DE1058411B - Stufenweise Regelung der Verstaerker von mindestens zwei Verstaerkern, insbesondere in Anlagen zur Orts-bestimmung mit Unterwasserschall, die das Summe-Differenzverfahren anwenden - Google Patents

Description

Bei Entfernungsmeßverfahren,, die insbesondere zur Ortsbestimmung mit Unterwasserschall dienen, werden bei Anwendung des Summe-Differenzverfahrens mindestens zwei Verstärker benutzt. Für die Verstärker, die für die Verstärkung und Phase zu jedem und gleichem Zeitpunkt einander gleiche oder in einem bestimmten Verhältnis stehende Werte aufweisen müssen, verwendete man bisher zur Verstärkungsregelung geeichte Spannungteiler, und zwar für jeden Verstärker einen, die gemeinsam eingestellt werden. Die Verstärkung wird hierbei z. B. stufenweise geregelt, um eine Übersteuerung der beiden Verstärker durch die Echoimpulse zu vermeiden. Diese Einstellung erfolgte bisher auf mechanischem Wege. Soll die Verstärkungsregelung zeitlich nach einem Programm relativ schnell und/oder die Verstärkungsänderung taktmäßig erfolgen, möglicherweise synchron mit einem fernen Taktgeber, so erfolgt die mechanische Einstellung des Spannungsteilers nicht ausreichend betriebssicher.

Die stufenweise Regelung der Verstärker nach der Erfindung weist diesen Nachteil nicht auf. Nach der Erfindung besitzt die Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen definierten Verstärkungsregelung von mindestens zwei Verstärkern ohne Beeinflussung der Phase mittels als Schalter wirkender Gleichrichter das Kennzeichen, daß in jedem Verstärker eine der Anzahl der gewünschten Verstärkungsstufen, entsprechende Anzahl bekannter Schallgleichrichter angeordnet sind, die mittels in einer Kette von bekannten monostabilen Multivibratoren erzeugter Steuerspannungen entsprechend dimensionierte Widerstände in der Weise schalten, daß nacheinander die gewünschten Stufen der Verstärkung an den Verstärkern wirksam werden, und zwar so, daß gleiche oder in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehende Werte der Verstärkung in jeder Stufe erzielt werden.

Die Verwendung von Gleichrichtern als Schalter und von Multivibratoren ist an und. für sich bekannt. Durch die erfindungsgemäße Kombination dieser beiden Schaltelemente wird jedoch eine einfache, sichere und schnell arbeitende Verstärkungsregelung bei Verstärkern im Gegensatz zu der rein mechanischen in Anlagen für die Ortung mit Unterwasserschall, die das Summe-Differenzverfahren anwenden, erhalten.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert.

In Fig. 1 ist an einem Ausführungsbeispiel das Prinzip der Steuerung eines als Schalter wirkenden Gleichrichters dargestellt. Eine zu teilende Spannung t/3 liegt an der Serienschaltung der Widerstände 41, 42 und des Gleichrichters 44. Ist die Spannung U5 negativ, so ist der Gleichrichter 44 gesperrt, damit der Widerstand 42 wirkungslos, und UA ist dann

Stufenweise Regelung der Verstärker
von mindestens zwei Verstärkern,
insbesondere in Anlagen zur Ortsbestimmung mit Unterwasserschall,
die das Summe-Differenzverfahren
anwenden

Anmelder:

ELECTROACUSTIC

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Kiel, Westring 425/429

Hans Otten, Kiel-Holtenau,
ist als Erfinder genannt worden

gleich £73. Während der Zeit, in der i/5 positive Werte hat, ist infolge des geringen Durchlaß Widerstandes von Gleichrichter 44 der Widerstand 42 wirksam, und (74 wird entsprechend dem Verhältnis der Widerstände 41 und 42 gegenüber U 3 verringert. Der Widerstand 43 ist dabei vergleichsweise groß gegenüber dem von 42. Die Größe der positiven und negativen Werte von U5 ist nun neben der Dimensionierung der Bauteile so gewählt, daß der Gleichrichter 44 einerseits so weit im Sperrgebiet arbeitet, daß zeitliche Schwankungen des Sperrwiderstandes das Spannungsverteiltuigsverhältnis im gesperrten Zustand nicht wesentlich beeinflussen, und andererseits so weit im Durchlaßgebiet, arbeitet, daß zeitliche Schwankungen seines Durchlaßwiderstandes das Spannungsverteilungsverhältnis im Durchlaßzustand nicht wesentlich beeinflussen. Diese Dimensionierung ist um so leichter durchführbar, je mehr sich die Gleichrichterkennlinie der eines Schalters nähert, und je geringer die Exemplarstreuungen des Sperr-Durch-'

4-5 laß-Punktes werden.

Fig. 2 zeigt die Anwendung des vorher beschriebenen Prinzips in einer Anlage zur Ortsbestimmung mit Ultrawasserschall mit Hilfe des Summe-Differenzverfahrens in einem Ausführungsbeispiel

In Fig. 2 sind beispielsweise zwei Verstärker Vl und V2 dargestellt, deren Ausgangsspannungen nach der Erfindung geregelt werden. Am Ausgang der Verstärker Vl, V2 sind so viele Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 angeordnet, wie Spannungs-

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Claims (9)

eilerstufen erforderlich sind, beispielsweise vier. Den .Is Schalter arbeitenden Gleichrichtern 21 bis 24 bzw. I bis 34 wird über die Widerstände 2, 4, 6, 8 bzw. 2,14, 16, 18 und 25 bis 28 eine negative Spannung Jv zugeführt, so daß sämtliche Gleichrichter gesperrt ind, wodurch die Widerstände 1, 3, 5, 7 bzw. 11,13, .5,17 ausgeschaltet sind und Ul bzw. U 2 gleich den ^.usgangsspannungen ihrer zugehörigen Verstärker ind. Über die Kondensatoren 49 bis 52, gegebenenalls auch ohne diese, werden den in diesem Beispiel laarweise gleichzeitig geschalteten Gleichrichtern 21, II bis 24, 34 in zeitlicher Folge positive Spannungsmpulse zugeführt, so daß in zeitlicher Folge die gleichrichter 21, 31 bis 24, 34 leitend werden und datrit ebenfalls in zeitlicher Folge die Widerstände 1, .1 bis 7,17 wirksam werden. Die Widerstände 1, 3, >, 7 bzw. 11, 13, 15, 17 bilden zusammen mit den Viderständen 9 bzw. 19 die gewünschten Spannungseilerstufen, wobei der Widerstand 9 bzw. 19 auch [en Innenwiderstand der Ausgangsschaltung des Vertärkers Vl bzw. V 2 darstellen kann. Statt der Ohmschen Spannungsteilung kann auch ine kapazitive angewendet werden, so daß 1, 3, 5, 7 ind 9 einerseits und 11,13,15,17 und 19 andererseits .Is Kapazitäten auszubilden wären. Die Spannungen /1, U2 können weiteren Verstärkern, falls erforderich, zugeführt werden. Die zeitliche Folge der Steuermpulse kann mit bekannten Mitteln, beispielsweise nit einer Kette A' von monostabilen Multivibratoren, rzeugt werden. Bei dem vorzugsweisen Betrieb mit aktmäßiger Auslösung wird die Kette von einem ivnchronisierimpuls Us ausgelöst, der weiterhin synhron den Ultraschallsender der Unterwasserschallirtungsanlage tastet. Bei Rückgang jedes Gliedes der vette in die Ruhestellung wird das nachfolgende aus- ;elöst, so daß an den Anoden der Systeme. Il bis 14 lie in Fig. 3 in zeitlicher Abhängigkeit beispielsweise dargestellte Impulsfolge auftritt. Die Kette K st lediglich prinzipiell dargestellt. Ihre Anwendung iat den Vorteil, daß durch entsprechende Einstellung ler Zeitkonstante C-R, falls erforderlich, jedes Glied ler Kette zeitlich verschieden lange Impulse erzeugt md damit verschieden lange Schaltzeiten der einzelien Verstärkungsstufen eingestellt wrerden können, 3ie Kette kann auch, wenn statt einer taktmäßigen Auslösung eine einmalige Auslösung erfolgt, als Ring msgeführt werden, wodurch sich eine für beide Verstärkerzüge gleiche Modulation ergeben würde. Die Kette K läßt sich auch ersetzen, beispielsweise durch Schaltröhrchen mit mehreren Elektroden oder Relais-.Öhren. Ferner können die Gleichrichter mit umgekehrter Polarität Verwendung finden, so daß die Bteuerspannungen ebenfalls umzupolen wären. Die iVahl der Schaltelemente 1, 3, 5, 7 und 9 einerseits and 11,13,15,17 und 19 andererseits kann auch so getroffen werden, daß in den Verstärkerzügen ungleiche Verstärkungsänderungen vorgenommen werden. Die Kondensatoren 35 bis 38 dienen lediglich zur Entkopplung. Bei annähernd genau als Schalter arbeitenden Gleichrichtern und genügend geringen Exemplarstreuungen des Sperr-Durchlaß-Punktes kann der gewünschte zeitliche Verlauf auch erreicht werden, indem eine in der Größe der Spannung zeitlich veränderbare Steuerspannung Verwendung findet. Ohne diese Voraussetzung zeigt Fig. 4 ein Beispiel der Erfindung, das erlaubt, die Regelung der Verstärkung in Abhängigkeit von einer sich zeitlich ändernden Steuerspannung durchzuführen. Die Gleichrichter 21, 31 bis 24, 34 sind wiederum im Ruhezustand durch Uv gesperrt. Über die Widerstände 45 bis 48 werden den paarweise geschalteten Gleichrichtern 21, 31 bis 24, 34 in zeitlicher Folge positive Spannungsimpulse von den monostabilen Multivibratoren MI bis MIV zugeführt. Die monostabilen Multivibratoren MI bis MIV sind hier jeder für sich selbständig und auf eine vorzugsweise kurze Verzögerungszeit eingestellt. Jedem Gitter der in Ruhe leitenden Systeme 1 der monostabiten Multivibratoren AiI bis MIV wird je eine Vorspannung UvI bis Uv& zugeführt. Diese Spannungen liegen in ihrer Größe zwischen den Werten Null und der Spannung, die ein sicheres Rückkippen der Multivibratoren in die Ruhelage gewährleistet. Im praktischen Falle beträgt beispielsweise UvI = O Volt, Uv2 = 1 Volt, Uv3 = 2 Volt und Uv 4 = 4 Volt. Den Gittern der Systeme 1 der Multivibratoren MI bis MIV wird außerdem an Cl die gemeinsame Spannung CCl zugeführt, durch deren zeitlichen Verlauf die Verstärkungsregelung bestimmt wird. Der zeitliche Verlauf von UCl ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. In Ruhe ist !7C 1 = 0. Zum Zeitpunkt i0 werde durch Schließen des Kontaktes B der Kondensator Cl auf die Spannung U 6 aufgeladen, und zur Zeitf0' beginne mit dem Öffnen von B die Entladung von Cl, beispielsweise entsprechend der Zeitkonstanten Cl-i?l. Die Spannungen an den Gittern der jeweiligen Systeme 1 zeigen dann den mit I bis IV bezeichneten Spannungsverlauf. Zum Zeitpunkt i0 werden die Systeme 1 sämtlicher ' Multivibratoren gesperrt und die Systeme 2 leitend, so daß an den Anodenwiderständen der Systeme 2 Spannungsabfälle auftreten, die bewirken, daß die Gleichrichter 21, 31 bis 24, 34 leitend werden und die Widerstände 1, 3, 5, 7 bzw. 11, 13, 15, 17 eingeschaltet sind. Das Schließen und Öffnen des Kontaktes B erfolgt beispielsweise periodisch, wobei beim jedesmaligen öffnen des Kontaktes B der Sender der Ortungsanlage für Unterwasserschall getastet wird. Erreicht nun die Gitterspannung der Systeme 1 jeweils den für das Rückkippen der Multivibratoren MI bis MIV erforderlichen Wert, so wird infolge der verschiedenen Werte von UvI bis L/v 4 zunächst der Multivibrator MI, dann MII, dann MIII, dann MIV zurückkippen, wodurch die zugehörigen Gleichrichter gesperrt und die entsprechenden paarweise zugehörigen Widerstände 1, 11; 3,13; 5,15 und, 7,17 in den Ausgängen der beiden Verstärker Vl und V2 nacheinander abgeschaltet werden. Patentansprüche:

1. Stufenweise Regelung der Verstärkung von mindestens zwei Verstärkern, insbesondere in Anlagen zur Ortsbestimmung mit Unterwasserschall, die das Summe-Differenzverfahren anwenden, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem. Verstärker eine der Anzahl der gewünschten Verstärkungsstufen entsprechende Anzahl bekannter Schaltgleichrichter angeordnet ist, die mittels in einer Kette von bekannten monostabilen Multivibratoren erzeugten Steuerspannungen entsprechend dimensionierte Widerstände in der Weise schalten, daß nacheinander die gewünschten Stufen der Verstärkung an den Verstärkern wirksam werden, und zwar so, daß gleiche oder in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehende Werte der Verstärkung in jeder Stufe erzielt werden.

2. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Ausgängen der Verstärker (Vl, V2) in Serie mit Schaltgleichrichtern (21 bis 24 und 31 bis 34)

liegende Widerstände (1, 3,5, 7) und (11,13,15, 17) angeordnet sind, wobei diese Gleichrichter paarweise über Widerstände (2,12; 4,14; 6,16; 8,18 und 25 bis 28) durch eine negative Spannung Uv gesperrt sind, und daß diese Sperrung der Gleichrichter durch positive Spannungsimpulse (Uli bis J7I4) einer Kette von monostabilen Multivibratoren, die nacheinander an die paarweise angeordneten Gleichrichter gelegt werden, aufgehoben wird.

3. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden positiven Spannungsimpulse (!7Il bis UI4) einer Kette von monostabilen Multivibratoren (Il bis 14) entnommen werden, die von einem Synchronisierimpuls (Us) ausgelöst wird, der der Kathode des monostabilen Multivibrators (II) zugeführt ist.

4. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette monostabiler Multmbratoren als Ring ausgebildet ist, der nicht taktmäßig, sondern nur einmalig ausgelöst wird.

5. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante (R · C) jedes Gliedes der Kette monostabiler Multivibratoren veränderlich ist.

6. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Stufenregelung der Verstärker (Vl, VT) in Abhängigkeit von einer sich zeitlich in der Größe ändernden Spannung in der Weise durchgeführt ist, daß den Gittern der Systeme (1) der Multivibratoren (MI bis MIV) Vorspannungen (UVl bis UVi zugeführt werden, denen durch Schließen eines Kontaktes (B) eine Spannung ([76) zugefügt ist, die einen Kondensator (Cl) auf diese Spannung auflädt, und daß beim Öffnen des Schalters (B) die Kondensatorspannung durch Entladen über einen Widerstand (R 1) nach einer Zeitkonstante (Rl-Cl) abfällt und hierbei zunächst der Multivibrator (MI), dann (MIT), dann (MIII) und darauf (MIV) zurückkippt und auf diese Weise die eingeschalteten Widerstände (1, 3, 5, 7 bzw. 11, 13, 15, 17) paarweise, d. h. zunächst die Widerstände (1, 11), darauf (3, 13) usw., abgeschaltet werden.

7. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen des Schalters (B) periodisch erfolgt.

8. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Widerstände (1, 11; 3, 13 usw.) so dimensioniert sind, daß sie beim Einschalten über die Gleichrichter die Phase in den Ausgängen der Verstärker (Vl und VZ) nicht ändern.

9. Stufenweise Regelung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgleichrichter (21 bis 24 und 31 bis 34) an Stelle der Widerstände als Spannungsteiler Kondensatoren schalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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