DE1798365C3 - Rückstrahl-(Wasserschall-)Entfernungsmeßgerät mit Kathodenstrahlanzeige - Google Patents

Description

Rückstrahlperioden synchronisierter Zeitablenkung proportional zur Kapazität der über den Steuerteil 7

des Kathodenstrahles über eine horizontale Strecke 2 eingeschalteten Kondensatoren C und damit zum

arbeitet. Durch einen Wasserschallsender 3 werden Eingangswert E₁.

Sendeimpulse in periodischer Folge abgestrahlt und Man kann aber auch, wie es in Fig. 3 dargestellt

die von einem reflektierenden Objekt 4 in der Entfer- 5 ist, den Meßwiderstand R_t ersetzen durch eine Gruppe

aung τ zurückkehrenden Echoimpulse von einem Was- von Meßwiderständen R_n. R_a, ..., R_t», deren Leit-

serschallempfanger 5 aufgenommen und nach Ver- werte, die je einer Stelle E_a, E₁₂, ...,E_1n eines digi-

stärkung in einem Empfangsverstärker 5a in der talen Eingangswertes E₁ zugeordnet sind, in gleicher

Kathodenstrahlröhre 1 durch Querablenkung zur Weise, wie zuvor für die Kondensatoren C beschrieben,

horizontalen Strecke 2 angezeigt. ₁₀ über Schalter S₂₁, S₂₄, ..., S₈, parallelschaltbar sind.

Zur Synchronisierung der Zeitablenkung des Ka- Die Schalterstellungen sollen aabei wieder von den

thodenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 1 und der Stellen E₂₁, E₂₄, ..., E_2n, eines digital vorgegebenen,

Abstrauiung der Sendeimpulse vom Wasserschaden- zweiten Eingangswertes E₄ als Steuergröße abhängig

der 3 ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Takt- sein und die Leitwerte der Meßwiderstände R_n. A₄₂,

geber vorgesehen, dessen den Takt bestimmende 15 .... /?₂„ dementsprechend der Wertigkeit der ihnen

Synchronisat'onsimpulse T gleichzeitig auf einen mit zugeordneten Stellen E_n, E₂₂, ..., E_2n entsprechen,

einem Steuerteil 7 versehenen Sägezahngenerator 6 Eine Vergrößerung des Leitwertes, d. h. Verkleine-

für die horizontale Ablenkung des Kathodenstrahles in rung des resultierenden Widerstandes des Meßwider-

der Kathodenstrahlröhre 1 und über einen Sendever- Standes A₂ bewirkt eine Vergrößerung des konstanten

stärker 8 auf den Wasserschallsender 3 geschaltet sind, ao Ladestromes i_L und damit bei konstanter Kapazität

Der zeitbestimmende Kreis des Sägezahngenera- der Gruppe der Kondensatoren C einen steileren An-

tors 6 (Fig. 2) enthält eine LadestromqueHe U_B, eine stieg der Sägezahnspannung u_a mit wachsendem Ein-

Kondensatoranordnung, bestehend aus einer Gruppe gangswert E₂.

von Parallelzweigen mit Kondensatoren C₁₁, C₁₂, Durch die Kombination beider beschriebener Steue-..., C_1n und ihnen zugeordneten Schaltern S₁₁, S₁₂, 25 rungsmöglichkeiten des Sägerahngenerators erhält ..., S_1n, sowie einen steuerbaren Lade widerstand A₁, man eine Sägezahnspannung i/_a, deren Anstieg gleichder der Kondensatoranordnung vorgeschaltet ist, und zeitig proportional zum Eingangswert £₂( Vergrößerung einen der Kondensatoranordnung nachgeschalteten, des Ladestromes /j, durch Parallelschaltung von Leitin Fig. 2 unveränderlichen Meßwiderstand A₂. werten) und umgekehrt proportional zum Eingangs-

Die Schalter S₁₁, S₁₂ S_1n werden durch einen 30 wert F₁ (Vergrößerung der resultierenden Kapazität

Eingangswert E₁ betätigt, der in digitaler Form mit der Gruppe der Kondensatoren C), insgesamt also

den Stellen E₁₁, £₁₂, ..., E_1n als Steuerweü für den proportional dem Quotienten EJE₁ zweier digital vor-

Anstieg der Sägezahnspannung u_a aus dem Steuerteil 7 gegebener Eingangswerte E₁ und E₂ steuerbar ist.

in die Schaltung eingegeben wird, derart, daß der Die genannten Eingangswerte E₁ und E₂ liegen be-

Schaltzustand des Schalters S₁₁ von der digitalen Stelle 35 sonders immer dann in digitaler Form vor, wenn sie

E₁,, der Schaltzustand des Schalters S₁₂ von der digi- in einem digitalen Rechner oder Daten-Verarbeitungs-

talen Stelle E₁₂ und der Schaltzustand des Schal- system entstehen oder beispielsweise in diesem parallel

ters S_1n von der digitalen Stelle E_1n bestimmt wird. zur Auswertung im Entfernungsmeßgerät weiter ver-

Ein Ladostrom iu fließt zunächst durch den Steuer- arbeitet werden sollen. Die digitale Meßwertverarbeibaren Ladewiderstand A₁. Dieser Ladewiderstand A₁ 40 tung hat aber unabhängig davon die bekannten Vordient in einem geschlossenen Regelkreis für einen teile der großen erreichbaren Genauigkeit und Reprokonsianten Ladestrom /t als Stellglied, um gemäß der duzierbarkeit, der Sicherheit gegen Störungen bei der Beziehung uc — UlIC) ■ jdt eine über der Zeit linear Übertragung über größere Strecken und der einfachen ansteigende Sägezahnspannung u_a zu erzielen. Die technischen Ausführung der Schaltungen.
Regelung erfolgt mittels der Ausgangsspannung eines 45 Bei der praktischen Anwendung der beschriebenen als Regler dienenden Differenzverstärkers K, der die Schaltungen für ein Entfernungsmeßgerät der genann-Differenz zwischen einer sehr konstanten Referenz- ten Art zieht man den sich umgekehrt proportional Spannungsquelle Uk als Sollwertgebor und der Regel- auswirkenden Eingangswert E₁ heran, um mit dem spannung Ur₂ an dem vom Ladestrom //, durchflos- Anstieg der Sägezahnspannung u_a den Eichfaktor für senen Meßwiderstand A₂ als Istwertgeber verstärkt. 50 die Entfernungsskala auf dem Schirm der Kathoden-

Um eine periodische Sägezahnspannung u_a zu er- strahlröhre 1 und damit einen maximal zu erfassende halten, wird ein während des Ladevorganges, d. h. Entfernungswert zu bestimmen und hat zugleich die während der Anstiegszeit der Sägezahnspannung u_a, Möglichkeit, durch bloßes Ändern des digitalen Eingeöffneter Schalter S* zur Entladung der Konden- gangswertes E₁ den Meßbereich sowohl im Entfersatoren C geschlossen, wenn die Sägezahnspannung 55 nungsmeßgerät als auch in möglicherweise parallel Ua einen vorgegebenen Betrag erreicht hat. Zu diesem geschalteten Rechnern zur Auswertung der Meßergeb-Zweck wird dann der Schalter S* (in der praktischen nisse umzuschalten, beispielsweise auf den Wert der Ausführung z. B. ein gesteuerter Transistor) von einer Entfernung r eines festgestellten reflektierenden Obbistabilen Kippschaltung K angesteuert. Das Wieder- jektes 4.

öffnen des Schalters St wird gleichzeitig mit dem Aus- 60 Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit c des Schallösen eines neuen Sägezahnes durch einen Impuls T les im Wasser nicht konstant ist, kann eine Kompen-

der Steuereinheit für die nächste Lotperiode bewirkt, sation bei dem vorliegenden Entfernungsmeßgerät auf

der die bistabile Kippschaltung K zurücksetzt. einfache Weise dadurch erzielt werden, daß in der

Bei der bisher beschriebenen Schaltung gemäß Schaltung für die Zeitablenkung, also für die Erzeu-

Fig. 2 ist der Anstieg der Sägezahnspannung u_a bei 65 gung der Sägezahnspannung u_a, jeweils die momentan

konstantem — in seiner Größe durch die Referenz- gegebene, stetig durch ein nicht mehr im Rahmen dieser

Spannungsquelle Ut und/oder durch den Meßwider- Erfindung zu beschreibendes Meßgerät ermittelte und

stand Λ. beeinflußbaren — Ladestrom i_L umgekehrt als digitale Größe vorliegende Ausbreitungsgeschwin-

digkeit c als Eingangswert E₂ zusätzlich berücksichtigt wird. Man erhält dadurch ein Entfernungsmeßgerät mit kombinierter Schaltung nach Fig. 2 und Fig. 3, in dem der sich auf den Anstieg der Sägezahnspannung Ua umgekehrt proportional auswirkende Eingangswert E₁ nach Maßgabe eines gewünschten Wertes der Entfernung r und der direkt proportional sich auswirkende Eingangswert E₂ als schallgeschwindigkeitsabhängige Korrekturgröße gleichzeitig eingreifen.

Die resultierende Zeitablenkung des Kathodenstrahles, d. h. die Geschwindigkeit, in der der Leuchtfleck die Strecke 2 auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 1 durchläuft, ist somit einem wählbaren Entfernungsbereich umgekehrt und der gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit c direkt proportional.

In Fig. 1 wurde der Übersichtlichkeit halber eine Schaltung mit getrenntem Wasserschallsender 3 und -empfänger 5 gewählt. Die Erfindung betrifft aber gleichermaßen die bekannten Ausführungen von Entfernungsmeßgeräten mit gemeinsamen Sende- und Empfangsschwingern und nachgeschalteter Weiche für das auszusendende und das empfangene Schallsignal sowie solche Geräte, die anstelle der eingangs beschriebenen Entfernungsanzeige durch Querablenkung eines Leuchtpunktes auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre 1 eine Schaltung zur Hellsteuerung des Leuchtpunktes verwenden. Die in Fig. 2 und Fig. 3 symbolisch als Kontakte dargestellten Schalter 5 werden in der Praxis durch im Schaltbetrieb betriebene Transistoren realisiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 ^ generators durch eine analog vorgegebene Steuergröße, Patentansprüche · ζ. B. eine Steuerspannung, eingestellt. Wenn der Steuer- wert nicht in analoger, sondern in digitaler Form vor-

1. Nach dem Rückstrahlverfahren, insbesondere liegt, muß bei den bekannten Geräten zunächst eine mit Schallwellen im Wasser, arbeitendes Entfer- 5 Digital-Analog-Umsetzung der Steuergroße erfolgen, nungsmeßgerät mit Anzeige der Entfernung auf Damit ergibt sich ein unerwünscht hoher Schaltungseiner Kathodenstrahlröhre mit zu den Rückstrahl- aufwand bei oft unbefriedigender Genauigkeit oder Perioden synchronisierter Zeitablenkung des Ka- Reproduzierbarkeit zwischen Steuergroße und AusthodenstrabJes durch die Ausgangsspannung eines gangswert.

Sägezahngenerators mit steuerbarem Anstieg der io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ent-Sägezahnspannung, dadurch gekenn- fernungsmeßgerät der eingangs gekennzeichneten Art zeichnet, daß im Sägezahngenerator (6) eine zu schaffen, dessen Sägezahngenerator unmittelbar Gruppe von einzelnen mittels Schaltern (S₁₁, S₁₂, durch einen digital vorgegebenen Eingangswert steuer-

..., S_1n; S_n, S₄₄, S_1n) parellelschaltbaren bar ist. . .

Kondensatoren (C₁₁, C₁₈, .... C₁,) oder Wider- 15 Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß m einer ersten ständen (R_n, A₂₈, .... A₈,) vorgesehen ist, die je Weise dadurch gelöst, daß im Sagezahngenerator eine einer Stelle (E₁₁, E₁,, ..., E₁,; E_n, E_n, ..., JE₈,) Gruppe von einzelnen mittels Schaltern parallelschalteines digitalen Eingangswertes (E₁; EJ zugeordnet baren Kondensatoren vorgesehen ist, die je einer Stelle sind, wobei die Kapazitätswerte der Kondensa- eines digitalen Emgangswertes zugeordnet sind, wobei toren bzw. die Leitwerte der Widerstände entspre- ao die Kapazitäfcswerte der Kondensatoren entsprechend chend der Wertigkeit der ihnen zugeordneten Stel- der Wertigkeit der ihnen zugeordneten Stellen gestaflen gestaffelt sind und die Schalter in Abhängigkeit feit sind und die Schalter in Abhängigkeit vom Zuvom Zustand der sie ansteuernden Stellen des stand (O oder L) der sie ansteuernden Stellen des digidigitalen Eingangswertes geöffnet oder geschlossen talen Eingangswertes geöffnet oder geschlossen werden, werden. 15 Dadurch wird erreicht, daß die Digital-Analog-

2. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, da- Umsetzung in einem Zuge im Sägezahngenerator durch gekennzeichnet, daß im Falle parallelschalt- selbst vollzogen wird, so daß sich eine einfache Schalbarer Kondensatoren der Eingangswert (E₁) nach tung mit hoher Genauigkeit erzielen läßt.

dem Wert der Entfernung (r) eines vorher festge- Die gestellte Aufgabe wird in einer anderen Weise

stellten reflektierenden Objektes (4) einstellbar ist. 30 dadurch gelöst, daß im Sägezahngenerator eine Gruppe

3. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, da- von einzelnen mittels Schaltern parallelschaltbaren durch gekennzeichnet, daß im Falle parallelschalt- Meßwiderständen vorgesehen ist, die je einer Stelle barer Kondensatoren der Eingangswert (E₁) nach eines digitalen Eingangswertes zugeordnet sind, wobei einem maximal zu erfassenden Entfernungswert die Leitwerte der Meßwiderstände entsprechend der einstellbar ist. 35 Wertigkeit der ihnen zugeordneten Stellen gestaffelt

4. Mit Schallwellen im Wasser arbeitendes Ent- sind und die Schalter in Abhängigkeit vom Zustand fernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- (O oder L) der sie ansteuernden Stellen des digitalen kennzeichnet, daß im Falle parallelschaltbarer Eingangswertes geöffnet oder geschlossen werden.
Widerstände der Eingangswert (EJ proportional Der Anstieg Au/At der Sägezahnspannung ist bei dem Wert der Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) der 40 Wahl des erstbeschriebenen Lösungsweges umgekehrt Schallwellen im Wasser einstellbar ist. proportional, bei Wahl des zweitbeschriebenen Lö-

5. Mit Schallwellen im Wasser arbeitendes Ent- sungsweges direkt proportional dem digital vorgegefernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- benen Eingangswert. Daraus ergibt sich die vorteilkennzeichnet, daß bei Vorhandensein sowohi der hafte Möglichkeit, d:': beiden angegebenen Lösungs-Gruppe paralielschaltbarer Kondensatoren als 45 wege zu kombinieren, wodurch man eine Sägezahnauch der Gruppe parallelschaltbarer Widerstände spannung erhält, deren Anstieg dem Quotienten zweier von den beiden Eingangswerten der erste (E₁) pro- digital vorgegebener Eingangswerte proportional ist. portional zum Wert einer Entfernung (r) und der Eine derartige Steuerung ist bei Entfernungsmeßzweite (EJ proportional zum Wert der Ausbrei- geräten der genannten Art wünschenswert, bei denen tungsgeschwindigkeil: (c) der Schallwellen im Was- 50 der Anstieg der zur Zeitablenkung dienenden Sägeser ist. zahnspannung umgekehrt proportional zu einer vorgegebenen Entfernung und direkt proportional zu einer gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen im Wasser gewählt wird.

55 In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Entfernungsmeßgerätes nach der Erfindung,

Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Rück- Fig. 2 die Schaltung eines Sägezahngenerators nach

strahlverfahren, insbesondere mit Schallwellen im 60 Fig. 1 für einen umgekehrt proportional eingehenden Wasser arbeitendes Entfernungsmeßgerät, mit An- Eingangswert und

zeige der Entfernung auf einer Kathodenstrahlröhre Fig. 3 eine Ergänzung zum Sägezahngenerator

mit zu den Rückstrahlperioden synchronisierter Zeit- nach Fig. 2 für direkt proportional eingehenden Einablenkung des Kathodenstrahles durch die Ausgangs- gangswert.

spannung eines Sägezahngenerators mit steuerbarem 65 Das dargestellte, nach dem Rückstrahlverfahren

Anstieg der Sägezahnspannung. mit Schallwellen im Wasser arbeitende Entfernungs-

Bei bekannten Entfemungsmeßgeräten dieser Art meßgerät (Fig. 1) ist zur Anzeige der Entfernung r mit

wird der Anstieg der Sägezahnspannung des Sägezahn- einer Kathodenstrahlröhre 1 versehen, die mit zu den