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Verfahren und Schaltungsanordnung zur lagerichtigen Aufzeichnung
von aus zwei in zueinander entgegengesetzten Lotrichtungen vorgenommenen Echolotungen
gewonnenen Echonignalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lagerichtigen Aufzeichnung
von aus zwei in zueinander entgegengesetzten Lotrichtungen vorgenommenen Echolotungen
gewonnenen Echosignalen in gleichbleibender Aufzeichnungsrichtung sowie eine Schaltungsanordnung
zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Es ist in der Schleppnetzfischerei bereits bekannt, an der Öffnung
des Netzen einen mit Schaliwandlern versehenen Schwimmkörper, eine sogenannte Netzsonde,
anzubringen. Von dieser Netzsonde aus werden u.a. Vertikallotungen vorgenommen,
und zwar jeweils eine Lotung nach oben, zum Meeresspiegel, und eine Lotung nach
unten, also zum Heeresgrund.
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Ferner ist es bekannt und gebräuchlich, die eintreffenden Echosignale
mittele eines Schreibregistriergerätes, auch Echelotschreiber genannt, nach ihrer
Lage und ihrer Stärke aufzuzeichnen.
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Bei Lotungen, die nacheinander in zwei zueinander entgegengasetzten
Richtungen erfolgen, ergibt sich jedoch ein gewisses Dilemma im Falle der Direktaufzeichnung
der Echosignale:
Führt man nämlich das Aufzeichnungaorgan, 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 der Echosignale, dann muß das Aufzeichnungsorgan
immer abwechselnd von einer Hittelstellung aus 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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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die aus zwei entgegengesetzten
Lotrichtungen stammenden Echosignale mit einem einzigen Schreiborgan in gleichbleibender
Aufzeichnungsrichtung, und dennoch lagerichtig, aufzuzeichnen. Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, 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.
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Als Zwischenspeicher für die Zvecke der Erfindung wird man 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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Da man jedoch die Schieberichtung nicht ohne erheblichen technischen
Aufwand umkehren kann, geschieht das Abfragen dieses Zwischenspeichers
im
Sinne der Erfindung zweckmäßig in der Weise, daß die Zustände (L oder 0) der n einzelnen
Speicherelemente des -währenddessen stillgesetzten - Schieberegisters der Reihe
nach, und zwar in der Schieberichtung, mittels eines (n + 1) -stufigen Ringzählers
abgefragt werden.
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Schaltungsmäßig wird die Erfindung dadurch verwirklicht, daß jedem
Speicherelement des Schieberegisters ein Und-Gatter zugeordnet wird, dessen einer
Eingang mit dem Ausgang des Speicherelementes und dessen anderer Eingang mit dem
Ausgang eines Elementes des Ringzählers verbunden ist, und zwar in solcher Anordnung,
daß das in der Schieberichtung erste Speicherelement des Schieberegisters der auf
die Nullstellung folgenden Stellung des Ringzählers und jedes folgende Speicherelement
des Schieberegisters der nächsthöheren Stelle des Ringzählers zugeordnet ist; die
Ausgänge aller dieser Und-Gatter werden an eine gemeinsame, zum Aufzeichnungsorgan
führende Leitung (Schreibleitung) angeschlossen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines zu seiner Ausübung
geeigneten Schaltungsbeispiels (Blockschaltbild) näher erläutert.
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In der Zeichnung sind SW 1 und SW 2 zwei Schalleender und EW 1 und
EW 2 zwei Schallempfänger für die beiden Lotrichtungen.
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S 1 und S 2 sind Generatoren zur Erzeugung der Sendeimpulse; E 1 und
E 2 sind Eipfangsverstärker.
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Im Zusammenhang mit der Schaltung ist ein gebräuchliches Schreibregistriergerät
scheoatiech dargestellt, bei dem eine Schreibnadel SN mittels eines ständig umlaufenden
Riemens R über ein stromempfindliches Registrierpapier RP geführt wird. Die die
Aufzeichnung bewirkenden Stromimpulse werden der Kontaktschiene KS zugeführt, auf
der das andere Ende der Schreibnadel SN schleift.
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Am Riemen R ist ein Nocken N angebracht, welcher bei jedem Riemenumlauf
jeden der beiden Nockenkontakte NK 1 und NK 2 einmal kurzzeitig schließt, wodurch
jeweils ein kurzer Stromimpuls erzeugt wird. Der Impuls des Nockenkontaktes NK 1
veranlaßt die Aussendung eines Lotimpulses durch den Schalisender SW 1, der zur
Meeresoberfläche gerichtet zu denken ist, und zugleich die Einspeicherung der aus
dieser Lotung empfangenen Echosignale, während der Impuls des Nockenkontaktes NK
2 die Ab frage des Speicherinhaltes des Zwischenspeichers auslöst.
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Als Zwi6chenspeicherdient das Schieberegister SR. Aus Gründen der
Ubersichtlichkeit der Zeichnung weist das dargestellte Schieberegister nur fünf
Speicherelemente M 1 ... M 5 auf.
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Die tatsächlich erforderliche Anzahl von Speicherelementen richtet
sich jeweils nach der Größe des Mcßbereiches und dem gewünschten Auflösungsvermögen.
Bekanntlich dienen als Speicherelemente eines Schieberegisters bistabile Multivibratoren,
und einer der beiden Ausgänge eines Multivibrators ist als wirksamer Ausgang mit
dem Eingang des folgenden Mulivibrators gekoppelt.
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Jeden dieser Speicherelenente M 1 ... M 5 ist ein Und-Gatter G 1 bzw.
G 2 ... G 5 zugeordnet, dessen einer Eingang mit den Ausgang des Speicherelementes
und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Elementes des Ringeählers RZ verbunden
ist, und zwar in solcher Anordnung, daß das in der Schieberichtung erste Speicherelement
M 1 des Schieberegisters der auf die Nullstellung folgenden Stellung 1 des Ringzählers
RZ und jedes folgende Speicherelement H2, M3 ... des Schieberegisters der nächsthöheren
Stelle 2, 3 ... des Ringzählers zugeordnet ist; die Ausgänge der Und-Gatter G 1
... G 5 sind an eine gemeinsame -Leitung L 1 angeschlossen, die über den Empfangsverstärker
E 2 zu der Schreibnadel SN führt und daher im folgenden kurz als Schreibleitung
bezeichnet wird.
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Nachstehend werden die verschiedenen Wirkungsabläufe beschrieben:
Die gezeichnete Anlage ist eo ausgebildet, daß die aus der mit dem Schallsender
SW 1 und dem Empfänger EW 1 vorgenommenen Lotung stammenden Echosignale zwischengespeichert
werden. Es möge sich um die Lotung zur neeresoberfläche handeln. Diese Lotung wird
ausgelöst, wenn die Schreibnadel SN gerade den unteren Rand des Registrerpapiers
RP verlassen hat. In diesem Moment nämlich hat der Nocken N den Nockenkontakt NK
1 erreicht und betätigt diesen. Der von dem Nockenkontakt NK 1 abgegebene Impuls
gelangt
an don Generator S 1, den er zur Sendeimpulsgabe veranlaßt,
und, über du Oder-Gatter a 6, an den Eingang des bistabilen Xhltivibrator M 6. Diesen
Multivibrator kippt er ton Stellung I in Stellung II, wodurch das Und-Gatter G 7
entsperrt wird. Damit ist der Clockfrequenzgenerator CG an die Leitungen L 2 und
L 3 angeschaltet. Auf der Leitung L 2 gelangen die Clock-Impulse an den Empfangsverstärker
E 1, um die Quantisierung zu takten, und -über das Und-Gatter a 8 - an die Schiebeleitung
SL. Die Und-Gatter 0 8 und 0 9, die vor die Schiebeleitung SL bzw. vor den Eingang
des Schieberegisters SB geschaltet sind, werden durch den hierbei in Stellung 1
befindlichen bistabilen Multivibrator M 7 entsperrt gehalten.
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Über die Leitung L 3 gelangen die Clock-Inpulse ferner an den Eingang
des Ring;ählers RZ, so daß dieser synchron mit den Speicherschritten des Schieberegisters
SR umläuft. Beim Einspeichern hat er nämlich nur lie Funktion eines Synchronzählers.
Dieser wird aber benötigt, um ein Kenneignal für das Ende der Einspeicherung zu
gewinnen. Das Kennsignal wird erzeugt, wenn der Ringzähler Rz nach einem vollen
Umlauf wieder seine Nullstellung erreicht, d.h., daß der Ausgang der Nullstelle
auf L kippt. Dieses L gelangt über die Leitung L 4 an die Multivibratoren M 6, 7
und M 8. Den Multivibrator H 6 kippt es in die Stellung 1 zurück, die Multivibratoren
H 7 und M 8 dagegen von Stellung I in Stellung II.
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Durch das Zurückkippen des Multivibrators M 6 wird das Und-Gatter
0 7 gesperrt, also die Clocktrequenz abgeschaltet. Ein Differenzierkondensator DC
sorgt dafür, daß nach den Kippinpuln keine Dauerspannung
am Eingang
des nultivibrators M 6 stehen bleibt, da dieee die von den Nockenkontakten NK 1
bzw. NK 2 eintreffenden Impulse unwirksam sachen würde. Durch das Kippen des Hultitibrators
M 7 in Stellung II werden die Und-Gatter G 8 und G 9 gesperrt und außerdem das Und-Gatter
G 10 entsperrt, so daß die Ausgänge der Und-Gatter G 1 ... G 5 an die Schreibleitung
L geschaltet geschaltet sind, wie es für die alsbald folgende Abfrage erforderlich
ist. Das Kippen des Multivibrators M 8 in Stellung II hat keine unmittelbare Wirkung,
sondern geschieht nur, damit dieser Multivibrator zwecks Auxlößung eines vom Generator
S 2 abzugebenden Sendeimpulses in die Stellung 1 zurückgekippt werden kann.
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Die Schreibnadel SN ist während der Einspeicherung von dem jetzt rückwärtigen
Trumm des Riemens R hinter dem Registrierpapier RP aufwärts geführt worden. Die
Schaltung verharrt nun im Wartezustand, bis die Schreibnadel über die obere Umlenkrolle
des Riemens R gelangt und am oberen Papierband angekommen ist.
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In diesem Moment betätigt der Nocken N den Nockenkontakt NK 2.
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Dieser bewirkt in derselben Weise wie vorher der Nockenkontakt NK
1, daß das Und-Gatter G 7 entsperrt und der Olockgenerator CG angeschaltet wird.
Da aber inzwischen die Und-Gatter G 8 und G 9 * gesperrt wurden, gelangt die Clockfrequenzspannung
diesmal nur an den Eingang des Ringzählers RZ. Damit wird die Abfrage des Schieberegistere
SR eingeleitet. Während nämlich der Ringzähler RZ umläuft, den so, wie er nacheinander
seine Stellungen 1,2,3, 4,5 cinnieat, die Und-Gatter G 1, G 2, G 3, G 4, G 5 nacheinander
kurzzeitig
entsperrt. Unter "Entsperren" ist hierbei zu verstehen, daß der an den Bingzähler
angeschlossene Eingang des jeweiligen Und-Gatters ein L bekommt, so daß am Ausgang
dieses Und-Gatters ein Impuls abgegeben wird, sofern auch an seinem mit dem zugeordneten
Speicherelement H 1 bzw. X 2 ... X 5 verbundenen Eingang ein L vorhanden ist. An
sich geschieht dies auch, wenn der Ringzähler RZ während des Einspeicherns umläuft,
jedoch bleibt es dann ohne Wirkung, weil dabei das Und-Gatter G 10 gesperrt ist.
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Da in dem Speicherelement H 1 die zuletzt eingespeicherte und in dem
Speicherelement H 5 die zuerst eingespeicherte Inforiation steht, und da die Abfrage
in der Reihenfolge n 1 , H 2, M 3, H 4, n 5 vor sich geht, so wird auf diese Weise
der Speicherinhalt in der zur Einspeicherung umgekehrten Reihenfolge abgefragt.
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Da schließlich die zuletzt eingespeicherte Information das Oberflächen.
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echo ist und dieses Echosignal als erstes aufgezeichnet wird, so ist
die gewünschte lagerichtige Aufzeichnung gewährleistet.
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Die Registriereinrichtung und die Abfrageschaltung sind derart justiert,
daß die Speicherabfrage beendet ist, wenn die Schreib.
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nadel die mit X bezeichnete Mittellinie des Registrierpapiers RP erreicht
hat.
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Auch für das Ende der Speicherabfrage wird das Kennsignal dadurch
erzeugt, daß der Ringzähler nach vollendetem Umlauf in seine Nullstellung geht.
Der hierdurch ausgelöste Impuls kippt die Hultivibratoren
N 6,
M 7 und H 8 in die Stellung I. Dadurch wird der Clockfrequenzgenerator CG abgeschaltet,
das Und-Gatter G 10 wieder gesperrt und vom Ausgang I des Multivibrators H 8 ein
Impuls an den Sendegenerator S 2 gegeben, womit die Lotung zum Meeresboden ausgelöst
wird. Die Schaltung hat somit wieder ihren Anfangszustand eingenommen und verharrt
in diesem Zustand bia die Schreibnadel SN am uhren Papierrand angekommen ist und
der Nockenkontakt NK 1 erneut betätigt wird, dessen Impuls den nächsten Lotungszyklus
einleitet.