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Verfahren zur Aufzeichnung eines Zwei-Koordinatensystems auf dem Leuchtschirm
einer Braunschen Röhre
Es ist bekannt, für die Anzeige einfacher Meßgrößen an der
Braunschen Röhre durch den Kathodenstrahl selbst Skalenstriche ,aufzuzeichnen und
so die Anzeige von Nullpunktsverschiebungen unabhängig zu machen.
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Die vorliegende Erfindung hat nun zum Ziel, die Aufzeichnung eines
Zwei-Koordinatensystems für die Messung zweier zusammenhängender Größen auf dem
Leuchtschirm einer Braunschen Röhre zu ermöglichen, ohne daß Nullpunktsverschiebungen
stattfinden. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf dem Schirm der Braunschen
Röhre durch den Elektronenstrahl selbst ein Zwei-Koordinatenskalennetz erzeugt wird,
indem der Elektronenstrahl über die gesamte Abbildungsfläche in einer dem Koordinatensystem
entsprechenden Folge nach Art eines Bildrasters geführt und dabei die auf das Ablenksystem
gegebenen, der gewünschten Skalenteilung entsprechenden Werte zur Abbildung gebracht
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren findet z. B. bei Anordnungen zur Aufzeichnung
von Entfernung und Richtung bei der Ortsbestimmung schallreflektierender Objekte
nach der jEchomethode Verwendung.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
nach der Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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Abb. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Abbildung von Meßgrößen in Polarkoordinaten;
Abb.
2 zeigt den Schirm der in der Schaltung Abb. I benutzten Braunschen Röhre mit dem
darauf erzeugten Skalennetz, Abb. 3 eine Vorrichtung zur Abbildung von Meßgrõßen
in karthesischen Koordinaten; Abb. 4 zeigt das Skalennetz der Schaltung nach Abb.
3; Abb. 5 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Abb. 3.
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Die dargestellten Vorrichtungen dienen zur Abbildung von Meßgrößen
an einer Braunschen Röhre, und zwar wird die Meßgröße durch Aufhellung des Elektronenstrahles
abgebildet. Handelt es sich z. B um N1eßgrößen, die in Abhängigkeit von Drehstellungen
und gegebenenfalls außerdem in Abhängigkeit von der Zeit auftreten so kann man beispieltsweise
die Abbildung in der Weise durchführen, daß die Zeit durch Radialablenkung des Leuchtfieckes
abgebildet wird (Abb. I und 2).
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Die Abbildung kann jedoch auch, wie in Abb. 2 und 3 vorgesehen, in
karthesischen Koordinaten erfolgen. Für das Wesen der Erfindung ist es belanglos,
welche Art von Meßgrößen und mit welchen Koordinaten diese abgebildet werden sollen.
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Im allgemeinen wird es sich um die Abbildung impulsartiger Vorgänge
handeln, die auf dem Schirm der Braunschen Röhre eine punkt- oder strichförmige
Aufhellung bewirken. Der Meßimpuls möge, wie in Abb. I und 3 angedeutet, über einen
Verstärker V dem Wehneltzylinder I der Braunschen Röhre R zugeführt werden.
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Um nun die Lage des Meßpunktes zur Nullstelle auf dem Abbildungsschirm
genau feststellen zu können, wird ein Skalennetz auf dem Schirm der Braunschen Röhre
durch eine besondere Vorrichtung erzeugt. Hierbei wird der Elektronenstrahl selbst
zur Erzeugung des Skalennetzes benutzt, so daß etwaige Fehlweisungen infolge magnetischer
Störfehler od. dgl., die eine Verschiebung des Nullpunktes zur Folge haben, eine
entsprechende Verschiebung auch des Skalennetzes hervorrufen und infolgedessen bei
der Ablesung des Meßwertes nicht in Erscheinung treten. Diese Vorrichtung zur Erzeugung
eines Skalennetzes durch den Elektronenstrahl kann verschieden ausgebildet sein.
Abb. I und 3 zeigen Ausführungen, bei denen das lSkalennetz mit Hilfe mechanischer
Kontakte erzeugt wird, während bei der Schaltung nach Abb. 5 rein elektrische Mittel
zur Erzeugung des Skalennetzes vorgesehen sind. Abb. 1 und 3 unterscheiden sich
lediglich in der Art des erzeugten Skalennetzes, die Mittel sind dagegen in beiden
Fällen dieselben. Die Erfindung setzt eine Rasterung voraus, d. h. eine Ablenkung
des Leuchtfleckes nach einem bestimmten Abbildungssystem, z. B. mit horizontalen
oder mit Kreiszeilen.
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Bei dem in Abb. I dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird die
Rasterung auf folgende Weise durchgeführt: Die Braunsche Röhre weist zwei Plattenpaare
3 und 4 auf, die gegeneinander um go0 versetzt sind und eine Ablenkung in der horizontalen
und der vertikalen Richtung bewirlien.
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Auf diese beiden Plattensysteme werden um go0 gegeneinander phasenverschobene
Wechselspannungen gebracht. Dadurch wird eine Ablenkung des Elektronenstrahles in
einem Kreise bewirkt.
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Die Erzeugung der um go0 gegeneinander phasenverschobenen Ablenkspannungen
geschieht mit Hilfe eines Ohmschen und eines kapazitiven Widerstandes 5 bzw. 6,
denen in Hintereinanderschaltung eine Wechselspannung zugeführt wird. Diese Wechselspannung
wird in einer Drehspule 7 induziert, die sich im Felde einer Stromspule 8 dreht.
Die Frequenz dieser Wechselspannung ist, wie ohne weiteres ersichtlich, durch die
Drehgeschwindigkeit der Drehspule 7 gegeben. Die Amplitude der Wechselspannung wird
durch die Größe des Magnetfeldes bzw. die Größe deS in der Spule 8 fließenden Stromes
bestimmt. Die Größe dieses Gleichstromes wird durch ein in die Speiseleitung I0,
die die Spule 8 mit der Stromquelle II verbindet, eingeschaltetes Drehpotentiometer
g geregelt, derart, daß der Strom der Magnetspule 8 periodisch von Null bis zu einem
Höchstwert wechselt, um sodann sprunghaft auf Null zurückzugehen usf.
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Je kleiner die Stromstärke in der Spule 8 ist, um so kleiner sind
auch die Äblenkkreise auf dem Schirm der Braunschen Röhre. Mit dem Anwachsen des
Stromes werden die Kreise entsprechend größer, so daß als resultierende Ablenkung
des Elektronenstrahles bzw. Leuchtfleckes eine spiralförmige Ablenkung erzeugt wird.
Diese ist in Abb. 2 durch eine dünn ausgezogene Linie dargestellt. Drehspule 7 und
Drehpotentiometer g werden von einem gemeinsamen Motor I2 angetrieben.
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Während die Drehspule 7 unmittelbar auf der Motorwelle 13 sitzt, ist
zwischen die Welle des Drehpotentiometers und die Motorwelle eine Untersetzung von
50 : I eingeschaltet. Es kommt also auf fünfzig Kreis ab lenkungen entsprechend
fünfzig Umdrehungen der Drehspule 7 eine Radialablenkung entsprechend einer Umdrehung
des Drehpotentiometers 9.
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Normalerweise ist der Leuchtfleck nicht sichtbar, und es könnte infolgedessen
die Ablenkung am Schirm der Braunschen Röhre nicht beobachtet werden.
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Zur Erzeugung einer der tatsächlichen Ablenkung entsprechenden Skala
sind nun folgende Mittel vorgesehen: Sowohl auf der Welle 14 des Drehpotentiometers
als auch auf der Welle der Drehspule sitzt je eine Kontaktgeberscheibe 15 bzw. I6.
Jede dieser Scheiben ist mit einer Mehrzahl von Nocken I7 bzw. I8 versehen, durch
die ein Kontaktpaar 19 bzw. 20 betätigt wird. Sowohl durch den Kontakt 19 als auch
den Kontakt 20 wird beim Schließen eine Spannungsquelle 21 an den Wehneltzylinder
I der Btaunschen Röhre gelegt und dadurch der Leuchtfleck am Schirm der Braunschen
Röhre aufgehellt. Die Scheibe 15 weist sechs Kontakte auf, so daß während jeder
Radialablenkung entsprechend einer Umdrehung des Drehpotentiometers der Leuchtfleck
sechsmal aufgehellt wird. Die Aufhellungszeit ist dabei so bemessen, daß sie einer
Kreisablenkung entspre-
chend einer Umdrehung der Welle 14 entspricht.
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Durch jeden der Nocken I7 wird daher der Leuchtfleck während einer
vollen Kreisablenkung aufgewellt und es entstehen durch die sechs Nocken I7 auf
dem Braunschen Rohr sechs Kreise 22, die gleichen Abstand voneinander hahen und
bestimmten Meßwerten entsprechen.
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Durch die Nocken IS der Scheibe I6 wird der Leuchtfleck während jeder
Kreisablenkung insgesamt zwölfmal aufgehellt. Diese Aufhellungen kehren in jeder
folgenden Kreisablenkung an derselben Stelle wieder; sie sind sehr kurzzeitig hemessen,
so daß punktförmige Aufhellungen dadurch hervorgerufen werden, und zwar wird durch
jeden Nocken eine Punktreihe 23 erzeugt, die nach einem Radius verläuft. wie in
Abb. 2 veranschaulicht.
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Bei der Schaltung nach Abb. 3 werden den beiden Plattenpaaren 3 und
4 der Braunschen Röhre nicht wie in Abb. I 900 gegeneinander phasenverschol)ene
Wechselspannungen, sondern sägezahuförmige Kippspannungen zugeführt, die ein geradliniges
Zeilensystem entsprechend den in Abb. 4 dargestellten Linien 24 erzeugen. Die Kippspannungen
werden von Drehpotentiometern 25 und 26 abgeleitet. Das Drehpotentiometer 25 ist
wie die Drehspule 7 der IAbh. I unmittelbar auf der Motorwelle I3 angeordnet, während
das Drehpotentiometer 26 auf der fünfzigmal langsamer laufenden Welle 14 sitzt.
Durch das Potentiometer 25 wird somit ebenso wie durch die Spule 7 die Zeilenfrequenz
fz, durch das Drehpotentiometer 26 wie durch das Drehpotentiometer g der Abb. I
die Bildfrequenz fb bestimmt. Die Mittel zur Erzeugung des Skalennetzes sind genau
die gleichen wie hei der Schaltung nach Abb. I. Es werden hier entsprechend sechs
horizontale Skalenlinien 27 und zwölf vertikale Skalenpunktl inien erzeugt.
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An Stelle mechanischer vSchaltkontakte zur Erzeugung des Skalennetzes
können auch elektrische Zeitkreise hierzu Verwendung finden. Dies ist dann besonders
zweckmäßig, wenn auch die eigentliche Rasterung bzw. Ablenkung des Elektronenstrahles
mit Hilfe elektrischer Zeitkreise erfolgt. In Abb. 5 ist eine derartige Schaltung
beispielsweise veranschaulicht. Sowohl auf das horizontale Plattenpaar 3 als auch
auf das vertikale Plattenpaar 4 wirkt je eine Kippspannung. Die Frequenzen der Kippspannungen
stehen in einem ganzzahligenVerhältnis zueinander, entsprechend den Drehzahlen der
Wellen I3 und 14 in Abb. 3. Die Kippspannungen werden durch an sich bekannte elektrische
Kippvorrichtungen, bestehend aus einem Kondensator, einem Ladewiderstand, einer
Gleichspannungsquelle und einem zum Kondensator parallel liegenden Gl immroh r erzeugt.
Die Zeitkonstanten der an dem horizontalen Plattenpaar 3 liegenden Kippscbaltung
29 und der an dem vertikalen Plattenpaar 4 liegenden Kippschaltung 30 sind so bemessen,
daß die Kippschaltung 29 beispielsweise fünfzigmal kippt, wenn die Kippschaltung
30 einmal kippt. Dabei ist gleichzeitig dafür gesorgt, daß zu Beginn des Kippvorganges
der Kippscbaltung 30 auch die Kippschaltung 29 gerade mit ihrem Kippvorgang beginnt.
Durch diese Ablenkspannungen wird eine Rasterung entsprechend Abb. 4 am Schirm der
Braunschen Röhre hervorgerufen. Ein der Abb. 4 entsprechendes Skalennetz wird durch
zwei weitere Kippkreise 3I und 32 erzeugt. Der Kippkreis 3I kippt zwölfmal schneller
als der Kippkreis 29 und ist mit diesem synchronisiert, derart, daß seine Kippzeiten
bei jedem Kippvorgang und entsprechend jeder Zeilenablenkung durch den Kippkreis
29 an derselben Stelle wiederkehren. Durch den Kippkreis 3I werden die punktförmigen,
zu vertikalen Punktreihen 28 sich zusammenschließenden Aufhellungen gemäß Abb. 4
erzeugt. Die horizontalen S'kalenlinien werden durch den Kippkreis32 hervorgerufen.
Dieser kippt sechsmal schneller als Ider Kippkreis 30, wodurch, wie bei der Schaltung
nach Abb. 3, sechs Skalenzeilen 27 gebildet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.
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PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Aufzeichnung eines Zwei-Koordinatensystems
auf dem Leuchtschirm einer Braunschen Röhre, die zur Messung von zwei zueinander
gehörigen Größen, insbesondere von Entfernung und Richtung bei der Ortsbestimmung
schallreflektierender Objekte nach der Echomethode dient, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Schirm der Braunschen Röhre durch den Elektronenstrahl selbst ein Zwei-Koordi
natenskalennetz erzeugt wird, indem derElektronenstrahl über diegesamteAbbildungsfläche
in einer dem Koordinatensystem entsprechenden Folge nach der Art eines Bildrasters
geführt und dabei die auf das Ablenksystem gegebenen, der gewünschten Skaleneinteilung
entsprechenden Werte zur Abbildung gebracht werden.