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Echoloteinrichtung mit wenigstens einer Braunsehen Röhre Bei Echoloteinrichtungen
mit Braunscher Röhre als Anzeigevorrichtung wird der Kathodenstrahl im allgemeinen
längs einer Durchmesserlinie von oben nach unten über den Schirm abgelenkt. Es ist
be kannt, den erforderlichen Synchronismus durch einen sogenannten Taktgeber zu
erzielen, der sowohl den Generator für die Ablenkung des Kathodenstrahies als auch
die Auslösung des Lotimpulses und gegebeneuf alls noch weitere Vorgänge, beispielsweise
einen Multivibrator als Verzögerungseinrichtung steuert, der seinerseits ein weiteres
Kippgerät für eine Ausschnittsanzeige aus der Lotperiode mit seiner Rückflanke auslöst.
Im Gegensatz zu einer solchen Ausschnittsanzeige wird die Anzeige der gesamten Lotperiode
im folgenden der Kürze halber als obere sichtsanzeige bezeichnet. Um auf einer solchen
Übersichtsanzeige möglichst viel erkennen zu können, ist es zweckmäßig, den Strahiweg
während der Lotperiode möglichst lang zu machen, so daß relativ große Braunsche
Röhren benötigt werden. Es ist auch bereits bekannt, den Strahiweg auf mehrere nebeneinanderstehende
Zeilen aufzuteilen, wobei man dann mit kleineren Braunschen Röhren auskommt. Von
einer solchen Einrichtung macht die Erfindung Ge brauch.
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Die Erfindung betrifft eine Echoloteinrichtung mit wenigstens einer
Braunschen Röhre, auf welcher ein n-zeiliges Oszillogramm der gesamten Lotperiode
dargestellt wird, und einem elektrischen Taktgeber zur Auslösung der Lotimpulse
und zeichnet sich dadurch aus, daß die Frequenz des Taktgebers durch eine Frequenzteilung
mittels eines elektronischen Zählers gewonnen wird, der die einstellbare Frequenz
eines dauernd schwingenden Muttergenerators durch die Zahl n teilt und eine die
Zeilen distanzierende Treppenspannung erzeugt, und daß der Muttergenerator eine
Sägezahnspannung an das eine Plattenpaar der Braunschen Röhre liefert, während die
Treppenspannung an das andere Plattenpaar dieser Röhre angelegt ist, dem auch das
Echosignal zugeführt wird.
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Während bei den bisher bekannten Echoloteinrichtungen der Taktgeber
das frequenzbestimmende Element der Echoloteinrichtung war, bezieht dieser nunmehr
seine Frequenz über einen Frequenzteiler aus einem Muttergenerator, und erst die
Frequenz des letzteren ist diejenige, welche die gesamte Echoloteinrichtung beherrscht
und welche manuell einstellbar ist. Der Vorteil dieser Einrichtung besteht darin,
daß die Zeilenfrequenz und die Lotfrequenz unabhängig von gewollten Änderungen der
letzteren stets starr miteinander gekoppelt sind und alle Synchronisierschwierigkeiten
fortfallen, die sich ergeben, wenn ein selbständiger Zeilengenerator vorgesehen
ist, der lediglich durch den Lotimpulsgenerator bzw. den diesen steuemden Taktgeber
synchronisiert wird.
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Es ist zwar schon eine Echoloteinrichtung mit einem die Auslösung
der Lotimpulse steuernden elektrischen Taktgeber bekannt, bei dem außer der Taktgeberfrequenz
noch eine höhere Frequenz im Gerät erzeugt wird, um mit dieser Frequenz während
ausgewählter Ablenkperioden eine Skala zu schreiben, die als Tiefenskala benutzt
wird, jedoch wird dieser frei schwingende Generator durch die Taktgeberfre quenz
lediglich synchronisiert, wobei sich Schwieri,,-keiten bezüglich der Stabilität
dieser Synchroniso rung bei gewollten Änderungen der Frequenz des Taktgebers ergeben.
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Eine besonders zweckmäßige und einfache Ausführungsform der Erfindung
ergibt sich, wenn n 2 gewählt wird, d. h. wenn zwei Zeilen auf den Röhrenschirm
geschrieben werden. In diesem Falle kann man einen binären Zähler in Form eines
bistabilen Multivibrators verwenden, der an einer Ausgangsklemme unmittelbar die
die Zeilen distanzierende mäanderförmige Treppen spannung liefert. Bei nur zwei
Zeilen ergibt sich auch der Vorteil, daß man diese Zeilen geniigend weit auseinanderlegen
kann, um auf diese Weise ausreichend Platz für die seitliche Auslenkung des Kathodenstrahles
durch das Echo zu schaffen, ohne daß dieses Echo von der einen Zeile bis in die
andere hineinreicht, wodurch Zweifel und Mehrdeutigkeiien entstehen können.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, und zwar bezieht sich dieses Ausfühuungsbeispiel auf den Fall,
daß außer einer Braunschen Röhre für die Über-
sichtsanzeige noch
eine weitere Braunsche Röhre füT die Ausschnittsanzeige vorgesehen ist. Es ist zwar
schon bekannt, auf einer einzigen Braunschen Röhre abwechselnd die Übersichtsanzeige
und die Ausschnitts anzeige zur - Darstellung zu bringen. In der Praxis hat sich
jedoch gezeigt, daß es für das Bedienungspersonal insbesondere auf Fischereifahrzeugen
einfacher ist, wenn beide Anzeigen gleichzeitig dauernd;: nebeneinander sichtbarsind.
Man kommt in diesem Falle auch mit wesentlich kleineren Braunschen Röhren aus, falls
man, wie hier vorgesehen, für die Übersichtsanzeige ein mohrzeiliges Oszillogramm
benutzt. Auf der Übersichtsanzeige kann derjenige Teil, welcher in der Ausschnittsanzeige
vergrößert dargestellt ist, durch Auftasten heller gemacht werden als der übrige
Teil der Großbildanzeige, so daß jederzeit erkennbar ist, zu welchem Teil der Großbildanzeige
die jeweilige - Ausschnittsanzeige gehört.
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In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Draufsicht auf die Schirme
der beiden Röhren und in Fig. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung dargestellt,
während Fig. 3 eine praktisch ausgeführte Schaltung für die wesentlichen Teile nach
Fig. 2 zeigt.
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In Fig. 1 ist die linke Röhre 1 für das tSbersichtsbild bestimmt,
während die rechte Röhre 7 der Ausschnitts anzeige dient. Das Übersichtsbild besteht
aus zwei senkrechten Zeilen 2 und 3 für die Meßbereiche 0 bis 240 m und 240 bis
480 m. Die Echoauslenkungen 4 des Leuchtfieckes geschehen horizontal, also derart,
daß Echoanzeigen und Skalenstriche genau senkrecht aufeinander stehen. Dieses ist
grundsätzlich anders, als es z. B. mit Hilfe von zwei Kippgeräten nach dem Bild-
und Zeilenverfahren des Fernsehens geschieht, bei dem schrägliegende Skalenstriche
entstehen, aber horizontalliegende Echos. Läßt man die Skalenstriche dunkel über
den K athodenstrahlschirm laufen, so können die Echos hell gesteuert werden. Im
Übersichtsbereich erscheint auf der Skala ein kurzer heller Strich 5, -der mittels
eines Drehknopfes 6 im Übersichtsbereich stetig hin und her geschoben werden kann
und der dem Teilbereich entspricht, der auf dem Rabhodenstrahlschirm der Röhre 7
angezeigt wird. Die Länge -des Teilbereichs 5 möge etwa 15 m betragen, so daß auf
dem Schirm der Röhre 7 über dem Grundecho 15 m angezeigt werden. Jedes Echo des
Übersichtsbereichs der Röhre 1 kann somit mit Hilfe des Knopfes 6 auf den Nullpunkt
der Skala der Röhre 7 hingeschoben werden. Die Wassertiefe eines Echos wird dadurch
genau gemessen, daß in diesem Augenblick die Grobabiesung des Übersichtsbereichs
und die-Feinablesung addiert werden. Statt der zwei senkrechten Skalenstriche in
Fig. 1 können auch-vier oder mehrere Striche benutzt werden, wo durch noch das Auflösungsvermögen
im tXbersichtsbereich weiter erhöht werden kann. Die Einrichtung nach der Erfindung
hat außer dem Bedienungsknopf für das Verschieben des -Teilbereichs innerhalb des
ständig vorhandenen Übersichtsbildes noch einen weiteren Bedienungsknopf 9 zur kontinuierlichen
Veränderung der Lotfolge in Abhängigkeit der Wassertiefe. Die Verwendung- zweier
Katbedenstrahlrohren gleichzeitig hat auch noch den Vorteil, mit gleichen Netzspannungen
für eine Kathodenstrahlröhre zwei gleiche Röhren - betreiben zu können und ein rein
slektrisch arbeitendes Gerät.zu. haben, bei dem im-
mer die höchstmögliche Lotfolge
zur Erzielung einer möglichst häufigen Anzeige benutzt werden kann. Die Röhren selbst
brauchen nur Schirmdurchmesser bis etwa 100 mm zu haben, da beide Röhren durch vorgesetzte
Linsen betrachtet werden können. Die weiteren technischen Vorteile bei dem Apparat
nach der Erfindung werden verdeutlicht an Hand eines Ausführungsbeispiels das die
geschilderten Funktionen ermöglicht und nachfolgend an Hand eines Blockschemas und
verschiedener Einzelschaltungen eingehend erläutert werden soll.
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Ein Kippgerät 51 (Fig. 2), das als Muttergenerator für den gesamten
Fischseher arbeitet und als einziges Schaltelement- mit seiner Kippfreqüenz ~bestimmend
ist für die Meßgenauigkeit und die Anzeigebereiche des Gerätes, erzeugt eine sägezahnförmige,
linear ansteigende Kippspannung für das zu beschreibende Beispiel von einer Frequenz,
die dem halben Meßbereich des Übersichtsbereichs entspricht. Der Meßbereich des
Gerätes möge 480m sein, so daß das Kippgerät eine Ablenkspannung darstellt, die
dem Meßbereich Orbis -240 m entspricht, d. h., das Gerät kippt mit 3,125 Hz, bezogen
auf eine Schallgeschwindigkeit im Wasser von 1500 m/see. Von diesem Kippgerät 51
wird im Augenblick des Rücklaufs eine steile negative Spannungsspitze an einen elektronischen
Zähler 52 abgegeben. Dieser ist ein aus der Fernseh-und Impulszähltechnik bekannter
bistabiler Mu;ltivibrator, an dessen Ausgang eine Rechteckspannung entsteht, die
auf das Horizontalplattenpaar 53 des Ubersichtsbildes gegeben wird. Der senkrechte
Skalenstrich des Übersichtsbildes springt somit abwechselnd in die beiden Endlagen
2 und 3 und bildet die Skala des Übersichtsbereichs in der Stellung 2 von 0 bis
240 m und der Stellung 3 von 240 bis 480 m.
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Die Gittervorspannung der Kathodenstrahlröhre für das Übersichtsbiid
1 ist so gewählt, daß die Skalenstriche unsichtbar oder nur sehr schwach sichtbar
sind. Vom Zähler 52 wird der Taktgeber 56 über einen Steuerimpuls immer dann erregt,
wenn das Kippgerät zwei Impulse an den Zähler abgegeben hat, d. h., der Zähler schaltet
den Taktgeber immer nur dann, wenn der Leuchtpunkt auf dem Übersichtsbild 1. bei
480 m angekommen ist. Der Taktgeber 56 erregt den Ultraschallsender 57, der seinen
Impuls an das Wasser abgibt.
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Vom Zähler 52 wird mittels eines gleichen Steuerimpulses, wie er
zum Taktgeber 56 gelangt, eine Verzögerungseinrichtung 58 geschaltet, die z. B.
aus einem monostabilen Multivibrator besteht, dessen Impulslänge mittels eines Potentiometers
stetig oder mitteils eines Stufenschalters feinstufig verändert werden kann. Die
Verzögerungseinrichtung 58 erzeugt also ein Rechtecksignal, dessen Beginn mit dem
Sendeimpuls zusammenfällt und dessen Ende dazu benutzt wird, einen - weiteren monostabilen
Multivibrator 59 zu erregen, dessen Zeichenlänge einmalig so-eingestellt ist daß
sie der Länge des auf der Kathodenstrahlrähre 7 gewünschten Teilbereichs entspricht.
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Das positive Signal des Multivibrators 59 wird auf das Gitter 65 des
Obersichtsbildes 1 gegeben, wodurch ein kurzer heller Strich 5 auf der Skala des
Übersichtsbereichs entsteht. Das Ende des Verzögerungssignals aus 58 bewirkt den
einmaligen Start des Kippgerätes 61, das eine senkrechte Auslenkung des Elektronenstrahls
von oben nach unten auf der Röhre 7 bewirkt. Die Helligkeit dieser Röhre ist genügend
groß und fest eingestellt, genau wie selbstverständlich
die Schärfe
für beide Röhren einmalig eingestellt wird. Alle Echos, die nach Reflexion am Grund
oder an den Fischen auf den Empfänger 62 gelangen, werden in einem Geradeaus- oder
tJberlagerungsverstärker 63 verstärkt und auf das Horizontalablenkplattenpaar der
Röhre 7 und nach einer Spannungsteilung auf das Horizontalablenkplattenpaar des
Übersichtsbildes gegeben. Eine kleine Teilspannung wird nach Gleichrichtung zur
Hellsteuerung der Echos auf dem Übersichtsbild dem Gitter 65 der zugehörigen Röhre
zugeleitet. Die vom Kippgerät 61 erzeugte Ablenkspannung entspricht dem gewünschten
Teilbereich der Röhre 7, in diesem Beispiel als 15 m. Zur Einstellung der höchstmöglichen
Lotfolge kann über den Schalter 120 eine Steuereinrichtung 130 betriebsbereit gemacht
werden, die dafür sorgt, daß bei Beendigung des Signals aus dem Multivibrator 59
das Kippgerät zur Rückschaltung gezwungen wird und die Ablenkung des Übersichtsbereichs
und die Impulsaussendung neu beginnen läßt.
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Eine zweckmäßige Ausführung des Kippgerätes 51, des Zählers 52, der
Verzögerungseinrichtung 58, des Multivibrators 59 und des Kippgerätes 61 nach Fig.
2 sind im einzelnen und in ihrer Zusammenwirkung in Fig. 3 dargestellt. Die Elektronenröhre
14 ist als Sperrschwinger geschaltet. der zur schnellen Entladung des Kondensators
15 dient, der der eigentliche Kippkondensator ist und der über die Röhre 16 aufgeladen
wird. An den Leitungen 17 und 18 entsteht somit die Kippspannung, die der Vertikalablenkung
des Übersichtsbildes zugeleitet wird. Die Amplitude der Ablenkspannung kann mittels
des Potentiometers 19 und die Frequenz mittels des Potentiometers 20 verändert werden.
Während des kurzzeitigen Schwingens des Sperrschwingers 14 wird durch Gleichrichtung
dieses Signals mittels der Diode 21 am Punkt 22 eine kurze negative Spannungsspitze
erzeugt, die eine sehr steile Flanke besitzt und dem den Elektronenröhren 24 und
25 gemeinsamen Widerstand 23 zugeleitet wird. Der bistabile Multivibrator als rückgekoppelter
Gleichstromverstärker mit den Röhren 24 und 25 arbeitet nun derart, daß abwechselnd
die beiden Röhren geöffnet und geschlossen werden. wenn an 22 ein Signal des Kippgerätes
ankommt. Jedes zweite Mal gibt die Anode der Röhre 24 einen impuls an das Gitter
der Röhre 26 ab, die als Steuerröhre für den Taktgeber dient. Der Steuerimpuls wird
über Leitung 27 dem Taktgeber (56 in Fig. 2) zugeleitet, der entweder ein Stoß generator
zur Erzeugung eines Ultraschallimpuises durch Kondensatorentladung in Verbindung
mit einer Funkenstrecke ist oder ein bekannter Röhrengenerator. Über Leitung 28
erhält das Horizontalpiattenpaar für die Distanzierung der Zeilen des Übersichtshildes
die notwendige Ablenkspannung, deren Größe mittels des Spannungsteilers 29 und 30
eingestellt ist. Das in der Röhre 26 erzeugte Steuersignal für den Taktgeber wird
über den Kondensator 31 der Verzögerungseinrichtung zugeleitet. die aus den Röhren
32 und 33 als monostabiler Multivibrator ausgebildet ist. Während die Röhre 32 im
Ruhestand der Schaltung durch eine feste Gittervorspannung immer geschlossen ist,
wird sie über den Kondensator 31 durch den Steuerimpuls geöffnet und die Röhre 33
kurzzeitig geschlossen, bis die Ladung des Kondensators 34 über die Widerstände
25 abgeflossen ist. Die Länge der Verzögerung zwischen Impulsaussendung der Echoloteinrichtung
und Beginn des Teillotbereichs ist also bestimmt durch
die Zeitkonstante C (34) R
(35), die über Schalter in feinen Stufen- zur Grobeinstellung und über Potentiometer
stetig eingestellt werden kann. Über den Kondensator 36 wird bei Beendigung der
durch die Röhren 32 und 33 hergestellten Verzögerungszeit der sogenannte Blendenmultivibrator
mit den Röhren 37 und 38 erregt, der ein Rechtecksignal erzeugt, dessen Länge durch
den Kondensator 39 und die Widerstände 40 bestimmt ist. Über Leitung 41 wird dieses
Rechtecksignal dem' Steuergitter der Kathodenstrahlröhre 1 für das Übersichtsbiid
zur Hellsteuerung zugeleitet. Gleichzeitig erhält das negativ vorgespannte Steuergitter
einer Gasentladungsröhre 42 über den Kondensator 43 ein kurzes positives Steuersignal,
das die Zündung bewirkt und den Kondensator 44 sehr schnell entlädt und damit das
Kippgerät für die Ausschnitts anzeige auf der zweiten Kathodenstrahlröhre 7 startet.
Auch dieses Kippgerät besitzt eine Elektronenröhre 45 zur Aufladung des Kippkondensators
44 mit kons.tantem Strom. Nur eine einmalige Ablenkspannung kann entstehen, weil
die Gastriode 42 eine Wiederholung der Entladung verhindert. Über die Leitungen
46 und 47 wird die entstehende Ablenkspannung mit den Vertikalablenkplatten der
Ausschnittsanzeigeröhre verbunden. Eine geringe Spannung am Abgriff des Potentiometers
48 ist notwendig, um den Leuchtpunkt für die Ausschnittsanzeigeröhre im Ruhezustand
außerhalb des Bildschirmes zu halten, weil andernfalls durch die benötigte Helligkeit
der Leuchtschirm der Röhre einbrennen würde. Die Amplitude der Ablenkung für die
Ausschnittsanzeige wird mittels des Potentiometers 49 und die Ablenkgeschwindigkeit,
die dem Teilmeßbereich entspricht, durch Kondensator 44 und Widerstand 50 bestimmt.
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Statt der hier im Beispiel zur Anwendung gebrachten zwei Kathodenstrahlröhren
läßt sich auch eine genügend große Zweistrahlröhre verwenden, wenn man eine nicht
zu große Darstellung der Echoamplituden auf dem Teillotbereich wünscht.
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In dem Beispiel ist ferner von der Hellsteuerung der Echos Gebrauch
gemacht, was aber besonders beim Loten in kleineren Meßbereichen nicht erforderlich
ist. Es können die Skalenstriche auch immer auf dem Leuchtschirm sichtbar sein,
wenn man Beginn und Ende des Teilbereichs auf dem Übersichtsbereich durch zwei einseitige
Zacken sichtbar macht, so daß diese Zacken nicht mit Echo anzeigen verwechselt werden
können, die Auslenkungen symmetrisch nach beiden Seiten zum Skalenstrich bewirken.
Will man ferner nicht nur zwei senkrechte Striche im Übersichtsbild benutzen, sondern
vier oder acht usw. so werden mehrere elektronische Zählstufen, wie sie im angeführten
Beispiel beschrieben sind, hintereinandergeschaltet verwendet.
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Zusammenfassend können in jedem Fall Übersichtsbild mit Kathodenstrahlröhre
und Feinanzeige mit Kathodenstrahlröhre immer gleichzeitig beobachtet werden, wodurch
während des Fischens am Grund unter Zuhilfenahme der Feinanzeige in der Nähe der
Grundanzeige die pelagisch vorhandenen Fische auf anderen Wassertiefen zwischen
Oberfläche und Grund nicht übersehen werden können.
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Als großer Vorteil für eine Einrichtung nach dem gezeigten Beispiel
muß nochmals die alleinige Abhängigkeit der gesamten Funktion von einem einzigen
Muttergenerator erwähnt werden, der für die Herstellung von Geräten nach der Erfindung
große Bedeutung hat, weil die auf die Leuchtschirme der
Kathodenstrahlröhre
aufgebrachten Flutlichtskalen nur einer Veränderung unterliegen, wenn die Meßbereiche
des Gerätes umgestellt werden sollen, was durch Veränderung einer einzigen Zeitkonstante
im Muttergenerator erfolgt.
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Werden auf dem Übersichtsbild mehr als zwei senkrechte Zeilen geschrieben,
so muß die Spannung, welche auf die zu den Zeilenablenkplatten senkrechten Platten
gegeben wird, um die Distanz zwischen den Zeilen zu erzeugen, treppenförmig sein,
während sie im Falle von nur zwei Zeilen die Form einer einstufigen Treppe, also
Mäander- oder Zinnenform annimmt.