DE2648596A1

DE2648596A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung eines signalverlaufes auf einem aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2648596A1
Application number: DE19762648596
Authority: DE
Inventors: William T Quarton
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4038668A; FR2330232A1; JPS5282026A

Description

04-4034 Ge ■ 25. Oktober 1976

HONEYTOLL INC.
Honeywell Plaza
Minneapolis, Minn., USA

Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung eines Signalverlaufes auf einem Aufzeichnungsträger.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Signalverlaufes auf einem Aufzeichnungsträger in Form einer Folge von im wesentlichen parallelen Linien, wobei das Signal zwecks Ermittlung einer Reihe von Signalwerten analysiert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Im Stand der Technik sind verschiedene graphische Darstellungsvorrichtungen für die analoge Einkanal- bzw. Mehrkanaldarstellung und Aufzeichnung der Amplitudenveränderungen von abgetasteten analogen Datensignalen bekanntgeworden. Bei einer solchen bekannten Vorrichtung weisen die auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre abgebildeten Kurven mehrere getrennte Elemente oder Punkte anstelle einer kontinuierlichen Linie auf. Die Darstellung solcher Kurven wird insbesondere durch augenblickliches Hellsteuern einer normalerweise dunkel-.gesteuerten Kathodenstrahlröhre bewirkt, wobei dies in einem

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Raster entsprechend aufeinanderfolgender Abtastungen erfolgt. Darstellungen dieser Art, die aus mehreren Punkten auf einem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre bestehen, sind oftmals nur mit Schwierigkeiten zu analysieren und zu interpretieren*

Bei einer anderen bekannten Anordnung werden graphische Darstellungen von aufeinanderfolgenden, abgetasteten Analogsignalen erzeugt, wobei durch eine sogenannte verbundene Abtastmethode im wesentlichen fortlaufende und somit besser unterscheidbare Kurven erzielt werden. Bei dieser Darstellungsart erfolgt die Aufzeichnung in Form von aufeinanderfolgenden, im wesentlichen parallelen Linien auf einem Aufzeichnungsmedium, beispielsweise auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsblatt, welches vor der Bildfläche einer Kathodenstrahlröhre, die im Zeilenabtastverfahren betrieben wird, vorbeibewegt wird. Eine jede solche Linie erstreckt sich zwischen zwei Punkten auf einer der aufeinanderfolgenden Abtastungen des Kathodenstrahles. Zwischen diesen beiden Punkten wird der Kathodenstrahl hellgesteuert. Die Lage der Punkte ist durch zwei aufeinanderfolgend abgetastete Datenv/erte vorgegeben. Ein Erfordernis dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß ein Abtast- und Vergleichsschritt bei jeder Schwebung des Kathodenstrahles ausgeführt werden muß, um die jeweilige j einen Teil des Kurvenzuges bildende Linie darzustellen. Ein Beispiel eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welches in dieser Weise arbeitet, ist der DT-OS 2 100 518 entnehmbar.

Weiterhin gehören Aufzeichnungsvorrichtungen zum Stand der Technik, bei denen abgetastete analoge Datenwerte in digitale Meßgrößen umgewandelt werden, die vor ihrer Darstellung in einem geeigneten Speicher gespeichert werden. Solche Vorrichtungen ermöglichen eine Darstellung der Veränderungen des analogen Datenwertes über eine gewisse Zeitperiode. Hierbei werden die abgetasteten und gemessenen Analogwerte als individuelle

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Digitalwerte oder Datenpunkte in einem Umlaufspeicher gespeichert. Als Beispiel für eine solche Vorrichtung sei auf' die DT-OS 2 129 427 verwiesen. Wie dieser Beschreibung entnehmbar, werden die digitalen Meßgrößen mittels eines Analog/ Digitalwandlers gebildet. Die digitale Information läuft mit einer sehr viel höheren Frequenz in dem Speicher um, als die gemessenen Digitalwerte in den Speicher eingegeben werden. Informationsblöcke werden aus dem Speicher mit der Speicher-Umlauf frequenz ausgelesen. Beim Auslesen der Informationsblöcke werden diese durch einen Digital/Analogwandler zurück in die analoge Form umgewandelt und sodann auf den. Schaltkreis einer Kathodenstrahlröhre über eine Vergleichseinrichtung gegeben. Die Kathodenstrahlröhre weist ein vertikales Schwebungssignal hoher Frequenz und ein horizontales Schwebungssignal mit niedriger Frequenz auf. Eine Einrichtung für die Strahlintensität oder eine sogenannte Modulationseinrichtung für die Z-Achse wird ausgelöst, wenn die Vergleichseinrichtung Gleichheit zwischen dem darzustellenden Analogsignal und einem dem Schwebungssignal mit hoher Frequenz entsprechenden Bezugssignal feststellt. Eine normalerweise dunkle Kathodenstrahlröhre wird momentan hellgesteuert, wenn ein digitaler Meßwert von dem Speicher abgegeben wird, wobei diese Hellsteuerung entlang eines vertikalen Schwebungs- oder Abtastsignales in Abhängigkeit von dem Wert der gemessenen Größe erfolgt. Die Darstellung der Veränderung hinsichtlich des analogen Datenwertes erscheint auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre in Form von erleuchteten Punkten oder Lichtstrichen.

Diese bekannte Anordnung ist insofern verbesserungswürdig, als die Lichtpunkte bzw. Lichtstriche nur eine Annäherung des Signalverlaufes darstellen. Einen kontinuierlicheren und an den tatsächlichen Signalverlauf anschmiegsanieren Kurvenverlauf kann erhalten werden, indem die Punkte oder Linien dichter aneinandergelegt werden. Diese Lösung ist jedoch mit einem Nachteil behaftet, da bei der vorstehend erwähnten Anordnung unter Verwendung der Abtasttechnik jeder Rasterlinie ein Datenwert im

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Digitalspeicher entsprechen muß. Der Speicher müsste daher jeweils einen Datenwert für jede Rasterlinie speichern. Die Speichargröße wächst somit mit der Anzahl der verwendeten Raoterlinien« Eine Vergrößerung des Speichers führt jedoch zu einsr wesentlichen Verteuerung der gesamten Anordnung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannt&n Art so auszubilden, daß einerseits die aufgezeichnete Kurve ein möglichst getreues Abbild des abgetasteten Signalverlctufes darstellt, ohne daß es der Speicherung einer erhöhten Zahl digitaler Abtastwerte bedarf. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gegenüber den bekannten Anordnungen macht das erfindungsgemäße Verfahren und die darauf beruhende Anordnung von einer Interpolation smethode Gebrauch, um zwischen abgetasteten Datenwerten auf dem /aufzeichnungsträger zusätzliche Datenwerte zu erzeugen, die in Abhängigkeit von der Differenzgröße zwischen zwei abgetasteten Datenwerten erzeugt werden. Durch Verwendung dieser Interpolationsmethode ist es möglich, bei einer gegebenen Speichergröße eine höhere Dichte von Rasterlinien zu erzeugen. Als Folge hiervon ergibt sich eine bessere Annäherung und Kontinuität der Kurvendarstellung an den tatsächlichen Signalverlauf bei einer vorgegebenen Speichergröße. Werden beispielsweise drei interpolierte Datenwerte zwischen zwei aufeinanderfolgenden, abgetasteten Datenwerten eingeführt, so wird die Dichte der Rasterlinien bei gleicher Anzahl gespeicherter Datenwerte im Speicher um den Faktor 4 vergrößert.

Diese Dateninterpolationsmethode wird benutzt, wenn ein fester Abstand ( £\ T) zwischen benachbarten Datenwerten im Speicher vorliegt. Diese Technik kann jedoch erweitert werden auf variable

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Abstände zwischen den Datenwerten. Wie später noch näher zu · beschreiben sein wird, unterteilt die vorliegende Interpolationsmethode den vertikalen Abstand Y zwischen zwei abgetasteten Datenwerten in vier Segmente. Wie jedem Fachmann ohne weiteres verständlich, kann jedoch der Abstand Y zwischen zwei abgetasteten Datenwerten in 2ⁿ Segmente unterteilt werden, wobei η = 1, 2, 4, ... betragen kann, um die gewünschte Auflösung zu erhalten.

Die Interpolation kann durch einen vorprogrammierten Universal-Digitalrechner oder durch eine fest verdrahtete Logikschaltung erfolgen. Für die Berechnung der Werte der interpolierten Segmente wird ein Algorithmus herangezogen. Dieser Algorithmus umfasst die Berechnung Λ Y = Y? "* ^Yir ^di® nachfolgende Berechnung von Δ γ/4 und die anschließende 4-malige Addition von Ay/4 zu Y, , wobei Y, einem ersten gespeicherten Datenwert und Y₉ dem nächstfolgenden gespeicherten Datenwert entspricht. Die Darstellung dieser Segmente wird mit der Erzeugung der Rasterlinien in einer solchen Weise synchronisiert, daß die vertikalen Lagen der hellgesteuerten interpolierten Liniensegmente auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre mit den relativen Amplituden der Datenendwerte Y₁ und Y₂ übereinstimmen. Die Werte der Datensignale unter Einschließung der interpolierten Signale werden einem Vergleicherschaltkreis zugeführt, um den Kathodenstrahl der Kathodenstrahlröhre einmal während jeder vertikalen Schwebung für eine Zeitperiode hellzusteuern, die auf den Abstand der Endpunkte des Y-Segmentes bezogen ist.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 ein Diagramm einer Einkanal- Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der das neue Verfahren verwirklicht wird,

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Aft

Figur 2 die Darstellung eines Kurvenzuges, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet wird.

Figur 3 einen fest verdrahteten Logikschaltkrais zur Ausführung der Interpolationsberechnung,

Figur 4 ein das Taktdiagramm für den Strahlvergleicher gemäß Figur .1 darstellendes Diagramm,.

Figur 5 ein den Algorithmus des Rechenschaltkreises darstellendes Flußdiagramm und

Figur 6 den Schaltkreis für den digitalen Strahlvergleicher gemäß Figur 1.

Figur 1 zeigt den Verlauf 1 eines Elektronenstrahles einer Kathodenstrahlröhre 2, die im Zeilenabtastverfahren betrieben wird, eine Steuerelektrode 3 für die Strahlintensität, horizontale Ablenkplatten 4, einen Bildschirm 5 und eine Hochspannungsquelle 6. Die Kathodenstrahlröhre 2 v/eist ferner einen nicht dargestellten Fiberoptikstreifen auf, der in die Vorderseite 7 des Bildschirmes 5 eingesetzt ist. Ein lichtempfindliches Aufzeichnurigsblatt wird durch ein geeignetes Servosystem 9 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit nach oben gezogen, wobei das lichtempfindliche Papier vor dem Fiberoptikstreifen vorbeibewegt wird.

Ein darzustellendes Analogsignal, beispielsweise das Signal eines Elektrokardiogrammes, das von einer Abtasteinrichtung 10 gewonnen wird, wird der Eingangsklemme eines Analog/Digitalwandlers 11 zugeführt. Der Ausgang des Analog/Digitalwandlers ist an einen Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 angeschlossen, der seinerseits mit dem Eingang eines Bildwiederholungsoder UmlaufSpeichers 13 verbunden ist. Der Ausgang des Umlauf-Speichers 13 umfaßt 10 in Figur 1 nicht dargestellte Leitungen und ist mit dem Eingang eines Interpolations-Berechnungsschaltkreises 14 verbunden. Der Ausgang des Berechnungsschaltkreises 14 ist an den Eingang eines digitalen Strahlvergleicherschalt-

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kreises 15 angeschlossen. Der Ausgang des digitalen Strahlvergle.ich.ers 15 ist auf einen Tastschaltkreis 16 für die Kathodenstrahlröhre 2 geführt.

Horizontale Synchronisierimpulse werden an die horizontalen Ablenkplatten 4 unter Steuerung durch den Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 gelegt, wobei diese Synchronisierimpulse eine wiederholte Ablenkung des Kathodenstrahles über den zuvor erwähnten Fiberoptikstreifen verursachen. Zu diesem Zweck ist ein Ausgang des Schaltkreises 12 mit dem Eingang eines Verstärker-SteuerSchaltkreises 17 verbunden. Der Ausgang des Verstärker-Steuerschaltkreises 17 ist an den Eingang eines horizontcilen Ablenkverstärkers 18 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 18 ist auf die horizontalen /ablenkplatten 4 der Kathodenstrahlröhre 2 geführt. Der Kathodenstrahl wird mittels der horizontalen Ziblenkplatten 4 wiederholt über den Fiberoptikstreifen der Kathodenstrahlröhre 2 bewegt. Normalerweise ist der Kathodenstrahl dunkelgesteuert, so daß die an die horizontalen Ablenkplatten gelegten Signale nicht in der Lage sind, Spuren auf dem lichtempfindlichen Blatt 8 zu hinterlassen. Der Kathodenstrahl kann selektiv hellgesteuert werden, wobei dies unter Steuerung durch den Tastschaltkreis 16 erfolgt, welcher seinerseits durch den Strahl.vergleichsschaltkreis 15 gesteuert wird. Ein Bildentwickler 19 ist zur Entwicklung der latenten auf dem lichtempfindlichen Blatt 8 erzeugten Bilder in einer bekannten Weise vorgesehen. Die Intensität der von dem Bildentwickler erzeugten Strahlung wird durch den Logikschaltkreis 12 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit erzeugt, mit der das lichtempfindliche Blatt vor dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 2 bewegt wird. Gemäß Figur 1 ist eine von Hand betätigbare Vorrichtung, beispielsweise ein Drucktastenschalter 20 vorgesehen, um den logischen Schaltkreis 12 in die Lage zu versetzen, die Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Blattes 8 einzustellen.

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Während in Figur 1 nur ein einziger Kanal dargestellt ist, ist es ohne weiteres verständlich, daß die Kathodenstrahlröhre 2,die einen großen Bildschirm aufweisen kann, auch eine ganze Reihe verschiedener Kanäle zur Aufzeichnung verschiedener Datensignale aufweisen kann. Die Information für den einen, sowie auch für alle anderen Kanäle ist in dem Umlaufspeicher 13 gespeichert und wird in Abhängigkeit von durch den Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 angelegten Signalen selektiv abgegeben.

Das Blockdiagramm gemäß Figur 1 zeigt die wesentlichen, für einen Kanal erforderlichen Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung. Die am Eingang des Analog/Digitalwandlers 11 eingehenden Daten werden digitalisiert, beispielsweise durch Umwandlung in ein 10 Bit-Wort, wobei dies mit einer konstanten hohen Frequenz von beispielsweise 7 KHz erfolgt. Diese Daten v/erden, von dem Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 übernommen, der ein Datenwort mit einer Frequenz ausgibt, die durch die festgestellte Papiergeschwindigkeit vorgegeben ist und höchstenfalls 700 Hz sowie niedrigstenfalls einige Hz beispielsweise 3,5 Hz beträgt.

Worte, die benachbarte abgetastete Datenwerte darstellen, werden von dem Speicher 13 an den Eingang des Interpolations-Berechnungsschaltkreises 14 mit einer Geschwindigkeit gegeben, die durch die Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Papiers vor dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 2 vorgegeben ist. Der Berechnungsschaltkreis 14 wird sodann in einer noch zu beschreibenden Weise wirksam und berechnet mit einer durch den Papiervorschub vorgegebenen Geschwindigkeit verschiedene aufeinanderfolgende wachsende oder abnehmende Werte zwischen den letzten beiden an seinen Eingang durch den Umlaufspeicher 13 angelegten Werten. Die zuletzt erwähnten Werte unter Einschluß der errechneten Zwischenwerte werden der Reihe nach

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an den Eingang des Strahrvergleichsschaltkreises 15 gelegt. Der Ausgang des letzteren ist an den Tastschaltkreis 16 angeschlossen und wirkt somit auf die Steuerelektrode für den Kathodenstrahl der Kathodenstrahlröhre 2 ein. Zur gleichen Zeit wird,wie bereits festgestellt, die Horizontalablenkung betätigt, wobei dies zweckmäßigerweise aber nicht notwendigerweise linear erfolgt. Der sich hieraus ergebende Kathodenstrahl auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 2 und die hierdurch verursachte Anzeige ist in Figur 2 dargestellt, wobei von einem typischen analogen Eingangssignal am Eingang des Analog/Digitalwandlers 11 ausgegangen worden ist.

Figur 2 zeigt die Aufzeichnung des von der Einrichtung 10 an der Eingangsklemme des Analog/Digitalwandlers 11 angelegten Analogsignales auf dem photoempfindlichen Papier 8. Wie atis Figur 2 ersichtlich, bilden die mit Abtastung Nummer 1, Abtastung Nummer 2 usw. bezeichneten Lichtstriche aufeinanderfolgende Abtastungen des Kathodenstrahles entlang der Breite des Fiberoptikstreifens der Kathodenstrahlröhre 2, wobei die Zeit nach rechts ansteigend angenommen wurde. Die gestrichelten Linien zwischen den Abtastungen, die als Rückführung Nr. 1, Rückführung Nr. 2 usw. bezeichnet sind, stellen die Strahlrückführung dar. Zum Zwecke der besseren Darstellung sind die Linien mit übertrieben großem Abstand entlang der Zeitachse dargestellt,

Die ausgezogene und mit dem Buchstaben S in Figur 2 bezeichnete Linie stellt den tatsächlichen Verlauf des gemessenen analogen Datensignales über der Zeit dar, d. h. das von der Einrichtung 10 abgegebene veränderliche Signal. Die stark ausgezogenen Liniensegmente entlang der Abtastungen Nr. 1 bis 4 stellen diejenigen Linienabschnitte dar, die auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 2 erzeugt werden, wenn der Elektronenstrahl während aufeinanderfolgender Abtastungen des Strahls hellgesteuert wird. Es sei darauf verwiesen, daß diese Segmente in einer Anzeigeperiode erzeugt werden, die auf eine Meßperiode

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- yo -

/I If

folgt, in der das Datensignal geraessen wird. Der niedrigste Wert des Datensignales zum Zeitpunkt t, entspricht daher dem Wert im Punkt Y, des Liniensegmentes bei der Abtastung Nr. Der Viert b des Datenriignal.es kujti Zeitpunkt t- entspricht dem maximalen "ert des Liniensegmentes bei dor Abtastung Nr. 4. Die Länge der Linienr>egraente während der Abtastungen Nr. 1 bis 4 entsprechen jeweils einem Viertel des vertikalen Ab-· Standes zwischen den Punkten Y_? und Y,. Ist der Abstand Y_? - Y, -AY₁ so entspricht die Länge der Linienseginente AY/4

wie dies aus Figur 2 hervorgeht. Diese Einführung einer Vielzahl von Liniensegmenten zwischen den Punkten Y, und Y„ erzeugt eine wesentlich bessere Auflösung hinsichtlich der Darstellung als dies bisher mit den bekannten Mitteln möglich war. Die Einführung der dazwischenliegenden Liniensegmente trägt zusätzlich zu einer verbesserten Annäherung und Vergleichmäßigung des durch die aufeinanderfolgenden Liniensegmente gebildeten Kurvenzuges auf dem lichtempfindlichen Papier 8 bei.

Gemäß Figur 3 ist der Schaltkreis 14 aus Figur 1, der die Interpolationsberechnung bewirkt, in Form einer fest verdrahteten Logik dargestellt. Vom Ausgang des UmlaufSpeichers 13 sind 10 Leitungen an die Eingänge zweier Gruppen von Verriegelungen 21 und 23 angeschlossen. Jede Gruppe von Verriegelungen umfaßt 10 Verriegelungen, von denen jede die Form eines D-Flip~Flops aufweisen mag. Die 10 Leitungen am Ausgang der Verriegelungen der Verriegelungsgruppe 21 sind an die Eingangsklemmen A_Q bis A,_o eines Il-Bit-Addierers 22 angeschlossen. Die 10 Ausgangsleitungen der Verriegelungen innerhalb der Verriegelungsgruppe 23 sind in gleicher Weise an die Eingangsklemmen B_Q bis B, des Addierers 22 angeschlossen. Die 10 Leitungen von den Verriegelungen 23 zu dem Addierer 22 weisen jedoch jeweils einen Importer 24 auf.

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Die Verriegelungen 21 übertragen eine digitale Darstellung eines ersten Dateiwertes, beispielsweise des Datenwertes Y₂ gemäß Figur 2_t der* in dem Speicher 13 gespeichert ist zu dem Addierer 22. In gleicher Weise übertragen die Verriegelungen 23 und die zugeordneten Inverter 24 die digitale Darstellung eines benachbarten Datenwertes _r beispielsv/eise des Datenwertes Y^ gemäß Figur 2, der in dem Speicher 13 gespeichert ist,zu dem Addierer 22« Zu diesem Zweck werden synchron mit der schrittweisen Ausgabe der digitalen Darstellungen benachbarter Datenwerte durch den Umlaufspeicher 13 Aktivierungssignale sequenziell an die Verriegelungsgruppen 23 und 21 angelegt. Die Aktivierungssignale vier den von dem Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 an die Verriegelungsgruppen 23 und 21 und den Umlaufspeicher 13 angelegt.

Die Aufgabe der Vorrichtung gemäß Figur 3 besteht darin, auf Grund der von dem Speicher 13 ausgegebenen benachbarten Datenwerte mehrere dazwischenliegende digitale Darstellungen von Datenvierten zwischen jedem Paar von Datenwerten zu erzeugen. Solche, dazwischenliegende digitale Darstellungen umfassen die zuvor erwähnten interpolierten Werte. Es sei vereinbart _r daß Paare benachbarter Datenwerte nachstehend mit Y und Y ,,

η n+x

in Figur 3 bezeichnet werden.

Die digitale Darstellung Y ist zunächst in der Verriegelungsgruppe 23 gespeichert und anschließend wird die digitale Darstellung Y , in der Verriegelungsgruppe 21 gespeichert. Sowohl die Speicheroperation, als auch die Ausgabe der Information durch den Umlaufspeicher 13 erfolgt während einer Rückführungsperiode des Kathodenstrahles 1 der Kathodenstrahlröhre 2_r wenn festgestellt worden ist, was nachstehend noch zu beschreiben sein wird, daß neue Datenwerte und damit interpolierte Liniensegmente angefordert werden. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4 ist ersichtlich, daß jedes der aufeinanderfolgenden Liniensegmente während einer individuellen Abtastperiode des

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Kathodenstrahles erzeugt wird. Figur 4 zeigt das Taktdiagrarran für den Strahlvergleichsschaltkreis 15. Eine jede solche Abtastung v;ird zwischen den Zählständen 0 und 1023 eines durch 1140 dividierenden Zählers ausgeführt, wobei ein solcher Zähler nicht dargestellt ist, aber in dem Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 enthalten ist. Der erwähnte Zähler erzeugt geeignete Akti\^rierungssignale für die Verriegelungsgruppen 2.1 und 23, wodurch die digitalen Darstellungen von

Y und Y , sowie nachfolgende neue digitale Darstellungen in den entsprechenden Verriegelungsgruppen 23 und 21 nach jeder vierten Abtastung gespeichert werden. Diese Aktivierungssignale werden während der Rückführungsperiode, d. h. zwischen den Zählständen 1024 und 1139 des Zählers erzeugt. Der Zählstand 1140 des Zählers stellt einen Rückstellimpuls für den Zähler dar. Die digitalen Darstellungen der Datenwertpaare

Y und Y , bleiben in den Verriegelungen während der Darstellungsperiode dieser Datenwertpaare gespeichert, d. h. während vier aufeinanderfolgender Abtastperioden des Kathodenstrahles. Während der die Zählstände 1024 bis 1139 umfassenden Rückführungsperiode des Zählers, die jeder Darstellungsperiode folgt, werden neue Datenwerte benachbarter Datenpunkte, die in dem Umlaufspeicher gespeichert sind, in die Verriegelungsgruppen 23 und21 übertragen. Diese Werte werden,wie erwähnt, während vier aufeinanderfolgende Abtastperioden, die jeweils die Zählstände 0 bis 1023 des Zählers umfassen und während der dazwischenliegenden Rückführungsperioden gespeichert, wobei in dieser Zeit die Darstellung der vier Liniensegmente erfolgt. Dieses Verfahren wird fortlaufend wiederholt.

Beim Betrieb der Einrichtung gemäß Figur 3 subtrahiert der 11 Bit-Addierer 22 Y von Y .,, um die Differenz Δ Υ zwischen

η n+l

diesen beiden Werten zu ermitteln. Der 11 Bit-Addierer 22 kann in bekannter Weise aufgebaut sein und erzeugt das Ergebnis von

Y , - Y im 2er Komplement. Der Übertragseingang des Addierers 22 ist auf "1" gesetzt, wenn die Subtraktion im 2er Komplement ausgeführt werden soll. Das 2er Komplement führt in bekannter

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Weise zu einer Darstellung der Differenz zwischen Y , und Y in positiven und negativen Werten. Somit kann AY eine positive oder auch eine negative Zahl darstellen. Das 2er Komplement legt fest, ob die Zahl positiv oder negativ ist und führt fearner zu dem Wert der Zahl.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, sind die Sumrnations-Ausgangsklemmen 0 bis 11 des 11 Bit-Addierers 22 an die Eingangsklemmen B_Q bis B, ₂ eines 12 Bit-Addierers 25 angeschlossen. Die Eingangsklemmen B,, und B,„ des Addierers 25 sind miteinander verbunden. Die Ausgangsklemmen 2. 0 bis 212 des Addierers

25 sind an die Eingangsklemmen B_Q bis B,„ eines 2 zu 1 Datenselektors 26 angeschlossen. Der Ausgang der Verriegelungsgruppe 23 ist ohne Zwischenschaltung der Inverter 24 an die Eingänge A₂ bis A,_? des Datenselektors 26 angeschlossen. Die digitale Darstellung des Datenwertes Y ist somit direkt mit den zuletzt erwähnten Eingängen des Datenselektors 26 verbunden. Die Ausgangsklemmen 0_Q bis O.,» des Datenselektors

26 sind mit den Eingangsklemmen eines Akkumulators 27 verbunden. Der Akkumulator 27 umfaßt 12 Flip-Flops. Die Ausgangsklemmen Q₀ bis Q,„ des Akkumulators 27 sind in einer Rückführschaltung mit den Eingangsklemmen A_Q bis A₁₂ des 12 Bit-Addierers 25 verbunden. Wie ferner aus Figur 3 ersichtlich, sind die Ausgangsklemmen O₂ bis 0^₂ des Datenselektors 26 zusätzlich an den Eingang des Strahlvergleichsschaltkreises 15 angeschlossen.

An den Datenselektor 26 und den Akkumulator 27 werden von dem Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 aktivierende Steuersignale angelegt. Diese Signale werden während der Rückführungsperiode des Kathodenstrahles 1 der Kathodenstrahlröhre 2 angelegt, d. h. während der Zählstände 1024 und 1139 des erwähnten Zählers. Unter der Annahme, daß der Datenselektor den Ausgang des Addierers 25 an den Eingang des Akkumulators

27 anlegt, addiert der Addierer 25 /λυ/4 zu dem Inhalt des

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Akkumulators. Beim Takten, des Akkumulators 27 wird der vorangegangene Inhalt des Akkumulators plus Δ Υ/4 geladen. Der Übertragseingang in den Addierer 25 wird auf "0" gehalten, so daß eine normale Addition vorgegeben ist.

Es sei darauf verwiesen, daß die verschiedenen in Figur 3 in symbolischer Form dargestellten Komponenten handelsübliche Komponenten sind, die beispielsweise von der Firma Texas Instruments unter den nachstehenden Typenbezeichnungen erhältlich sindi

Verriegelung 21 Zwei Einheiten vom Typ SN74174

Verriegelung 23 Zwei Einheiten vom Typ SN74174

Addierer 22, 25 Drei Einheiten vom Typ SN74283

Datenselektor 26 Drei Einheiten vom Typ SN74157

Akkumulator Zwei Einheiten vom Typ SN74174.

Gemäß Figur 5 wird in einem Flußdiagramm dargestellt, in welcher Weise der Rechenschaltkreis 14 aufeinanderfolgende Werte entsprechend den dazwischenliegenden Liniensegmenten ermittelt. Zum Zwecke der vereinfachten Darstellung wurden die Segmente entlang aufeinanderfolgender Abtastungen mit Segment 1, Segment 2, Segment 3 und Segment 4 bezeichnet. Wie bereits vermerkt, sind alle Segmente zwischen zwei benachbarten Datenwerten Y und Y ,, oder zwischen, den Daten-

n n-fl

werten Y, und Y₂, Y-, und Y- gemäß Figur 2 von gleicher Länge. Die Segmente während aufeinanderfolgender Darstellungsperioden können daher in gleicher Weise bestimmt werden und sie weisen hinsichtlich jeder Darstellungsperiode innerhalb dieser Dar-stellungsperiode die gleiche Länge auf. Die tatsächliche Länge der Segmente in verschiedenen Darstellungsperioden hängt von dem vertikalen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Datenwerten, z.B. Y₃ - Y₂, Y₄-Y₃, _usw. ab.

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— us —

Unter Bezugnahme auf Figur 5 ist es ersichtlich, daß der Algorithmus zunächst feststellt, ob der Zähler des Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreises 12 sich in der Rückführung, d. h. zwischen den Zählständen 1024 und 1139 befindet. Ist dies nicht der Fall_f so wartet die Einrichtung bis der Zähler sich in der Rückführung befindet. Bei der Rückführung kann die Errechnung des Wertes von neuen Liniensegmenten erforderlich sein. Die nächste Untersuchung geht dahin, festzustellen, welches Segment 1, 2, 3 oder 4 dem Strahl am nächsten ist. Ist festgestellt worden, daß das nächste Segment das erste Segment ist_f so holt der Algorithmus aus dem Umlaufspeicher 13 die Datenwerte für die Punkte Y und Y_n+1· Dies führt zu der Erzeugung eines Signales des Ergänzungs-Logikschaltkreises 12,durch welches die aufeinanderfolgende Ausgabe der Datensignale Y und Y , aus dem Speicher 13 sowie ihre Speicherung in den Verriegelungsgruppen 23 und 21 erfolgt. Von dort werden sie in den 2er Komplement-Addierer 22 übernommen. Der Algorithmus errechnet sodann aus Y_n+1 und Y ΔY im 2er Komplement. Diese Größe wird dem Ausgang des Addierers 22 entnommen. Durch Verschiebung von Δ> γ um zwei Stellen nach rechts wird anschließend A Y/4 bestimmt. Diese Operation wird durch die fest verdrahteten Eingänge des 12 Bit-Addierers 25 ausgeführt. Wie bekannt, hat bei binärer Darstellung das Verschieben einer Zahl um 1 nach rechts die tatsächliche Division dieser Zahl durch 2 zur Folge und dementsprechend eine Verschiebung um 2 Stellen nach rechts eine Division durch 4.

Durch Bezugnahme auf Figur 3 ist ersichtlich, daß das am weitesten rechts stehende Bit von Y an die Eingangsklemme B₀ des Addierers 22 gelangt und am Ausgang Σ 0 entnommen wird. Dieses Bit wird ferner an der am weitesten rechts liegenden Ausgangsklemme des Datenselektors 26 abgenommen. Das digitale Wort, das jedoch in den Strahlvergleicher 15 eingegeben wird, wird an den Ausgangsklemmen O₂ bis O₁₂ des Datenselektors entnommen. Die beiden am weitesten rechts stehenden Bits 0„

und O₁ werden unterdrückt. Die Zuführung von Y_n an den

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Eingangsklemmen Ap bis A, » des Datenselektors 26 und das Anlegen von Δ. Y an den rechten 10 Bits führt zu einer Verschiebung um 2 Bit nach rechts. Δ Υ wird somit um 2 Stellen nach rechts durch die fest verdrahteten Logikschaltkreise in dem 12 Bit-Addierer 25 verschoben. Der erste in dem Akkumulator 27 erforderliche Wert ist Y . Dieser Wert kann zu dem Wert Δ Y/4 addiert v/erden. Die Speicherung von Y in dem Akkumulator 27 erfolgt durch den 2 zu 1 - Datenselektor 26. Gemäß Figur 3 wird der Viert Y direkt von den Verriegelungen 23 auf die Eingangsklemmen A₂ bis A,₂ des Datenselektors 26 gegeben. Der Anschluß dieses digitalen Wertes erfolgt somit an den 10 linken Bitstellerz. Die beiden rechten Bitstellen A_Q und A. sind an "0" angeschlossen. Hierdurch ergibt sich das Digitalwort, das dem Strahlvergleicher 15 zugeführt wird.

Nachdem Y im Akkumulator gespeichert ist, untersucht der Algorithmus als nächstes, ob die Einrichtung in der Lage ist, das erste Liniensegment einer Abtastperiode, d. h. das Segment zu erzeugen. Ist dies der Fall, so wird das Digitalwort Y_n ah den Strahlvergleicher 15 angelegt. Sodann wird von dem Algorithmus Δ Y/4 zu Y addiert. Sodann wird untersucht, ob die Anordnung bereit ist, das Segment 1 oder das Segment 2 zu erzeugen. Bejahendenfalls wird das Digitalwort Y_n + A γ/4 an den Strahlvergleicher abgegeben. Als nächstes wird der Wert Δ Y/4 zu dem Wert Y + Δ Y/4 hinzuaddiert, was zu dem Digitalwert Y + 2AY/4 führt. Erneut wird untersucht, ob es sich bei dem zu erzeugenden Segment um das Segment 2 oder das Segment 3 handelt. Ist dies der Fall, so wird das digitale Wort Y + 2 ΔΥ/4 an den Strahlvergleicher abgegeben. Sodann wird der Viert Δ Y/4 zu dem Wert Y_n + 2 ΔY/4 hinzuaddiert, um den Wert Y_n + 3 Δ γ/4 zu erzeugen. Erneut wird untersucht, ob das zu erzeugende Segment das Segment 3 oder das Segment 4 betrifft. Bejahendenfalls wird das Digitalwort Y + 3 A Y/4 an den Strahlvergleicher gegeben. Sodann wird der Wert ΔY/4 zu der Größe Y_n + 3 ΔY/4 hinzuaddiert, um den Wert Y + 4 Δ Y/4 zu erzeugen. Sodann wird geprüft, ob

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die Einrichtung bereit ist, das Segment 4 zu erzeugen. Ist dies der Fall, so wird das digitale Wort für die Größe Y + 4ΛΥ/4 ειη den Strahlvergleicher gegeben. Anschließend werden alle weiteren Untersuchungen durch den Algorithmus unterdrückt und es V7ird die Einrichtung veranlasst, an den Ausgangspunkt zurückzugehen und auf die nächste Rückführungsperiode des Zählers zu warten.

In Figur 6 ist der Strahlvergleicher gemäß Figur 1 dargestellt. Dieser Strahlvergleicher weist eine erste Gruppe von Flip-Flops 30, eine zweite Gruppe von Flip-Flops 31, einen ersten digitalen Vergleicher 32, einen zweiten digitalen Vergleicher 33, ein UND-Gatter 34, Flip-Flops 35, 36 und 37, ein exklusives ODER-Gatter 38, ein Monoflop 39 und ein ODER-Gatter 40 auf. Der Ausgang des ODER-Gatters 40 ist an den Taststeuerkreis 16 gemäß Figur 1 angeschlossen.

Der Schaltkreis gemäß Figur 6 bewirkt die Einschaltung des Kathodenstrahles der Kathodenstrahlröhre 2, wenn die vertikale Abtastspannung gemäß Figur 2 den ersten Wert Y überschreitet und sie bewirkt die Abschaltung des Kathodenstrahles, wenn die Abtastspannung den zweiten Wert Y überschreitet. Wenn die beiden Werte Y einander gleich sind, schaltet das Monoflop 29 momentan den Kathodenstrahl ein, wenn der gemeinsame Wert Y übertroffen wird.

Der Ergänzungs-Steuerlogikschaltkreis 12 umfaßt,wie bereits erwähnt ,einen durch 1140 dividierenden Zähler, der zusätzlich zu den zuvor erwähnten Signalen ein Signal erzeugt, das synchron zu dem Abtastsignal an den Ablenkplatten 4 der Kathodenstrahlröhre 2 ist. Dieses Zählsignal wird an die Takteingänge eines jeden der digitalen Vergleicher 32 und 33 angelegt. Von dem Steuerlogikschaltkreis 12 werden ferner Rückführungssignale an die Rückstelleingänge der Flip-Flops 35, 36 und 37 zu deren Rückstellung angelegt. Durch di'ese Anordnung wird die Abtastung

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des Kathodenstrahles durch den Zähler gesteuert. Die Abtastungen treten während der Zählstande 0 bis 1024 des Zählern avif und der Kathodenstrahl wird während der Zählstände 1025 bis 1139 zurückgeführte

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Claims

Patentansprüche

1. !Verfahren zur Darstellung eines Signalverlaufes auf einem Aufzeichnungsträger in Form einer Folge von im wesentlichen parallelen Linien, wobei das Signal zwecks Ermittlung einer Reihe von zu speichernden Signalwerten analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ermittelten gespeicherten Signalwerten eine Interpolation erfolgt und die Linien in ihrer zusammengesetzten Länge sich zwischen diesen Signalwerten erstrecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre aktiviert wird, indem der Kathodenstrahl - gesteuert durch eine Abtastspannung - zellenförmig über den Bildschirm geführt wird und jeweils in Abhängigkeit von den ermittelten Signalwerten und den Interpolationswerten hellgesteuert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Aufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet durch erste an die Signalquelle angeschlossene Einrichtungen (11,12) zur Erzeugung einer Reihe von Signalwerten, zweite an die erste Einrichtung angeschlossene Einrichtungen (13,14) zur Ermittlung von aufeinanderfolgenden Zwischenwerten zwischen den Signalwerten und durch dritte Einrichtungen (15,16,17,18) zur Erzeugung paralleler Striche auf dem Aufzeichnungsmedium (8) in Abhängigkeit von den Meß- und Zwischenwerten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Kathodenstrahlröhre als Teil der Aufzeichnungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die dritten Einrichtungen eine Einrichtung (4,17,18) zur Ablenkung des Kathodenstrahles und eine Einrichtung (16) zum Hell- und Dunkelsteuern des Kathodenstrahles auf v/eisen.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in den Bildschirm (5) ein Fiberoptikstreifen eingesetzt ist und ein lichtempfindliches Aufzeichnungsblatt (8) vor dem Fiberoptikstreifen vorbeibeviegt wird,,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet , daß die ersten Einrichtungen (11,12) eine digitale Darstellung aufeinanderfolgender Signalzustände bilden, daß die zweiten Einrichtungen einen Umlaufspeicher (13) umfassen, iri dem die Folge digitaler Werte gespeichert ist und von dem diese Werte der Reihe nach ausgebbar sind, daß die zweiten Einrichtungen ferner einen an den Umlaufspeicher (13) angeschlossenen Rechen-schaltkreis (14) zur Ermittlung von Interpolationswerten zwischen den gespeicherten Digitalwerten aufweisen und daß die dritten Einrichtungen einen digitalen, an den Ausgang des Rechenschaltkreises (14) angeschlossenen Strahlvergleicher (15) aufweisen, der in Abhängigkeit der gespeicherten und errechneten digitalen Werte ein Steuersignal für den Taktschaltkreis (16) der Kathodenstrahlröhre erzeugt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechenschaltkreis (14) aufweist:

erste und zweite Gruppen von Verriegelungen (23,21), die an den Ausgang des UmlaufSpeichers (13) angeschlossen sind, wobei der erste (Y ) von zwei benachbarten digitalen Werten (Y , ^Y _n+i) iⁿ der ersten Verriegelungsgruppe (23) und der zweite digitale Wert (Y ^) in der zweiten Verriegelungsgruppe (21) gespeichert ist.

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erste und zweite Addierer (22,25) mit ersten und zweiten Gruppen von Eingangsklenuaen und einer Gruppe von Ausgangsklemmen, wobei der Ausgang der zweiten Verriegelungsgruppe (21) mit der ersten Gruppe von Eingangskieramen (A ) des ersten Addierers (22) verbunden ist,

Signalumkehrstufen (24), die den Ausgang der ersten Verriegelungsgruppe (23) mit der zweiten Gruppe von Eingangsklemmen (B ) des ersten Addierers (22) verbinden, eine Verbindung der Gruppe von Ausgangsklemmen (!En) des ersten Addierers (22) mit der ersten Gruppe von Eingangsklemmen (B ) des zweiten Addierers (25), η

einen Datenselektor (26) mit ersten und zweiten Gruppen von Eingangskieramen (A , B) und einer Gruppe von Ausgangsklemmen (0 ), wobei die Ausgänge der ersten Verriegelungsgruppe (23) an die erste Gruppe von Eingangsklemmen (A ) des Datenselektors (26) und die Ausgangsklemmen (Xn) des zweiten Addierers (25) an die zweite Gruppe von Eingangsklemmen (B ) des Datenselektors (26) angeschlossen sind und

einen Akkumulator (27) , dessen Eingänge (D) an die Ausgangsklemmen (0 ) des Datenselektors (26) angeschlossen sind und dessen Ausgänge (Q ) mit der zweiten Gruppe von Eingangsklemmen (A ) des zweiten Addierers (25) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufspeicher (13) temporär digitale Werte speichert und an seinem Ausgang jeweils bei der Einspeicherung eines neuen digitalen Wertes an seinem Ausgang den am längsten gespeicherten digitalen Wert ausgibt, daß der Umlaufspeicher (13) der Reihe nach erste und zweite dem analysierten Signalverlauf entsprechende digitale Werte an den Rechenschaltkreis (14) ausgibt, daß der Rechenschaltkreis (14) einen dritten digitalen Wert bildet,

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der der Differenz (Ay = Y₁,-Y) aus den beiden dem

n+i η

Umlaufspeicher (13) entnommenen digitalen Werten, dividiert durch 2 , wobei η = 1*2,4 «.., entspricht und daß der Rechenschaltkreis (14) diesen dritten digitalen Wert (ΔΥ/.2^η) der Reihe nach mit einer anwachsenden ganzen Zahl (1 bis n) multipliziert und zu dem ersten digitalen Wert hinzuaddiert.

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