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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Abfrage des Informationsinhaltes
eines Schieberegisters Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
zur Abfrage des Informationsinhaltes eines Schiebregisters in zu der Reihenfolge
der Einspeicherung umgekehrter Reihenfolge.
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Als Anwendungsfall für ein solches Verfahren kommt beispielsweise
die lagerichtige Aufzeichnung von aus zwei in zueinander entgegengesetzten liotrichtungen
vorgenommenen Echolotungen gewonnenen Echosignalen bei gleichbleibender Bewegungsrichtung
des Aufzeichnungsorgans in Betracht.
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Bei Lotungen, die nacheinander in zwei entgegengesetzten Richtungen
erfolgen, ergibt sich nämlich im Falle der Direktaufzeichnung der Echosignale folgendes
Dilemma: Führt man das Aufzeichnungsorgan, wie üblich, in gleichbleibender Richtung
über den Aufzeichnungsträger, so werden die Echosignale der einen Lotrichtung in
spiegelbildlich verkehrter Reihenfolge aufgezeichnet; wünscht man aber eine lagerichtige
Aufzeichnung dieser Echosignale, dann muß das Aufzeichnungsorgan von einer Mittelstellung
aus immer abwechselnd nach oben und nach unten geführt werden oder es müssen zwei
Aufzeichnungsorgane vorgesehen sein, nämlich Je eines für die eine und für die andere
Schreibrichtung.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die aus einer der beiden Lotrichtungen
stammenden Echosignale in der Reihenfolge ihres Eintreffens zwischenzuspeichern
und das Zwischengespeicherte beim Aufzeichnungsvorgang in umgekehrter Reihenfolge
aus dem Speicher abzufragen, um mit einem einzigen Schreiborgan in gleichbleibender
Aufzeichnungsrichtung dennoch eine lagerichtige Aufzeichnung der Echosignale beider
Lotrichtungen zu erzielen.
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Elektrische bzw. elektronische Speicher, die ohne Schwierigkeiten
rückwärts abgefragt werden können, sind bereits bekannt, nämlich beispielsweise
Magnettrommel- und Ringkernspeicher. Man wird aber in dem vorgenannten Falle als
Zwischenspeicher ein Schieberegister bevorzugen, da es den Vorteil der geringen
Zugriffszeit eines elektronischen Speichers mit dem Vorteil eines verhältnismäßig
geringen technischen Aufwandes in sich vereinigt.
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Der Verwendung eines Schieberegisters für den genannten Zweck stand
jedoch bisher die Schwierigkeit entgegen, daß man die Schieberichtung nicht ohne
erheblichen zusätzlichen technischen Aufwand umkehren kann. Insbesondere bei Schieberegisern
mit so großen Stufenzahlen, wie sie zur Speicherung von Echosignalen erforderlich
sind, nimmt der für die Umkehrbarkeit der Schieberichtung benötigte Aufwand ein
wirtschaftlich nicht mehr vertretbares Maß an.
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Die Erfindung ermöglicht die Rückwärtsabfrage eines Schieberegisters,
ohne, daß es einer Umkehr der Schieberichtung bedarf.
Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß bei der Abfrage der Ausgang und der Eingang des
Schieberegisters zusammengeschaltet werden (Ringschaltung), daß ferner das Schieberegister,
wenn es n Speicherelemente aufweist, die in der Zeit t abgefragt werden sollen,
bei der Abfrage mit einer Schiebefrequenz f = n ( n t ) t getaktet wird, und daß
von den hierbei zyklisch am Ausgang des Schieberegisters erscheinenden Binärinformationen
immer nur jede (n - 1) -te Information ded Schreiborgan zugeführt wird.
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Dieses intermittierende Abfragen wird schitung6maßig dadurch verwirklicht,
daß man in die vom Ausgang des Schieberegisters zum Schreiborgan führende Leitung
ein Und-Tor einschaltet, dessen zweiten Eingang an den Ausgang eines (n - 1) -stufigen
Ringzählers anschließt und den Eingang dieses Ringzähler6 an den bei der Abfrage
benutzten Schiebetaktgenerator anschaltet.
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In der Zeichnung ist ein zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignetes Schaltungsbeispiel (Blockschaltbild) im . ra.'ienhang mit einer für zwei
entgegengesetzt gerichtete Lotungen ausgebildeten Lotanlage und einer Schreibregistriereinrichtung
dargestellt.
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Hierin sind SW 1 und EW 1 zwei als Sender bzw. Empfänger dienende
Schallwandler für die Echolotung zur Meeresoberfläche MO. Für die zum Meeresboden
MB gerichtete Lotung sind der Schallsender SW 2 und der Empfänger EW 2 vorgesehen.
S 1 und S 2 sind Generatoren zur Erzeugung der Sendeimpulse; E 1 und E 2 sind Empfangsverstärker.
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Zum Aufzeichnen der Echosignale dient ein gebräuchliches Schreibregistriergerät,
bei dem eine Schreibnadel SN mittels eines ständig umlaufenden Riemens R über ein
stromempfindliches Registrierpapier RP geführt wird. Dieses Papier wird geschwärzt,
sobald an der Kontaktschiene KS, auf der die Schreibnadel mit ihrem anderen Ende
schleift, elektrische Impulse eintreffen.
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Im vorliegenden Beispiel ißt vorgesehen, daß die aus der zur neeresoberfläche
gerichteten Lotung (MO-Lotung) gewonnenen Echosignale zwischengespeichert werden1
während die aus der zum Meeresboden gerichteten Lotung (MB-Lotung) unmittelbar aufgezeichnet
werden0 Als Zwischenspeicher dient das Schieberegister SR.
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Der Standort, von dem diese Doppellotungen ausgehen, wird bei der
Aufzeichnung gemäß dem vorliegenden Beispiel einer festen Linie, nämlich der mit
X bezeichneten Papiermitte, zugeordnet. Allerdings kommen dann die Anderungen der
Tiefenlage des Lotgerätes als Verformungen der aufgezeichneten Linie der Oberflächenecho6
O rd der Linie der Bodenechos BE zum Ausdruck. Man kann diesen Abbildung fehler
jedoch vermeiden, indem man das Oberflächenecho als Signal für die Beendigung der
Einspeicherung benutzt.
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An dem Riemen R ist ein Nocken N angebracht, welcher bei jedem Riemenumlauf
einmal den Nockenkontakt NK kurzzeitig schließt.
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Der hierdurch abgegebene Stromimpuls dient unmittelbar als Startimpuls
zur Auslösung der Abfrage des Speicherinhaltes des Schieberegisters
SR;
außerdem aber werden aus diesem Impuls mittels der elektrischen Verzögerer V 1,
V2 und V 3 auch die Impulse zur Auslösung der übrigen Vorgänge abgeleitet, nämlich
Beendigung der Abfrage und Beginn der MB-Lotung sowie Beginn und Beendigung der
nächsten MO-Lotung und des Einspeicherns.
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Die Zeitverzögerung, die der Verzögerer V 1 bewirkt, ist gleich der
Zeitdauer, in welcher die Schreibnadel SN vom oberen Rand bis zur Mitte X des Registrierpapiers
gelangt, wo die Abfrage aufhören und die MB-Lotung einsetzen soll. Die Zeitverzögerung
des Verzögerers V 2 dagegen ist gleich der Zeitdauer,welche die Schreibnadel vom
oberen bis zum unteren Papierrand braucht, und die Zeitverzögerung des Verzögerers
V 3 schließlich, der seinen Eingangsimpuls vom Ausgang des Verzögerers V 2 bekommt,
ist gleich der zum Einspeichern vorgesehenen Zeitdauer, da sein Ausgangsimpuls die
Beendigung des Einspeicherns bewirken soll.
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Sofern jedoch, wie bereits als möglich erwähnt, das Oberflächen echo
als Kennsignal für die Beendigung der Einspeicherung ausgenutzt werden soll, wird
man anstelle des Verzögerers V 3 eine Schwellenwertetufe SS vorsehen, die) wie dies
gestrichelt angedeutet ist, zwischen den Ausgang des mpfangsverstärkers E 1 und
den Eingang des Oder-Tores T 1 geschaltet wird, auf den der Verzögerer V 3 arbeitet.
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Die Schwellenwertstufe SS mul> 80 eingestellt sein, daß nur Echosignale
von solcher Stärke durchgelassen werden, wie sie bei einem Oberflächenecho zu erwarten
sind, während die schwächeren Fischechos unterdrückt werden.
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Bei der nachfolgenden Erläuterung des Wirkungsablaufs sei angenommen,
daß das Schieberegister SR n = 100 Speicherelemente aufweise, und daß die Lotzeit
einer MOwLotung t1 = 1 sec. betrage.
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Die Beschreibung der Vorgänge beginnt mit dem Moment, in dem die Schreibnadel
SN den unteren Papierrand erreicht hat und die MO-Lotung sowie das Einspeichern
ausgelöst werden sollen. Der Auslöseimpuls, der in diesem Augertlick von dem Verzögerer
V 2 abgegeben vird, gelangt über die Leitung L 1 gleichzeitig an den Eingang des
Verzögerers V 3, an den Sendegenerator S1 und über das Oder-Tor T 1 an den Eingang
eines bistabilen Multivibrators M 1, der sich bis dahin in Stellung I befand (d.h.,
daß sein Ausgang I auf L und sein Ausgang II auf 0 stand). Dieser Multivibrator
M 1 wird durch den Auslöseimpuls in die Stellung II gekippt. Dadurch werden die
Und-Tore T 2 und T 3 entsperrt, so daß das Und-Tor T 2 die vom Empfangsverstärker
E 1 kommenden Echosignale an den Eingang des Schieberegisters SR gelangen läßt,
während gleichzeitig das Und-Tor T 3 den Clockfrequenzgenerator CG 1, der die Schiebetaktspannung
beim Einspeichern liefern soll, über das Oder-Tor T 4 an die Schiebeleitung des
Schieberegtetere SR anschließt. Die Frequenz des Clockfrequanzgenerators CG zuß
f1 = n/t1 sein.
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Die Lotzeit t1, und damit die Frequenz f1 richtet sich nach dem jeweils
vorliegenden Tiefenmeßbereich. Sofern die Anlage auf verschiedene Tiefenbereiche
umschaltbar ausgebildet ist, muß also auch der Clockfrequenzgenerator auf die entsprechenden
Frequenzen umschaltbar sein. Nachdem im vorliegenden Beispiel n = 100 und t1 = 1
sec. angenommen ist, ergibt sich fl = 100 Hz.
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Nach Ablauf der Lotzeit t1 gelangt der Ausgangsimpuls des Verzögerers
V 3 - ebenfalls über das Oder-Tor T 1 - an den Eingang des Multivibrators M 1 und
kippt diesen in die Stellung I zurück, wodurch die Und-Tore T 2 und T 3 wieder gesperrt
werden. Damit ist der Eingang des Schieberegisters gesperrt und der Clockirequenzgenerator
CG 1 von der Schiebetaktleitung getrennt, also die Einspeicherung beendet.
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Währenddessen hat der Riemen R die Schreibnadel SN mit seinem jetzt
rückwärtigen Trumm hinter dem Registrierpapier RP wieder nach oben geführt. Es verstreicht
aber noch eine gewisse Zeit, bis die Schreibnadel SN über die obere Umlenkrolle
des Riemens R an den oberen Papierrand gelangt ist. Während dieser Zeit verharrt
daß Schieberegister SR bzw. die gesamte Schaltung in dem am Ende von t1 eingenommenen
Zustand.
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Hat die Schreibnadel SN den oberen Papierrand vollends erreicht, fio
wird, wie erwähnt, der Nockenkontakt N betätigt. Dessen Impuls gelangt über das
Oder-Tor T 5 an den Eingang des bistabilen Multivibrators H 2 und kippt diesen Hultivibrator
von Stellung I in
Stellung II, womit das Und-Tor T 6 entsperrt und
der für die Abfrage vorgesehene Clockfrequenzgenerator OG 2 über das Oder-Tor T
4 an die Schiebetaktleitung des Schieberegisters SR angeschaltet wird.
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Durch das zur Beendigung des Einspeicherns bewirkte Zurückkippnn des
Multivibrators M 1 in Stellung I ist gleichzeitig das Und-Tor T 7 entsperrt worden,
wodurch der Ausgang des Schieberegisters mit seinem Eingang verbunden ist.
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Das Schieberegister arbeitet somit in Ringschaltung, d.h., daß die
gespeicherten Informationen nicht ausgeschoben werden1 sondern in diesem Ring beliebig
oft umlaufen können.
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Der Ausgang des Schieberegisters SR ist außerdem durch die Leitung
L 2 mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators M 3 verbunden, und zwar über
ein Und-Tor T 8, dessen zweiter Eingang am Ausgang eines Ringzählers RZ liegt. Dieser
Ringzähler wird ständig von dem Clockfrequenzgenerator CG 2 getaktet.
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Wenn nun von dem Clockfrequenzgenerator CG 2 eine Schiebetaktfrequenz
f2 geliefert wird, die, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, (n - 1) -fach höher ist
als die zum Einspeichern benutzte Frequenz des Clockfrequenzgenerators CG 1, also
2 = 9 900 Hz, und wenn ferner als Ringzähler RZ, wie gleichfalls vorgeschlagen,
ein solcher mit n - 1 = 99 Stufen verwendet wird, von denen im übrigen immer nur
eine auf L steht, so spielt sich die Rückwärtsabf age folgendermaßen ab:
Nach
den ersten 99 Schiebetakten, wenn also alle Binärinformationen um 99 Stellen weitergerückt
sind, ist die als letzte eingespeicherte Information gerade vom Eingang bis zum
Ausgang des Schieberegisters gelangt, während am Eingang dann die als vorletzte
eingespeicherte Information steht; gleichzeitig ist der Ringzähler RZ einmal ungelaufen,
und sein Ausgang steht wieder auf L. Da dieses L das Jnd-Tor T 8 entsperrt1 gelangt
die gerade am Ausgang des Schieberegisters SR stehende Information an den monostabilen
Multivibrator M 3 und kippt ihn (sofern es ein L ist) in seine Stellung II. Der
Multivibrator M 3 gibt hierbei über die Leitung L 3 einen Schreibimp 18 an die Schreibnadel
SN ab; die Länge dieses Impulses, welche t1/n betragen muß, wird durch entsprechende
Bemessung der Kippzeitkonstante des Multivibrators M 3 festgelegt.
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Die als letzte eingespeicherte In formation ist aber normalerweise
das Oberflächenecho, und somit wird sie richtigerweise als erste aufgezeichnet.
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Nach weiteren 99 Schiebetakten wird dann die als vorletzte eingespeicherte
Information von Eingang an den Ausgang des Schieberegisters gerückt sein usw. Auf
diese Weise wird von den zyklisch am Regieterausgang vorbeigeführten Binärinformationen
immer nur jede 99. Information dem Schreiborgan zugeführt.
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Während also die Einspeicherung in der Reihenfolge 1, 2, 3 ... 99,
100 erfolgte, geht die Abfrage in der Reihenfolge 100, 99 ... 3, 2, 1 vor sich,
und wegen der (n - 1) -fach höheren'Schiebetaktfrequenz folgen die abgefragten Informationen
mit einem zeitlichen Abstand
t1/n aufeinander, d.h. korrekt mit
der Periodendauer der beim ein speichern verwendeten Taktfrequenz f1 = n/t1.
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Damit ist die lagerichtige Aufzeichnung der HO-Lotung gewährleistet.
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Wenn die Schreibnadel SN an der Linie X angekommen ist, gibt der Verzögerer
V 1 seinen Impuls über das Oder-Tor T 5 an den Multivibrator M 2, wodurch dieser
in Stellung I zurückkippt. Damit wird das Und-Tor T 6 gesperrt und der Clockfrequenzgenerator
CG 2 von der Schiebetaktleitung des Schieberegisters SR wieder abgeschaltet. Gleichzeitig
bekommt der Generator S 2 über die Leitung L 4 einen Startimpuls für den Beginn
der anschließenden MB-Lotung.
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Am Ende der MB-Lotung leitet dann ein neuer Impuls des Verzögerers
Y 2 die nächste Lotperiode ein.
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Wie an sich bekannt, kann man den Aufzeichnungsmaßstab ohne Änderung
der Schreibnadelgeschwindigkeit dehnen, indem man für die Speicherabfrage eine Clockfrequenz
wählt, welcher niedriger ist als die bei der Einspeicherung verwendete. Sofern eine
solche Hanstabdehnung bei der Aufzeichnung der HO-Lotung gewünscht wird, muß die
Frequenz des Clockgenerators CG 2 im verhältnis der Maßstabdehnung herabgesetzt
werden. Die übrigen Bedingungen des Erfindungnvorschlages bleiben hierbei jedoch
erhalten.