DE1057366B

DE1057366B - Rechenverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE1057366B
Application number: DESCH16071A
Authority: DE
Inventors: Dr Nick A Schuster
Original assignee: Schlumberger Well Surveying Corp
Current assignee: Schlumberger Well Surveying Corp
Priority date: 1953-08-13
Filing date: 1954-08-13
Publication date: 1959-05-14
Also published as: US2792173A; BE530998A; FR1149658A; GB770017A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung und Anzeige des Wertes der abhängig Veränderlichen ζ einer Funktion ζ = f (x,y), bei welchem eine Kurvenschar, die in einem Koordinatensystem die Beziehung der abhängig Veränderlichen ζ zu den beiden unabhängig Veränderlichen x, y darstellt, längs eines von # abhängigen Punktes der Abszisse in Ordinatenrichtung abgetastet wird, bis der von y abhängige Punkt erreicht ist, und bei welchem der zugehörige z-Wert in Abhängigkeit von der Zahl der geschnittenen Kurven angezeigt wird.

Bei diesem Verfahren ergibt sich oft der Nachteil, daß die Kurven der Schar eine komplizierte Gestalt haben und daher nur schwierig aufgezeichnet werden können. Außerdem verlaufen oftmals die Kurven in so dichtem Abstand voneinander, daß an den Abtast- und Zählmechanismus besonders hohe Genauigkeits anforderungengestellt werden müssen.

In sehr vielen Fä-Öes lassen sich diese Nachteile dadurch vermeiden, daß die Kurvenschar als y = g (x, z) in einem Koordinatensystem mit ^-Abszisse und z-Ordinate aufgetragen wird, daß ein von der Zahl der geschnittenen y-Kurven abhängiger Wert mit dem Wert der abhängig Veränderlichen y fortlaufend verglichen wird und daß, sobald der Vergleich ein vorbestimmtes Verhältnis ergibt, der dem dann erreichten Punkt zugeordnete z-Wert angezeigt wird.

Durch die Inversion der Funktion läßt sich häufig die Kurvendichte in bestimmten Bereichen vermindern und ein einfacheres Kurvenbild erzielen, insbesondere wenn auch die z-Ordinate in nichtlinearem Maßstab aufgetragen wird.

Eine Rechenvorrichtung zur Bestimmung des Wertes der abhängig Veränderlichen ζ einer Funktion ζ =^ f (x,y) mit einer Auflagefläche für eine Kurvenschar, die in einem Koordinatensystem die Beziehung der abhängig Veränderlichen ζ zu den beiden unabhängig Veränderlichen x, y darstellt, ferner mit einer Einrichtung, welche die Kurvenschar in Ordinatenrichtung abzutasten und der Zahl der geschnittenen Kurven entsprechende Abtastsignale abzugeben vermag, wobei der Abstand der Abtastspur von der Ordinatenachse mittels einer Einstellvorrichtung, in Abhängigkeit von χ einstellbar ist, sowie mit einer in Abhängigkeit von den Abtastsignalen gesteuerten Anzeigevorrichtung, welche ein dem jeweils zugehörigen Wert der abhängig Veränderlichen ζ entsprechendes Ausgangssignal abgibt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven aufeinanderfolgende Werte von y in einem Koordinatensystem mit ^-Abszisse und z-Ordinate darstellen und daß die Anzeigevorrichtung einen Vergleicher mit einem ersten Eingang für die Abtastsignale und einem zweiten Eingang für den Augenblickswert von y besitzt sowie mit einer Vergleichsschaltung, die — sobald ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den beiden Eingangswerten erreicht ist — ein Steuersignal abgibt, welches die Größe des Ausgangssignals festlegt.

Rechenverfahren und -vorrichtung

Anmelder:

Schlumberger Well Surveying Corporation, Houston, Harris, Tex. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 13. August 1953

Dr. Nick A. Schuster, Ridgefield, Conn. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Abtastung kann auf verschiedene Art und Weise vorgenommen werden. Besonders empfehlenswert ist die Abtastung mittels Lichtstrahl oder Kathodenstrahl.

Wenn die Kurvenschar wiederholt abgetastet undwährenddessen die unabhängig Veränderlichen x, y stetig variiert werden, kann man kontinuierlich die zugehörigen Werte von ζ an der Anzeigevorrichtung ablesen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer selbsttätigen Rechenvorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise in Blockform;

Fig. 2 A und 2 B enthalten verschiedene Kurvenscharen und erläutern die Bearbeitung von Scharen zur Verwendung in der Rechenvorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 ist die Ansicht eines Teiles des in Fig. 1 gezeigten, die Kurven tragenden Schirmes in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 und 5 sind detaillierte Schaltbilder zweier verschiedener Spannungskomparatoren, die beide zur Verwendung in der Rechenvorrichtung nach Fig.l geeignet sind, und

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung, zum Teil in Blockform.

Die selbsttätige Rechenvorrichtung nach Fig. 1 weist ein endlosesBand oder einenSchirm 10 aus durchsichtigem Werkstoff auf, der von zwei parallelen Trommeln 11 und 12 geführt und fortlaufend in Bewegung gehalten wird. Die Trommel 12 wird durch einen Antriebsmotor 13 mit im allgemeinen konstanter Geschwindigkeit angetrieben,

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wodurch das Band mit einer feststehenden Geschwindig- Um die verschiedenen Kurven in dem Streifen 17 des

Keit längs einer Ebene oder Bahn verschoben wird, die Bandes 10 zu zählen oder abzufühlen, weist die Rechen-

durch den vorderen Trum des Bandes (Fig. 1) in einer vorrichtung ein Spiegelgalvanometer 22 auf, dem eine

durch einen Pfeil 14 bezeichneten Richtung bestimmt Spannung von einer von dem augenblicklichen Wert der

wird. 5 unabhängig Veränderlichen^ abhängigen Größe zuge-

Der Schirm 10 ist mit undurchsichtigen Kurven ver- leitet wird. Die Lichtenergie von dem Galvanometer 22

sehen, die eine gewünschte Funktion zweier unabhängig wird in einem waagerechten Strahl 23 reflektiert, der die

Veränderlicher in nach einer unabhängig Veränderlichen waagerechte Bezugsebene bestimmt. Die Stellung des

aufgelösten Form darstellen. Dies läßt sich am besten aus Strahles 23 in dieser Ebene gegenüber dem Streifen 17

Fig. 2 verstehen, die die Behandlungsweise einer beson- io hängt von der ^-Spannung ab. Die Bewegung des Bandes

deren Funktion darstellt, die nur als Beispiel gewählt ist. 10 bewirkt, daß die Linien 16 den Strahl 23 in Licht-

Die Kurven von Fig. 2A bestimmen die Funktion: impulse modulieren, die durch eine längliche fotoelek-

z = x + 1,25" (1)

irische Zelle 24 aufgenommen und so in entsprechende

elektrische Impulse umgewandelt werden,
wobei x_ und y_ unabhängig Veränderliche und z_ eine ab- 15 Ferner ist eine Lichtquelle in Form einer länglichen hängig Veränderliche innerhalb der Grenzen 50 <£< 130, Glühbirne 25 vorgesehen, die im Zusammenwirken mit 14<^.<22 und o<^<50 sind. Da die Linien der Kon- einer mit einem dünnen waagerechten Schlitz 27 verkanten^ fünf Einheiten voneinander liegen und der sehenen Blende 26 Licht in einer Fläche projiziert, die Mindestwert von z_ fünfzig Einheiten beträgt, beträgt die durch die gestrichelten Linien 28 in der waagerechten Be-GenauigkeitsspannelO% von?. 20 zugsebene bestimmt wird. Das Licht in der Fläche28

Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß für konstante wird durch die Markierungen 19 und 21 moduliert, und Werte vonz Linien von gekrümmter Form erzielt werden. diese Modulation wird durch die fotoelektrischen Zellen 29 Für konstante Werte von y. jedoch wird die gewöhnliche und 30 in entsprechende elektrische Impulse umgelineare Form erzielt. Wenn daher gemäß der vorliegenden wandelt.
Erfindung die Gleichung (1) umgestellt wird zu: 25 Der Ausgang der fotoelektrischen Zellen24 wird dem

j_Og i_{z χ}\ Aufnahmekreis eines elektronischen Gates 31 zugeleitet,

_v = (2) das eine übliche Schaltung aufweist, um ein Signal nur bei

log 1.25 gleichzeitigem Eingang eines Steuerimpulses weiterzu-

kann die Funktion durch, eine einfachere Schar gerader leiten. Der Ausgang des Gates 31 ist mit einer Integrier-Linien im F-F-Koordinatensystem dargestellt werden 30 vorrichtung oder einem Impulszähler 32 und dieser (Fig. 2B), die aufeinanderfolgenden konstanten Werten wiederum durch Leitungen 33 mit einem Spannungsvervon y_ zukommen. Der Abstand zwischen den Linien der gleicher 34 verbunden. Letzterer kann in einer später Konstanten y_ wird so gewählt, daß eine Genauigkeits- beschriebenen Weise aufgebaut sein, er erzeugt einen spanne von 10°/₀ vonj; vorhanden ist. Es sei bemerkt, Ausgangsimpuls, sooft eine vorher fixierte Beziehung aufdaß nicht nur die Aufgabe des Aufzeichnens vereinfacht 35 tritt, z.B. gleiche Größe der Spannungen zwischen den ist, sondern zusätzlich ist auch die größte Liniendichte Leitungen 33 und dem Eingangsklemmenpaar 35, dessen verringert. Wenn die gleiche größte Liniendichte ver- Spannung dem jeweiligen Wert der unabhängig Verwendet würde, könnte die Genauigkeit gesteigert werden, änderlichen y_ entspricht.

d. h., die Genauigkeitsspanne könnte auf unter 10°/₀ ver- Die fotoelektrische Zelle 30 ist durch Leitungen 36 mit

ringert werden. 4° einem Impulsgenerator 37 üblicher Bauart verbunden.

Die Schar nach Fig. 2B ist auf allen gleichen aufein- Der Generator 37 erzeugt rechteckige Impulse, von denen anderfolgenden Abschnitten 15 des Bandes 10 als eine jeder durch einen Impuls in den Leitungen 36 eingeleitet Gruppe von undurchsichtigen Linien 16 aufgezeichnet, und durch einen Impuls am Eingang 38 des Generators die sich am besten aus Fig. 3 erkennen lassen. Die Kurven- beendet wird. Der Eingang 38 ist mit dem Ausgang des schar 16 ist innerhalb eines Streifens 17, der sich in der 45 Spannungsvergleichers 34 verbunden.
Längsrichtung des Bandes also parallel zur ^-Koordinaten- Die rechteckigen Impulse von dem Generator 37

achse erstreckt. werden dem Steuerkreis des Gates 31 und dem Steuer-

Um eine genaue Zählung für Linien in dem linken Teil kreis eines weiteren Gates 39 zugeleitet, dessen Eingang der Schar zu erzielen, sind bestimmte Linien mit waage- mit der Fotozelle 29 verbunden ist. Der Au-gang des rechten Verlängerungen versehen. Besonders sind Linien 50 Gates 39 ist mit einem Integrator 40 und dieser wiederum unterhalb des Y- Wertes von 17,5 (Fig. 2B) auf diese mit einer Anzeigevorrichtung 41, z.B. einem Voltmeter Weise verlängert. mit Zeigerausschlag, verbunden.

Das Band 10 weist einen zweiten Längsstreifen 18 mit Der Ausgang des Vergleichers 34 ist ferner mit einem

einer Reihe undurchsichtiger strichartiger Markierungen Entladekreis 42 verbunden, der an die Integratoren 32,40 19 auf, die in alle Abschnitte 15 eingezeichnet sind. Diese 55 angeschlossen ist. Somit werden diese Integratoren alle Gruppe von Markierungen stellt aufeinanderfolgende auf einen Anfangsbezugspotentialwert, z. B. Null, entSkalenwerte der abhängig Veränderlichen z_ dar, die in laden oder eingestellt, entsprechend den einzelnen einer der z^Skala in Fig. 2 B entsprechenden Weise verteilt Impulsen des Vergleichers 34.

sind. Obwohl eine lineare Skala gezeigt ist, kann auch eine Bei der Beschreibung der Arbeitsweise der in Fig. 1

beliebige andere nichtlineare Skala verwendet werden. 60 dargestellten selbsttätigen Rechenvorrichtung wird ange-Dies kann geschehen, wenn eine nichtlineare Skala zum nommen, daß der Motor 13 das Band 10 ständig in Rich-Aufzeichnen der umgestellten Funktion verwendet wird. tung des Pfeiles 14 treibt und Spannungen entsprechend Das Band 10 weist auch einen Längsstreifen 20 auf, den Veränderlichen % und y_ dem Galvanometer 22 bzw. auf dem undurchsichtige strichartige Bezugs- oder dem Klemmenpaar 35 zugeleitet werden.
Synchronisierungszeichen21 aufgezeichnet sind. Die An- 65 Am Anfang wird eine Null-Bezug-zeit angenommen, zeigen 21 sind am untersten Ende eines jeden Abschnittes in der sich das Band 10 in einer solchen Stellung befindet, 15 angeordnet. Wenn daher das Band 10 in der Richtung daß die Lichtenergie in der durch die gestrichelten Linien 14 angetrieben wird, durchläuft die Marke 21 eines Ab- 23, 28 bestimmten waagerechten Ebene auf das Band schnittes 15 eine später zu erläuternde waagerechte Be- längs einer Linie zwischen, zwei üvi-üiariierfolgenden zugsebene vor einer der Markierungen 16 oder 19. 70 Abschnitten 15 auftrifft. Bei diese""· Arbeitsbedingungen

sind der Impulsgenerator 37 und daher auch die Gates 31 und 39 ausgeschaltet.

Wenn sich das Band 10 aus der Nullstellung herausbewegt, wird die erste Unterbrechung der Lichtenergie durch die Anzeige 21 des Streifens 20 verursacht. Folglich wird dem Impulsgenerator 37 ein elektrischer Impuls über die Leitungen 36 zugeleitet, und er wird betätigt. Der entstehende rechtwinklige Impuls schaltet die Gates 31 und 39 ein, und zwar kurz vor der ersten Unterbrechung der Lichtstrahlen 23 und 28 durch die Marken und Kurven der Streifen 17 und 18. Demgemäß werden die Unterbrechungen in dem Lichtstrahl 23, die durch die Kurven im Streifen 16 hervorgerufen werden und entsprechende elektrische Impulse in der Fotozelle 24 ergeben, zu dem Integrator 32 geleitet und von diesem gezählt, während zur gleichen Zeit Unterbrechungen in dem Lichtstrahl 28, die durch die Marken 19 des Streifens 18 bewirkt werden, elektrische Impulse in der Fotozelle 29 erzeugen, die dem Integrator 40 zugeleitet und von diesem gezählt werden.

Das durch den Integrator 32 erzeugte Potential wird laufend mit dem Potential an dem Klemmenpaar 35 verglichen, und in dem Augenblick, in dem diese Potentiale gleich werden, leitet der Vergleicher 34 einen Impuls zudem Impulsgenerator 37 und beendet dadurch den Steuerimpuls. Demzufolge werden die Gates 31 und 39 ausgeschaltet, und das Zählen der Impulse in den Integratoren 32 und 40 hört auf. Während der Zeitspanne, in der eine der Bandabteilungen 15 abgetastet wird, entsteht in dem Integrator 40 eine Spannung, die innerhalb von Grenzen, die einem Wertbereich der abhängig Veränderlichen entsprechen, veränderlich ist.

Wie oben erwähnt, zählt der Integrator 40 die elektrischen Impulse, die von den Marken des Streifens 18 ausgelöst werden, welche die Werte der abhängig Veränderlichen z_ darstellen. Da der Steuerimpuls von dem Vergleicher 34 die Unterbrechung der Zuleitung von Impulsen zum Integrator 40 bewirkt, fixiert er damit einen Wert der von dem Integrator erzeugten Spannung. Die Anzeigevorrichtung 41 spricht auf diesen Maximalwert der erzeugten Spannung an; die Anzeige gibt somit den augenblicklichen Wert der abhängig Veränderlichen an. Außer auf den Impulsgenerator 37 wirkt der Steuerimpuls vom Vergleicher 34 auf den Entladekreis 42, der • die Integratoren 32 und 40 auf Nullspannung bringt.

Sobald die Gates 31 und 39 durch den Steuerimpuls des Vergleichers 34 abgeschaltet werden, tritt während des restlichen Teiles keine Impulszählung der Abtastperiode mehr auf.

Infolge der ständigen Bewegung des Bandes 10 wird die Bezugsmarke 21 des nächstfolgenden Abschnittes 15 in die Bahn des Lichtstrahles 28 gebracht. Die sich ergebende Unterbrechung, die durch die Fotozelle 30 in einen elektrischen Impuls umgewandelt wird, betätigt den Impulsgenerator 37, und es läuft eine weitere Arbeitsperiode in der oben beschriebenen Weise ab. Die Abtast- vorgänge sind also periodisch, und da die dem Galvanometer 22 und dem Klemmenpaar 35 des Vergleichers 34 zugeleiteten Spannungen sich stetig mit den Veränderlichen χ undjy ändern, zeigt die durch den Integrator 40 erzeugte und in der Anzeigevorrichtung 41 ablesbare Maximalspannung laufend den augenblicklichen Wert der abhängig Veränderlichen z_ an.

Gegebenenfalls kann eine geeignete einstellbare Spannungsquelle in den Kreis des Integrators 40 und der Anzeigevorrichtung 41 eingeschaltet werden, um die Anzeige zu modifizieren. Auf diese Weise kann der absolute Wert der abhängig Veränderlichen angezeigt werden, auch wenn die Kurvenschar Grenzlinien besitzt, die beide von Null verschieden sind. In. ähnlicher Weise können einstellbare Spannungen auf die '%- oder j>-An-Schlüsse gegeben werden, um die Spannungen zu modifizieren, die diese Veränderlichen darstellen. Natürlich können nach Belieben auch zusätzliche Marken- in den Gruppen 19 verwendet werden, um verschiedene Arbeitsbereiche einzustellen.

Die Vorrichtung ist zwar mit einem durchsichtigen Band dargestellt, auf dem undurchsichtige Anzeigen aufgezeichnet sind, es kann aber auch ein undurchsichtiges Band mit durchsichtigen Anzeigen verwendet werden. Statt auf einem Band können die verschiedenen Abschnitte 15 auch hintereinander über den Umfang einer Scheibe verteilt sein, die ständig gedreht wird. In jedem Fall ist das sich bewegende Element so ausgeführt, daß es eine Grundfläche, die eine bestimmte Wirkung auf einfallendes Licht hat, und Marken besitzt, die eine davon verschiedene Wirkung aufweisen. Ein solches Element kann durch die üblichen Druck- oder fotografischen Verfahren hergestellt werden.

In Fig. 4 ist die Schaltung eines Spannungsvergleichers dargestellt, wie sie für den Vergleicher 34 in Fig. 1 verwendet werden kann. Sie weist ein erstes Eingangsklemmenpaar 65 für die der einen unabhängig Veränderlichen zugeordnete Spannung und ein zweites Paar 66 auf, das mit dem Ausgang eines Integrators verbunden ist. Je eine der Klemmen dieser Paare ist bei 67 geerdet, die zweiten Klemmen sind miteinander über einen Diodengleichrichter 68 und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand 69 verbunden. Die Verbindungsleitung zwischen Gleichrichter 68 und Widerstand 69 ist über einen Kondensator 70 und einen dahintergeschalteten Widerstand 71 geerdet. Die Kapazität des Kondensators 70 und der Widerstandswert des Widerstandes 71 sind in bekannter Weise so gewählt, daß diese Elemente als Differenzierschaltung arbeiten.

Die Verbindungsleitung zwischen Kondensator 70 und Widerstand 71 ist mit dem Gitter einer Triode 72 verbunden, die zusammen mit einer zweiten Triode 73 einen Multivibrator bildet. Das Gitter der Triode 73 wird auf einer stärker positiven Spannung gegenüber der Kathode gehalten als das Gitter der Triode 72, und daher ist letztere im Normalfall leitend und erstere abgeschaltet. Die verschiedenen Schaltungsparameter sind so eingestellt, daß ein positiver Impuls an der Steuerelektrode der Röhre 72 einen Arbeitsgang veranlaßt, bei dem ein Impuls von gewünschter Richtung, Amplitude und Dauer von der Anode der Röhre 73 abgegeben wird, die durch einen Kopplungskondensator 74 mit der einen Leitung eines Ausgangsleitungspaares 75 verbunden ist, dessen zweite Leitung geerdet ist.

Die Richtung der Spannung an dem Klemmenpaar 65 und die Polung der Diode 68 sind so, daß die eine Spannung allein die Diode 68 nicht leitfähig macht, so daß die Röhre 73 leitend bleibt. Wenn die Spannung am Eingang 66, gewöhnlich stufenartig, auf einen Wert steigt, der etwa dem an dem Klemmenpaar 65 gleicht, wird die Diode leitend. So fließt ein Stromstoß in den Widerstand 69, und der Differenziator 70,71 erzeugt aus diesem Stoß einen Impuls, der dem Gitter der Röhre 72 zugeleitet wird. Als Folge davon wird der Multivibrator 72, 73 betätigt und erzeugt einen einzelnen Impuls am Ausgang 75. Danach kehrt der Kreis in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

Eine andere Art eines zur Verwendung in der Vorrichtung nach Fig. 1 geeigneten Spannungsvergleichers ist in Fig. 5 dargestellt. Er ist mit einem Eingangsklemmenpaar 80 versehen, dem eine den augenblicklichen Wert der Veränderlichen y_ darstellende Spannung zugeleitet wird, und mit einem zweiten Eingangsklemrrienpaar 81, die am Ausgang des Integrators 32 liegen. Eine der Klemmen 80 ist mit einer der Klemmen 81

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und die andere Klemme über einen Widerstand 82 mit Die Lichtenergie von dem fluoreszierenden Schirm 103

dem beweglichen Arm 83 eines Synchronvibrators 84 wird nach Umwandlung in Impulse durch die einzelnen

verbunden. Der Arm 83 kommt unter dem Einfluß einer Kurven der Schar 101 durch eine Linse 111 auf eine

Spule 85 abwechselnd mit festen Kontakten 86 und 87 fotoelektrische Zelle 112 geleitet und dort in elektrische des Vibrators 84 in Eingriff. Die Spule wird durch eine 5 Impulse umgewandelt. Diese elektrischen Impulse werden

Wechselspannungsquelle 88 erregt. durch einen Begrenzer 113 in Impulse von konstanter

Die Kontakte 86 und 87 sind mit Primärwicklung 89 Amplitude und Dauer umgewandelt. Der Begrenzer 113

eines Transformators 90 verbunden. Eine mittlere An- ist mit dem Eingang des Gates 110 verbunden. Der

zapfung der Wicklung 89 führt zu der zweiten Klemme 81. Ausgang des Gates 110. ist mit einem Integrator 114 Die Sekundärwicklung 91 des Transformators 90 ist mit i° und dieser durch Leitungen 115 mit einem Spannungs-

einem Verstärker 92 verbunden, der in Reihe mit einem vergleicher 116 verbunden, der von der in Fig. 4 oder 5

Amplitudenbegrenzer 93 geschaltet ist. Der Begrenzer gezeigten Art sein kann. Der Vergleicher 116 hat einen

seinerseits ist mit dem Eingang eines Phasendetektors 94 Eingang 117, dem eine Spannung zugeleitet wird, die die

verbunden, dessen zweitem Eingang die Wechselspannung augenblicklichen Werte der unabhängig Veränderlichenjy von der Quelle 88 zugeführt wird. Der Verstärker 92, 15 darstellt. Die Ausgangs- oder Steuerimpulse von dem

der Begrenzer 93 und der Phasendetektor 94 können Spannungsvergleicher 116 werden dem anderen Eingang

von üblicher Bauart sein. des Impulsgenerators 109 zugeleitet. Die Ausgangs-

Das Ausgangssignal des Phasendetektors 94 wird einer impulse des Vergleichers werden zudem einem Entlade-

Differenzierschaltung zugeleitet, die einen Kondensator 95 kreis 118 zugeführt, der mit dem Integrator 114 ver- und einen Nebenschlußwiderstand 96 aufweist und einen ao bunden ist. Schließlich wird der Schaltimpuls von dem

Ausgang 97 hat. Generator 109 einer Anzeigevorrichtung 119 zugeleitet,

Im Betrieb wird die algebraische Differenz zwischen z. B. einem mittelnden Registriervoltmeter.

den Spannungen an den Klemmenpaaren 80 und 81 Im Betrieb stellt die dem Klemmenpaar 105 zu-

durch den Vibrator 84 in eine Wechselspannung um- geleitete Spannung die Lage der senkrechten Spur des gewandelt. Diese Wechselspannung wird in einer Stufe 92 «5 Strahles auf dem Schirm 103 ein. Jede Bewegung entlang

verstärkt und auf einen vorhergewählten Amplitudenwert dieser Spur wird durch einen Impuls der Synchronisierung

begrenzt, bevor sie dem Phasendetektor 94 zugeleitet 108 gesteuert, die auch den Schaltimpuls des Generators

wird. Es ist klar, daß die Phase der Wechselspannung^ 109 in Gang setzt. So wird das Gate 110 in dem Augen-

die dem Phasendetektor zugeleitet wird, in Phase oder blick, in dem die Bewegung längs der Spur beginnt, um 180° phasenverschoben mit der Wechselspannung 30 eingeschaltet. Wenn der Strahl durch die Kurven 101

sein kann, die dem Phasendetektor durch die Quelle 88 unterbrochen wird, wird er moduliert oder in Einzel-

zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors impulse umgewandelt. Diese Folge von Lichtimpulsen

hat daher eine von zwei Richtungen, solange Ver- wird durch die Fotozelle 112 in eine Folge von elektrischen

änderungen in der Spannungsdifferenz zwischen den Impulsen umgewandelt, die über den Begrenzer 113 und

Klemmenpaaren 80 und 81 auftreten. Da die Spannungs- 35 das Gate 110 dem Integrator 114 zugeleitet werden,

änderungen durch den Begrenzer 93 wirksam zusammen- So werden die Impulse einer Folge gezählt und in eine

gedrängt werden, erzeugt der Phasendetektor ein Aus- Spannung umgewandelt, die die Zahl der Impulse darstellt,

gangssignal von ziemlich feststehender Größe. Wenn die in einer bestimmten Zeiteinheit auftreten. Diese

die Spannungsdifferenz jedoch durch Null geht, ändert Spannung wird fortlaufend mit der Spannung an dem

das Ausgangssignal des Phasendetektors jedesmal schnell 40 Klemmenpaar 117 verglichen; und in dem Augenblick,

seineRichtung.DieseÄnderungwirddurchdieDifferenzier- in dem gleiche Amplituden erreicht sind, schaltet ein

vorrichtung 95, 96 in einen kurzen elektrischen Impuls Steuerimpuls von dem Vergleicher 116 den Generator 109

umgewandelt. Folglich wird immer dann, wenn die aus, wodurch auch das Gate 110 abgeschaltet wird und

Spannung am Eingang 81 der Spannung am Eingang 80 die Zählung in dem Integrator aufhört. Zur gleichen

gleicht, ein Steuerimpuls am Ausgang 97 abgegeben. 45 Zeit betätigt der Steuerimpuls den Entladekreis 118,

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 werden und der Integrator 114 wird auf das Nullpotential

Kathodenstrahlen zum Abtasten der Kurvenschar ver- entladen.

wendet. Die hier gezeigte Vorrichtung weist einen durch- Die Dauer des Schaltimpulses, der von dem Generator sichtigen Schirm 100 auf, auf dem eine undurchsichtige 109 erzeugt wird, hängt sowohl von der Höhe der Spannung Kurvenschar 101 aufgezeichnet ist, die den in Fig. 2 B 50 an dem Klemmenpaar 117 ab, die die unabhängig Verdargestellten Kurven entspricht und so ausgerichtet ist, änderliche^y darstellt, als auch von der Zahl der Lichtdaß die Achse der unabhängig Veränderlichen x_ in Fig. 6 impulse, die von der Fotozelle 112 aufgenommen werden waagerecht verläuft. Die Vorrichtung weist ferner eine und die ihrerseits durch die Veränderliche .# bestimmt Kathodenstrahlenröhre 102 auf, die mit der gewöhnlichen wird. Wenn, wie in Fig. 2 B, eine lineare Skala für die Elektronenquelle samt Blenden versehen ist, um einen 55 ^-Koordinatenachse verwendet wird, zeigt die Dauer Elektronenstrahl auf einen fluoreszierenden Schirm 103 des vom Impulsgenerator 109 ausgehenden Impulses zu werfen. Die Röhre 102 besitzt ferner zwei waage- den Wert der abhängig Veränderlichen z.an. Mit anderen rechte Ablenkplatten 104, denen über Klemmen 105 Worten, der Generator 109 arbeitet als ein Funktionseine Spannung zugeleitet wird, die die augenblicklichen generator und gibt eine Spannung mit einer Zeitdauer-Werte der unabhängig Veränderlichen # darstellt. Die 60 charakteristik, die innerhalb eines Bereiches von Werten Röhre weist auch senkrechte Ablenkungsplatten 106 auf, veränderlich ist, die einem Wertbereich der abhängig die mit dem Ausgang eines Kippkreises 107 verbunden Veränderlichen z_ entsprechen. Jeder Steuerimpuls vom sind.' Der wiederkehrende Kippimpuls erzeugt eine Vergleicher 116 bestimmt einen Wert dieser Charaktesenkrechte, an dem Schirm 103 entlangstreichende Spur, ristik. Folglich zeigt der Vorrichtungsausgang 119 fortdie synchron mit Impulsen ist, die dem Generator 107 65 laufend den Wert der abhängig Veränderlichen z_ an. durch eine Synchronisierung 108 zugeführt werden. Die Es kann auch eine andere Art eines Funktionsgenerators Synchronisierung 108 setzt auch die einzelnen recht- verwendet werden. Beispielsweise kann der Ausgang des winkligen Impulse in Gang, die durch einen Impuls- Kippkreises 107 durch die Steuerimpulse des Vergleichers generator 109 erzeugt werden. Diese rechtwinkligen Im- 116 gesteuert werden. Dann kann eine Spannung, die pulse werden dem Steuerkreis eines Gates 110 zugeleitet. 70 einen Wert aus. einem Wertebereich für die abhängig

Veränderliche £ darstellt, erzielt und durch eine geeignete Meßvorrichtung angezeigt werden.

Wenn eine Kurvenschar behandelt werden soll, die positive und negative Werte zeigt, kann die Schar in zwei Gruppen geteilt werden, die durch eine Bezugslinie getrennt werden, und jede Gruppe kann dann einzeln behandelt werden. Diese Anordnung kann auch zur Behandlung einer Kurvenschar verwendet werden, bei der ein Wert einer Veränderlichen für zwei oder mehrere Werte einer zweiten Veränderlichen erhalten wird. In diesen beiden Fällen wird jede Gruppe gesondert ausgewertet, und die sich ergebenden Größen werden algebraisch kombiniert.

Claims

Patentansprüche: 1S

1. Verfahren zur Berechnung und Anzeige des Wertes der abhängig Veränderlichen ζ einer Funktion ζ — f (x, y), bei welchem eine Kurvenschar, die in einem Koordinatensystem die Beziehung der abhängig Veränderlichen ζ zu den beiden unabhängig Veränderlichen x, y darstellt, längs eines von χ abhängigen Punktes der Abszisse in Ordinatenrichtung abgetastet wird, bis der von y abhängige Punkt erreicht ist, und bei welchem der zugehörige 2-Wert in Abhängigkeit von der Zahl der geschnittenen Kurven angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenschar als y = g (x, z) in einem Koordinatensystem mit ^-Abszisse und 2-Ordinate aufgetragen ■ ist, daß ein von der Zahl der geschnittenen y-Kurven abhängiger Wert mit dem Wert der abhängig Veränderlichen y fortlaufend verglichen wird und daß, sobald der Vergleich ein vorbestimmtes Verhältnis ergibt, der dem dann erreichten Punkt zugeordnete z-Wert angezeigt wird.

2. Rechenvorrichtung zur Bestimmung des Wertes der abhängig Veränderlichen ζ einer Funktion z—f (x, y) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Auflagefläche für eine Kurvenschar, die in einem Koordinatensystem die Beziehung der abhängig Veränderlichen ζ zu den beiden unabhängig Veränderlichen x, y darstellt, ferner mit einer Einrichtung, welche die Kurvenschar in Ordinatenrichtung abzutasten und der Zahl der geschnittenen Kurven entsprechende Abtastsignale abzugeben vermag, wobei der Abstand der Abtastspur von der Ordinatenach.se mittels einer Einstellvorrichtung in Abhängigkeit von χ einstellbar, ist, sowie mit einer in Abhängigkeit von den Abtastsignalen gesteuerten Anzeigevorrichtung, welche ein dem jeweils zugehörigen Wert der abhängig Veränderlichen ζ entsprechendes Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven (16; 101) aufeinanderfolgende Werte von y in einem Koordinatensystem mit ^-Abszisse und ^-Ordinate darstellen und daß die Anzeigevorrichtung (25-42; 109-110, 113-118) einen Vergleicher (34; 116) mit einem ersten Eingang für die Abtastsignale und einem zweiten Eingang für den Augenblickswert von y besitzt sowie mit einer Vergleichsschaltung, die — sobald ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den beiden Eingangswerten erreicht ist — ein Steuersignal abgibt, welches die Größe des Ausgangssignals festlegt.

3. Rechenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigevorrichtung (25-42; 109-110, 113-118) eine das Ausgangssignal erzeugende und seine Größe in Abhängigkeit von der Abtastbewegung längs der Ordinate verändernde Resultatschaltung (25-29, 39-41; 109, 119) zugeordnet ist, die beim Empfang des Steuersignals vom Vergleicher (34; 116) die Größe des Ausgangssignals nicht weiter ändert.

4. Rechenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Auflagefläche (10) zusätzlich zu den Kurven' (16) in .einer gesonderten in Ordinatenrichtung verlaufenden Abtastspur Anzeigemarkierungen (19) für verschiedene z-Werte aufgetragen sind, die zwecks Änderung der Größe des Ausgangssignals von der Resultatschaltung (25-29, 39-41) abtastbar sind.

5. Rechenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultatschaltung (109, 119) ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe sich nach einer vorgegebenen Zeitfunktion ändert, und bei Beginn des Abtastvorganges von der Abtasteinrichtung (102-103, 106-108, 111-112) betätigt wird, um mit der Änderung der Ausgangssignalgröße zu beginnen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 767 517,824 865,697 483, 699453.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen