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Kurzzeitmesser für nach der Echomethode arbeitende Entfernungsmesser
Die Erfindung bezieht sich auf Kurzzeitmesser für nach der Echomethode arbeitende
Entfernungsmesser.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Verwendung einer vom Zeitgeber
nach Alrt einer elektrischen Fernübertragung elektrisch gesteuerten Anzeigevorrichtung
die elektrische Steuerung so auszubilden, daß die Abbildung der Zeit bzw. Entfernung
an der Skala nach verschiedenen, abschnittweise getrennten, d. h. von Skalenbereich
zu Skalenbereich sprunghaft wechselnden Gesetzmäßigkeiten erfolgt. Dadurch ist die
Möglichkeit gegeben, die jeweils am meisten interessierenden Meßwerte mit der gewünschten
Genauigkeit zu ermitteln, ohne daß deshalb mehrere Skalen mit verschieden großem
Meßbereich oder verwickelte Mechanismen erforderlich sind. Zur Zeitmessung wird
eine im zu messenden Zeitbereich sich gesetzmäßig ändernde Spannung benutzt.
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Bei derartigen Kurzzeitmessern kann eine ungleichmäßige, d. h. beim
Übergang von einem Meßbereich zum anderen sich sprunghaft ändernde Spannungsverteilung
dadurch erreicht werden, daß z. B. Drehpotentiometer mit den einzelnen Meßbereichen
entsprechenden unterschiedlichen Widerstandswerten je Längeneinheit verwendet werden;
ein solches Potentiometer ist freilich verwickelt und daher relativ teuer.
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Die gewünschte ungleichmäßige Spannungsverteilung läßt sich auf wesentlich
einfachere Weise erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß bei Verwendung eines einfachen
Drehpotentiometers, d. h. eines Potentiometers mit gleichmäßigen Widerstandswerten
je Längeneinheit, als Zeitgeber ein oder mehrere zusätzliche Widerstände oder Teilspannungen
zu bestimmten Winkelbereichen parallel geschaltet oder bei Verwendung eines einfachen
Zeitkreises als Zeitgeber zusätzliche Lade-
widerstände oder -spannungen
durch im Takt der Lotungen wirkende oszillierende Kontakte oder Kippkreise bestimmte
Zeit nach jeder Schallaussendung zu- oder abgeschaltet und bei der Schallaussendung
in ihren Anfangszustand zurückgeschaltet werden; vorzugsweise ist dabei die Endspannung
des Zeitkreiskondensators klein gegen die Spannung der Ladestromquelle.
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Eine insbesondere bei Landehöhenmessern für Flugzeuge mit Rücksicht
auf das Landegefühl vorteilhafte Anordnung läßt sich dadurch erzielen, daß der Potentiometer-
bzw. Zeitkreiswiderstand oder die Zeitkreiskapazität sich über die Zeitkreisperiode
bzw. den Potentiometerwinkelbereich in einer solchen Weise ändern, daß die Skala
in allen Teilen linear und am Anfang proportional ist und dabei eine abschnittweise
sich sprunghaft ändernde Meßgenauigkeit aufweist. Dadurch wird erreicht, daß die
Skala eine ungleichmäßige Teilung erhält, aber im Gegensatz zu den bekannten Meßgeräten
mit ungleichmäßig geteilter Skala keine exponentielle, sondern eine in allen Teilen
lineare Teilung aufweist. Infolgedessen werden innerhalb jedes Abschnittes der Skala
gleiche Höhenänderungen durch gleiche Ausschlagänderungen abgebildet, wie es dem
richtigen Landegefühl entspricht.
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Die Erfindung sei an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt, und
zwar zeigt Fig. I eine Schaltung mit Drehpotentiometer als Zeitgeber, Fig. 2 eine
Schaltung mit Kondensator als Zeitgeber.
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Die dargestellten Vorrichtungen dienen zur Bestimmung der Flughöhe
auf Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen. Sie arbeiten nach der bekannten Echomethode.
Hierbei wird die Zeit zwischen dem Aussenden des Schallimpulses und der Rückkehr
des Echos von der Erdoberfläche festgestellt. Das ankommende Echo löst eine elektromagnetische
Relais anordnung aus, wodurch ein Schauzeichen auf der Höhenskala des Anzeigegerätes
erzeugt wird.
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Als Anzeigegerät wird in beiden Ausführungsbeispielen ein Spannungsmesser
I6 benutzt, der bei Echoankunft durch ein vom Echo betätigtes Relais 17 kurzzeitig
an eine je nach der seit Schallaussendung verflossenen Zeit mehr oder weniger große
Spannung gelegt wird. Parallel zum Spannungsmesser I6 liegt ein kleiner Kondensator
I9, der die durch das Echo auf das Anzeigegerät geschaltete Meßspannung jeweils
bis zum nächsten Echo festhält, so daß der Zeiger des Spannungsmeßgerätes auf dem
jeweilig angezeigten Höhenwert bis zum nächsten Echo oder länger stehen bleibt.
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Als Spannungs- oder Zeitgeber wird beim ersten Ausführungsbeispiel
ein Drehpotentiometer, beim zweiten Ausführungsbeispiel ein sich aufladender Kondensator
3I benutzt.
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Das Drehpotentiometer nach Fig. I besteht aus einem mit gleichförmiger
Geschwindigkeit angetriebenen Kontaktarm 28, der auf einem kreisförmig angeordneten
Widerstand 29 schleift Der Widerstand 29 liegt an einer Spannungsquelle. Er gebe
z. B. einen gesamten Spannungsabfall von 120 Volt. Würde dieser Spannungsabfall
über den ganzen Widerstand 29 gleichmäßig verteilt sein und der Kontaktarm 28 mit
einer solchen gleichförmigen Geschwindigkeit bewegt werden, daß er über den ganzen
Widerstand in einer Zeit hinweggleitet, die einem Schallaufweg von 240 m, also-
einer Flughöhe von 120 m entspricht, so würde im ganzen Meßbereich 1 m Flughöhe
durch 1 Volt Spannung am Spannungsmesser abgebildet werden.
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Um im unteren Meßbereich eine erhöhteGenauigkeit zu erzielen, ist
dem Potentiometerwiderstand29, z. B. in den beiden oberen Dritteln seines Winkelbereiches,
die der Flughöhe von 40 bis 120 m entsprechen, ein Widerstand 30 parallel geschaltet.
Dadurch wird erreicht, daß von dem gesamten Spannungsabfall z. B. 80 Volt auf das
erste Drittel und nur 40 Volt auf die beiden oberenDrittel des Widerstandes 29 entfallen.
Im Höhenbereich von o bis 40 m wird also jeder Meter durch 2 Volt Spannung, im Höhenbereich
von 40 bis I20 m dagegen durch eine Spannung von nur t/2 Volt am Spannungsmesser
I6 abgebildet, so daß sich für den Höhenbereich von o bis 40 m eine vierfach so
große Meßgenauigkeit ergibt als für den Höhenbereich von 40 bis 120 m.
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Auf der Höhenskala des Spannungsmessers I6 ist entsprechend der Höhenbereich
von o bis 40 m über zwei Drittel der gesamten Skalenlänge auseinandergezogen, während
der Bereich von 40 bis I20 m auf ein Drittel der Skalenlänge zusammengedrängt ist.
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Die Meßgenauigkeit ändert sich somit beim Übergang vom unteren auf
den oberen Teil des Drehpotentiometers sprunghaft auf den vierten Teil, während
sie innerhalb der beiden Bereiche unverändert bleibt.
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Bei der Kondensatormethode nach Fig. 2 erhält man die gleiche Skala,
indem der Ladewiderstand regelmäßig nach jeder Schallaussendung bei einer der Flughöhe
40 m entsprechenden Schallaufzeit plötzlich von einem kleineren auf einen größeren
Wert umgeschaltet wird, so daß sich die Spannung am Zeitkreiskondensator 31 vor
der Umschaltung viermal so schnell ändert wie nach der Umschaltung. Zweckmäßig beträgt
die Endspannung nur einen Bruchteil der zur Verfügung stehenden Ladespannung, so
daß die Ladung nur im geradlinigen Teil der Ladekurve erfolgt. Dadurch erzielt man
eine nahezu lineare Teilung beider Skalenbereiche.
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Im dargestellten Beispiel erfolgt die Umschaltung auf einen größeren
Ladewiderstand durch Abschalten eines von zwei parallel liegenden Ladewiderständen
32, 33 mit Hilfe eines Relais 34. Das Relais 34 wird durch eine Kippschaltung betätigt,
die in üblicher Weise aus einem Ladekreis mit Spannungsquelle, Kondensator 35 und
Ladewiderstand 36 und aus einem Kippkreis mit Gasentladungsrohr 37 besteht, über
das sich bei Erreichen seiner Zündspannung der Kondensator selbsttätig entlädt und
dabei einen Stromstoß durch das Relais 34 gibt. Die Kippschaltung ist so eingerichtet,
daß sie im gleichen Takt arbeitet wie der Schallsender der Echolotvorrichtung, aber
mit einer Zeit- bzw. Phasenverschiebung gegenüber den
Schallimpulsen
von 80 m Schallaufweg bzw. 40 m Flughöhe. Zur Steuerung des Kippkreises sowohl als
auch des Zeitgeberkreises kann ein von der Sendeeinrichtung bzw. dem Schallimpuls
betätigter Kurzschlußko,ntakt 38 bzw. 39 vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich.
Zur Erzielung einer sprunghaft sich ändernden und doch abschnittweise gleichbleibenden
Meßgenauigkeit ist es z. B. auch möglich, ohne Widerstandsänderung auszukommen.
So kann beispielsweise bei der Drehpotentiometermethode ein über den ganzen Winkelbereich
gleichmäßiger Widerstand vorgesehen sein, während zur Erzielung der ungleichmäßigen
Spannungsverteilung eine oder mehrere zusätzliche Teilspannungen vorgesehen sind,
die zu bestimmten Winkelbereichen des kreisförmigen Potentiometerwiderstandes parallel
geschaltet werden. Ebenso läßt sich bei der Zeitkreismethode ohne Widerstandsänderung
auskommen, indem die Ladespannung des Zeitkreises während jeder Zeitkreisperiode
so geändert wird, daß die Ladung in den verschiedenen Zeitabschnitten nach verschiedenen
Ladekurven erfolgt.