DE1499738C3 - Magnetoelektrische Detektoranordnung - Google Patents
Magnetoelektrische DetektoranordnungInfo
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Description
nach Maßgabe der verschiedenen Längen der dabei anschlüssen 50 abgetastet und ist bestimmt durch den
auftretenden Magnetisierungsimpulse abzustimmen. Ladestrom, der in die Kapazität 10 fließt. Wenn, wie
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung bekannt, eine Spannung an eine solche Kapazität
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt gelangt, entsteht zunächst unverzüglich ein Lade-
Fig. 1 vier verschiedene Impulsdiagramme, und 5 strom einer Maximalamplitude, der dann mit der
zwar unter daraus resultierenden Ladung der Kapazität abfällt.
A) das der Magnetisierungsimpulse, Dieser Ladestrom erzeugt die positiven Impulse aus
B) das der Abtastimpulse, Fig· IB, und zwar auf Grund der breiten sowie auf
C) das der am Ausgang des Detektors auftreten- Grund der schmalen Magnetisierungsimpulse. Auf
den Impulse, i° Grund der Zeitkonstante des R-C-Gliedes kann sich
D) das der Abtastimpulse bei umgekehrter Abtast- die Kapazität bei den schmalen Magnetisierungsimrichtung,
wobei die Impulsdiagramme unter B) bis pulsen jedoch nicht so weit aufladen, wie bei den brei-D)
jeweils dem unter A) zeitlich zugeordnet sind, ten Magnetisierungsimpulsen und demzufolge kann
Fig. 2 nach Art eines Ersatzschaltbildes einen mit der Rückflanke eines schmalen Magnetisierungsmagnetischen
Abtastkopf, wie er in Verbindung mit »5 impulses kein nennenswerter Impuls entgegengesetzder
Erfindung verwendbar ist, ter Polarität am Ausgangsanschluß 50 auftreten. Bei
Fig. 3 die Schaltung eines ersten Ausführungsbei- langen Magnetisierungsimpulsen dagegen wird die
Spieles einer Detektoranordnung nach der Erfindung Kapazität fast vollständig aufgeladen und mit der
und Rückflanke eines solchen langen Magnetisierungs-
Fig. 4 die Schaltung einer zweitenDetektoranord- *° impulses entsteht demzufolge ein negativer Ausgangs-
nung nach der Erfindung. impuls. Auch mit der Rückflanke der schmalen
Fig. IA zeigt im Impulsdiagramm die magneti- Magnetisierungsimpulse entsteht gemäß Fig. IB ein
sehe Aufzeichnung binärer Daten, die in breiten und kleiner Impuls umgekehrten Vorzeichens am Ausgang
schmalen Impulsen niedergelegt ist und nach der . und die mit der Vorderflanke der schmalen Magneti-
Erfindung abgetastet und in binäre Daten umgesetzt *5 sierungsimpulse zusammenfallenden positiven Im-
wird. Die positiven und negativen Richtungen der pulse am Ausgang haben nicht so große Amplitude,
Magnetisierung sind links am Rand in F i g. 1 an- was jedoch mehr eine Folge der Induktivität als der
gedeutet. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Impuls, Kapazität 10 ist.
der einer binären »1« zugeordnet ist, etwa doppelt so F i g. 3 zeigt ein Abtastsystem mit einem Abtastbreit
ist wie der einer binären »0« zugeordnete. Die 3° kopf nach Fig. 2. Der Abtastkopf 20 gemäß Fig. 2
Impulse haben konstante Folgefrequenz. ist in üblicherweise so angeordnet, daß er ein magne-
Eine Impulsperiode, bestehend aus Impuls und tisches Band, das mit Magnetisierungsimpulsen genachfolgender
Lücke, wird im folgenden auch Bit- maß Fig. IA beschriftet ist, und das mit gleichförperiode
genannt. miger Geschwindigkeit transportiert wird, abtasten
Fig. IB zeigt die Ausgangsspannung eines magne- 35 kann. Der Ausgang des Abtastkopfes 20 wird in
tischen Abtastkopfes, der in Pfeilrichtung D die Auf- einem Verstärker 22 eingespeist. Im Anschluß an den
zeichnung nach Fig. IA abtastet. Der binären »1«, Verstärker 22 gelangen die so verstärkten Ausgangsdie
durch den am weitesten links gelegenen Impuls impulse in einen Detektorkreis 24. Der Detektorkreis
aus Fig. 1 repräsentiert wird, entsprechen in 24 separiert die positiven und negativen Impulse und
Fig. IB zwei Impulse entgegengesetzter Polarität, 4° invertiert die negativen Impulse. Die positiven Imdie
etwa gleiche Amplitude haben. Der erste dieser pulse fallen am Ausgang 26 an, so daß also am AusImpulse
entspricht der Vorderflanke der Magnetisie- gang 26 jedesmal ein Impuls vorliegt, wenn ein posirang
aus Fig. IA und der zweite beginnt mit der tiver Impuls am Ausgang des Abtastkopfes vorliegt.
Rückflanke dieser Magnetisierung. Dem an zweiter . Diese Impulse sind in dem Impulsdiagramm gemäß
Stelle links gelegenen Impuls aus Fig. IA, der eine 4S Fig. 1C ausgezogen aufgezeichnet. In Fig. IC sind
binäre »0« repräsentiert, entspricht auf Grund der außerdem gestrichelt die am Ausgangsanschluß 28
Frequenzcharakteristiken des verwendeten magneti- auftretenden positiven Impulse aufgezeichnet, die den
sehen Abtastkopfes nur ein einziger positiver Impuls negativen Impulsen am Ausgang des Abtastkopfes 20
in F i g. IB. Die Amplitude dieses positiven Impulses entsprechen.
ist nicht ganz so groß wie die des der binären »1« 5<>
Der Ausgang des Detektorkreises 24 kann auf verzugeordneten positiven Impulses und es liegt auch schiedene Weisen weiterverarbeitet werden, entweder
ein sehr kleiner negativer Impuls vor, der mit der um eine Serie elektrischer Impulse zu erzeugen, die
Rückflanke des binären »0«-Impulses der Magneti- der ursprünglichen binären Impulsfolge, aus der die
sierung zusammenfällt. Entsprechend sind auch die magnetische Aufzeichnung gemäß Fig. IA abgeleitet
den übrigen Magnetisierungsimpulsen zugeordneten 55 wurde, entspricht oder um einen Papierstreifen oder
Ausgangsimpulse gemäß Fig. IB. dergleichen nach Maßgabe der magnetischen Auf-
Fig. 2 zeigt das Ersatzschaltbild eines magneti- zeichnung zu lochen oder anderweitig zu markieren,
sehen Abtastkopfes, wie er in Verbindung mit der Gemäß Fig. 3 gelangen die Ausgangsimpulse am Erfindung Verwendung finden kann. Die Induktivität Ausgangsanschluß 26 an denEin-Eingang einer Kippdieses Abtastkopfes ist innerhalb eines gestrichelt 6o schaltung 32 und außerdem an einen Verzögerungsgezeichneten Kastens gezeichnet und hat für den kreis 30. Der Ausgang des Verzögerungskreises 30 Betrieb der erfinderischen Anordnung keine Bedeu- und der Ein-Ausgang der Kippschaltung 32 werden tung, soweit es die durch die Kapazität bedingte Zeit- in einen UND-Kreis 34 eingespeist. Auf dem Auskonstante des Systems angeht. Die Kapazität 10 bildet gang 36 des UND-Kreises 34 liegen dann Ausgangsmit dem Widerstand 12 ein R-C-Glied. Die Abtastung 65 impulse für binäre »0« vor, also dann, wenn am Auserzeugt in der Signalquelle 14 eine Spannung über gang des Abtastkopfes 20 nur positive Impulse vordem R-C-Glied, das dadurch aufgeladen wird. Der liegen. Wenn am Ausgangsanschluß 26 ein positiver Ausgang des Abtastkopfes wird über den Ausgangs- Impuls auftritt, schaltet dieser die Kippschaltung 32
sehen Abtastkopfes, wie er in Verbindung mit der Gemäß Fig. 3 gelangen die Ausgangsimpulse am Erfindung Verwendung finden kann. Die Induktivität Ausgangsanschluß 26 an denEin-Eingang einer Kippdieses Abtastkopfes ist innerhalb eines gestrichelt 6o schaltung 32 und außerdem an einen Verzögerungsgezeichneten Kastens gezeichnet und hat für den kreis 30. Der Ausgang des Verzögerungskreises 30 Betrieb der erfinderischen Anordnung keine Bedeu- und der Ein-Ausgang der Kippschaltung 32 werden tung, soweit es die durch die Kapazität bedingte Zeit- in einen UND-Kreis 34 eingespeist. Auf dem Auskonstante des Systems angeht. Die Kapazität 10 bildet gang 36 des UND-Kreises 34 liegen dann Ausgangsmit dem Widerstand 12 ein R-C-Glied. Die Abtastung 65 impulse für binäre »0« vor, also dann, wenn am Auserzeugt in der Signalquelle 14 eine Spannung über gang des Abtastkopfes 20 nur positive Impulse vordem R-C-Glied, das dadurch aufgeladen wird. Der liegen. Wenn am Ausgangsanschluß 26 ein positiver Ausgang des Abtastkopfes wird über den Ausgangs- Impuls auftritt, schaltet dieser die Kippschaltung 32
vorwärts und der daraus resultierende Ausgang kontitioniert den UND-Kreis 34. Wenn dieser Impuls
über den Verzögerungskreis 30 verzögert an den UND-Kreis 34 gelangt, kann er diesen passieren und
es entsteht ein Ausgangsimpuls auf der Ausgangsleitung 36. Wenn dagegen am Ausgangsanschluß 28 ein
Impuls auftritt, wird die Kippschaltung 32 auf »0« geschaltet und der Ausgangsimpuls des Verzögerungskreises
30 kann nun nicht den UND-Kreis 34 passieren. Gleichzeitig gelangt der positive Ausgangsimpuls
am Ausgangsanschluß 28 an den Ausgangsanschluß 38 und steht dort für eine binäre »1«. Die
Verzögerung des Verzögerungskreises 30 ist lang genug, so daß der Impuls am Ausgang 28 diese Sperrfunktion
bewirken kann. Diese Verzögerungszeit ergibt sich aus der Tatsache, daß der negative Impuls
um zwei Drittel Bitperiode gegenüber dem zugehörigen positiven Impuls versetzt ist und beträgt dementsprechend
etwa Dreiviertel Bitperiode. Die Impulse an den Ausgangsanschlüssen 36 und 38 können zur
Steuerung elektrischer Signalquellen nach Maßgabe der binären Daten angezogen werden, sie können
aber auch zur Betätigung von Druckwerken zum Aufprägen der binären Informationen, einem Papierstreifen
oder dergleichen dienen.
Fig. 4 zeigt die Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispieles
nach der Erfindung, das bis zum Ausgang 26, 28 des Detektorkreises 24 mit dem in
Fig. 1 dargestellten übereinstimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Schieberegister 40 vorgesehen, bei dem die positiven Impulse am Anschluß
26 als Schiebeimpulse dienen und die positiven Impulse am Anschluß 28 über den Eingang 44 in die
erste Registerstufe eingespeist werden. Das Schieberegister wird zunächst in allen Stufen auf »0« geschaltet.
Wenn nur ein positiver Impuls entsprechend einer binären »0« am Anschluß 26 auftritt, dann wird
demzufolge eine »0« durch das Register geschoben und jedesmal, wenn ein Impuls am Anschluß 28 auftritt,
der einer binären »1« entspricht, wird statt dessen eine »1« in dem Register weitergeschoben.
Im praktischen Betrieb wird man bei Beginn alle Stufen des Schieberegisters 40 auf »0« setzen, mit
Ausnahme der ersten Stufe, die man auf »1« setzt. Liegt dann in der letzten Registerstufe eine »1« vor,
dann ist dies ein Zeichen dafür, daß das ganze Register durchlaufen ist. Man wird dann das Register
zweckmäßig so lang wählen, daß es geeignet ist, ein ganzes Datenwort aufzunehmen. Es können dann
automatische Steuermittel vorgesehen sein, die den gesamten Registerinhalt in ein paralleles anderes
Register eines Rechners übertragen und das Schieberegister 40 kann dann zur Aufnahme eines neuen
Datenwortes durch diese Steuermittel mit Ausnahme der ersten Stufe wieder auf »0« gesetzt werden, womit
der Zyklus wieder beginnen kann.
Fig. ID zeigt die Ausgangsimpulse, die am Ausgang
eines Abtastkopfes entstehen, wenn die magnetische Aufzeichnung gemäß Fig. 1A in umgekehrter
Richtung Pfeil D abgetastet wird. Durch Vergleich von Fig. ID und Fig. IB ist ersichtlich, daß das
Impulssystem in beiden Fällen ähnlich ist, mit dem einzigen Unterschied, daß die Vorder- und Rückflanken
der Magnetisierungsimpulse hinsichtlich der Impulse gemäß Fig. ID ihre Funktion vertauscht
haben. Außerdem ist die Impulsfolge gemäß Fig. ID zeitlich verschoben, gegenüber der aus Fig. IB.
Während in Fig. IB die positiven Impulse alle im wesentlichen gleichen Abstand haben, ist dies bei
Fig. ID nicht der Fall. Die Systeme nach Fig. 3 und 4 sind jedoch selbstsynchronisierend und die
ίο Zeitfolge der positiven und der negativen Bits ist
dabei nicht kritisch. Wesentlich ist nur die Aufeinanderfolge dieser Impulse, in der Weise, daß im Falle
einer binären »1« auf einen positiven Impuls ein negativer Impuls folgt, während im Falle einer binären
»0« auf einen positiven Impuls kein negativer Impuls folgt. Demzufolge sind also die Schaltungen
nach F i g. 3 und 4, so wie sie angegeben sind, auch geeignet, eine Abtastung nach Fig. ID, die also in
umgekehrter Richtung erfolgt, zu verarbeiten. Natür-Hch treten bei umgekehrter Abtastrichtung die Bits
in umgekehrter Reihenfolge auf und dies muß die Bedienungsperson berücksichtigen.
Aus dem vorgesagten ergibt es sich, daß es bei der Detektoranordnung nach der Erfindung nicht auf genaue
Zeitkonstanz der Impulse ankommt. Die positiven Impulse, die bei der Abtastung entstehen,
können also als Taktimpulse verwendet werden, auch wenn sie, wie im Falle der Fig. ID, nicht mit gleichem
zeitlichen Abstand aufeinander folgen.
Aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt sich auch, daß die Erfindung in sehr weitem Umfang anwendbar
ist. An den Magnetkopf werden keine großen Anforderungen gestellt. Er braucht weder dazu
geeignet zu sein, niederfrequente Tonsignale zu übertragen, noch dazu geeignet zu sein, sehr hohe Frequenzen
zu übertragen: letzteres ergibt sich aus der Tatsache, daß für die Rückflanke der schmalen
Magnetisierungsimpulse nach der Erfindung ein differenzierter Impuls nicht benötigt wird. Es hat sich
zum Beispiel gezeigt, daß ein sehr einfacher Magnetkopf, wie er unter der Werksnummer 211 in einem
von der Anmelderin unter der Bezeichnung »I.B.M EXECUTARY« vertriebenen Diktiergerät Verwendung
findet, im Zusammenhang mit der Erfindung geeignet ist. Dieser Magnetkopf hat einen normalen
Frequenzbereich von 800 bis 1200 Hertz und kann im Rahmen der Erfindung bei einer Bitfrequenz von
200 Bits pro Sekunde gut verwendet werden. Die Frequenzcharakteristika der hier anzuwendenden
Magnetköpfe hängt natürlich von der vorgesehenen Bitfrequenz ab. Wenn die Bitfrequenz größer ist,
also die Magnetisierungsimpulse schmäler sind, dann muß der Frequenzbereich des verwendeten Magnetkopfes
größer sein, so daß bei der Abtastung die Impulsfolgen gemäß Fig. IB und 1D entstehen.
Man kann natürlich, statt die Impulsfolgen gemäß Fig. IB und 1D direkt durch entsprechende Wahl
des Magnetkopfes zu erzeugen, diese auch in dem Verstärker 22 erzeugen. Die Verwendung eines
üblichen Verstärkers in Verbindung mit einem Magnetkopf der beschriebenen Charakteristika entspricht
jedoch einer bevorzugten Ausführungsform.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Magnetoelektrische Detektoranordnung zur Umsetzung digitaler Impulse, die mit konstanter
Amplitude und konstanter Periodizität ihrer Vorderflanke und zwei diskreten Impulslängen entsprechend
den beiden digitalen Werten magnetisch aufgezeichnet sind durch ein die Aufzeichnungsspur abfahrendes magnetisches, im Ersatzschaltbild
ein differenzierendes R-C-Glied aufweisenden Abtastkopf und einen diesem nachgeschalteten
Decoder, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des differenzierenden
Gliedes (Fi g. 2) so lang bemessen ist, daß die der Rückflanke der kurzen Magnetisierungsimpulse
entsprechenden Differenzierimpulse gegenüber denen der anderen Flanken wesentlich unterdrückt
werden und daß die periodischen der Vorderflanke aller Magnetisierungsimpulse entsprechenden
Differenzierimpulse auf Grund' ihres einheitlichen Vorzeichens erster ■ Art zur Decodierung
gegenüber den bei Rückflanke nur der langen Magnetiserungsimpulse und mit Vorzeichen
zweiter Art auftretender Differenzierungsimpulse auf Grund des Vorzeichenunterschiedes
separiert und dann mit letzteren logisch kombiniert werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umsetzer, dessen erstem Eingang
die separierten Abtastimpulse des ersten Vorzeichens als Taktimpulse und dessen zweitem Eingang
die separierten Abtastimpulse des zweiten Vorzeichens invertriert zugeleitet werden und
dessen erster Eingang an eine um etwa dreiviertel Bitperiode verzögernde Verzögerungsschaltung
(30) führt, die ausgangsseitig an den einen Eingang einer Und-Schaltung (34) angeschlossen ist'
und der eine Kippschaltung (32) aufweist, die eingangsseitig an die beiden Eingänge des Umsetzers,
angeschlossen ist und ausgangsseitig an den anderen Eingang der Und-Schaltung (34) angeschlossen
ist und diesen auf einen Abtastimpuls am ersten Eingang des Umsetzers bis zum nächsten
Abtastimpuls am zweiten Eingang des Umsetzers sperrt und dadurch, daß ein Ausgang (36)
für binäre Impulse des ersten digitalen Wertes »0« am Ausgang der Und-Schaltung (34) liegt
und daß ein Ausgang (38) für die binären Impulse des zweiten Wertes »1« am zweiten Eingang
des Umsetzers liegt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umsetzer, dessen erstem Eingang
die separierten Abtastimpulse des ersten Vorzeichens als Taktimpulse und dessen zweitem Eingang
die separierten Abtastimpulse des zweiten Vorzeichens invertiert zugeleitet werden, und der
ein Schieberegister (40) aufweist, dessen weiterschaltender Eingang (42) an dem ersten Eingang
des Umsetzers liegt und dessen erste Stufe zur Umschaltung von ihrer Ausgangsstellung, die
einem separierten Abtastimpuls des ersten Vorzeichens entspricht, auf die Stellung, die einem
Abtastimpuls des zweiten Vorzeichens entspricht, an dem zweiten Eingang des Umsetzers angeschlossen
ist.
Die Erfindung betrifft eine magnetoelektrische Detektoranordnung zur Umsetzung digitaler Impulse,
die mit konstanter Amplitude und konstanter Periodizität ihrer Vorderflanke und zwei diskreten Impulslängen
entsprechend den beiden digitalen Werten magnetisch aufgezeichnet sind durch ein die Auf-·
zeichnungsspur abfahrendes magnetisches, im Ersatzschaltbild ein differenzierendes R-C-Glied aufweisenden
Abtastkopf und einen diesem nachgeschalteten
ίο Decoder.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist ein mit einem R-C-Glied ausgestatteter Abtastkopf vorgesehen.
Ein solches verzerrendes R-C-Glied ist bei magnetischen Abtastköpfen wegen seiner Verzerrung
unerwünscht, aber in der Praxis, wenn überhaupt, dann nur mit erheblichem Aufwand vermeidbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der
verzerrende Einfluß des R-C-Gliedes ohne Nachteil für die Umsetzung hingenommen werden kann, um
auf diese Weise einen einfachen Abtastkopf verwenden zu können.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des differenzierenden Gliedes (Fig. 2)
so lang bemessen ist, daß die der Rückflanke der kurzen Magnetisierungsimpulse entsprechenden Differenzierimpulse
gegenüber denen der anderen Flanken wesentlich unterdrückt werden und daß die periodischen, derVorderflanke aller Magnetisierungsimpulse
entsprechenden Differenzierimpulse auf Grund ihres einheitlichen Vorzeichens erster Art zur
Decodierung gegenüber den bei Rückflanke nur der langen Magnetisierungsimpulse und mit Vorzeichen
zweiter Art auftretender Differenzierungsimpulse auf Grund des Vorzeichenunterschiedes separiert und
dann mit letzteren logisch kombiniert werden.
Die Erfindung nutzt die Verzerrung des R-C-Gliedes bewußt für die Umsetzung aus, was nach der
Erfindung ohne besonderen Aufwand möglich ist, weil nur darauf geachtet werden muß, daß der Einfluß
des differenzierenden Gliedes in der die gewünschte Wirkung bedingenden Größenordnung liegt.
Für die Unterdrückung der Rückflanke der kurzen Magnetisierungsimpulse ist die kurze Zeitdauer dieser
Magnetisierungsimpulse bei der nach der Erfindung vorgesehenen unvollständigen Differenzierung maßgebend.
Es ist demzufolge für die Unterdrückung der Rückflänke gleichgültig, in welcher Richtung die
Magnetisierung abgetastet wird. In jedem Fall wird bei gleicher Bemessung die, bezogen auf die Abtastrichtung,
rückwärts gelegene Flanke der· kurzen Magnetisierungsimpulse unterdrückt, während dies
bei den langen Magnetisierungsimpulsen nicht der Fall ist. Abgesehen von einer Zeitverschiebung innerhalb
der Abtastimpulse und der umgekehrten Richtung dieser Abtastimpulse ist also die Abtastimpulsfolge
bei rückwärtiger Abtastung die gleiche wie bei vorwärtiger Abtastung und die für vorwärtige
Abtastung vorgesehenen Schaltungen können auch für rückwärtige Abtastung verwendet werden. Dies
bedingt einen besonderen mit der Erfindung erzielbaren Vorteil, weil dadurch in vielen Fällen die
Rückspülung von Magnetbändern für eine erneute Abtastung überflüssig wird.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf sehr hohe Impulsfolgefrequenzen der Magnetisierungsimpulse.
Es ist dazu nur erforderlich, die für die unvollständige Differenzierung erforderlichen Zeitkonstanten
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