zählt die Impulse eines Taktgenerators 58, dessen Frequenz z. B. 1 kHz betragen kann. Das von der Geschwindigkeits-Einstellschaltung 24 abgegebene Signal bewirkt eine Veränderung der Zählkapazität des Zahlers 56 von 4 bei einer Durchlaufgeschwindigkeit des Schreibpapiers von 500 mm pro Minute bis 400 für eine Durchlaufgeschwindigkeit von 0,5 mm pro Minute. In Abhängigkeit von der gewählten Vorschubgeschwindigkeit wird so die Anzahl der Taktimpulse verändert, die der Zähler 56 detektiert, bevor er den Analog/Digital-Umsetzer 46/ zum Abtasten des Signals aus dem Vorverstärker 36/freigibt Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 500 mm pro Minute liefert beispielsweise der Analog/Digital-Umsetzer 46/ die 10-Bit-Signale zum Schieberegister 50/ mit einer Frequenz von 250 pro Sekunde, während bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 03 mm pro Minute diese Signale nur mit der Frequenz 1 pro 4 Sekunden erzeugt werden.

Um die Zählkapazität des Zählers 56 zu verändern, kann beispielsweise das von der Geschwindigkeits-Einstellschaltung 24 abgegebene Signal dazu verwendet werden, den Eingang eines entsprechenden UND-Gatters unter einer Anzahl derartiger Gatter auszuwählen, von denen jedes ansprechend auf die Ansteuerung durch eine bestimmte Kombination der Stufen des Zählers 56, die gemeinsam die entsprechende Zählrate bei der gewünschten Zählkapazität definieren, durchgeschaltet wird. Das ausgewählte Gatter liefert dann gleichzeitig das Steuersignal für den Analog/Digital-Umsetzer 46/ und ein Signal zum Rücksetzen des Zählers 56 auf NuIL

Das Schieberegister 50/verursacht eine Verzögerung des in die Verzögerungsschaltung 44/ eingegebenen Signals, wobei die Länge dieser Verzögerung von der Anzahl der Stufen des Schieberegisters 50/ und der Frequenz abhängt, mit der die Signale durch das Schieberegister hindurch befördert werden, also von der Frequenz, mit der die 10-Bit-Signale zu dem Analog/Digital-Umsetzer 46/geschickt werden.

Die Verzögerungsschaltungen 446—44e arbeiten in der gleichen Weise wie die Schaltung 44/und tasten die von den jeweiligen Vorverstärkern 366—36e abgegebenen Signale ab und verzögern sie entsprechend auf die vom Zähler 56 abgegebenen Steuersignale. Die Anzahl der Stufen jedes Schieberegisters 506—50/ ist jedoch unterschiedlich. So weist beispielsweise das Schieberegister 506 91 Stufen auf, das Register 50c 181 usw. bis zu dem Schieberegister 5Oi das 451 Stufen aufweist Es ist zu beachten, daß die Anzahl der Stufen jedes Schieberegisters proportional dem Abstand zwischen der zugeordneten Feder 266—26/und der ersten Feder 26a ist

Es wird erneut die Verzögerungsschaltung 44/ betrachtet Bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers von 500 nun pro Minute empfängt das Schieberegister 50/ 250 Abtastwerte pro Sekunde, wobei dieses Schieberegister mit 450 Stufen also eine Verzögerung zwischen seiner ersten und seiner letzten Stufe von 450/250 — 1,8 Sekunden verursacht In diesem Zeitraum ist das Schreibpapier 12 um den Abstand

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500 x -sr — 15 mm verschoben worden. Da die Federn

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26 in Längsrichtung um 3 mm verschoben sind, beträgt

der Gesamtabstand zwischen den zwei Federn 26a und 26/ 15 mm. Das Schieberegister 50/ erzeugt also eine Verzögerung, die gleich der Zeitspanne ist, die jeder Punkt des Diagramms 12 benötigt, um von der von der Feder 26a durchlaufenen Bahn zu derjenigen der Feder 26/ zu gelangen. Da die Abtastgeschwindigkeit des Analog/Digital-Umsetzers 46/ proportional zur Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers ist, wird diese Übereinstimmung unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit eingehalten. Bei einer Geschwindigkeit von 0,5 mm pro Minute wird nur alle 4 Sekunden ein Abtastwert abgenommen, so daß die 451 Stufen des Schieberegisters 50/ eine Verzögerung von 540 χ 4 - 1800 Sekunden verursachen. Die Überprüfung ergibt, daß der .von dem Schreibpapier 12 in 1800 Sekunden durchlaufene Abstand 0,5 χ 1800/60 = 15 mm beträgt

Zwei gleichzeitige Ereignisse in den Eingangssignalen, die an die Eingangsanschlüsse 32a und 32/angelegt werden, werden also an derselben Längsposition auf dem Schreibpapier 12 aufgezeichnet Das in dem am Anschluß 32a erscheinenden Signal vorhandene Ereignis wird nämlich direkt zur Feder 26 übertragen und sofort von dieser auf dem Diagramm 12 an der Stelle aufgezeichnet, die der Bewegungsbahn dieser Feder 26a entspricht Das entsprechende Ereignis in dem am Anschluß 32/ erscheinenden Signal wird jedoch von dem Schieberegister 50/um die Zeitspanne verschoben, die erforderlich ist, damit diese selbe Stelle die Feder 26/ erreicht, wobei das verzögerte Ereignis also an dieser Stelle aufgezeichnet wird.

Die Anzahl der Stufen der Schieberegister 506—5Oe ist, wie bereits erwähnt, proportional den jeweiligen Abständen zwischen den entsprechenden Federn 266— 26e einerseits und der ersten Feder 26a andererseits. Jedes Schieberegister verzögert also die entsprechenden Signale, die an den entsprechenden Eingangsanschlüssen 326—32e erscheinen, um die Zeitspanne, die erforderlich ist, damit das Schreibpapier 12 um einen Abstand fortschreitet der gleich demjenigen ist der die erste Feder 26a von der jeweiligen Feder 266—26e trennt

F i g. 5 zeigt die Aufzeichnung, die sich aus den sechs in Fig.2 gezeigten Signalen ergibt Die Überprüfung zeigt, daß die tatsächlichen Phasenbeziehungen zwisehen diesen sechs Signalen auf der Aufzeichnung direkt wiedergegeben sind, und zwar ohne zusätzliche Phasenverschiebungen, wie sie bei der herkömmlichen Aufzeichnung nach F i g. 3 vorhanden sind. Die Kurvenenden auf der rechten Seite der Fig.5 zeigen die Stellungen der jeweiligen Federn zum Zeitpunkt T in F i g. 2. Nur die Feder 26a befindet sich in einer Stellung, die die Amplitude des Signals 2a zum Zeitpunkt T darstellt Die anderen Federn 266—26/befinden sich in Stellungen, die zunehmend früheren, jedoch verzögerten Amplituden der Signale 26—2/ entsprechen, wie dies durch Pfeile in Fig.2 angedeutet ist Wenn jede Feder 26a—26/mit einer andersfarbigen Tinte geladen ist so können die sechs Kurven in der Praxis leicht unterschieden werden, und ihre zeitlichen Beziehungen t>o können leicht unmittelbar erkannt werden.

Um die Anzahl der Schaltungsanordnungen zu reduzieren, ist es gemäß der Erfindung auch möglich, die fünf verzögerten Signale über eine gemeinsame Verzögerungsschaltung, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist zu b5 multiplexer^

Es wird also auf Fig.6 Bezug genommen. Der Vorverstärker 36 und die Regelverstärker 38 sind dieselben wie in Fig.4, es sind jedoch bei dieser Ausführungsform nur ein Analog/Digital-Umsetzer 46 und ein einziger Digital/Analog-Umsetzer 54 vorgesehen. Der Zähler 56 wird von einem Taktgenerator 158 gespeist, der beispielsweise auf der Frequenz 5 kHz arbeitet Die vom Zähler 56 abgegebenen Steuersignale, die von den je nach Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers durch einen Faktor zwischen 4 und 400 dividierten Taktsignalen abgeleitet sind, werden dem Analog/Digital-Umsetzer 46 und einem zweiten Zähler 160 zugeführt Dieser Zähler 160 weist fünf Ausgänge 162 auf, die so geschaltet sind, daß jeweils zugehörige Gatter 164 davon gesteuert werden. Die Eingänge dieser Gatter 164 empfangen Signale aus entsprechenden Vorverstärkern 32, und ihre Ausgänge sind gemeinsam mit dem Eingang des Analog/Digital-Ümsetzers 46 verbunden. Der Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers 46 ist mit dem Eingang 148 eines Schieberegisters 150 mit 2255 Stufen verbunden, das Ausgänge 152 an den Stufen 451, 902, 1353, 1804 und 2255 aufweist, die mit entsprechenden Gattern 166 verbunden sind. Diese Gatter 166 werden von den Ausgängen 162 des Zählers 160 in der gleichen Weise gesteuert wie die Gatter 164, jedoch über eine Verzögerungsschaltung 167. Die Ausgänge der Gatter 166 sind gemeinsam mit dem Eingang des Digital/Analog-Umsetzers 54 verbunden, und der Ausgang dieses Umsetzers steuert die Eingänge von fünf Abtast- und Halteschaltungen 168 an. Jede Abtast- und Halteschaltung 168 wird von einem der entsprechenden Ausgänge 162 des Zählers 160 gesteuert, um das von dem Digital/Analog-Umsetzer 54 abgegebene Ausgangssignal abzutasten und, bis sie selbst erneut angesteuert wird, um einen weiteren Abtastwert abzunehmen, um den abgetasteten Wert dieses Signals an ihrem Ausgang festzuhalten, der mit einem zugehörigen Regelverstärker 38 verbunden ist

Im Betrieb spricht der Zähler 160 auf vom Zähler 56 abgegebene Steuersignale an, um zyklisch jeden dieser Ausgänge 1626—162/ einen nach dem anderen anzusteuern. Wenn der Ausgang 1626 angesteuert ist so ist das Gatter 1646 offen. Folglich wird das Ausgangssignal des Vorverstärkers 366 von dem Gatter 1646 zu dem Analog/Digital-Umsetzer durchgelassen, der gleichzeitig von dem Zähler 156 angesteuert wird, um das Ausgangssignal abzutasten und eine numerische bzw. digitale 10-Bit-Darstellung dem Schieberegister 150 zuzuführen, wodurch der zuvor in dieses Schieberegister 150 eingelassene Inhalt um eine Stufe ab dem Eingang 148 verschoben wird. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes der Signale an den Eingängen 326—32f, so daß das Schieberegister 150 aufeinanderfolgende Gesamtheiten von fünf Abtastwerten enthält die jeweils von den Eingängen 32 herrühren. Zu beachten ist daß die Abtastfrequenz irgendeines der Eingänge 32 bei der Ausführungsform nach F i g. 5 für dieselbe Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers dieselbe ist wie für Eingang 32 in F i g. 4, während der Taktgenerator 158 auf einer Frequenz arbeitet die dem Fünffachen derjenigen des Taktgenerators 58 in F i g. 4 entspricht

Wenn ein dem Eingang 326 entsprechender Abtastwert durch den Analog/Digital-Umsetzer 46 in das Schiebereigster 150 eingegeben wird, so ergibt sich eine Verschiebung des Inhalts dieses Schieberegisters 150, die die vorhergehenden Abtastwerte dieses Eingangs 326 jeweils in die sechste, elfte, sechzehnte und einundzwandzigste Stufe usw. des Schieberegisters 150

bringt Insbesondere wird der neunzigste vorhergehende Abtastwert in die Stufe 451 befördert, die mit dem Gatter 1666 verbunden ist Dieses Gatter 1666 wird vom Ausgang 1626 durchgeschaltet, und zwar mittels einer Verzögerungsschaltung 1676 kurzzeitig nach Durchschaltung des Gatters 164ft. Diese Verzögerungsschaltung gewährleistet, daß der Abtast- und Umsetzvorgang des Analog/Digital-Umsetzers 46 und die entsprechende Überführung in dem Schieberegister 150 vor dem öffnen des Gatters 1666 beendet sind.

Das Gatter 1666 überfuhrt den Inhalt der 451. Stufe des Schieberegisters 150 zu dem Digital/Analog-Umsetzer 54, der das Analogäquivalent dieses Inhalts zu der Abtast- und Halteschaltung 1686 schickt Die Aktivierung dieser Schaltung 1686 wird durch die verzögerte Ansteuerung vom Ausgang 162Ö gleichzeitig freigegeben, um das Analogsignal aus dem Digital/Analog-Umsetzer 54 abzutasten und am Eingang des Regelverstärkers 3186 festzuhalten, während dieser Vorgang sich für die Signale der vier anderen Eingänge 32c— 32/ wiederholt

Die Gatter 166—166/sind mit geeigneten Stufen des Schieheregisters 150 so verbunden, daß die den jeweiligen Eingängen 32c—32/entsprechenden Abtastwerte erst nach aufeinanderfolgenden Verzögerungen zunehmender Dauer ausgegeben werden.

Zum Beispiel wird das Signal am Eingang 326 um die Zeit verzögert, die der Zeit für die Abnahme von 90 Abtastwerten dieses Signals entspricht, während das Signal am Eingang 32c um eine Zeitspanne verzögert wird, die 180 Abtastwerten entspricht, usw, wie bei der Schaltung nach F i g. 4.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird anstelle von Schieberegistern zur Herbeiführung der gewünschten Verzögerungen ein Speicher mit willkürlichem Zugriff verwendet (unter Verwendung von Magnetkern- oder Halbleiterspeicherung), der von einem Mikroprozessor gesteuert wird, wie dies in F i g. 7 dargestellt ist

Bei der Ausführungsform nach Fig.7 sind die Vorverstärker 36 jeweils mit Gattern 264 verbunden, die im wesentlichen den Gattern 164 in Fig. 6 gleichen. AUe Ausgänge der Gatter 264 sind mit dem Eingang des Analog/Digital-Umsetzers 46 verbunden, dessen 10-Bit-Ausgang an eine Pufferschaltung 270 angekoppelt ist Eine gleiche Pufferschaltung 272 liefert die verzögerten 10-Bit-Signale an den Digital/Analog-Umsetzer 54, dessen Ausgang Abtast- und Halteschaltungen 268 speist, weiche die Regelverstärker 38 steuern.

Der Ausgang der Pufferschaltung 270 und der Eingang der Pufferschaltung 272 sind mit einem Datenbus 274 verbunden (diese Verbindung ist für alle Schaltungen zugänglich), der ferner mit einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU276, mit dem Speicher mit willkürlichem Zugriff RAM278 und einem Festwertspeicher ROM 2SO verbunden ist Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU276 ist ferner mit einem Adreßbus 282 ausgestattet um die Funktion des Speichers mit willkürlichem Zugriff RAM 21% und des Festwertspeichers ROM 280 zu steuern, und weist ferner einen t>o Steuerbus 284 zur Steuerung der Gatter 264, des Analog/Digital-Umsetzers 46, der Pufferschaltungen 270 und 272, des Digital/Analog-Umsetzers 54, der Abtast- und Halteschaltungen 268 und der Speicher 278 und 280 auf.

Einzelheiten bezüglich der Funktionsweise eines Mikroprozessors bzw. einer zentralen Verarbeitungseinheit sind wohlbekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden. Kurz umrissen: Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU'276 ist im Stande, ansprechend auf ein in dem Speicher ROM 280 gespeichertes Befehlprogramm eine Reihe von Operationen durchzuführen, die von diesen Befehlen definiert werden, wobei die selektive Funktion der anderen Schaltungen über den Steuerbus 284 gesteuert wird. Insbesondere werden die aufeinanderfolgenden Abtastwerte jedes Signals an den Eingangsanschlüssen 32 in Digitalform in dem Speicher mit willkürlichem Zugriff RAM 279 gespeichert, um aus diesem dann nach einer Verzögerungszeit entnommen zu werden, die geeignet ist, um die Stellungen der Federn 26 mittels der Servoverstärker bzw. Regelverstärker 38 zu steuern. Die Multiplexsteuerung der Funktion der Umsetzer 46 und 54 mittels der Gatter 264 und der Abtast- und Haiteschaitungen 26S ist allgemein die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6.

Fig.8 zeigt ein Ablaufdiagramm der von dem Befehlsprogramm definierten Operationen. In diesem Diagramm sind W und R die dem Speicher mit willkürlichem Zugriff RAM 27S von der zentralen Verarbeitungseinheit CPU 276 auf dem Adreßbus 282 zugeführten Indizes zur Definition der Digitaladressen bzw. numerischen Adressen der Zellen im Inneren des Speichers RAM 27i, in denen die Daten einerseits eingeschrieben werden sollen und aus denen sie andererseits entnommen werden sollen. / ist ein weiterer Index, der zyklisch von 1 bis 5 inkrementiert wird, um nacheinander die Abtastung und die Überführung der Abtastwerte durchzuführen, die jedem Eingangsanschluß 326 und 32/ entsprechen. Am Ende jedes Zyklus zählt die zentrale Verarbeitungseinheit

— Impulse aus dem Taktgenerator, der die Funktion des

Mikroprozessors steuert, bevor ein weiterer Zyklus angefangen wird. 5 hängt ab von der Vorschubgeschwindigkeit des Schreibpapiers, und k ist eine Konstante, die so gewählt ist, daß eine geeignete Verzögerung zwischen den Abtastzyklen in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Schreibpapiers erhalten wird. Die Gesamtverzögerung des an irgendeinem Anschluß 32 vorhandenen Signals wird also durch diese Verzögerung zwischen den Zyklen und den Abstand zwischen den Indizes Wund R für diesen Abstand bestimmt, wobei dieser Abstand die Anzahl der Abtastzyklen zwischen der Speicherung eines Abtastwertes und der Entnahme desselben zur Überführung zum Digital/Analog-Umsetzer 54 definiert

Wenn die Regelungseinrichtung für die Steuerung der Federn 26 auf Digitaltechnik statt Analogtechnik beruht so kann der Digital/Analog-Umsetzer 54 in den vorstehend beschriebenen Schaltungen entfallen. Die Zeitreferenz (Taktgeneratoren 58, 158 oder in der Zentraleinheit CPU276 enthaltener Taktgenerator) kann für die Herbeiführung der Verzögerungen und den Antrieb des Motors dieselbe sein.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand des Ausführungsbeispiels einer graphischen Aufzeichnungsvorrichtung mit sechs Federn beschrieben; sie findet gleichfalls Anwendung bei jeglichem anderen Aufzeichnungsgerät, das zwei oder mehr Aufzeichnungsorgane aufweist die gegeneinander verschoben sind. Das Diagramm kann kreisförmig sein; es kann auch festliegend sein (wie beispielsweise bei einem x-j«-Schreiber, bei dem die Federn sich entlang der Achse y auf einem Wagen bewegen, der entlang der Achse χ beweglich ist).

Hierzu 7 Blatt /.eichiuinuen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Aufzeichnung mehrerer Eingangssignale in Abhängigkeit von einem gemeinsamen Parameter, mit einem Aufzeichnungsträger, einer ersten und wenigstens einer zweiten Aufzeichnungseinrichtung, die jeweils auf dem Träger in Abhängigkeit von einem zugehörigen Eingangssignal die Aufzeichnung einer Markierung, die dem Wert dieses Eingangssignals entspricht, entlang dem geometrischen Ort der Punkte bewirken können, die die möglichen Werte dieses Eingangssignal für jeden Wert des gemeinsamen Parameters darstellen, mit Einrichtungen zur Verursachung einer Relativbewegung zwischen dem Träger einerseits und den Aufzeichnungseinrichtungen andererseits in Abhängigkeit von dem gemeinsamen Parameter und mit einer transversal zu diesen geometrischen Orten ausgerichteten Komponente, wobei die Aufzeichnungseinrichtungen so ausgebildet sind, daß eine Verschiebung zwischen den geometrischen Orten, die gleichzeitig unter der Einwirkung der ersten und der zweiten Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Markierungen entsprechen, in Richtung der Relativbewegung vorhanden ist, und mit Verzögerungsmitteln zur Verzögerung der Aufzeichnung des der zweiten Aufzeichnungseinrichtung zugeordneten Eing&ngssignals gegenüber dem der zweiten Aufzeichnungseinrichtung zugeordneten Eingangssignal für densel- ben Wert des gemeinsamen Parameters dergestalt, daß die jeweiligen geometrischen Orte für diesen selben Wert des gemeinsamen Parameters auf dem Träger zusammenfallen, wobei die Verzögerungsmittel Speichereinrichtungen zur Speicherung aufeinanderfolgender Abtastwerte des der zweiten Aufzeichnungseinrichtung zugeordneten Eingangssignals enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel ferner enthalten:

— eine Steuereinrichtung (56, 24; 160, 24; 276, 24) zur periodischen Erzeugung eines Taktsignals mit einer Frequenz, die sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der genannten Relativbewegung ändert und

— Ausgabeeinrichtungen zur Ausgabe jedes dieser Abtastwerte aus den Speichereinrichtungen (50, 150,278) am Ende eines Zyklus, der durch eine vorbestimmte Anzahl der Taktsignale nach der Speicherung dieses Abtastwertes definiert ist, zur Bewirkung der Aufzeichnung einer diesem Abtastwert entsprechenden Markierung mittels der zweiten Aufzeichnungseinrichtung (26c/— 26/? mit einer Verzögerung bezüglich der Aufzeichnung des der ersten Aufzeichnungseinrichtung (Xa) zugeordneten Eingangssignals für « denselben Wert des gemeinsamen Parameters, die durch die genannte vorbestimmte Zahl und die Frequenz der Taktsignale bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen von der < >o Steuereinrichtung derart gesteuert werden, daß sie die Abtastwerte des der zweiten Aufzeichnungseinrichtung zugeordneten Eingangssignals im Rhythmus der Taktsignale speichern, so daß jeder gespeicherte Abtastwert aus den Speichereinrich- μ tungen ausgegeben wird, wenn eine Anzahl von Abtastwerten gespeichert ist, die gleich der vorbestimmten Zahl ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen eine Anzahl von diskreten wiederbcladbaren Speicherzellen aufweisen, die wenigstens gleich der vorbestimmten Zahl ist, wobei jede Zelle einen Abtastwert speichern kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen von der Steuereinrichtung derart gesteuert werden, daß einer der Abtastwerte in eine neue Speicherzelle ansprechend auf die Taktsignale aufgenommen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen Eingangseinrichtungen zur Adressierung der aufeinanderfolgenden Abtastwerte jeweils an eine zugehörige Speicherzelle und zur dortigen Speicherung aufweisen und daß die Ausgabeeinrichtungen Mittel zum sequentiellen Abfragen jeder dieser Speicherzellen am Ende des jeweiligen Zyklus der Taktsignale enthalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, bei der die Anzahl der Speicherzellen gleich der vorbestimmten Zahl ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangseinrichtungen von der Steuereinrichtung derart gesteuert werden, daß die aufeinanderfolgenden Abtastwerte zyklisch an die genannten Speicherzellen adressiert werden und daß die Abfragemittel von der Steuereinrichtung derart gesteuert sind, daß jede Speicherzelle nach dem sequentiellen Abfragen jeder anderen Speicherzelle im Rhythmus der Erzeugung der Taktsignale erneut abgefragt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen Mittel zur sequentiellen Eingabe der Abtastwerte in eine der Speicherzellen, nämlich die Eingangsspeicherzelle, im Rhythmus der Taktsignale und Mittel enthalten zur Überführung jedes gespeicherten Abtastwertes aus einer Speicherzelle in eine darauf folgende Speicherzelle jedesmal, wenn ein Abtastwert in die Eingangsspeicherzelle aufgenommen ist, bis der Abtastwert in einer der Speicherzellen aufgenommen ist, nämlich in der Ausgangsspeicherzelle, die mit der Ausgabeeinrichtung verbunden ist, wobei die Speicherzellen in Serie geschaltet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Taktgenerator mit in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Trägers variabler Frequenz enthält

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Abtastung des der zweiten Aufzeichnungseinrichtung zugeordneten Eingangssignals zur Zuführung von Abtastwerten dieses Signals zu den Speichereinrichtungen im Rhythmus der Erzeugung der Taktsignale.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinrichtungen Mittel zum Umsetzen der aufeinanderfolgenden digitalen Abtastwerte in ein Analogsignal am Ausgang der Speichereinrichtungen enthalten.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer einem dritten Eingangssignal zugeordneten Aufzeichnungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen derart ausgebildet sind, daß aufeinanderfolgende Abtastwerte dieses dritten Signals gespeichert

werden, und die Ausgabeeinrichtungen derart ausgebildet sind, daß jeder Abtastwert des dritten Signals am. Ende eines zweiten Zyklus aus den Speichereinriehtungen ausgegeben wird, der definiert ist durch eine zweite, verschiedene vorbestimmte Zahl der Taktsignale, die mit derselben Frequenz wie bei dem ersten Zyklus und nach ihrer jeweiligen Speicherung erzeugt werden, so daß von der dritten Aufzeichnungseinrichtung diesen dritten Abtastwerten entsprechende Aufzeichnungen vorgenommen werden mit einer Verzögerung bezüglich der Aufzeichnung des der ersten Aufzeichr.ungseinrichtung zugeordneten Signals für denselben Wert des gemeinsamen Parameters, die bestimmt ist durch die zweite vorbestimmte Zahl und die Frequenz der Taktsignale, so daß die zugehörigen geometrischen Orte der Aufzeichnungen der ersten und der dritten Aufzeichnungseinrichtung für diesen selben Wert des gemeinsamen Parameters zusammenfallen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen von der Steuereinrichtung derart steuerbar sind, daß an ihrem Eingang abwechselnd ein Abtastwert des zweiten Signals und ein Abtastwert des dritten Signals aufgenommen wird, wobei jeder Abtastwert im Rhythmus der Erzeugung der Taktsignale durch die Steuereinrichtung aufgenommen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung eine Anzahl von Speicherstellen aufweist, die wenigstens jo gleich der Summe der vorbestimmten ersten utld der vorbestimmten zweiten Zahl ist