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Schaltung für in Verbindung mit Echoloteinrichtungen oder ähnlichen
Apparaten verwendete Kurzzeitmesser. Bei Kurzzeitmessern, die in Verbindung mit.
Echoloteinrichtungen oder ähnlichen Apparaten Verwendung finden und die ein verdrehbares
System aufweisen, das durch eine auf elektromagnetischem Wege gespannte Feder in
Drehung versetzt und durch eine elektromagnetische Bremse angehalten wird, müssen
die einzelnen hierzu notwendigen Stromkreise stets in der richtigen Weise und richtigen
Reihenfolge geschlossen bzw: geöffnet
werden, um ein richtiges
Arbeiten zu gewährleisten.
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Werden derartige Instrumente zu Versuchszwecken im Laboratorium benutzt,
wo nur Fachleute damit in Berührung kommen und daher keine Sorge für eine unsachgemäße
Bedienung besteht, so mögen Schaltungen genügen, wie sie bisher allgemein in Verbindung
mit derartigen Meßinstrumenten üblich waren. Handelt es sich aber um Einrichtungen,
die auch von ungeübter Hand bedient werden müssen, beispielsweise um Echoloteinrichtungen,
so genügen die für das Laboratorium geeigneten Anordnungen nicht, um ein stets sicheres
Arbeiten der Einrichtung zu gewährleisten.
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Der Zweck der Erfindung ist daher, durch besondere Schaltungen und
durch geeignete Verkettung der Schaltungen untereinander Sicherheit dafür zu geben,
daß die verhältnismäßig verwickelte Anordnung der Teile auch vom ungeübten Laien
bedient werden kann. Hierbei ist dafür Sorge getragen, daß durch gegenseitige Verblockung
eine unrichtige Bedienung der Schalter ausgeschlossen ist.
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In erster Linie wird dieser den Gegenstand der Erfindung bildende
Zweck durch die Anordnung von drei Schaltern erreicht, die so angeordnet und eingerichtet
sind, daß der erste Schalter die Batterie bzw. Batterien einschaltet und so lange
eingeschaltet bleiben muß, als die ;Messung dauert, der zweite Schalter durch Lösen
der Bremse und Spannen der Feder den Apparat gebrauchsfertig macht, während der
dritte den Schallgeber in Tätigkeit setzt (z. B. einen Lotschuß löst). Hierbei ist
die Schaltung so gewählt, daß der Schalter I, der bei Verwendung von Instrumenten
mit Lichtzeiger die Lichtquelle einschaltet, während des ganzen Meßvorganges geschlossen
sein muß, im Gegensatz zu den Schaltern II und III, die als Druckknopfschalter ausgebildet
sind und die betreffenden Stromkreise nur so lange schließen, als die betreffende
vorzunehmende Tätigkeit Zeit in Anspruch nimmt, und sich beim Loslassen selbsttätig
wieder öffnen.
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Da in den Stromkreisen, die während des Meßvorganges den Kurzzeitmesser
in Gang setzen bzw. ihn am Schluß abbremsen, Widerstände eingeschaltet sind, so
würden diese bei der Betätigung des Schalters II hinderlich sein, dergestalt, daß
sie entweder keine genügend starke Erregung der Magnete zur Auslösung der betreffenden
Tätigkeit des Instrumentes zulassen oder aber die Einschaltung wesentlich größerer
elektrischer Kräfte, als an sich für die Bedienung des Instrumentes notwendig, verlangen.
Um dies zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung durch den zweiten Schalter die
in den Stromkreisen des Spannmagneten sowie des Bremsmagneten liegenden Widerstände
kurzgeschaltet und die Unterbrechungsstellen überbrückt. Ist dann 'sowohl die Bremse
gelöst als auch die Feder gespannt u«id der Schalter II wieder in seiner Ruhestellung,
dann werden durch die betreffenden Teile des Apparates selbst die normalen Stromkreise
über die Regulierwiderstände und Selbstunterbrecher hergestellt.
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Werden derartige Einrichtungen zum Messen der Meerestiefen mit Hilfe
des Echos auf Schiffen verwendet und soll das Meßinstrument in erster Linie dazu
dienen, die Sicherheit der Fahrt durch regelmäßige Lotungen zu erhöhen, so muß auf
die Witterungsverhältnisse Rücksicht genommen werden; denn gerade bei Sturm ist
die Gefahr des Strandens besonders groß. Wollte man nun aber durch Schließen des
Schalters III ohne weiteres das Meßinstrumeiit in Tätigkeit bringen, indem man den
Lotschuß löst, so könnte es leicht vorkommen, daß im Augenblicke des Signalschußlösens
(las Fahrzeug eine Stellung einnimmt, in welcher der Geber entweder vollständig
aus dein Wasser heraustaucht oder aber dicht unter der Wasseroberfläche sich befindet.
In ersterem Falle ist das Abgeben eines Lotschusses überhaupt zwecklos, und im zweiten
Falle würde die Schallintensität zu gering werden, als daß sie, vom Meeresboden
reflektiert, bei ihrer Rückkehr den Kurzzeitmesser anhalten könnte. Was hier von
Schiffen gesagt ist, gilt bis -zu einem gewissen Grade natürlich auch für Luftfahrzeuge.
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Um nun unter allen Umständen gute und richtige Ergebnisse zu zeitigen,
soll in den durch den Schalter III gesteuerten Stromkreis eine Vorrichtung eingeschaltet
sein, die nur dann einen Stromschluß zuläßt, wenn das betreffende Fahrzeug durch
die Wagerechte hindurchschwingt. Dies kann durch Einschalten eines Pendel- oder
Quecksilberschalters, eines stabilisierten Kreisels in Verbindung mit einem Kontakt
oder durch beliebige andere Einrichtungen erfolgen, wie sie beispielsweise zum Abfeuern
von Schiffsgeschützen Verwendung finden. Auch kann gegebenenfalls der Schalter III
selbst in dieser Weise eingerichtet sein, um, in Tätigkeit gesetzt, erst dann Stromschluß
herbeizuführen, wenn das Fahrzeug nach einer oder auch nach beiden Richtungen mit
der Wagerechten übereinstimmt.
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Derartige Kurzzeitmesser müssen vor allen Dingen, wenn sie für Echolotungen
benutzt werden, stets eine Gewähr dafür geben, daß die Angaben auch mit den tatsächlichen
Verhältnissen übereinstimmen. Zu diesem Zweck verwendet man eine geeichte Kontrolle
orrichtung,
die nach demselben Grundsatz des Kurzzeitmessers gebaut ist, also aus einer um eine
Achse drehbaren Masse besteht, die durch eine stets gleichbleibende Kraft in Drehung
oder Schwingung versetzt wird und hierbei nacheinander zwei Kontakte öffnet bzw.
unter Umständen auch schließt. Die Zeit, die zwischen der Betätigung der beiden
Kontakte liegt, ist eine ganz bestimmte, auf die die Kontrolle geeicht ist. Läßt
man nun durch den ersten Kontakt den Kurzzeitmesser bremsen, so kann auf diese Weise
der Kurzzeitmesser nachgeprüft und bei sich herausstellenden Differenzen nachjustiert
werden.
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Auf Schiffen beispielsweise, die wochen-und monatelang vom Hafen entfernt
sind und daher keine Gelegenheit haben, die Angaben der Echoloteinrichtung nachzuprüfen,
ist der Einfachheit halber ein derartiger Kontrollapparat mit dem Kurzzeitmesser
zusammen in gemeinsamem Gehäuse eingebaut. Soll daher der Kurzzeitmesser kontrolliert
werden, so geschieht dies gemäß der Erfindung mit Hilfe eines Umschalters, der die
sämtlichen Stromkreise so regelt, daß der Schalter I beide Apparate unter Strom
setzt, der Schalter II durch Überbrücken der Unterbrechungsstellen und Kurzschalten
der Widerstände die Bremse des Kurzzeitmessers löst und die Federn des Kurzzeitmessers
sowohl als auch des Kontrollapparates spannt, während der Schalter III die Kontrolle
in Gang setzt. Da auch hierbei der Schalter II die Stromkreise nur so lange schließt,
als für die verschiedenen Tätigkeiten notwendig ist, so werden infolge der veränderten
Stellung der einzelnen Teile nach erfolgter Lösung der Bremse bzw. nach Spannen
der Federn beider Apparate die Stromkreise wieder so geschaltet, daß der Anlaßmagnet
des Kurzzeitmessers über seinen Regulierwiderstand und den Selbstunterbrecher mit
dem einen Kontakt der Kontrolle in gleichem Stromkreis liegt, der Bremsmagnet in
derselben Weise mit dem anderen Kontakt der Kontrolle und der Anlaßmagnet der Kontrolle
mit dem Schalter III.
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Um bei Verwendung eines Lichtzeigers schon von außen sehen zu können,
ob der Apparat auf Loten oder Kontrolle steht, ist mit dem Umschalter ein Filter
verbunden, das bei Umschalten auf Kontrolle in den von der Lichtquelle ausgehenden
Strahlengang geschaltet wird und diesem eine andere Farbe oder eine andere Gestaltung
gibt. Vorzugsweise wird man das Filter so wählen, daß der auf der Skala erscheinende
Lichtstrich in seinem oberen Teil grün wird, während er im unteren Teile weiß bleibt,
da hierdurch die Ablesungen genauer und zuverlässiger gemacht «-erden können und
außerdem der geteilte Lichtstrich besonders deutlich dem Auge bemerkbar wird, der
den Apparat Bedienende also ohne weiteres sieht, ob der Apparat auf Loten oder Kontrolle
geschaltet ist.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Schaltung vereinfacht die
Handhabung des Apparates mit a11 seinen verwickelten wickelten Einrichtungen ganz
wesentlich.
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Man braucht nur bei Verwendung zunächst den Schalter I zu schließen
und während des, ganzen Meßvorganges geschlossen zu halten, um durch einen kurzen
Druck auf den Druckknopf II die Teile ' des Meßinstruinentes in Gebrauchsstellung
zu bringen und dann durch einen Druck auf den Druckknopf III die Messung vorzunehmen.
Der Lichtzeiger schwingt dann entsprechend aus der Nullage aus und bleibt auf eitlem
bestimmten Teilstrich der Skala stehen, der die erlotete Tiefe unmittelbar in Metern
erken-° nen läßt.
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Üffnet man nunmehr den Schalter I wieder, so befindet sich der Apparat
in Ruhe, um bei jedesmaligem Schließen des Schalters T sofort die letzte Lotung
wieder anzuzeigen.
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Um zu verhüten, daß durch eine falsche Benutzung der Schalter II und
III Unzulänglichkeiten, darin bestehend, daß bei vorzeitigem Druck auf den Schalter
III der Lotschuß bereits gelöst wird, eintreten, können die Schalter II und III
gegeneinander v erblockt sein, indem der Schalter III erst geschlossen werden kann,
nachdem der Schalter II in Tätigkeit getreten ist. Irgendein Schaden oder eine falsche
Lotung kann auch, wenn keine Verblockung vorhanden ist, nicht entstehen, da der
Kurzzeitmesser, solange nicht der Schalter II in Tätigkeit getreten ist, abgebremst
ist, also eine Lotung nicht zustande kommen kann.
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Auf der Zeichnung ist beispielsweise ein Schaltungsschema gemäß der
Erfindung zur Darstellung gebracht. Es sind hierbei der Kurzzeitmesser mit A, der
Kontrollapparat mit B, der Schallgeber mit C, das Abgangsmikrophon mit D, die beiden
Batterien mit E und F, das Empfängermikrophon mit G und der Umschalter mit H bezeichnet.
Die drei Schalter sind durch I, II, III kenntlich gemacht, wobei der Schalter II
aus drei miteinander gekuppelten Schaltern a, b, c be-
steht.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Umschalter H auf »Loten«,
und die Schalter I, II, III sind geöffnet.
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Schließt man den Schalter I, so werden die Lampen r, a über die Batterie
F geschaltet und flammen auf. Gleichzeitig wird die
Batterie E durch
den Schalter I so geschaltet, daß sie für den weiteren Meßvorgang in Tätigkeit treten
kann.
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Schließt man jetzt den Schalter II, so wird durch den Unterschalter
a ein Stromkreis über die Spule 3 der Bremse q. und die Batterie E geschlossen,
nämlich der Stromkreis E, a, 3, I, E, und dadurch die Bremse gelöst. In gleicher
Weise schließt der Schalter c .einen Stromkreis, nämlich E, c, 5, H2,
D, Hl, I, E, über die Spule 5 des Spannmagneten 6 und die Batterie E, so
daß der Schwungkörper 7 des Kurzzeitmessers gegen die Wirkung der Feder 8 gespannt
wird. Durch Loslassen des Schalters II öffnen sich die Schalter a und c wieder,
während die Bremse 4. einerseits und der Schwungkörper 7 andererseits ihre Stellungen
beibehalten, da durch die Selbstunterbrecher 9 und io, die beim Lösen bzw. Spannen
geschlossen sind, Stromkreise über die Spulen 3 bzw. 5 geschlossen werden, nämlich
die Stromkreise #E, H4, G, H3, i i, q., 9, 3, I, E und E, i o, 1:2,
5, Hz, D, Hl, I, E. Also liegen im ersten Stromkreis die Widerstände
i i, das Empfängermikrophon G und die Batterie E, während der zweite Stromkreis
über die Widerstände 12, Abgangsmikrophon D und Batterie E geschlossen ist.
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Drückt man nun den Schalter III nieder, so wird der Schallgeber C
über die Batterie F geschaltet, Stromkreis F, I, Hl, C, 21, III, F und der Lotschuß
gelöst. Das Abgangsmikrophon nimmt die Urschallwellen auf, so daß sich der Widerstand
in den über die Spule 5 gehenden Stromkreis erhöht, die Erregung des Magneten 6
nachläßt und der Schwungkörper 7 durch die Feder 8 in Umdrehung gesetzt wird. Sobald
die Echowellen das Empfängermikrophon G treffen, erhöht sich der Widerstand im Stromkreis
der Spule 3, die elektromagnetische Kraft läßt nach und die Bremse q. legt sich
Unter der Wirkung ihrer Feder gegen den Schwungkörper 7 und hält ihn an. In beiden
Fällen werden die Selbstunterbrecher 9 und io geöffnet, so daß nunmehr die Stromkreise
über die Spulen 3 und 5 unterbrochen sind und erst wieder durch eine erneute Betätigung
des Schalters II geschlossen werden können. Der Ausschlag der Schwungmasse 7 wird
durch den Lichtzeiger auf der Skala kenntlich gemacht und kann dort abgelesen werden,
solange der Schalter I geschlossen ist bzw. sooft er wieder geschlossen wird.
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Die Teile des Meßinstrumentes sind, nachdem sich der eben beschriebene
Vorgang abgespielt hat, wieder im Ruhezustand, hierbei sind die Batterien E und
F ausgeschaltet, so daß ein unnötiger Stromverbrauch vermieden wird. Sobald eine
neue Messung vorgenominen werden soll, geschieht dies ohne weiteres, indem man die
Schalter I, II, III, wie angegeben, in Tätigkeit setzt.
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Schaltet man den Hebel H auf »Kontrolle« um, so werden die einzelnen
Stromkreise umgeschaltet, indem an Stelle des Schallgebers und Echoempfängers der
Kontrollapparat tritt und dieser in die Stromkreise eingeschlossen wird.
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Schließt man jetzt den Schalter I, so werden zunächst die Lampen i,
2 wieder über die Batterie F geschaltet. Auch beim Niederdrücken des Schalters II
wird zunächst, wie oben beschrieben, durch Schließen der Unterschalter a und c die
Bremse 4. gelöst und die Feder 8 gespannt, gleichzeitig aber wird durch den Unterschalter
b die Spule 13 des Spannmagneten 14 des Kontrollapparates B über die Batterie F
geschaltet, Stromkreis F, I, b, 13, H5, III, F, so daß der Schwungkörper
15 unter Spannung der Feder 16 angezogen wird. Durch Schließen des Selbstunterbrechers
9 wird ein Stromkreis über den Magneten 3, die Widerstände i i, über H3, den Unterbrecher
17 der Kontrolle und die Batterie E geschlossen, während in ähnlicher Weise der
Selbstunterbrecher io einen Stromkreis über die Widerstände 12, die Spule 5, HZ,
den Unterbrecher 18 der Kontrolle, Hl, I und die Batterie E schließt. Ein in entsprechender
Weise an der Kontrolle B vorgesehener Selbstunterbrecher i9 schaltet folgenden Stromkreis
ein: F, I, 19, 13, H6, III, F. Auf diese Weise werden auch nach Loslassen des Schalters
II die Spulen 3, 5 und 13 im erregten Zustand gehalten, so. daß die Bremse 4 gelöst
bleibt und die Federn 8 und 16 gespannt sind.
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Legt man jetzt den Schalter 3 in die untere Schließstellung, so unterbricht
dieser den Stromkreis über die Spule 13, die Erregung hört auf und die Schwungmasse
15 der Kontrolle B wird in Schwingung versetzt. Beim Ausschwingen öffnet die Schwungmasse
15 durch Gegenschlagen zun' ichst den Kontakt 18 und damit den Stromkreis des Elektromagneten
5, so daß dessen elektromagnetische Kraft aufhört und die Feder 8 den Schwungkörper
7 in Drehung versetzt, bis der Schwungkörper 15 der Kontrolle B auch den zweiten
Kontakt 17 öffnet und hiermit den Stromkreis über den Magneten 3 unterbricht, mit
der Folgeerscheinung, daß die Bremse 4 einspringt und die Schwungmasse 7 anhält.
Der Lichtzeiger, der durch Einschalten einer mit dem Umschalter H zwangläufig verbundenen
Blende oder eines Filters 2o besonders- kenntlich gemacht ist, indem er beispielsweise
zur Hälfte weiß und zur anderen Hälfte grün ist, zeigt auf der Skala das Meßergebnis
an, das, mit
der Zeitdifferenz, auf die die Kontrolle B geeicht
ist, verglichen, angibt, ob der Kurzzeitmesser richtig arbeitet oder nicht. Durch
Nachjustieren, beispielsweise der Spannung der Feder 8, lassen sich mit Leichtigkeit
Ungenauigkeiten beseitigen.
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Da mit Ingangsetzen der Apparate B, A
die Selbstunterbrecher
i9, io und 9 wieder unterbrochen werden, so-bekommen die einzelnen Stromkreise wieder
die ursprüngliche Richtung, so daß die Kontrolle durch wiederholtes Schalten der
Schalter II und III nacheinander beliebig oft wiederholt werden kann. Durch Umlegen
des Hebels H auf »Loten« werden die Stromkreise wieder umgeschaltet, das Lichtfilter
2o aus dem Strahlengang des Lichtzeigers herausgeschwenkt, und das Meßinstrument
ist wieder auf »Loten« umgeschaltet.
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Da die dargestellte Schaltung nur als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
zu gelten hat, so können natürlich die verschiedensten Abänderungen vorgenommen
werden, ohne dadurch außerhalb des Rahmens der Erfindung zu fallen, vorausgesetzt,
daß dadurch das gleiche Ergebnis erzielt wird. Vor allen Dingen können beispielsweise
die Schalter I, II und III in einen einzigen vereinigt werden, der die verschiedenen
Tätigkeiten nacheinander ausführt.
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Handelt es sich um Kurzzeitmesser, die auf Schiften oder Luftfahrzeugen
Verwendung finden, so ist es angebracht, den Schalter III so auszubilden, daß er
den Strom über den Schallgeber erst in dem Augenblick schließt, wenn das Fahrzeug
mit einer oder beiden Achsen wagerecht steht. Es kann aber auch in den Schallgeberstromkrais
eine besondere Vorrichtung 21, beispielsweise ein Pendel oder Quecksilberschalter
oder ein stabilisierter Kreisel mit Kontakt o. dgl., eingeschaltet sein, die nach
Schließen des Schalters HI erst einen Stromschluß zustande kommen läßt, wenn der
Apparat bzw. das Fahrzeug mit einer oder beiden Achsen mit der Wagerechten übereinstimmt.