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Echolotgerät mit doppelter Anzeige der Echoimpulse
Die Erfindung betrifft
ein Echolotgerät mit gleichzeitiger doppelter Anzeige der Echoimpulse durch zwei
Anzeigegeräte, wobei beispielsweise eine Aufzeichnung der empfangenen Meßimpulse
durch ein Registriergerät und eine Anzeige durch einen Kathodenstrahloszillographen
erfolgt.
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Die doppelte Darstellung der Echoimpulse hat insbesondere Bedeutung
für die Fischerei, wobei man einmal die während eines längeren Zeitraumes gemachten
Beobachtungen mit einem Lotschreiber festhalten will und wobei außerdem auf einer
Braunschen Röhre ein Bild eines Ausschnittes aus dem größtmöglichen Lotbereich dargestellt
werden soll, um in diesem Ausschnitt möglichst viele Einzelheiten der angeloteten
Fischschwärme erkennen zu können. Bei gleichzeitiger Verwendung von Lotschreiber
und Kathodenstrahloszillograph wird im allgemeinen der auf der Braunschen Röhre
dargestellte Ausschnitt aus dem gesamten Lotbereich kleiner sein als der vom Lotschreiber
erfaßte Bereich, und es besteht die Aufgabe, die Anzeige auf dem Braunschen Rohr
mit einer regelbaren zeitlichen Verzögerung gegenüber dem Beginn der Anzeige auf
dem Registriergerät auszulösen. Es versteht sich von selbst, daß beide Geräte auch
gegenüber dem Zeitpunkt der Aussendung der Meßimpulse synchron laufen müssen, um
exakte Messungen möglich zu machen.
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Echolotgeräte mit Registrierung der Echoimpulse und ebenfalls solche
mit Darstellung auf einer Braunschen Röhre sind seit langem bekannt.
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Es ist ferner ein Gerät bekannt, welches die Darstellung eines beliebigen
Teilbereichs aus dem größtmöglichen Lotbereich auf dem Bildschirm einer Braunschen
Röhre gestattet. Es ist auch bekannt, ein Anzeigegerät mit ständig umlaufender
Glimmlampe
mit einem Registriergerät zu synchronisieren, das eine nach dem Start-Stopp-Prinzip
bewegte, jeweils nach Aussendung eines Meßimpulses in Gang gesetzte Registriertrommel
enthält. Die Synchronisation erfolgt dabei durch eine elektromechanische Vorrichtung,
die durch eine Noclçenscheible gesteuert wird.
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Es ist weiterhin bekannt, zwei Echolotgeräte verschiedener Bauart
mit synchron laufenden Elektromotoren anzutreiben. Dabei dienen von einem der beiden
Motoren abgenommene Steuerimpulse zur Synchronisierung des anderen Motors.
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Bei neueren Geräten, bei denen ein kleiner Teilbereich des gesamten
Lotbereiches mittels eines Kathodenstrahloszillographen dargestellt werden kann,
müssen besonders hohe Anforderungen in bezug auf den Gleichlauf der beiden Geräte
gestellt werden, da sich schon die geringste Ungleichmäßigkeit bei der Darstellung
auf der Braunschen Röhre durch den stark vergrößerten Maßstab der Darstellung unangenehm
bemerkbar macht.
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Die Anforderungen an die Genauigkeit lassen sich mit den bekannten
Synchronisiervorrichtungen nicht erfüllen.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird eine rein elektronische Schaltungsanordnung
zur Einstellung einer veränderlichen Verzugs zeit zwischen der Aussendung der Meßimpulse
und dem Beginn der Aufzeichnung des einen Geräts einerseits und der Auslösung der
Empfangsbereitschaft des zweiten Geräts andererseits angegeben.
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Dabei wird beispielsweise das erste Gerät, das ein Registriergerät
sein kann, wie üblich durch ein mechanisches Triebwerk oder einen Elektromotor angetrieben.
Die Steuerung des zweiten -Geräts, zum Beispiel eines Kathodenstrahloszillographen,
jedoch wird erfindungsgemäß ohne Verwendung eines mechanischen Antriebs in diesem
Gerät durchgeführt.
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Zur verzögerten Auslösung des Kathodenstrahloszillographen, durch
die es möglich wird, einen beliebigen Teilbereich des maximalen Lotbereichs darzustellen,
wird dabei ein Synchronisiergerät verwendet, das erfindungsgemäß aus einem Steuergenerator,
beispielsweise einem Sägezahngenerator an sich bekannter Bauart, und einer schwingungs
fähigen Röhrenschaltung in derartiger Dimensionierung besteht, daß nur in einem
bestimmten, sehr eng begrenztem Bereich, in welchem die Gitterspannung der Eingangsröhre
annähernd Kathodenpotential hat, die Schwingungen angefacht werden können. Die Regelung
der Verzugszeit mit diesem Gerät kann dabei entweder völlig kontinuierlich oder
auch stufenweise durchgeführt werden.
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Der Steuergenerator kann dabei so eingestellt werden, daß er normalerweise
gesperrt ist und erst beim Zuführen eines Auslöseimpulses an seinem Eingang eine
einmalige sägezahnförmige Spannung an seinem Ausgang liefert. Die Synchronisation
des schreibenden Registriergeräts und des Kathodenstrahloszillographen geht dabei
wie folgt vor sich: Im Registriergerät ist an geeigneter Stelle ein Kontakt vorgesehen,
der durch ein periodisch umlaufendes Organ, z. B. eine Nockenscheibe oder ein endloses
Band mit einem darauf befindlichen Nocken, betätigt wird und dadurch den Impulssender
für die Erzeugung der Meßimpulse auslöst.
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Gleichzeitig wird das Synchronisiergerät entweder direkt von dem Registriergerät
oder aber von dem Sende generator ausgelöst. Man könnte die verzögerte Auslösung
des Kathodenstrahloszillographen auch durch einen zweiten Kontakt im Registriergerät
durchführen, jedoch läßt sich dabei nicht in allen Fällen die gewünschte hohe Genauigkeit
der Synchronisierung erzielen. Der am Ausgang des Synchronisiergeräts entstehende
regelbare verzögerte Steuerimpuls wird zur Betätigung des Kippgenerators der Braunschen
Röhre benutzt.
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Dieser Kippgenerator ist normalerweise gesperrt und gibt bei Auslösung
nur eine einmalige Sägezahnspannung ab, durch die der im Ruhezustand außerhalb des
Bildschirms der Braunschen Röhre liegende Leuchtpunkt über das Bildfeld geführt
wird. Der Kathodenstrahloszillograph ist nur während dieser Zeit, während der der
Leuchtpunkt auf dem Bildschirm erscheint, zum Empfang von Echoimpulsen bereit.
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Für den Fall, daß ein Kippgerät mit durchlaufender Kippspannung verwendet
wird, kann auch eine Helltastung des normalerweise dunkelgesteuerten Elektronenstrahls
in entsprechender Weise vorgenommen werden, wobei die Periode der Helltastung ungefähr
der Periode derKippspannung entsprechen muß. Außerdem wird dabei zweckmäßig der
Einsatzpunkt der Kippspannung vom Steuergenerator synchronisiert.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Figuren erläutert werden,
welche die Synchronisierung eines Registriergeräts mit einem Kathodenstrahloszillographen
darstellen.
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Fig. I zeigt beispielsweise ein Schaltbild eines im Rahmen der Erfindung
geeigneten Synchronisiergeräts; Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild einer Echolotapparatur
dar, bei der ein Registriergerät und ein Kathodenstrahloszillograph mit kurzzeitig
verzögerter Anzeige der Echoimpulse synchronisiert werden; Fig. 3 zeigt die gegenseitige
Ankopplung der in Fig. 2 dargestellten zu synchronisierenden Geräte.
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Gemäß Fig. I besteht das Synchronisiergerät aus einem Sägezahngenerator
I und einem Impulsgenerator 2. Der Sägezahngenerator ist in bekannter Weise aus
einem Kondensator 3 in Serienschaltung mit einer als Ladewiderstand dienenden Pentode
4 aufgebaut. Parallel zum Kondensator liegt eine gittergesteuerte Entladungsröhre
5, deren Vorspannung an dem Potentiometer 6 so eingeregelt werden kann, daß sie
so lange gesperrt ist, wie sie nicht durch einen Auslöseimpuls gezündet wird, wobei
ein einziger sägezahnförmiger Spannungsimpuls erzeugt wird.
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Zur Auslösung der Empfangsbereitschaft des Kathodenstrahloszillographen
ist der Impulsgenerator 2 vorgesehen. Seine Eingangsröhre 8, zweckmäßig eine Pentode,
in an sich bekannter Rück-
kopplungsschaltung, ist so eingestellt,
daß eine Selbsterregung nur in einem verhältnismäßig engen Bereich der Gittervorspannung
möglich ist. Die enge Begrenzung des Schwingungseinsatzes wird dadurch erreicht,
daß die Röhre mit einer niedrigen Anodenspannung von beispielsweise 20 V betrieben
wird, so daß die Anodenstrom-Gitterspannungs-Kennlinie im Bereich der negativen
Vorspannung nur eine sehr geringe Höhe hat. Beim Zuführen einer veränderlichen Gitterspannung
tritt nur dann eine Selbsterregung ein, wenn das Potential zwischen Gitter und Kathode
annähernd gleich Null ist. Bei positiver Gittervorspannung werden die Schwingungen
durch den einsetzenden Gitterstrom unterdrückt. Wird dem Gitter der Röhre 8 über
den hochohmigen Widerstand g die Sägezahnspannung vom Generator I zugeführt, so
entsteht ein kurzzeitiger hochfrequenter Spannungsimpuls am Ausgang dieser Röhre.
Da dieser Impuls wegen der niedrigen Anodenspannung verhältnismäßig klein ist, wird
er durch die nachgeschaltete Röhre 10 weiter verstärkt, so daß am Ausgang II ein
Synchronisierimpul s groß er Amplitude abgenommen werden kann. Die Verzugszeit zwischen
der Zündung der Entladungsröhre 5 im Sägezahngenerator I und dem am Ausgang II des
Impulsgenerators 2 entstehenden Impuls kann durch Änderung der festen Gittervorspannung
der Röhre 8 am Potentiometer 12 geregelt werden; der Sägezahngenerator I bleibt
dabei fest eingestellt. Am Abgriff des Potentiometers liegt die Kathode der Röhre
8, der ein genügend hohes positives Potential erteilt werden muß, damit die Röhre
im Ruhezustand gesperrt bleibt. Die positive Vorspannung darf jedoch nicht so groß
sein, daß sie ein Schwingen der Röhre beim Zuführen der Sägezahnspannung vom Generator
I unmöglich macht.
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In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Echolotanordnung dargestellt,
bei der das Synchronisiergerät I3 dazu dient, ein Kippgerät 14 einer Braunschen
Röhre I5 zeitlich verzögert zu einem Impulssender I6 auszulösen, der seinerseits
durch ein Registriergerät 17 gesteuert wird. Ferner ist ein Druckwellengeber I8
vorgesehen sowie ein Empfänger 19 für die reflektierten Echoimpulse, an den ein
Verstärker 20 angeschaltet ist. Die verstärkten Echoimpulse werden vom Verstärker
20 der Braunschen Röhre 15 einerseits und dem Registrierschreiber I7 andererseits
zugeführt. Das Synchronisiergerät I3 besteht beispielsweise aus dem in Fig. 1 dargestellten
Sägezahngenerator I und dem angeschlossenen Impulsgenerator 2.
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Fig. 3 zeigt ein Schaltbild für die Zusammenschaltung dles Impulssendegeräts
I6 und des Sägezahngenerators I des Synchronisilergeräts I3 gemäß Fig. 2, welche
beiden Geräte durch das mechanisch angetriebene Registriergerät 17, wie im Zusammenhang
mit Fig. 2 beschrieben, ausgelöst werden. In dem Registriergerät I7 befindet sich
ein Auslösekontakt 2I, der durch ein umlaufendes Organ, z. B. eine Nockenscheibe
22, periodisch betätigt wird. Beim Schließen des Kontakts 2I wird im Impulssender
I6 ein Relais 23 ausgelöst, das einen Schalter 24 schließt und damit die Auslösung
eines Schall- oder Ultraschallimpulses über den Geber I8 veranlaßt. Gleichzeitig
wird der beim Schließen des Kontakts 21 erzeugte Spannungsimpuls an einem RC-Glied
25, 26 abgenommen und über einen Kondensator 27 dem Gitter der Entladungsröhre 5
im Sägezahngenerator I des Synchronisiergeräts zugeführt, das auf diese Weise gezündet
wird und, wie oben bei Fig. I beschrieben, den verzögerten Meßimpuls für die Auslösung
des Kippgeräts der Braunschen Röhre liefert.
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Das Kippgerät kann in an sich bekannter Weise einen Kondensator enthalten,
der über einen Widerstaud von einer Gleichslpannungsquellle aufgeladen wird. Parallel
zum Kondensator liegt eine Gasentladungsröhre, deren Gittervorspannung so stark
negativ eingestellt ist, daß sie normalerweise gesperrt bleibt. Bei Zuführen eines
Auslöseimpulses an das Gitter der Entladungsröhre wird dieses gezündet, so daß sich
der parallel geschaltete Kondensator kurzzeitig entlädt, worauf die Entladungsröhre
wieder löscht. Die am Kondensator bei der Aufladung entstehende ansteigende Spannung
wird als Ablenkspannung für die Zeitbasis der Braunschen Röhre in an sich bekannter
Weise verwendet. Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, den Leuchtpunkt auf
der Braunschen Röhre so einzustellen, daß er im Ruhestand außerhalb des Bildschirms
liegt und erst beim Einsetzen der Ablenkspannung über das Bildfeld hinweggeführt
wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Braunsche Röhre nur unmittelbar nach
Eintreffen des Auslöseimpulses in Empfangsbereitschaft gesetzt wird und während
einer bestimmten Zeit in Empfangsbereitschaft bleibt. Diese Dauer ist bestimmt durch
die Zeit, während welcher der Leuchtpunkt über den Bildschirm der Röhre geführt
wird und ist abhängig von der Zeitkonstante des RC-Gliedes in dem Kippgerät.
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An Hand der Figuren wurde beispielsweise die Synchronisierung eines
schreibenden Registriergeräts mit einem Kathodenstrahloszillographen erläutert.
Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf eine solche Kombination beschränkt, vielmehr
können auch gleichartige oder verschiedenartig aufgebaute andere Geräte, z. B. Anzeigegeräte
mit umlaufender Glimmlampe oder solche mit Anzeige durch einen Lichtzeiger mit den
genannten in beliebiger Zusammenschaltung kombiniert werden.
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Es ist in jedem Falle nur nötig, die Auslösung der genannten Geräte
unter Zwischenschaltung geeignet aufgebauter und dimensionierter Schaltungen zu
betätigen.