DE2009293A1 - Tiefenindikator - Google Patents

Description

Patentanwälte W. Rocker, S. Leine, 3 Hannover, Am Klogesmarkt 10-11 . 3 HANNOVER. AM KLAGESMARKT 1O-1

23. Februar 1970

TELEFON (OSIl) « 24 O2 UND 1 24 OS

Systems & Engineering Division

Unsere Zeichen:

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Tiefenindikator

Die Erfindung betrifft einen Tiefenindikator zur Messung der Tiefe von Wasser.

Eine letzte Entwicklung bei Tiefenindikatoren besteht in der Verwendung einer digitalen Ableseeinrichtung zur Anzeige der Tiefe von Wasser. Eine solche digitale Anzeigeeinrichtung ist in der USA-Patentschrift 3 307 143. beschrieben. In dieser Patentschrift ist angegeben, daß eine digitale Anzeigeeinrichtung für Tiefenindikatoren viele Vorteile gegenüber bisherigen Anzeigeeinrichtungen hat, beispielsweise gegenüber den Zeigeranzeigeeinrichtungen, den Glimralampenanzeigeeinrichtungen und den Oszilloskopanzeigeeinrichtungen. Der wichtigste Vorteil besteht darin, daß ein Betrachter schnell und einfach direkt die Tiefe von Wasser ablesen kann, selbst in einer gewissen Entfernung, und die Genauigkeit, mit der die Tiefe des Wassers angezeigt wird,

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ist in hohem Maße vergrößert.

Es bestehen jedoch mehrere nachteilige Eigenschaften bekannter Tiefenindikatoren mit digitalen Anzeigeeinrichtungen, die einer Verbesserung bedürfen. Ein Nachteil besteht darin, daß, da die Anzeigeröhren Kathodenstrahlröhren sind, ein beträchtlicher Speisestrom erforderlich ist. Infolgedessen wird der Stromverbrauch des gesamten Anzeigeindikators erhöht. Das ist von besonderer Bedeutung, insbesondere bei kleinen Booten, da der Tiefenindikator normalerweise aus einer Batterie betrieben wird. Ist der Stromverbrauch hoch, so muß die Batterie häufig geladen oder erneuert werden, was nicht nur umständlich, sondern auch teuer ist.

Ein anderer Nachteil besteht darin, daß digitale Anzeigeeinrichtungen für Tiefenindikatoren Röhren anstatt Transistoren verwenden. Das macht die Tiefenindikatoren aufwendiger als erforderlich. Wäre der Tiefenindikator kompakter, so würde er leichter in den Cockpit eines Segelbootes oder auf der Brücke eines kleinen Schiffes zu installieren sein, wo nur ein geringer Raum zur Verfügung steht.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannten Indikatoren keine einfache Einrichtung zur selbsttätigen Kontrolle der Verstärkung des Verstärkers haben, um Störsignale zu unterdrücken, die z.B. auftreten, wenn sich ein Schiff über einer Bank von Tang oder Seegras befindet.

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Ein anderer Nachteil besteht darin, daß, da gewöhnlich nur ein Wandler vorgesehen ist, Tiefenindikatoren mit dem Problem der Storschwingungen der Wandler konfrontiert werden, die auftreten, nachdem die Schallwelle erzeugt ist. Diese können durch den Verstärker aufgefangen und zu der digitalen Anzeigeeinrichtung weitergeleitet werden, so daß sich Fehleranzeigen ergeben.

Ein weiterer Nachteil bekannter Indikatoren besteht darin, daß sie keine automatische Alarmeinrichtung aufweisen, die einfach und genau arbeitet, um einen Alarm zu erzeugen, wenn sich das Schiff innerhalb einer bestimmten Wassertiefe befindet.

Der Erfindung liegt öaher die Aufgabe zugrunde, einen Tiefenindikator zur Anzeige einer Wassertiefe zu schaffen, der eine digitale Anzeigeeinrichtung aufweist, der sehr genau arbeitet und der sehr schnell digital ablesbar·ist, ohne daß die übliche Interpolation erforderlich ist. Der zu schaffende Tiefenindikator soll außerdem mit einer Halbleiterschaltung ausgestattet sein, die einen minimalen Leistungsverbrauch hat und die direkt aus einer gewöhnlichen 12 Volt-Batterie speisbar ist. Der zu schaffende Tiefenindikator soll extrem kompakt sein, so daß er auf engstem Raum in einem Schiff untergebracht werden kann, so daß er insbesondere für Freizeitscbiffe geeignet ist. Die digitale Anzeigeeinrichtung des zu schaffenden Indikators soll von

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einem Bereich zu einem anderen umschaltbar sein, beispielsweise von Fuß auf Faden, indem ganz einfach die Frequenz eines Zeitbasisimpulsgenerators geändert wird. Der zu schaffende Tiefenindikator soll mit zwei Wandlern ausgestattet sein, um Störsignale von Restschwingungen eines Sendewandlers zu unterdrücken. Der zu schaffende Tiefenindikator soll eine automatische Verstärkung aufweisen, die gleichzeitig mit jeder Schallwelle bei jedem Zyklus des Indikatorsystems erhöht wird. Der Tiefenindikator soll mit einer entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtung kombiniert sein, indem die entfernt angeordnete Anzeigeeinrichtung elektrisch mit einer Hauptanzeigeeinrichtung verbunden wird, ohne daß mechanische Teile wie beispielsweise Servoeinrichtungen erforderlich sind. Die digitale Anzeigeeinrichtung des zu schaffenden Indikators soll Licht mit hoher Intensität liefern, das die Ziffern und Zahlen selbst unter schlechten ITmgebungslichtbedingungen leicht ablesbar macht. Der zu schaffende Tiefenindikator soll mit einer automatischen Tiefenalarmeinrichtung ausgestattet sein, die ganz einfach durch Ausgangsimpulse eines Zählers in Abhängigkeit von einer bestimmten Wassertiefe in Gang gesetzt wird. Außerdem soll der zu schaffende Tiefenindikator mit einer Einrichtung zur Austastung des Empfangsverstärkers während der Aussendung einer Schallwelle und während einer Zeitdauer danach ausgestattet sein, um zu verhindern, daß Echos auf-

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grund von Wasserturbulenzen verstärkt und angezeigt werden. Der zu schaffende Tiefenindikator soll mit einem Drucker verwendbar sein, mit dem fortwährend und automatisch die Tiefe aufgezeichnet wird. Der zu schaffende Tiefenindikator soll wirtschaftlich herzustellen sein und ein billiges und zuverlässiges Gerät für den Benutzer darstellen.

Alle diese Nachteile werden vermieden und die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Tiefenindikator zur Messung der Tiefe von Wasser, der gekennzeichnet ist durch einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Startimpulses, durch ein Startgatter, das bei Empfang eines Startimpulses in den leitenden Zustand gebracht ist und einen Zyklus des elektrischen Systems des Tiefenindikators in Gang setzt, durch einen Oszillator zur Erzeugung von Zeitbasisimpulsen einer bestimmten Frequenz, die zu der Geschwindigkeit von Schall in Wasser in Beziehung steht, durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen, die einen Wandler zur Erzeugung und Aussendung einer Schallwelle enthält, durch eine Einrichtung zur Ingangsetzung der Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit von einem Oszillatorimpuls und einem von dem Startgatter ausgesandten Impuls, wobei die Schallwelle von dem Wandler zum Grund des Wassers wandert, um von diesem reflektiert zu werden, durch ein Zählgatter, durch Mittel, die das Zählgatter gleichzeitig mit der Aussendung der Schallwelle in Abhängigkeit von

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dem von dem Startgatter ausgesandten Impuls und von einem Oszillatorimpuls in einen leitenden Zustand bringt, durch Zähler, die aufeinanderfolgend durch die Oszillatorimpulse vorgestellt werden, wenn das Zählgatter erregt ist, wobei jeder der Zähler zehn kodierte Ausgänge aufweist, die die Ziffern O bis 9 darstellen und wobei ein Stromfluß aufeinanderfolgend an diesen Ausgängen erzeugt wird, wenn die Zähler aufeinanderfolgend vorgestellt werden, durch eine digitale Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Tiefe des Wassers, wobei jede Anzeigeeinrichtung hellgliihende Leuchtdrähte aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die Ziffern 0 bis 9 darstellen, durch Mittel zur Verbindung jeder der Ausgänge der Zähler mit den Leuchtdrähten der Anzeigeeinrichtung in solcher Weise, daß in Abhängigkeit zu dem Stromfluß an jedem Ausgang der Zähler die Leuchtdrähte gespeist werden und aufeinanderfolgend die Ziffern 0 bis 9 anzeigen, durch eine Empfangseinrichtung, die einen Empfangswandler zum Auffangen der reflektierten Schallwelle und zu deren Verstärkung zu einem Stoppimpuls aufweist, durch eine Einrichtung zur Entregung des Zählgatters bei Aussendung des Stoppimpulses von dem Verstärker, wobei die Tiefe des Wassers durch die digitale Anzeigeeinrichtung wiedergegeben ist, wenn das Zählgatter entregt ist, und durch eine Einrichtung zur Rückstellung der Zähler jedesmal dann, wenn eine Schallwelle erzeugt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Tiefenindikator wird also

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die Tiefe des Wassers in digitaler Form angezeigt. Zur Ingangsetzung eines Zyklus des Systems des Tiefenindikators erzeugt ein Signalgenerator ein Startsignal, und zwar ungefähr alle vier Sekunden eins. In Abhängigkeit zu diesem Signal und.zu Zeitbasisimpulsen, die von einem Zeitbasisoszillator ausgesendet werden, dessen Frequenz.auf die Geschwindigkeit von Schall in Wasser einjustiert ist, treten zu Beginn die folgenden Ereignisse gleichzeitig ein: binäre Zähler zur Zählung der Zeitbasisimpulse werden zuerst zurückgestellt, und zählen dann die Impulse, ein Sendewandler 'sendet eine Schallwelle oder einen Schallimpuls in das Wasser, und ein Verstärker zum Empfang der reflektierten Schallwelle ist während der Aussendung zugetastet, so daß Störsignale das System nicht beeinflussen können. Ist die Schallwelle zu einem -Empfangswandler zurückreflektiert und verstärkt, so hält sie die Zähler an. Es sind getrennte Sende- und Empfangswandler vorgesehen, um zu verhindern, daß Störschwingungen des Sendewandlers von dem Verstärker aufgefangen werden. Sind die Zähler angehalten, so haben sie die Impulse gezählt, die von dem Zeitbasisoszillator ausgesandt sind, seitdem die Schallwelle ausgesandt und empfangen worden ist. Da der Zeitbasisoszillator eine von der Geschwindigkeit des Schalles im Wasser abhängige Impulsfolgefrequenz hat, ist die Zahl der gezählten Impulse der Wassertiefe äquivalent. Die Tiefe wird in EuU oder in Faden an-

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gezeigt, je nach der Impulsfolgefrequenz des Oszillators, und die Ausgänge der Zähler sind elektrisch mit einer digitalen Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Wassertiefe verbunden. Die verwendete Anzeigeeinrichtung 1st in der USA-Patentschrift 3 210 876 gezeigt. Die Anzeige bleibt sichtbar, bis ein zweites Startsignal von dem Startsignalgenerator ausgesandt wird. Im gleichen Augenblick werden die Zähler zurückgestellt und ein neuer Zyklus des Systems in Gang gesetzt. Wenn jedoch die Zähler bis hinauf zu 999 der maximal zählbaren Wassertiefe zählen, und ist dann noch keine Schallwelle empfangen worden, so wird ein Wiederaufnahmeimpuls von dem Zähler ausgesandt. In Abhängigkeit von diesem Wisderaufnahmeimpuls wird die Verstärkung des Verstärkers durch eine automatische Verstärkungseinrichtung eine Stufe hochgesetzt und ein zweiter Schallimpuls oder eine Schallwelle ausgesandt. Die Zähler beginnen erneut die Impulse zu zählen, von dem Zeitpunkt an, an dem die zweite Schallwelle ausgesandt worden ist. Ist eine Schallwelle dann immer noch nicht von dem Empfangswandler empfangen worden, nachdem die Zähler wieder 999 Impulse gezählt haben, so wird ein zweiter Wiederaufnahmeimpuls ausgesandt, um die automatische Verstärkung auf ihre zweite Stufe zu bringen, wonach wieder eine Schallwelle über den Sendewandler ausgesandt wird und die Zähler wieder gestartet werden, um die Impulse zu zählen. Dieser Wfedermitnahmezyklus wird

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für einen, dritten Verstärkungsgrad wiederholt, wenn immer noch keine Schallwelle während des zweiten Wiedermitnahmezyklus empfangen worden ist.

Wird z,u irgendeiner Zeit die Schallwelle empfangen, so werden die Zähler angehalten, und eine entsprecnende Wassertiefe wird angezeigt, bis der Startsignalgenerator ein neues Startsignal liefert, um das System für einen neuen Zyklus einzuleiten. Wird andererseits keine Schallwelle empfangen, so wird nichts angezeigt. Am Ende von vier Sekunden sendet der Startsignalgenerator ein neues Startsignal aus, das die automatische Verstärkungseinrichtung auf ihr anfängliches Niveau zurückstellt und einen neuen Zyklus des Systems einleitet.

Der Tiefenindikator ist außerdem mit einer Tiefenalarmeinriehtung versehen. Diese Tiefenalarmeinrichtung ist mit den Ausgängen der digitalen Zähler verbunden und wird immer dann durch die Zähler betätigt, wenn sie durch eine Wassertiefe angehalten werden, die unterhalb derjenigen liegt, die durch einen einstellbaren Alarmschalter ausgewählt ist. .

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an AuBführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der digitalen Anzeigeeinrichtung des Tiefenindikators gemäß der Erfindung;

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Pig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des elektrischen Systems der Einrichtung;

Pig. 3 ist ein Zeitschaubild für die Impulse, die an den verschiedenen Punkten des Systems erzeugt werden, wenn die Tiefenmessung durch den Startsignalgenerator eingeleitet worden ist;

Pig. 4 zeigt ein Zeitschaubild für die Impulse, die an den verschiedenen Punkten des Systems durch einen Wiedermitnahmeimpuls erzeugt werden;

Pig. 5 zeigt eine elektrische Schaltung, die zeigt, wie die Zähler mit der digitalen Anzeigeeinrichtung verbunden sind;

Pig. 6 zeigt ein elektrisches Schaltbild des Signalgenerators des Systems;

Pig, 7 ist ein elektrisches Schaltbild des Empfangsverstärkers des Systems;

Pig. 8 ist ein elektrisches Schaltbild des automatischen Verstärkungsteils des Systems;

Pig. 9 ist ein elektrisches Schaltbild der Tiefen-

alarmschaltung des Systems;
Pig. 10 ist ein Blockschaltbild eines automatischen Druckers des Systems;

Pig. 11 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der digitalen Anzeigeeinrichtung, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendbar ist; Pig. 12 ist ein elektrisches Schaltbild der Einrichtung zur Erzeugung des Aufzeichnungstastimpulses des Systeme.

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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Zeichnungen auf gleiche Teile.

In Fig. 1 ist eine zweckmäßige Ausführungsform eines Hauptanzeigegehäuses 10 für den Tiefenindikator gemäß der Erfindung dargestellt. Das Hauptanzeigegeüäuse ist drehbar an einem Ständer 12 befestigt und einstellbar, so daß eine Eintelziffer 14» eine Zehntelziffer 16 und eine Hundertstelziffer 18 auf das Auge eines Betrachters richtbar, sind. Die Ziffern zeigen eine Wassertiefe an, die durch Ultraschall gemessen werden soll, und obwohl nur drei davon dargestellt sind, kann natürlich jede gewünschte Zahl davon vorgesehen sein. Ein Tiefenalarmscbalter 20 ist auf eine Wassertiefe einstellbar, bei der ein Alarmsignal über eine Hupe 22 hörbar gemacht werden soll. Wenn auch der Tiefenindikator eine automatische Verstärkungsregelung aufweist, so ist doch "Vorkehrung dafür getroffen, daß die Verstärkung durch einen Empfindlichkeitsregler 24 von Hand eingestellt werden kann.

Eine oder mehrere entfernt.angeordnet« Anzeigeeinrichtungen können elektrisch mit dem Hauptanzeigegehäuse 10 zur Anzeige der Wassertiefe in anderen Räumen des Schiffes angeschlossen werden. Das Gehäuse der entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtung ist in gleicher Weise wie das Hauptan*- zeigegehäuse 10 kippbar gehalten. An der entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtung sind Ziffern 28 vorgesehen, die den Ziffern 14, 16 und 18 der Hauptanzeigeeinriohtung ent-

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sprechen. Außerdem sind mehrere Lampen 30 vorgesehen, die mit dem Tiefenalarmschalter 20 verbunden sind. Diese lampen zeigen die besondere Tiefe an, die durch den Tiefenalarmschalter 20 ausgewählt ist, der an dem Hauptanzeigegehäuse 10 vorgesehen ist. Die Punktion des Tiefenindikators soll nun anhand der Fig. 2 erläutert werden, die ein Blockschaltbild des Systems zeigt, und anhand der Fig. 3, die ein Zeitdiagramm der Impulse und Signale zeigt, die an den verschiedenen Punkten in dem System durch den Signalgenerator hervorgerufen werden.

Die Meßgeschwindigkeit des Systems und die Anzeigedauer einer bestimmten angezeigten Tiefe ist durch die Impul.sfolgefrequenz eines Signalgenerators 32 bestimmt, der einen Kippschwingungsoszillator aufweist, der nachfolgend näher beschrieben wird. Der Oszillator wird durch eine 12 VoIt-Gleichstromquelle über einen variablen Rheostaten 33 gespeist. Der Widerstand des Bheostaten 33 bestimmt die RC-Zeitkonstante und infolgedessen die Impulsfolgefrequenz des Oszillators. Es wurde durch Versuche gefunden, daß eiue optimale Impulsfrequenz eine Frequenz von einem Impuls pro vier Sekunden ist. Der Rheostat 33 kann an dem Hauptanzeigegehäuse 10 vorgesehen sein, um gewünschtenfalls die Impulsfolgefrequenz variieren zu können.

Der von dem Signalgenerator 32 ausgesandte Impuls ist negativ und dient als negatives Startsignal (Start). Er

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wird gleichzeitig zu einen HUND- oder Startgatter 34 und zu einem automatischen Verstärkungszähler 36 übertragen.

Startgatter 34 erzeugt einen positiven Impuls oder positiven Startimpuls (Start), wenn an seinem Eingang das negative Startsignal erscheint. Von dem Startgatter 34 gelangt der positive Startimpuls gleichzeitig an die "J"-Klemmen eines "Start"-Flip-Flops 3"8 und eines "Sende"-Flip-Flops 40, die beide herkömmliche "JK"-Flip-Flops sind.

An diesem Punkt der Betrachtung sei nun ein Zeitbasisoszillator 42 erläutert. Dieser Oszillator ist herkömmlich aufgebaut j und es können beliebige Arten von Oszillatoren verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie einen positiven und negativen komplementären Impuls mit fester Impulsfolgefrequenz von entweder 2400 Hz oder 400 Hz liefern können. Der negative Impuls des Ausgangs des Zeitbasisoszillators 42 sei als negativer OSC-Impuls (OSC) bezeichnet und der positive Impuls sei als positiver OSC-Impuls (OSC) bezeichnet. Ein typischer Oszillator, der verwendet werden mag, ist ein astabiler Multivibrator, wie er auf den Seiten 377 bis 380 der Schrift "Transistor Circuit Design" beschrieben ist, die von der Firma Texas Instruments (1963) veröffentlicht ist. Die Schwingungsfrequenz kann auf 2400 Hz oder 400 Hz durch genaue Auswahl der achwingungsbestimmenden Kondensatoren eingestellt werden.

Die hauptsächliche Funktion des Oszillators besteht

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darin, eine Impulsfolgefrequenz zur Weiterschaltung eines binären Zählers zu liefern, der die Tiefe des Wassers mißt. Diese Impulsfolgefrequenz wird so ausgewählt, daß der Kraft der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in Wasser Rechnung getragen ist, die ungefähr 4800 Fuß pro Sekunde beträgt. Die Impulsfolgefrequenz von 2400 Hz dient zur Messung der Wassertiefe in Fuß, und die Frequenz von 400 Hz dient zur Messung in Faden, wie das nachfolgend noch weiter beschrieben wird.

Wie das bekannt ist, mißt ein Ultraschalltiefenindikator die Wassertiefe dadurch, daß eine Schallwelle ausgesandt wird, die zu dem Indikator zurückkehrt, nachdem sie am Grund des Wassers reflektiert worden ist. Die Laufzeit des Signals wird zur Wassertiefe in Beziehung gesetzt. Eine Impulsfolgefrequenz von 2400 Hz bedeutet somit, daß ein Impuls für alle zwei Fuß ausgesandt wird, die Schall in Wasser zurücklegt. Da der Schall den Weg der Wassertiefe zweimal zurücklegen muß, ergibt sich, daß jeder Impuls bei dieser Frequenz einer Wassertiefe von einem Fuß entspricht.

Um die Wassertiefe in Faden zu messen, ist der Zeitbasisoszillator 42 auf 400 Hz umschaltbar, so daß er keinen Ausgangsimpuls für alle zwei Faden, 12 Fuß, liefert, die Schall in Wasser zurücklegt. Jeder Impuls entspricht bei dieser Frequenz einer Wassertiefe von einem Faden. Somit kann der Tiefenindikator die Wassertiefe in Fuß oder Faden

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ganz einfach dadurch messen, daß die Impulsfolgefrequenz des Zeitbasisoszillators 42- entsprechend eingestellt wird.

Nachdem nun der Zeitbasisoszillator und seine Punktion beschrieben worden sind, soll nun erläutert werden, wie seine Impulse zu den Zählern geleitet werden.

Der negative Oszillatorimpuls wird gleichzeitig zu den Taktklemmen der "Start"- und "Sende"- (SCTR) Flip-Flops 3& und 40 geleitet und zu dem Eingang eines HUlTD- oder Zählgatters 44. Wenn,der "Starf-Flip-Flop 38 diesen Impuls empfängt, zusammen mit dem Startimpuls, so wird sein Ausgang positiv, der so ein positives Signal (Start- oder Lossignal) erzeugt, das an den Eingang des Zählgatters 44 geleitet wird. Empfängt das Zählgatter 44 das Start- oder Lossignal jedesmal dann, wenn auch ein negativer OSG-Impuls empfangen wird, so wird auch an diesem Ausgang ein positiver Impuls erzeugt. Dieser positive Impuls wird auch als Zählimpuls (ONT) bezeichnet.

Der Zählimpuls wird zu digitalen Zählern 46, 48 und 50 weitergeleitet, die jeweils den Eintelziffern 14, Zehntelziffern 16 und Hundertstelziffern 18 des Hauptanzeigegehäuses 10 zugeordnet sind. Jeder Zähler ist elektrisch mit seiner digitalen Anzeigeeinrichtung über einen Dekoder 51 und einen Treiber 52 verbunden. Die Zähler 46,, 48 und 50 und der Dekoder 51 dind alles herkömmliche Elemente, wie sie allgemein bekannt sind. Wenn auch die verschiedensten Arten

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und Vorteile verwendet werden können, so ist doch der vorliegende Tiefenindikator mit Zählern aus integrierten Schaltkreisen ausgestattet, die die Teilnummer SN 749ON haben und von der Firma Texas Instruments hergestellt werden. Die Dekoder sind ebenfalls integrierte Schaltungen U6B93O759X, hergestellt von der Firma Fairchild Semiconductor. Da sie allgemein bekannt sind, wird nur eine kurze Funktionsbeschreibung und keine genaue Beschreibung gegeben, was nichts zum Verständnis der Erfindung beitragen würde. Die elektrische Verbreitung zeigt das Schaltbild gemäß Fig. 5t

Jeder digitale Zähler weist binär kodierte dezimale (BCD) Ausgänge auf, die den Ziffern 0 bis 9 entsprechen. In bekannter Weise werden die Zähler durch jeden Zählimpuls (GNT) UTi einen Schritt nach oben geschaltet. Während sie nach oben zählen, wird ein positives .elektrisches Signal an den Ausgängen erzeugt, die der Zahl der gezählten Impulse entsprechen. Jedesmal dann, wenn ein elektrisches Signal an dem die Ziffer 9 repräsentierenden Ausgang des Zählers 46 erscheint, wird das Signal zu dem Zähler 4S übertragen, um diesen Zähler weiterzuschalten. Entsprechend wird jedesmal dann, wenn ein elektrisches Signal an Ausgang 9 des Zählers? 4β übertragen wird, das Signal zu dem Hundertstelzähler 40 übertragen. Auf diese Weise können die Zähler bis hinauf zu maximal 999 Impulsen zählen, die

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die Wassertiefe in PuS oder Faden je nach der Frequenz des Zeitbasisoszillators 42 repräsentieren. ·

Jede digitale Einrichtung für die Ziffern 14, 16 und 18 stellt einen numerischen Lesemodul dar, der durch die Firma Dialco hergestellt wird und Gegenstand der USA-Patentschrift 3 210 376 ist. Die lehren dieses Patents werden vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung mit verwendet. Der Modul besteht aus sieben weißglühenden Röhren oder Lampen, die passend in einem Gehäuse angeordnet sind, so daß sie die Ziffern Q bis 9 bilden. Jede Zahl wird dadurch dargestellt, daß nur die lampen beleuchtet werden, die die Zahl bilden. Die sieben Lampen, bezeichnet mit a-g, sind mit dem Treiber 52 in Fig. 5 verbunden. Diese Anzeigeeinrichtungen sind besonders vorteilhaft, da sie eine hohe Lichtintensität liefern, die die Zahlen selbst unter schwierigen Umgebungsliohtbedingungen ablesbar machen und trotzdem eine lange Lebensdauer und einen niedrigen Stromverbrauch haben.

Die Funktion jedes Dekoders 51 besteht darin, daß BGD Ausgangesignal seines Zählers in ein sieben-Segment-kodiertes Signal umzusetzen, um die entsprechenden Lampen der Anzeigeeinrichtung zu erleuchten und ein entsprechendes numerisches Zeichen zu erzeugen.

Die Treiber 5? verstärken das sieben-Segment-kodierte

Signal von den Dekodern 51 bis zu einer Größe, die ausreicht, um die helleuchtenden Lampen in den numerischen An-

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Zeigeeinrichtungen mit den Ziffern 14, 16 und ld zu erleuchten. Jeder Treiber 52 weist sieben NPN-Transistoren

53 auf, deren Basen direkt mit dem Ausgang eines entsprechenden Dekoders 51 verbunden sind (Fig. 5). Erscheint an einem der sieben Ausgänge jedes Dekoders 51 ein positives Signal, so fließt Strom in die angeschlossene Basis eines Transistors 53, so daß der Transistor leitet. Leitet der Transistor 53, so fließt Strom durch seine zugehörige Lampe

54 in den Ziffern 14, 16 und 18 in dem Hauptanzeigegehäuse, so daß die Lampe aufleuchtet. Die Ziffern 28 auf der entfernt angeordneten Atizeigeeinrichtung 26 werden durch Lampen 55 gebildet, die parallel zu den Lampen 54 liegen und in gleicher Weise gespeist werden. Die zusätzlichen entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtungen können dadurch angeschlossen werden, daß ihre digitalen Anzeigelampen ganz einfach zu den Lampen 54 und 55 parallel geschaltet werden.

Wenn ein Wandler 60 eine Schallwelle aussendet, so stellt gleichzeitig das positive XCTR-Signal die Zähler 46, 48 und 50 zurück, so daß sichergestellt ist, daß sie sich alle in der Startstellung befinden, wenn der Schall ausgesendet wird. Nach der Rückstellung beginnen die Zähler unmittelbar mit dem Zählen, wie sich das aus dem Zeitdiagramm gemäß Fig. 3 ergibt.

Ein. Empfangswandler 62 dient zum Empfang der reflektierten Schallwelle, die dann durch einen Etnpfangsveretär-

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ker 64 verstärkt wird. Nach Verstärkung hält das empfangene-Signal die Zähler an.

Das negative XCIR-Signal tastet den Verstärkerausgang zu, wahrend der Wandler 60 schwingt und auch noch unmittelbar danach, so daß die Schallwelle nicht empfangen verstärkt und übertragen werden kann und somit nicht die Zähler während dieser Zeitspanne anhalten kann. Würde ein Signal zu den Zählern übertragen, so würde sich eine Fehleranzeige ergeben.

Es ist wichtig zu beachten, daß zwei Wandler vorgesehen sind. Zwei Wandler vermeiden das Problem, daß bei vorbekannten Tiefenindikatoren auftrat, wo nur ein Wandler vorgesehen ist, der abwechselnd als Sende- und Empfangswandler arbeitet. Die Schwierigkeit besteht darin, daß ein Wandler nach Erregung nicht schnell genug gedämpft werden kann, um die natürlichen Restschwingungen zu unterdrücken, die für eine wesentliche Zeitspanne weitergehen. Ist daher der Sendewandler auch ein Empfa.ngswandler, so konnten diese Restschwingungen durch den Empfangsverstärker aufgefangen und verstärkt werden und den Indikator veranlassen, eine Fehleranzeige zu liefern. Durch Verwendung von zwei Wandlern wird der Empfangswandler nicht durch die Schwingungen des Sendewandlers beeinflußt, und somit sind die Pehleranzeigen vermieden.

Wird der Schall empfangen, so ist das von dem Verstärker zum Anhalten der Zähler ausgesandte Signal negativ, es

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i.'.'t ein negativer Stoppimpuls (Stopp) . Die Zähler halten an, wenn sie diese Impulse empfangen. Der negative Stoppimpuls wird an die freie Klemme des "los"-in.ip-:Flops 33 geleitet, um dessen positives "Los"-Signal zu entfernen. Das "Los"-Signal wird außerdem an dem Zählgatter 4 4 gelöscht. Tritt dies auf. so blockiert das Gatter den negativen Oszillator impuls, und es wird kein Zählimpuls an seinem Ausgang zur Weiterschaltung des Zählers erzeugt. Der Zähler wird sofort abgestoppt, und die Zahl der gezählten Impulse, die der Wassertiefe entsprechen, wird durch die Ziffern 14, 16 und 18 angezeigt.

Diese Ziffern bleiben angezeigt, bis ein weiteres Startsignal von dem Signalgenerator 32 (ungefähr alle vier Sekunden), erzeugt und ein neuer Heßvorgang eingeleitet und der oben beschriebene Funktionsablauf wiederholt wird, ΐ,β ist Vorkehrung getroffen, daß die Ziffern 14, 16 und 13 beim Zählen ausgetastet sind. Bevor der negative Stoppimpuls empfangen ist, um die Zähler anzuhalten, könnten die Zähler, da sie sehr schnell durch die Zählimpulse weitergeschaltet werden, die Ziffern 14, 16 und 13 veranlassen, schnell aufzublinken oder zu flackern. Um dies zu vermeiden, ist ein Austaßtmodul 66 vorgesehen. Auetastmodul 66 weist ganz einfach drei herkömmliche NUND-Gatter 67 auf. Das Ausgangssignal jedes Gatters wird zu einem jeweiligen Dekoder 51 geleitet. Diner der Eingänge der MND-Gatter

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ist mit dem Ausgang des "Los"-Flip-Flops 38 verbunden. Während das "]jos"-Signal vorhanden ist, übertragen die Satter 67 negative Austastimpulse an die Dekoder 51» um die Ziffern 1-4» 16 und 13 auszutasten. Der Austastimpuls hindert die Signale von den Ausgängen der Zähler 46, 48 und 50 daran, die Dekoder 51 zu passieren. Wird das "Los"-Signal durch das negative Stoppsignal ausgelöst, so wird das Ausgangssignal an dem Ausgang des NUND-Gatters gelöscht. Die dtgitalen Anzeigelampen werden dann erleuchtet und können abgelesen werden.

Einige Bedienungspersonen mögen es jedoch bevorzugen, daß die Anzeige flackert, während die Zähler zählen, da das anzeigt, daß das System gerade eine neue Tiefe mißt. Um sowohl eine Austastung als auch eine Nichtaustastung zu ermöglichen, ist ein einfacher Schalter 63 in einer Massenleitung des Eingangs der Gatter 67 vorgesehen. Der Schalter befindet sich an einer Stelle, an der er die Gatter mit Masse verbindet, wenn ein Flackern erwünscht ist und der Austastmodul 66 außer Betrieb gesetzt werden soll. Ist die Massenverbindung hergestellt, so ist das AusgangBsignal nicht an den Ausgängen und NUND-Gattern 67 vorhanden.

Bis zu diesem Punkt ist die Funktion des Detektoreystema betrachtet worden, wenn eine Schallwelle durch den Empfangswandler während des ersten Zyklus der Zähler empfangen worden ist. Die Erläuterung richtet sich nun auf

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die Situation, bei der die Zähler bis 999 gezählt haben und doch noch keine Schallwelle empfangen worden ist. In diesem Augenblick wird das System aufgrund eines Wiedermitnahmesignals erneut in Gang gesetzt. Dadurch sendet'der Wandler 60 eine zweite Schallwelle aus, und die Verstärkung des Verstärkers wird automatisch durch eine automatische Verstärkungsregelung erhöht. Bei der nachfolgenden Erläuterung des Wiedermitnahmezyklus ist auf das Taktdiagramm gemäß I'ig. 4 Bezug genommen.

Wechselt der Zähler 50 von der Ziffer 9 auf 0, was bedeutet, daß der Zähler 999 Impulse gezählt hat, und ist die zuerst ausgesandte Schallwelle noch nicht empfangen worden, so dient ein negatives Signal am Ausgang des Zählers 50 dazu, die Verstärkung des Verstärkers zu erhöhen und das System wieder zu einem neuen Zyklus anzustoßen. Dieses negative Signal wird von der "8"-Stellung des BGD-Ausgangs des Zählers 50 abgenommen. Es dient als Wiederraitnahmesignal und wird gleichzeitig zu dem Takteingang des automatischen Verstärkungszählers 36 und zu dem Takteingang eines Flip-Flops 70 zur Wiedermitnahme einem herkömmlichen "JK"-Plip-Flop übertragen.

Wie das noch später genauer erläutert wird, sendet der automatische Verstärkungszähler 36 bei Empfang des positiven Wiedermitnahmeimpulses ein Signal über Gatter 72 aus, um einen ersten Verstärkungspegel 74 des Empfangsver-

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stärkers 64 zu aktivieren. Der Verstärker ist nun bereit, ein schwächeres Signal als zuvor zu empfangen und' zu übertragen.

Wenn der negative Wiedermitnahmeimpuls an dem Eingang des Flip-Flops 70 zur Wiedermitnabme erscheint, wird gleichzeitig ein negativer Impuls als negativer Wiedermitnahmeimpuls an dem Ausgang des Flip-Flops erzeugt und zu dem Startgatter 34 übertragen. Empfängt-Startgatter 34 diesen Impuls, so erzeugt er einen positiven S.tartimpuls an seinem Ausgang in der gleichen Weise, wie er das getan, hat, als er das negative Startsignal von dem Signalgenerator 32 erhielt. Im Ergebnis wird das System somit zu einem neuen Zyklus angestoßen. Die Zähler werden zurückgestellt und beginnen zu zählen, Sendewandler 60 sendet eine zweite Schall-

64 welle aus, und der Empfangsverstärker/wird getastet und danach für den Empfang der Schallwelle mit höherer Verstärkung vorbereitet. Außerdem wird der negative OSC-Impuls von dem Zeitbasisoszillator 72 zu einem FUND-G-atter 76 zusammen mit dem positiven XGTR-Signal von Flip-Flop 40 gesandt. Empfängt dae zur Rückstellung dienend« Gatter 76 diese beiden Impulse an seinem Eingang, so wird ein negativer Impuls als Wiedermitnahmerückstellimpuls (KesexT) an seinem Ausgang erzeugt, um den zur Y/iedermitnahme dienenden Flip-Flop 70 unwirksam zu machen und so das negative Wiedermitnahmesignal (Retrig) an seinem Ausgang zu löschen.

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Ist die zweite ausgesandte Schallwelle noch nicht empfangen worden, um die Zähler anzuhalten, nachdem sie noch einmal 999 Impulse abgezählt haben, so wird ein zweiter Wiedermitnahmeimpuls an dem Ausgang des Zählers 50 erzeugt. In gleicher Weise wie der erste Wiedermitnahmeimpuls schaltet der zweite Wiedermitnahmeimpuls die automatische Verstärkung eine Stufe hoch, indem er von dem Verstärkungszähler 36 empfangen und über FÜND-G-atter 73 weitergeleitet wird, um die Verstärkung des Empfangsverstärkers 64 auf einen zweiten Verstärkungspegel SO anzuheben. Wie zuvor bewirkt der zweite Wiedermitnahmeimpuls ebenfalls eine Wiedermitnahme des Flip-Flops 70, so daß an dessen Ausgang ein negativer Wiedermitnahmeimpuls erzeugt wird. Durch diesenWiedermitnahmeimpuls wird genau wie zuvor beschrieben das System erneut zu einem neuen Zyklus angestoßen und die Zähler werden zurückgestellt, eine zweite Schallwelle wird durch den Wandler 60 ausgesandt und die Zähler zählen wiederum die Impulse von dem Zeitpunkt an, an dem die Schallwelle ausgesendet wird.

Sollten die Zähler wiederum bis 999 zählen, so würde ein dritter Wiedermitnahmeimpuls von dem Zähler 50 ausgesandt werden, um den Verstärker über NUND-Gatter 82 auf einen dritten Verstärkungspegel 84 hochzuschalten, und mit dieser höchsten Verstärkung würde eine weitere Schallwelle ausgesandt werden. Wird die reflektierte Schallwelle immer

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noch nicht empfangen, so stellt ein vierter Wiedermitnahmeimpuls die automatische Verstärkung auf ihren ersten Pegel zurück, und nachfolgende Wiedermitnahmeimpulse schalten sie wieder in der zuvor beschriebenen Weise aufwärts.

Nach einer Zeitspanne von vier Sekunden von dem ersten negativen Startsignal an, das durch den Signälgenerator 32 erzeugt wird, erzeugt der Signalgenerator erneut ein negatives Startsignal, um das System zu einem neuen Zyklus anzustoßen und den Verstärkungszähler 36 zu dem Grundverstärkungspegel zurückzustellen, der allein innerhalb des Verstärkers enthalten ist. · " _.·-".

Wird zu irgendeinem Zeitpunkt während des Wiedermitnahmezyklus eine reflektierte Schallwelle empfangen, so werden die Zähler angehalten und die Tiefe wird angezeigt, bis der Signalgenerator erneut einen Impuls erzeugt und das System wieder mitnimmt. Der Empfindlichkeitsregler dient zur Abtrennung der automatischen Verstärkungsregelung und zur Anschaltung einer Verstärkungsregelung von Hand, falls dies gewünscht ist.

Vorteilhafterweise ißt eine Tiefenalarmeinrichtung in Verbindung mit dem Indikator vorgesehen. Wie das noch genauer beschrieben werden wird, ist die Tiefenalarmeinrichtung an die Ausgänge der Zähler angeschlossen. Wird eine Wassertiefe festgestellt, die innerhalb der Wassertiefe liegt, die mit dem Eiefenalarmsehalter 20 an dem Hauptan-

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zeigegehäuse 10 eingestellt ist, so wird durch die Hupe des Hauptanzeigegehäuses ein hörbares Alarmsignal abgegeben. In der entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtung 26 wird ebenfalls eine eingebaute Hupe in Tätigkeit gesetzt.

Die zuvor genannten Einzelteile, die nicht bekannt sind, sollen nun im einzelnen näher beschrieben werden.

Der Signalgenerator 32 ist in Fig. 6 dargestellt. Es ist eine Abwandlung eines herkömmlichen Kipposzillators. Die Einzelteile des Signalgenerators bestehen zusätzlich zu dem variablen Rheostaten 33 in einem Transistor 88, einem NPN-Transistor 90, einem Kondensator 92 und den Widerständen 94, 96 und 98. Der Signalgenerator 32 ist an den angegebenen Stellen einer 12 Volt-Spannung angeschlossen. In bekannter Weise bestimmt der Widerstand des Rheostaten 33 multipliziert mit der Kapazität des Kondensators 92 und dieBO-Zeitkonstante das Einsetzen des Stromflusses durch den Transistor 88 und daher die Schwingungsfrequenz des Systems. Diese Zeitkonstante kann durch Änderung des Widerstandes des Rheostaten 33 geändert werden. Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, daß das Einsetzen des Stroms einmal in vier Sekunden erfolgt. Durch Einsetzen des Stroms wird ein Sägezahnimpuls an einem Punkt 100 erzeugt, der durch Widerstände 96 und 98 in einen Rechteckimpuls umgeformt wird, der an die Basis des Transistors gelangt. Zu dieser Zeit leitet der Transistor 90, und er

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erzeugt an seinem Kollektor ein negatives Startsignal oder einen Rechteckimpuls, der das System startet. Der Transistör 90 dient außerdem als Treiber, um die Größe des Rechteckimpulses zu erhöhen, der an seiner Basis erscheint, um das System zu betreiben. Widerstand 94 dient als Strombegrenzer, um den Transistor 88 zu schützen.

Der Empfangsverstärker wird nun genauer beschrieben. Fig. 7 zeigt seine genaue Schaltung. Sie weist einen Siebkreis 110 auf, um alle Frequenzen bis auf die Frequenz 200 kHz der Schallwelle zurückzuweisen, die von dem Wandler 60 ausgesandt wird. Wird der 200 kHz-Impuls von dem Empfangswandler 62 empfangen, so erscheint er an Punkt 108 und gelangt über den Siebkreis 110 und dann über einen Entkopplungskondensatör 112 an die Basis eines PNP-Transistors 114· Der Transistor 114 ist als abgestimmter Verstärker geschaltet und weist einen parallel geschalteten Bandpaßausgangsfilter mit einem Transformator 116 auf, der durch einen Kondensator 118 auf die gewünschte Resonanzfrequenz abgestimmt ist. Der abgestimmte Kreis ist in den Kollektorkreis des Transistors 114 eingeschaltet. Diese erste Stufe des Empfängers verstärkt somit elektrische Impulse in einem vorbestimmten Frequenzband mit der Mittenfrequenz von 200 kHz, alle anderen Frequenzen werden von ihm nicht durchgelassen. Der Transistor 114 ist mit dem herkömmlichen Kondensator 119 zum Kurzschließen des Wechselstroms ver-

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sehen. Der Kondensator 119 liegt zwischen emitter und plus 12 Volt, und ein Vorspannungswiderstand 12C zur Einstellung der Grleicnstromvorspannung des Transistors ist an diese positive Spannung und außerdem an den Kittelabgriff eines Potentiometers 123 oder an die automatische Verstärkungsschaltang angeschlossen, wie das noch nachfolgend erläutert wird.

Von dem Ausgang der ersten Stufe, die an der Sekundärwicklung des Transformators 116 liegt, gelaqafc der 200 kHz-Impuls an die Easis eines Transistors 122|der zweiten Stufe, die im wesentlichen in der gleichen Weise wie die erste Stufe einen abgestimmten Verstärker bildet. Der Transistor der zweiten Stufe ist ebenfalls mit einem Konden sator 124 zum Kurzschließen des Wechselstroms und einem Vorspannungswiderstand 126 versehen, der zwischen dem Emitter und der positiven Klemme der 12 Volt-Spannungsquelle liegt, und zwar in der gleichen Weise wie der,Kondensator 119 und der Widerstand 120. Die Sekundärwicklung des Transformators 116 ist über Vorspannungswiderstände 12S und 13C an der Spannungsquelle angeschlossen, um die Basis des Transistors 122 vorzuspannen. Kondensator 132 wirkt zusammen mit Vorspannungswiderstand 130 als RC-Filter zum Ausfiltern irgendeiner unerwünschten Vtechselspannung, die an der Basis des Transistors 122 erscheinen könnte. Zur Filterung der Gleichspannung an Punkt 134 liegt ein Kondensator

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136 zwischen Punkt 134 und der positiven Spannung, und ein Widerstand 133 liegt zwischen Punkt 134 und Masse. Widerstand 133'und Kondensator 136 arbeiten in herkömmlicher Weise als RO-PiIter- und'verringern irgendeine Wechselspannung, die an der Gleichspannungsspeisequelle erscheinen mag. Widerstände 1.4-1 liefern eine 'Basisvorspannung für Transistor 114.

Die-Verstärkung des Verstärkers wird entweder von Hand oder automatisch dadurch geändert, daß die Vorspannungswlderstände in dein Emitter und plus 12 Volt—Kreis der Transistoren 114, 122 geändert wird. Die Verstärkung der ersten und zweiten Stufe des Verstärkers nimmt-zu, wenn dieser Emitterwiderstand verringert wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Verstärkung der Transistoren 114 und 122 zunimmt, wenn der Ruhestrom zunimmt. Der Ruhestrom der Basis nimmt zu,, wenn der Emitterwiderstand-abnimmt. Die Verstärkung des Verstärkers kann von Hand durch den Empfindlichkeitsregler 24 am Kauptanzeigegehäuse 10 verändert werden.

Der Mittelabgriff des Potentiometers kann von.Punkt 14O₁

und
der■-maximalen"Widerstand/minimale· Verstärkung ergibt, auf Punkt 142 eingestellt werden» der minimalen Widerstand und maximale Verstärkung liefert. - *

Der Vorspannungswiderstand wird elektronisch durch die automatische Verstärkungsregelung erhöht;, wie das genauer im Zusammenhang mit der besonderen Schaltung beschrieben

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-30-Üb. t. ü ο

werden wird. Es sei jedoch hier schon darauf hingewiesen, daß der Empfindlichkeitsregler 24 den Stromkreis öffnet und die automatische Verstärkungsregelung abschaltet, wenn sich der Mittelabgriff des Potentiometers 123 an einer Stelle befindet, die von dem Punkt 140 verschieden ist. Bas heißt, daß die automatische Verstärkungsregelung nur dann an das System angeschaltet ist, wenn sich der Mittelabgriff auf Punkt 140 befindet.

Leiten die Transistoren 114 und 122 und ist die automatische Verstärkungsregelung abgetrennt, so fließt Strom von den Emitterklemmen der Transistoren zu dem Mittelabgriff des Potentiometers 123 und von dort durch das Potentiometer zu der positiven leitung der 12 Volt-Gleichspannungsspeisequelle.

Transistor 122 ist mit seinem Kollektor mit einem Transformator 142 verbunden. Der Transformator 142 entspricht dem Transformator 116 der ersten Stufe. Er ist somit auf eine gewünschte Resonanzfrequenz durch einen Kondensator 144 abgestimmt, und der abgestimmte Kreis ist in der dargestellten Weise in den Kollektorkreis des Transistors 122 eingeschaltet.

Die dritte Stufe des Verstärkers empfängt den 200 kHz-Impuls von der Sekundärwicklung des Transformators der zweiten Stufe und wandelt ihn in einen rechteckigen negativen StoppimpulB (Stopp) um, der an ihrem Ausgang erscheint. Sie

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weist außerdem einen Tastkreis zum Austasten des verstärkten Impulses während der Zeit auf, während der der negative XCTR-Impuls vorhanden ist, der mit der Aussendung.des Schallimpulses zusammenfällt. Der an der Sekundärwicklung des Transformators der zweiten Stufe erscheinende 200 kHz-Impuls wird durch einen Silizium-Grleichrichter 145 gleichgerichtet und durch ein herkömmliches Pilternetzwerk bestehend aus Kondensator 146 und widerstand 147 gefiltert. Mn PHP-Transistor 143 wandelt den ausgefilterten* 200 kHz-Scballimpuls in einen verstärkten Rechteckimpuls um. Ist an der Basis des Transistors 148 ein 200 kHz-Impuls vorhanden, so leitet der Transistor 148 Strom von der positiven Leitung der 12 Volt-Quelle zu der Basis eines NPN-Transistors 149· Zwischen dem Kollektor des Transistors 148 und der Basis des Transistors 149 ist eine Diode 150 eingeschaltet, sowie ein Basiswiderstand 152 zum Schutz des Transistors 148 gegen zu hohen Strom. Ist der Transistor 148 leitend, so fließt ein positiver Strom in die Basis des Transistors 149. Transistor 149 leitet in Abhängigkeit von diesem Strom. Er leitet Strom von der positiven Klemme einer 5 VoIt-Glßichspannungsquelle über einen strombegrenzenden Widerstand 154 nach Masse. Ist Transistor 148 leitend, so wird sein Kollektor negativ, der so einen negativen Stoppimpuls an einem Ausgang 156 des Verstärkers erzeugt.

Damit ein Schallimpuls nicht während des Sendens des

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Wandlers 60 durch den Verstärker laufen kann, wird der Verstärker 64 durch das negative XCTR-Signal ausgetastet, das an Punkt 153 erscheint. Anstatt daß zu dieser Zeit Strom zu der Basis des Transistors 159 fließt, wenn der Transistor 148 leitet, fließt Strom durch eine Nebenschlußdiode 160 zu dem Flip-Flop 40 und.von dort nach Masse. Die Schnellspannung der Diode 150 hindert irgendeinen Strom am Aufbau einer Spannung an der Basis des Transistors 149, wenn das negative XÖTR-Signal vorhanden ist. Die Basis des Transistors 148 ist über Widerstand 162 angeschlossen, um einen Strompfad für irgendeine Spannung zu bilden, die sich an der Basis des Transistors aufgrund irgendwelcher innewohnenden Transistoreffekte wie beispielsweise Lecicströme bilden könnte.

Es sei nun die automatische Verstärkungsregelung erläutert. Wie bereits erwähnt, besteht ihre wesentliche Funktion darin, die Verstärkung des Empfangsverstarkers 64 in drei diskreten Schritten von einem Miniraum oder Grundverstärkungsniveau des Empfangsverstärkers aus zu erhöhen. Für die verschiedenen Tiefen und Arten von Meeresböden ändert sich die minimal erforderliche Verstärkung, und aus diesem Grund wird die Schaltung der automatischen Verstärkungsregelung nach jeder Anzeige auf die geringste Verstärkung zurückgestellt und nachfolgend nötigenfalls so lange erhöht, bis die zum Empfang des Echosignals und für jede

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neue Messung wenigstens erforderliche Verstärkung erreicht ist. .

Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß unerwünschte Signale nicht festgestellt und angeze^b werden, beispielsweise die von einer Bank von Tang, einem Fischwarra, einer Schicht von Wasser mit anderer Temperatur oder dergleichen herrührenden Signale. Es sei z.B. angenommen, daß das Schiff über eine Bank von Seegras hinwegläuft. Befindet sich der Verstärker auf dem geringsten Verstärkungspegel, der erforderlich ist, um Echosignale vom Meeresboden festzustellen, so weist er das von dem Tang herrührende Signal als gegen-

dera

über/von dem Meeresboden herrührende schwächere Signal zurück. Stände jedoch das System mit der automatischen Verstärkungsregelung nicht zur Verfugung und wäre ein Verstärkungspegel von Hand größer als erforderlich eingestellt, so würde der Tang festgestellt und angezeigt werden, da sein Echosignal vor dem vom Meeresboden herrührenden Signal auftritt.

Die Schaltungsweise der automatischen Verstärkungsregelung soll nun anhand von Eig. 8 erläutert werden.

Wie bereits beschrieben, ist die Verstärkung des Empfangsverstärkers durch Potentiometer 123 bestimmt (71g. 7)? die Verstärkung wird vergrößert, wenn der Widerstand zwischen dem Mittelabgriff des Potentiometers und dem Punkt 142 verringert wird, der mit der positiven Leitung

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der 12 Volt-Gleichspannungsspeisequelle verbunden ist. Ist der Empfindliehkeitsregler 24 so eingestellt, daß die automatische Verstärkungsregelung in die Schaltung,einbezogen
ist, so befindet sich der Mittelabgriff des Potentiometers 123 am Punkt 140 für minimale Verstärkung, und der elektrische Widerstand von Punkt 140 zu Punkt 142 wird automatisch in drei diskreten Schritten durch die Schaltung der automatischen Veräärkungsregelung verringert.

Verstärkungszähler 36 der automatischen Verstärkungsregelung weist zwei JK-Plip-Flops 172 und 174 auf, die in
bekannter Weise über Kreuz miteinander verbunden sind und
den zweistufigen Verstärkungszähler 36 mit vier Zählschritten bilden. Flip-Flop 172 erhält Wiedermitnahmeimpulse von dem Zähler 50, und der Flip-Flop 174 wird von dem Ausgang
A des Flip-Flops 172 gespeist. Für die Flip-Flops 172 und
174 kann irgendein üblicher JK-Flip-Flop verwendet werden. Bei der vorliegenden Einrichtung sind die Flip-Flops durch einen integrierten Schaltkreis gebildet, der von der Firma Texas Instruments, Incorporated mit der Teilnummer SN7473N
gefertigt wird und auf Seite 6005 ihres Katalogs über Integrierte Schaltkreise als Dual-JK-Flip-Flop bezeichnet ist. Die vier Ausgangszustände dienen zur Schaffung eines minimalen Verstärkungapegels und von drei diskreten Erhöhungsschritten des Verstärkungspegels des Empfangsverstärkers 64· Die JK-Klemmen des Flip-Flops sind mit der positiven Klemme

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einer 5 Volt-Gleichspannungsquelle verbunden, und die freien Klemmen sind an den Ausgang des Signalgenerators 32 angeschlossen und erhalten von dort den negativen Startimpuls (Start), der die Flip-Flops in Abhängigkeit von dem Verstärkungszähler 36 rückstellt. Die vier Ausgänge A, B, C und D der Flip-Flops sind in der dargestellten Weise mit NUlO)-Gattern 72, 78 und 82 verbunden. Zum Betrieb mit automatischer Verstärkungseinstellung wird der Empfangsverstärker 64 auf den minimalen Verstärkungspegel eingestellt, indem der Empfindlichkeitsregler 24 in der beschriebenen Weise auf die automatische Stellung eingestellt wird. Der Empfangsverstärker verbleibt bei der minimalen Verstärkung, vorausgesetzt, daß dieser Verstärkungspegel ausreicht, ordnungsgemäß eine ausgesendete Schallwelle zu den Zählern 46, 4-8 und 50 zu übertragen. Reicht die Verstärkung für diese Funktion nicht aus, so werden diese Zähler nicht zu der passenden Zeit angehalten, sie zählen bis hinauf zu ihrer maximalen Zahl (999) und erzeugen den Wiedermitnahmeitnpuls von dem Zähler 50, wie das bereits angegeben worden ist. Der Wiedermitnahmeimpuls bewirkt die Aussendung einer neuen Schallwelle durch den Wandler, die Rückstellung der Zähler "46, 48 und 50 und die Änderung der Zählstellung des automatischen Verstärkungszählers 36 in die Zählstellung für den ersten Verstärkungspegel. Bei diesem Zählzustand gelangt ein positives Signal an beide A- und D-Ausgänge des Ver-

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Stärkungszählers 36, so daß NÜND-Gatter 72 ein negatives Signal, d.h. ein erstes negatives Verstär.kungssignal, an den Schaltkreis für den ersten Verstärkungspegel 74 der automatischen Verstärkungsschaltung liefert. Der Schaltkreis für den ersten Verstärkungspegel weist einen PNP-Transistor 176 auf, der durch einen Strombegrenzungswiderstand 178 geschützt ist. Gelangt das negative Verstärkungssignal an die Basis des Transistors 176 und leiten Transistoren 114 und 122 (Fig. 6) des Empfangsverstärkers 64» so leitet Transistor 176 einen Strom von der positiven Klemme der 12 Volt-Gleichspannungsquelle über seine Emitterkollektorstrecke, durch einen Widerstand 180 und dann über Leitung 181 zu Transistoren 114 und 122 und dann nach Masse. Da der Widerstand 180 parallel zu dem maximalen Widerstand des Potentiometers 123 liegt, wird die Verstärkung des Empfangsverstärkers erhöht, wenn der Gesamtwiderstand von Punkt 120 zu Punkt 142 verringert wird.

Erhält der Verstärkungszähler 36 den zweiten Wiedermitnahmeimpuls, so werden die Ausgänge B und G positiv. Erscheinen diese Ausgangssignale an dem NUND-Gatter 78, so wird an dem Ausgang der Gatter ein zweites negatives Verstärkungssignal erzeugt, das zu einem Basiswiderstand 182 und an die Basis eines PNP-Transistors 184 des Schaltkreises für den zweiten Verstärkungspegel 80 gelangt. Wird das negative Verstärkungssignal an der Basis des

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Transistors 184 erzeugt und sind Transistoren 114, 122 leitend, so leitet Transistor 184 einen Strom von der positiven Klemme von der 12 Völt-Gleichspannungsquelle über einen Widerstand 186 und dann über leitung 181 und über Transistoren 114, 122 nach Masse, wie das bei der Schaltung für den ersten Yerstärkungspegel bereits beschrieben worden ist. Widerstand 186 ist geringer als der Widerstand 180.Der zweite Verstärkungspegei des Empfangsverstärkers 64 ist daher höher als der erste Verstärkungspegel.

Die automatische VerStärkung wird auf einen dritten Verstärkungspegel in gleicher Weise hochgeschaltet. Wenn ein dritter Wiedermitnahmeimpuls von einem Zähler empfangen wird, so werden die A- und ,C-Ausgänge positiv. Es wird dann ein negativer Impuls an den Ausgang des NÜND-Gatters 82 geliefert, der über einen Schutzwiderstand 188an die Basis eines PNP-Transistors 190 des Schaltkreises für den dritten Verstärkungspegel 84 gelangt. Leitet Transistor 190,'so fließt Strom von der positiven Klemme der, 12 Volt-G-leichspannungsquelle zu den Transistoren 114, 122 und dann nach. Masse. Da kein merklicher Widerstand zwischen leitung 181 und der positiven Klemme der 12 Volt-Sleichspannungsquelle vorhanden ist, ist die Verstärkung des Empfangsverstärkers 64 auf den maximalen Verstärkungspegel angehoben·

Nach Empfang eines viertenWiedermitnahmeimpulseswird die Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung er-

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neut in Gang gesetzt, wobei sie bei ihrem minimalen Verstärkungspegel beginnt. Die automatische Verstärkungsregelung wird zurückgestellt und erneut in Gang gesetzt, wenn ein negatives Startsignal von dem Signalgenerator 32 ankommt.

Die Tiefenalarmeinrichtung 36 soll nun anhand der Pig. 9 erläutert werden. Die Tiefenalarmeinrichtung weist Dioden 194 und einen ersten Transistor 196 auf, der an den Ausgang der Dioden angeschlossen ist, sowie einen Basiswiderstand 198 zum Schutz des Transistors 196, einen zweiten NPN-Transistor 200, einen Widerstand 201 zur Temperatur kompensation, einen Basiswiderstand 202 zum Schutz des Transistors 200, Strombegrenzungswiderstände 203 und die Hupe 22, die an dem Hauptanzeigegehäuse (und gegebenenfalls an den entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtungen) vorgesehen ist. Die Eingänge der Tiefenalarraeinrichtung sind jeweils an die digitalen Ausgänge "4, 8, 10, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 800» der Zähler 46, 48 und 50 in der dargestellten Weise angeschlossen.

Die Alarmeinrichtung arbeitet im wesentlichen in folgender Weise. Ist an irgendeinem der Eingänge kein positives Signal vorhanden, so bleibt der erste Transistor 196 nichtleitend, und es fließt Strom von der positiven Klemme der 12 Volt-Gleichspannungsquelle durch Basiswiderstand air Basis des Transistors 200. In diesem Augenblick leitet Transistor 200 Strom von der 12 Volt-Gleichspannungequelle

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über die Hupe 22 nach Masse. Erscheint ein positives Signal an irgendeinem der Eingänge, so fließt ein Strom zur Basis des Transistors 196, so daß dieser Strom von der positiven Klemme der 12 Volt-Gleichspannungsquelle über Basiswiderstand 202 und Transistor 196 nach Masse leitet. Zu dieser Zeit fließt ein Strom zur Basis des Transistors 200, der somit keinen Strom führt. Die Hupe 22 beendet dann ihre Punktion.

Es wird nun gezeigt, wie das Alarmsystem eingestellt werden kann, damit ein Alarmsignal nur dann ertönt, wenn sich das Schiff innerhalb einer bestimmten Wassertiefe befindet. Der Tiefenalarmschalter 20 kann so eingestellt werden, daß das Alarmsystem bei den verschiedenen Wassertiefen in Fuß-oder Fadenangabe ein Signal abgibt, wobei die Fußoder Fadeneinstellung von der Frequenz des Zeitbasisoszillators 42 abhängt. Wenn auch nur vier, acht oder 20 Fuß (oder Faden) gezeigt sind, so können doch zusätzliche Wassertiefeneinstellungen vorgesehen sein. Diese Einstellungen sind besonders für die Verwendung in kleinen Freizeitschiffen vorgesehen* Es sei angenommen, daß der Tiefenalarmschalter 20 auf vier Fuß (Faden)Wassertiefe eingestellt ist und daß zunächst eine Schallwelle von dem Wandler 60 ausgesendet wird, wenn äie Zähler zu zählen beginnen. Es wird die Hupe dann in Tätigkeit gesetzt, bis der Zähler vier Impulse zählt. Sollte der Zähler anhalten, bevor er vier

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Impulse zählt, so gibt die Hupe ein Alarmsignal ab. Nachdem der Zähler vier Impulse gezählt hat, erscheint ein positives Signal an dem digitalen vierten Ausgang des Zählers, es wird zu dem entsprechenden Eingang der Tiefenalarmeinrichtung (bezeichnet mit der Ziffer "4") gleitet. Das positive Signal gelangt an die Basis des Transistors 196, so daß dieser leitet. Die Hupe wird dann angehalten, wenn der Transistor 200 öffnet. Die digitalen Ausgangssignale der an die Eingänge der Tiefenalarmeinrichtung angeschlossenen Zähler werden so angewählt, daß für jede Wassertiefe oberhalb vier PuS (Faden) immer ein positives Signal an die Basis des Transistors 196 geliefert wird, wodurch sichergestellt ist, daß die Hupe abgeschaltet ist. Z.B. würde bei einer Tiefe von 50 Fuß (Faden) ein Signal an die 40- und 10-Eingänge gelangen. Nimmt man an, daß der Tiefenalarmschalter auf den Y- oder 8 Fuß- (Faden) Pegel eingestellt ist, so ist der "4"-Eingang geerdet, so daß das positive Signal von dem "4"-Ausgang des Digitalzählers '46 nicht die Basis des Transistors 196 erreichen kann. Obwohl das digitale "4"-Ausgangssignal des Digitalzählers 46 positiv ist, wird somit bei irgendeiner Wassertiefe, die geringer als 8 Fuß ist, dieses positive Signal über Tiefenalarmschalter 20 nach Masse abfließen und nicht an die Basis des Transistors 196 gelangen. Transistor 196 bleibt nichtleitend, und die Hupe gibt weiterhin ein Signal ab, selbst dann, wenn die Zähler fünf

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Impulse oder fünf Fuß (Faden) gezählt haben. Würden die Zähler bei irgendeiner Wassertiefe geringer als acht Fuß angehalten, so würde die Hupe nicht ertönen. Werden die Zähler bei irgendeiner Wassertiefe oberhalb der acht Fuß angehalten, so bleibt die Hupe ungespeist, da ein positives Signal an einem der Eingänge erscheinen würde.

Würde der Tiefenalarmschalter schließlich auf zwanzig Fuß (Faden) Wassertiefe eingestellt werden, so würden die Vier-, Acht- und Zehn- digitalen Ausgänge des Digitalzählers 46 über den Tiefenalarmschälter mit Masse verbunden ^: sein. Irgendein Ausgangssignäl aufgrund dieser Impulse würde nach Masse geleitet werden und an die Basis des Transistors 196 gelangen. Steht der Tiefenalarmschalter in dieser Stellung, so müssen zwanzig Impulse gezählt werden, die eine Tiefe von zwanzig Fuß (Faden) anzeigen, bevor Strom zur Basis des Transistors 196 fließt, der die Hupe unwirksam machen würde» Befindet sich das Schiff in einer Wassertiefe von weniger als zwanzig Fuß (Faden), so erscheint kein positives Signal an der Basis des Transistors 196, um den Transistor 200 leitend zu machen und die Hupe zum Ertönen zu bringen.

Es ist zu bemerken, daß bei allen zuvor erläuterten Fällen trotz Aktivierung der Hupe bei Aufwärtszählen des Zählere in Abhängigkeit von Zählimpulsen, dies doch so schnell erfolgt, die Hupe kein lautes hörbares Signal ab-

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gibt, vielmehr lediglich eine Reihe von scharfen Klicks hörbar werden. Sobald der Zähler bei einer Wassertiefe anhält, die geringer als die durch den Tiefenalarmschalter gewählte ist, so ertönt die Hupe laut und gibt Alarm.

Der liefenindikator ist sehr leicht in Zusammenhang mit einem automatischen Drucker und zusätzlich zu digitalen Anzeigeeinrichtungen verwendbar. Der automatische Drucker würde an die Ausgänge der Zähler 46, 48 und 50 anzuschließen sein, damit der Drucker die angegebene Wassertiefe ausdruckt. Der automatische Drucker ist in der in Fig. 10 gezeigten Weise angeschlossen.

Wenn auch für die digitale Anzeigeeinrichtung ein numerischer Anzeigeraodul der Firma Dialco, beschrieben in der USA-Patentschrift 3 210 876 und gezeigt dort in der Fig. 5, besonders zweckmäßig ist, so können doch ähnliche Typen helleuchtender Anzeigemoduln stattdessen verwendet werden. Ein solcher Anzeigemodul wird z.B. von der Firma RCA unter der Nummer DR-2000 gefertigt. Diese Anzeigeeinrichtung besitzt sieben helleuchtende Drähte, die in gleicher Weise wie bei dem Anzeigemodul der Firma Dialco angeordnet sind. Jeder Glühdraht wird jeocch nicht durch eine gesonderte Röhre gebildet, vielmehr sind alle Glühdrähte in einem einzigen Rohr untergebracht. Der Spannungs- und Strorabedarf des RCA-Lesemoduls ist wesentlich geringer als der des Dialco-Moduls. Infolgedessen können in der in Fig.

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gezeigten Weise die Treiber 52 entfallen, und die G-lühdrähte können direkt an den Dekoder angeschlossen werden. Der geringere leistungsbedarf des RGA-Moduls verringert außerdem den Strombedarf des gesamten Indikators, in der !Zeichnung sind die helleuchtenden Drähte des RCA-Anzeigemoäuls auf dem Hauptanzeigegehäuse mit 210 und an der entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtung mit 212.bezeichnet. Die schematische Ansicht der RCA-Röhre 214 in Pig. 11 verdeutlicht die Anordnung der sieben Glühdrähte A bis G innerhalb der Röhre. Der Tiefenindikator kann abgewandelt und mit Mitteln versehen werden, die einen zweiten Austastimpuls an den Empfangsverstärker liefernj um die Dauer zu verlängern, während der der Verstärker ausgetastet ist. Wie bereits erwähnt, tastet der negative XCTR-Impuls den Empfangsverstärker 64 während der Zeit und etwas langer aus, während der der Wandler 60, eine Schallwelle abstrahlt. Dies erlaubt es der gerade beginnenden Schallwelle, über den effektiven Bereich des Empfangswandlers hinaus zu wandern, bevor der Verstärker funktionsfähig ist. Somit können unreflektierte Schallwellen nicht emfpangen und nicht fehlerhaft verstärkt werden und in Stoppimpulse umgewandelt werden, die fehlerhaft die Zähler 46, 48 und 50 anhalten und eine Fehleranzeige auf die Anzeigeeinrichtung liefern wurden.

let der Indikator an einem stationären Objekt installiert, so reicht die Dauer, während der der Verstärker aus-

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getastet ist, aus. Der Indikator funktioniert perfekt, keine Störsignale werden aufgrund falscher Echos in der Nähe des Empfangswandlers angezeigt. Ist dagegen der Empfänger an einem sich bewegenden Schiff installiert, so erzeugt eine Wasserturbulenz unterhalb des Kiels Reflektionen der Schallwelle. In diesem Pail ist die Dauer der Austastung des Verstärkers zu kurz. Wird die Verstärkung des Verstärkers erhöht, so werden diese Reflektionen empfangen und verstärkt. Da der (XGTR) Austastimpuls bereits zu Ende ist, gelangt ein Stoppimpuls an den Ausgang des Verstärkers und bewirkt eine Fehleranzeige auf der Anzeigeeinrichtung. Zur Vermeidung dieses Kachteils von Echos aufgrund von Wasserturbulenzen wird ein zweiter Austastimpuls verwendet. Er verlängert die Dauer der Austastung des Empfangsverstärkers um ungefähr eine achttausendstel Sekunde. Dies reicht aus, irgendein Echo innerhalb von 20 Fuß vom Kiel aus auszutasten und an der Verstärkung au einem Stoppimpuls zu hindern.

Ist der Indikator so eingestellt, daß er die Wassertiefe in Fuß anzeigt, so wird der zweite Austastimpuls nur während solcher Verstärkungspegei erzeugt, die genügend hoch sind, um einen Empfang und eine Verstärkung der von Wasserturbulenzen iBflektierten Echos zu ermöglichen, das sind die zweiten und dritten Verstärkungspegel. Trotzdem kann der Indikator Wassertiefen von weniger als 20 Fuß

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messen, da innerhalb dieser Tiefe die stärkeren Schallechos mit niedrigeren Verstärkungspegeln verstärkt werden.

Wenn der Indikator jedoch so eingestellt ist, daß er die Wassertiefe in Faden anzeigt, so wird der zweite Austastimpuls bei allen Verstärkungspegeln des Verstärkers erzeugt. Bei dieser Einstellung erzeugt der Zeitbasisoszillator 42 einen breiteren Impuls. Entsprechend verursacht er die Aussendung eines breiteren Schallimpulses,- der wiederum eine stärkere Reflektion oder ein starkes Echo aufgrund einer Wasserturbulenz hervorruft. Dieses stärkere Echo wird bei allen Verstärkungspegeln empfangen und verstärkt. Zur Vermeidung einer falschen Anzeige muß der Verstärker daher bei allen Verstärkungspegeln ausgetastet sein. Da der Verstärker für eine Echotiefe von 20 Fuß ausgetastet ist, wird der Indikator zweckmäßigerweise nicht auf eine Fadeneinstellung umgeschaltet, bevor sich das Boot in einer größeren als dieser Wassertiefe befindet.

Die Schaltung zur Erzeugung des zweiten Austastimpulses ist in Fig. 12 gezeigt. Sie weist erste, zweite und dritte Transistoren 220, 222 und 224 auf. Zwei Leitungen und 228 sind mit der Basis des Transistors 220 verbunden. Leitung 226 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 229 mit dem Sendegatter 56· verbunden. Leitung 228 ist mit dem "D"-Ausgang des Flip-Flops 174 des Verstärkurigsrechners (Fig. 8) über einen Strombegrenzungswiderstand 230 und eine

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Ötrombegrenzungsdiode 232 verbunden. Am Punkt 234 ist leitung 228 über eine Strombegrenzungsdiode 235 und einen Tiefenmeßschalter 236 mit Masse verbunden.

Der Emitter des Transistors 220 ist mit Masse verbunden und sein Kollektor und die Basis des Transistors 222 sind über einen Strombegrenzungswiderstand 238 mit einer positiven Spannungsquelle 237 verbunden.

Der Emitter des Transistors 222 ist mit Masse und sein Kollektor ist mit einem Kondensator 240 und mit der positiven Spannungsquelle 237 über einen Widerstand 242 verbunden. Kondensator 240 ist außerdem mit der Basis des Transistors 224 und über einen Kondensator_lade- und-entladekreis bestehend aus einer Diode 244 und einem Widerstand 246 mit Masse verbunden.

Der Emitter des Transistors 224 ist mit Masse und sein Kollektor ist mit Punkt 248 des Verstärkers verbunden, von dem nur ein Teil gezeigt ist. Die Schaltung des Verstärkers ist bereits vollständig anhand der Pig. 7 beschrieben worden.

Die Punktion der Schaltung besteht im wesentlichen darin, den Transistor 224 für ungefähr eine achttausendstel Sekunde unmittelbar nach der Aussendung der Schallwelle bei jedem Verstärkungspegel des Empfangsverstärkers zum Leiten zu bringen, wenn der Indikator zur Anzeige der Wassertiefe in Faden eingestellt ist, jedoch nur beim zweiten und dritten automatischen Verstärkungepegel, wenn er zur

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Anzeige αer Wassertiefe in Fuß eingestellt ist. Leitet der Transistor 224, so fließt Strom von Punkt 248 des Verstärkers nach Masse. Dadurch entsteht ein negativer Austastimpuls, der den Verstärker in gleicher Weise wie der zuvor beschriebene negative XCTR-Impuls austastet. Das bedeutet, daß bei Erscheinen eines negativen Impulses am Punkt 248 irgendein an diesem Punkt erscheinender, verstärkter positiver Echoimpuls nach Masse kurzgeschlossen und nicht zur Basis des Transistors 149 geleitet wird. Transistor 149 bleibt daher im nlchtstroraleitenden Zustand, unabhängig davon, ob irgendein Echo durch den Empfangswandler empfangen worden ist. Es erscheint daher so lange keine.Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung, bis der Austastimpuls entfernt ist, da ein negatives Stoppsignal nicht erzeugt wird, wenn Transistor 149 keinen Strom leitet.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Schaltung sollte zusätzlich zu der Pig. 12 auf die Impulszeitdiagramme der 3?i-g»-"3 und 4, auf die Verstärkerschaltung gemäß Fig. 7 und auf die Schaltung der automatischen Verstärkungsregelung in Fig. 8 Bezug genommen werden. Dabei ist das folgende zu berücksichtigen. Der Ausgang des Sendegatters 56 ist positiv, ausgenommen während der Aussendung einer-Schallwelle,, wenn der negative XMIT-Impuls erscheint. Der "D"-Ausgang des Flip-Flops 174 ist während des ersten innewohnenden Verstärkungspegels des Verstärkers und während

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des ersten automatischen Verstärkungspegels positiv. Während der zweitenund drittenautotnatische Verstärkungspegel ist er negativ.

Es soll nun die Funktion der Schaltung beschrieben werden. Es sei angenommen, daß der Indikator gearbeitet hat, daß er zur Anzeige der Wassertiefe in Fuß eingestellt ist und daß gerade eine neue Schallmeßfolge erfolgen soll. Bevor die erste Schallwelle ausgesendet wird, ist ein positives Signal an die Basis des Transistors 220 über beide Leitungen 226, 22.3 gelangt. Somit leitet Transistor 220, Transistor 222 leitet nicht, Kondensator 240 ist geladen, Transistor 224 leitet nicht. Ein Austastimpuls ist nicht erzeugt.

Wird die Schallwelle während des anfänglichen Verstärkungspegels des Verstärkers ausgesendet, so bleiben die Bedingungen der Schaltung die gleichen. Der negative XMlT-Impuls macht den Transistor 220 nichtleitend, da sich auf der Leitung 223 ein positives Signal befindet. Da sich der Zustand des Transistors 220 nicht geändert hat, bleiben die Bedingungen der anderen Schaltung unverändert. Der Verstärker wird während der Anfangsverstärkung des Verstärkers nicht durch die Schaltung ausgetastet.

Wird wählend des ersten automatischen Verstärkungspegels des Verstärkers eine Schallwelle ausgesendet, so werden die zuvor beschriebenen Vorgänge, die während des An-

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fangsverstärkungspegels auftraten, wiederholt und der Verstärker wird nicht ausgetastet.

Wird der automatische Verstarkungspegel jedoch auf den zweiten Verstärkungspegel hochgeschaltet, so ändert der "D"-Ausgang des Flip-FLops 174 sich von positiv nach negativ. Dieses negative Signal erscheint über Leitung 228 an Punkt 250. Nichtsdestoweniger bleibt der Transistor 220 wegen der Anwesenheit des positiven Signals auf Leitung 226 leitend, bis die Schallwelle ausgesendet ist. Dann löscht der negative XMIT-Impuls das positive Signal und macht den Transistor 220 nichtleitend. Somit leitet Transistor 222 und Kondensator 240 entlädt sich über Transistor 222, Widerstand 246 und Diode 244 nach Masse, Transistor 224 bleibt im nichtleitenden Zustand. Endet der XMIT-Impuls, so bringt das wiederkehrende positive Signal auf Leitung 226 wiederum den Transistor 220 in den leitenden Zustand. Unmittelbar danach kommt Transistor 222 in den nichtleitenden Zustand, und Kondensator 240 entlädt sich über Widerstand 242 zur Basis des Transistors 224. Während sich der Kondensator lädt, liegt an der Basis des Transistors 224 eine positive Spannung und hält diesen in leitendem Zustand. Ein negatives Signal, der zweite Austastimpuls, gelangt dann an den Punkt 248. Transistor 224 leitet nur während der Ladezeit des Kondesators, da unmittelbar nach¹ vollständiger Ladung des Kondensators die positive Span-

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nung an der Basis des Transistors 224 verschwindet; der Transistor kommt in den nichtleitenden Zustand, und das Austastsignal wird gelöscht. Die Ladegeschwindigkeit des Kondensators - bestimmt durch den Widerstand der Widerstände 242, 246 - bestimmt somit die Dauer des Austastimpulses. Sie ist so gewählt, daß der Verstärker für eine achttausendstel Sekunde ausgetastet wird.

Wenn die Schallwelle während des dritten automatischen Verstärkungspegels des Verstärkers ausgesendet wird, so wiederholen sich die Vorgänge, die beim zweiten automatischen Verstärkungspegel abgelaufen sind. Der Verstärker wird in gleicher Weise ausgetastet.

Tiefenmeßschalter 236 wird geschlossen, wenn der Indikator zur Anzeige der Wassertiefe in Faden eingestellt ist. Danach wird das durch den "D"-Ausgang während der oben genannten ersten zwei Verstärkungspegel des Verstärkers erzeugte positive Signal nach Masse kurzgeschlossen. Die an der Basis des Transistors 220 erscheinenden Signale sind somit bei allen Verstärkungspegeln die gleichen wie die für die zweiten und dritten automatischen Verstärkungspegel beschriebenen. Ist der Indikator auf Faden eingestellt, wird daher durch die Schalung jedesmal dann ein Austastimpuls ausgelöst, wenn eine Schallwelle ausgesendet wird, und zwar bei allen Verstärkungspegeln des Empfangsverstärkers.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich klar, daß ein

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kompakter transistorisierbarer Tiefenindikator geschaffen, ist, der die Wassertiefe mit Hilfe einer digitalen Anzeigeeinrichtung anzeigt, die äußerst einfach abzulesen ist und nur einen geringen Strom von einer 12 Volt-Batterie benötigt. Der Tiefenindikator weist mehrere zusätzliche vorteilhafte Merkmale auf. Eines dieser Merkmale betrifft die Verwendung eines Sende- wie auch eines Empfangswandlers, um Störschwingungen des Sendewandlers daran zu hindern, verstärkt zu werden, was Störsignale auf der Anzeigeeinrichtung hervorrufen würde. Ein weiteres Merkmai betrifft die Verwendung einer automatischen Verstärkungseinrichtung, die die Verstärkung des Empfangsverstärkers gleichzeitig mit der Aussendung jeder Sehallwelle während der Durchläufe des Indikatorsystems erhöht. Ein weiteres Merkmal betrifft die Verwendung von Mitteln zur Austastung des Verstärkers, nicht nur dann, wenn eine Schallwelle ausgesendet wird, sondern außerdem für eine größere Dauer, um von Wasserturbulenzen herrührende Echos daran zu hindern, verstärkt zu werden. Ein weiteres wichtiges Merkmal betrifft die Verwendung einer automatischen Tiefenalarmeinrichtung, die ganz einfach durch die Ausgangsimpulse eines Zählers in Abhängigkeit von einer bestimmten Wassertiefe betätigt wird. Es können entfernt angeordnete Anzeigeeinrichtungen zusammen mit dem Tiefenindikator verwendet werden, indem sie ganz einfach elektrisch- zu der Hauptanzeigeeinrichtung

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parallel geschaltet werden, ohne daß dazu irgendwelche mechanischen Teile wie- beispielsweise Servomechanismen erforderlich wären. Da der Indikator nur relativ wenig Einzeiteile aufweist, die dazu noch einfach sind, ist er sehr praktisch und wirtschaftlich zu fertigen.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   (_V1^/Tiefenindikator zur Messung-der Tiefe von Wasser, gekennzeichnet durch einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Startimpulses, durch ein Startgatter, das bei Empfang eines Startimpulses in den leitenden Zustand gebracht ist und einen Zyklus des elektrischen Systems des Tiefenindikators in Gang setzt, durch einen Oszillator zur Erzeugung von Zeitbasisimpulsen einer bestimmten Frequenz, die zu der Geschwindigkeit von Schall in Wasser in Beziehung steht, durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen, die einen Wandler zur Erzeugung Und Aussendung einer Schallwelle enthält, durch eine Einrichtung zur Ingangsetzung der Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen in Abhängigkeit von einem Oszillatorimpuls und einem von dem Startgatter ausgesandten Impuls, wobei die Schallwelle von dem Wandler zum Grund des Wassers wandert, um von diesem reflektiert zu werden, durch ein Zählgatter, durch Mittel, die das Zählgatter gleichzeitig mit der Aussendung der Schallwelle in Abhängigkeit von dem von dem Startgatter ausgesandten Impuls und von einem Oszillatorimpuls in einen leitenden Zustand bringt, durch Zähler, die aufeinanderfolgend durch die Oszillatorimpulse vorgestellt werden, wenn das Zäblgatter erregt ist, wobei jeder der Zähler zehn kodierte Ausgänge aufweist, die die Ziffern O bis 9 darstellen und wobei ein Stromfluß aufein-

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   anderfolgend an diesen Ausgängen erzeugt wird, wenn die Zähler aufeinanderfolgend vorgestellt werden, durch eine digitale Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Tiefendes Wassers, wobei jede Anzeigeeinrichtung hellglühende Leuchtdrähte aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die Ziffern O bis 9 darstellen, durch Mittel zur Verbindung jeder der Ausgänge der Zähler mit den Leuchtdrähten der Anzeigeeinrichtung in solcher Weise, daü in Abhängigkeit zu dem Stromfluß an jedem Ausgang der Zähler die Leuchtdräbte gespeist werden und aufeinanderfolgend die Ziffern O bis 9 anzeigen, durch eine Empfangseinrichtung, die einen Empfangswandler zum Auffangen der reflektierten Schallwelle und zu deren Verstärkung zu einem Stoppimpuls aufweist, durch eine Einrichtung zur Entregung des Zählgatters bei Aussendung des Stoppimpulses von dem Verstärker, wobei die !Tiefe des Wassers durch die digitale Anzeigeeinrichtung wiedergegeben ist, wenn das Zählgatter entregt ist, und durch eine Einrichtung zur Rückstellung der Zähler jedesmal dann, wenn eine Schallwelle erzeugt ist.
2. 2. Hefenindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß von dem letzten Ausgang des letzten der Zahler als Wiedermitnahmesignal bestimmt ist und an den Eingang des Startgatters gegeben ist, um dieses Startgatter in einen leitenden Zustand zu bringen und das System wieder

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   in Gang zu setzen, und daß der Tiefenindikator außerdem eine automatische Verstärkung mit mehreren Gattern aufweist, daß eine auf das Wiedermitnahmesignal ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, um aufeinanderfolgend die Gatter in den leitenden Zustand zu bringen, wobei die Gatter, wenn sie in den leitenden Zustand gebracht'sind, einen Stromfluß an ihren Ausgängen erzeugen, daß eine Einrichtung zur Verbindung des Ausgangs jedes der Gatter über einen Widerstand mit dem Eingangsverstärker vorgesehen ist, um die Verstärkung des Verstärkers gleichzeitig mit der Aussendung der Schallwelle zu erhöhen, und daß Mittel zur Rückstellung der automatischen Verstärkung bei Erzeugung jedes Startimpulses vorgesehen sind.
3. 3. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen getrennten Sendewandler und einen getrennten Empfangswandler, um die Möglichkeit auszuschließen, daß Störschwingungen des Sendewandlers durch die Empfangseinrichtung verstärkt werden.
4. 4. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Tasteinrichtung für den Verstärker, um den Verstärker bei jeder Aussendung der Schallwelle zuzutasten, um zu verhindern, daß die Schallwelle von dem Verstärker ausgesandt wird.

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5. 5. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Tasteinrichtung für den Verstärker, um den Empfangsverstärker nach jeder Aussendung einer Schallwelle während einer Zeitdauer zuzutasten, die ausreicht, um die Verstärkung von Echos aufgrund von Wasserturbulenzen in der Nähe des Kiels eines Bootes zuzutasten, in den der Indikator installiert ist.
6. 6. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

   " eine Tasteinrichtung, die die Anzeigelampen außer Betrieb hält, um sie am Starten zu hindern, wenn die Zähler zählen.
7. 7. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Justiereinrichtung zur Justierung der Impulsfolgefrequenz des Zeitimpulsoszillators auf 2400 Hz, um die Tiefe des Wassers in Fuß zu messen, und auf 400 Hz, um die Tiefe des Wassers in Faden zu messen.
8. 8. Tiefenindikator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator vollständig transistorisiert ist.
9. 9. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine gesonderte Anzeigeeinrichtung, die mit der Hauptanzeigeeinrichtung parallel geschaltet ist und eine entfernte Betrachtung gestattet.

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10. 10. Tiefenindikator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Tiefenalarmeinrichtung, die ein hörbares oder sichtbares Warnsignal abgibt, wenn sich ein Schiff innerhalb einer ausgewählten Wassertiefe befindet, wobei die Alarmeinrichtung eine Alarmgattereinrichtung aufweist, an deren Ausgang eine Einrichtung zur Betätigung der Alarmeinrichtung angeschlossen ist, wobei die Alarmgattereinrichtung einen Eingang aufweist, der mit den Ausgängen der Zähler verbunden ist, wobei Strom normalerweise von wenigstens einem der Ausgänge zu dem Eingang der Alarmgattereinrichtung fließt, wenn die Zähler aufeinanderfolgend vorgestellt werden, während die Alarmeinrichtung außer Betrieb ist, wenn Strom zu dem Eingang fließt, und während die Alarmeinrichtung in Betrieb ist, wenn Strom nicht zu dem Eingang fließt, und durch eine Unterdrückungseinrichtung, die auf eine ausgewählte Wassertiefe anspricht und den Strom von solchen Ausgängen der Zähler, die unterhalb der ausgewählten Wassertiefe liegen, daran hindert, den Eingang der Gattereinrichtung zu erreichen.

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