[TNO-logo]
Museum logo

MUSEUM "WAALSDORP"

PUNCHROPHYL

 

Inleiding

De PUNCHROPHYL is een in de eindjaren van 1950 door het Physisch Laboratorium ontwikkeld digitaal apparaat, dat in staat was TELEX-signalen met afwijkende eigenschappen te verwerken. In Fig. 1 is een schema weergegeven waarin de PUNCHROPHYL met de aangesloten randapparatuur is afgebeeld.



Fig. 1     Schema PUNCHROPHYL met randapparaten

Ontvangen telex-informatie werd door middel van een radio-ontvanger naar de PUNCHROPHYL gestuurd en na verwerking in ponsband vastgelegd. Een afzonderlijke bedieningskast met indicator diende om de PUNCHROPHYL te kunnen instellen.

Als randapparatuur werd gebruikt:

  • De radio-ontvanger:
    • RACAL (RA 17L) met een uitgangsweerstand van 3 Ohm en 10 mW uitgangsvermogen,
    • PHILIPS (BX 925 A/09) met een uitgangsweerstand van 600 Ohm.
  • Een CREED ponsmachine voor de papieren ponsband met uitgangsregistratie.
  • Een normale telexmachine (blad- of bandschrijver), welke werd aangestuurd met 40 mA over 225 Ohm als ruststroom. Ontvangen normale telexsignalen (zoals de Westerse BAUDOT code) konden op de telexmachine worden geregistreerd.
  • Een gemodificeerde papieren bandschrijver van de firma HELL (volgens de modificatie HELL recorder RC 18 I) die werd gebruikt voor het controleren van de normale (Westerse) telexregistratie ter beschikking. Zie verder (extern): HELL morse recorder rc18.html en HELL morsesystemen


De PUNCHROPHYL  met randapparaten

Globale werking

Radiosignaal

Het binnenkomende radiosignaal kende twee elkaar afwisselende toestanden. Deze twee toestanden (in Fig. 2 “Hoog” en “Laag”) werden ontvangen als twee dichtbijeenliggende, elkaar afwisselende, frequenties. Deze zogenaamde Frequency Shift Keying (FSK) houdt in dat de frequentie wordt geschakeld, de “SHIFT”, tussen de beide modulaties. De ontvanger was in staat deze modulaties om te zetten in audiofrequenties (tonen). Het ontvangen signaal bestaat uit een reeks karakters. Ieder karakter bestaat weer uit een bepaald aantal elementen (bits) met eigenschapen als een start- of stopelement of als informatiebit.

In Fig.2 zijn de signalen aangegeven, welke de PUNCHROPHYL kon verwerken:

  • 12 bits met 10 informatiebits, nominale karakterduur van 300 ms,
  • 7 bits met  vijf informatiebits, nominale karakterduur van 155 ms,
  • 7,5 bits met  vijf informatiebits, nominale karakterduur van 150 of 163 ms.

De signalen in Fig. 2a en Fig. 2b bestaan uit series aaneengesloten karakters. Wanneer er geen informatie werd verzonden, ging het verzenden van start- en stopelementen in het algemeen door: het zogenaamde “Idle Time” signaal. De elementen van de beide soorten hadden gelijke tijdsduur.

Het signaal in Fig. 2c is de gewone telexcode (Western Baudot-code, ongeveer 50 Baud). De aanduiding “7,5 bits” heeft betrekking op de karakterlengte. Het STOP element is 1,5 maal de lengte van een informatiebit. Signalen met 7,5 bits karakters, bestonden soms uit series van niet aaneengesloten karakters, de zogenaamde “losse karakters”.


Fig. 2. Ingangssignalen voor PUNCHROPHYL

De PUNCHROPHYL

Deze was samengesteld uit de volgende delen:

  • Converter
  • Signaalsynchronisatie-eenheid
  • Signaalmeting
  • Systeemklok
  • Buffergeheugen en versterkers

Converter

De converter zette de wisselende tonen uit de radio-ontvanger om in elkaar afwisselende gelijkspanningen. De START-polariteit is 0, de STOP-polariteit is negatief. De ingangsfilters van de Converter lieten elk één van de beide tonen door. Dit alleen als de beat-oscillator van de radio-ontvanger juist was afgestemd. Werd er verondersteld dat de “SHIFT” = 1000Hz tussen beide frequenties was, dan moest de beat-oscillator zo worden ingesteld dat de ene toon een frequentie had van 2750 Hz en de ander 1750 Hz .

De signaalsynchronisatie-eenheid

Het ontvangen radiosignaal bestond uit series aaneengesloten karakters. De regelmatige opeenvolging van karakters kan men beschouwen als een cyclisch verschijnsel. Om dit signaal te verwerken maakte de PUNCHROPHYL gebruik van een interne systeemcyclus, die zichzelf kon synchroniseren met de signaalcyclus. De PUNCHROPHYL was in staat die plaatsen op te sporen waar zich in het binnenkomende signaal de START- en STOP elementen bevinden. Daar vanaf geleid werd dan elke informatiebit ingedeeld naar volgorde van binnenkomst.

De signaalsynchronisatie-eenheid was opgebouwd met:

  • Een statistisch geheugen dat de interne systeemcyclus genereerde. Het kon beschouwd worden als een elektronisch wiel, waarvan het toerental werd bepaald door de deeltalinstelling van de systeemklok. De absolute gelijkloop met de cyclus van het ingangssignaal (fase) werd geregeld met de aftastvertrager. De informatie in het statistische geheugen kon bij het wegvallen van het ingangssignaal door bijvoorbeeld fading de synchronisatie tussen systeemcyclus en ingangssignaal cyclus voor korte tijd instandhouden. Bij het verwerken van 7,5 bits signalen echter stopte het statistisch geheugen met het opslaan zodra er geen karakter meer beschikbaar was. Dit maakte het mogelijk de “losse karakters” op overeenkomstige wijze als voor normale telexapparaten te verwerken.
  • Een aftastvertrager die steeds reageerde op de overgangen van STOP- naar START-bit. Daarmee genereerde fr aftastvertrager een synchronisatie-impuls voor het statistisch geheugen. Zo werden er kleine asynchrone afwijkingen gecorrigeerd.
  • Een schuifautomaat. Sommige radiosignalen vertoonden ineens polariteitswisselingen van het START- en STOP-bit. Dit werd in die tijd aangeduid met “SCHUIF”. Waarom deze polariteitswisseling werd uitgevoerd was toen nog onbekend. Indien er niet kon worden gereageerd op deze wisseling zou de synchronisatie volledig verstoord worden. De schuifautomaat bewerkte het ingangssignaal (al of niet met “SCHUIF”) zodanig dat er aan het STOP- en START-bit de normale polariteit werd toegekend.

De signaalmeting

De signaalmeting maakte het mogelijk tijdens ”IDLE-time” uitzendingen de tijdsduur van de karakters op te meten. De tijdsduur van een karakter was sterk afhankelijk van de gebruikte zender. Deze tijdsmeting leverde tevens informatie voor het in te stellen deeltal van de systeemklok.

De systeemklok

De systeemklok bestuurde met het afgeven van impulsen de schakelingen van de PUNCHROPHYL. Deze impulsen in μs waren instelbaar(deeltal). Met het instellen van de systeemklok kon een redelijke gelijkloop tussen ingangssignaalcyclus en systeemcyclus worden verkregen.

Buffergeheugens en versterkers

De informatie-elementen van de karakters werden achtereenvolgens gelezen en in een schuifregister opgeslagen. Deze buffer werd parallel uitgelezen en aan de codemagneten van de CREED-ponsband ponser aangeboden. Bij elke ponsslag van de CREED-ponsmachine werden de vijf informatie-elementen (bits) in de ponsband geponst. Om zowel zeven- als vijfkanaalssporenband te kunnen ponsen was er aan de CREED-ponser een modificatie aangebracht. In Fig.3. is de indeling voor deze sporen aangegeven.

Uitleesapparatuur

CREED High-Speed reperforator Model 25-Mk IV

Voor het uitlezen van de verzamelde informatie waren beschikbaar een gemodificeerde CREED High-Speed reperforator Model 25-Mk IV. Er was een kleine modificatie in de papierbandgeleiding van de CREED High-Speed reperforator aangebracht die het mogelijk maakte om zeven- en vijfspoors papierband tegelijk of afzonderlijk te ponsen. In Fig.3. is deze sporen-organisatie weergegeven. De sporen 3 t/m 7 kwamen ook in de 5-spoors band voor. Deze bevatten de informatiebits. De vijf informatiebits van de 7-bits of 7,5-bits TELEX-signalen werden tegelijkertijd geponst. De tien informatiebits bij 12-bits telexsignalen konden niet tegelijk worden geponst. Er waren maximaal slechts zeven sporen beschikbaar. De tien informatiebits signalen werden daarom opgedeeld in twee groepen van elk 5 informatiebits, die achtereenvolgens werden geponst.

Spoor 1 was gereserveerd voor nummermarkering. Op elk gewenst moment kon deze markering worden aangebracht d.m.v. een drukknopactie op het bedieningspaneel. De nummermarkering bestond uit vier bits, die geponst werden naast vier opeenvolgende karakters. Bij het 12-bits TELEX-signaal werd elk van deze vier markeringsbits geponst naast de tweede groep informatiebits van de vier opeenvolgende karakters.

Allereerst werd er een gat geponst om het begin van de markering aan te geven (start bit). Daarna volgden de overige drie bits, die gezamenlijk een binair getal vormden. Na elk markeringsbevel werd het binaire getal opgehoogd.

Binair getal 
000                 0
001                 0           0
010                 0       0  
011                 0       0   0
100                 0   0
101                 0   0       0
110                 0   0   0
111                 0   0   0   0
‹‹‹‹‹ looprichting ponsband

Indien er tijdens de verwerking van de ontvangen informatie iets bijzonders optrad kon men dit d.m.v. de markering in de ponsband aangeven. Met mogelijk een begeleidende notitie voor het aangegeven markeergetal.

Spoor 2 was gereserveerd om bij twaalf bits telexsignalen aan te geven of er “SCHUIF” was opgetreden. Indien dit optrad werd er in spoor 2 naast de eerste groep van vijf informatiebits (tien informatiebits totaal) een gat geponst. De informatie, die in de sporen 1 en 2 op deze wijze toegevoegd kon worden, maakte het ook mogelijk bij ontvangst van twaalf bits signalen de eerste groep van vijf informatiebits te onderscheiden van de tweede groep. Het kwam namelijk nog al eens voor dat slechts één van beide groepen bits informatie bevatte.

HELL-schrijver

Met de HELL-schrijver (HELLrecorder RC 18 I, “Gerätsbeschreibung“ en modificatieblad PL 337 RVO-TNO: “Markering op HELL–tape“) wordt met behulp van een stift een inktstreep op een zich afrollende dunne papierband geschreven. Wanneer er een kleine wisselspanning met een frequentie van tussen de 500 tot 2000 Hz als input voor de HELL-recorder wordt aangelegd, wordt dit ingangssignaal als een zogenaamd “HOOG” signaal verwerkt.

Ook op de HELL-papierband werd er gemarkeerd:

  1. Dit is een overeenkomstige markering als bij de CREED-ponser gebruikt. Per markering werden er vier bits weergegeven. Een binair getal van drie bits, voorafgegaan door een start-bit. Ze werden op de HELL-papierband als dubbele streepjes(piekjes) weergegeven, welke binnen het tweede info-bit van vier opeenvolgende karakters vielen.  

     

  2. Nulset-markering. Wanneer de PUNCHROPHYL goed synchroon was ingesteld, trof men in het startelement van ieder geschreven karakter een enkel piekje aan. Liep de PUNCHROPHYL asynchroon met het binnenkomende signaal, dan werd het piekje op een willekeurige positie binnen de geschreven karakters weergegeven. In fig. 5a. is het herstel in synchronisatie weergegeven.

Bij een “LAAG” signaal zijn de markeringen “LAAG” en omgekeerd.

TELEX-machine

De 7,5 –bits karakters kon men uitlezen d.m.v. een TELEX blad-of bandschrijver.

De werking van de PUNCHROPHYL

Indicaties

Het signaalniveau voor de PUNCHROPHYL moest zich boven een minimum bevinden. Dit werd aangegeven met een elektronische indicator en een draaispoelmetertje. Bij een te laag niveau lichtte de elektronische indicator op. Voor een gunstig signaalniveau moest het draaispoelmetertje voor 80% uitslag worden ingesteld. Een te hoog niveau werkte vervorming in de hand. Het ingangsniveau was in te stellen met de R.F.-volumeregelaar van de radio-ontvanger. Het verdiende daarbij aanbeveling de A.F. volumeregelaar van de PHILIPS BX925 radio-ontvanger in de maximale stand te zetten. Daarbij werd het gebruik van de automatische volume afstelling (A.V.C.) niet toegestaan.

Het bepalen van de “SHIFT” en het instellen van de filters

Signalen voor de PUNCHROPHYL hebben een SHIFT van 500, 1000, 1500 of 2000 Hz. Het radio FSK-signaal werd m.b.v. de beat-oscillator van de radio-ontvanger op luisterfrequentie (AUDIO) ingesteld. De “SHIFT” werd als volgt ingesteld:

  • Met de BEAT-oscillator één van de beide signaaltonen zodanig instellen dat deze onhoorbaar werd.
  • De druktoets “TOON” op het besturingspaneel activeren. Een intern gegenereerde toon werd hoorbaar i.p.v. de signaaltoon.
  • Met de keuzeschakelaar  “FREQ.SHIFT” op het besturingspaneel een intern gegenereerde toon kiezen, welke het meest met de andere nog hoorbare signaaltoon overkwam. Van de beide ingangsfilters van de CONVERTER (zie fig. 4) had er één een vaste doorlaat voor 2750 Hz. Het andere filter was in te stellen voor een doorlaat van frequenties, die 500, 1000, 1500 of 2000 Hz lager liggen dan 2750 Hz.

    Daarna werd van de beat-oscillator het volume zodanig verhoogd dat de beide tonen op de juiste wijze gefilterd door de CONVERTER werden doorgegeven.
  • Op het bedieningspaneel bevonden zich twee elektronische indicatoren, die geheel oplichtten bij het verwerken van de beide juist ingestelde filtersignalen. Om de signalen in de juiste polariteit aan de PUNCHROPHYL aan te bieden was er een “INVERTEER” schakelaar aangebracht. Met deze “INVERTEER” schakelaar was ook de polariteit voor “IDLE TIME” signalen van 7 of 12 bits op de HELL-recorder op de juiste wijze weer te geven. Ook was het signaal te controleren op de STOP- en START-polariteit. Had het ingangssignaal de STOP-polariteit dan lichtte de linker indicator geheel op en was de rechter nagenoeg gedoofd. Het omgekeerde gold voor de START-polariteit.

Signaalmeting

Bij een “IDLE TIME” signaal kon een duurmeting in ms van de karakters worden uitgevoerd. M.b.v. een aantal schakelaars op het bedieningspaneel werd gedurende een aantal seconden, er werd de tijdsduur van 10 karakters bepaald, gemeten. Voor de volgende signalen gold een tijdsduur van: ca. 300 ms (12 bits karakterlengte), 155 m (bij 7 bits) en 150 of 163 ms (bij 7,5 bits per karakter). Met deze meetresultaten kon er met de PUNCHROPHYL worden bepaald welk type ingangssignaal er werd geregistreerd. Met het instellen van dit type signaal, b.v. een 7 bits signaal, met een keuzeschakelaar in de stand “METEN 7” en de actie “METEN” werd een deeltal bepaald, dat verscheen in de vier cijferbuizen op het bedieningspaneel met een nauwkeurigheid van 1 decimaal. Met behulp van druktoetsen “DEELTALINSTELLING” was dit deeltal in te stellen voor de PUNCHROPHYL. Met een serie indicatiebuisjes, gemerkt “SYNC”, op het bedieningspaneel was nu het synchronisatieproces voor het te ontvangen TELEX-signaal optimaal ingesteld en te bewaken.

Markering

Met drie indicatoren en twee druktoetsen op het bedieningspaneel werd de nummermarkering voor de ponsband en de band van de HELL-schrijver geactiveerd. Na de actie met de druktoets “0-set” werd er met de druktoets “BEVEL” een binaire één (001) op de drie indicator-buisjes zichtbaar. Daarmee werd tegelijkertijd de markering in de ponsband of/en op de band van de HELL-schrijver aangebracht. De actie daarna met de druktoets “BEVEL” hoogde het binaire getal steeds op tot de maximale waarde (0-set) werd bereikt. Opmerking: hierbij moest de volumeregelaar van de HELL-schrijver op maximum en de schrijfstroomregelaar op minimum worden ingesteld.

 

     


Museum Homepage