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Schaltungsanordnung für ein Ediolotanzeigegerät
Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung für ein Echolotanzeigegerät, bei dem auf dem Schirm einer
Kathodenstrahlröhre die Echos eines verhältnismäßig kleinen, in seiner Lage beliebig
wählbaren Ausschnittes aus dem Gesamtmeßbereich in einem Großbild dargestellt werden,
wobei ein monostabiler Multivibrator vorgesehen ist, der bei Aussendung des Lotimpulses
in den labilen Zustand übergeführt wird und bei seinem nach einer einstellbaren
Zeit erfolgenden Rückkippen in den Ausgangszustand die Zeitablenkung für den Elektr
nenstrahl der Kathodenstrahlröhre auslöst Es ist bekannt, diese verzögerte Auslösung
durch den über eine Verzögerungsleitung mit einstellbarer Laufzeit geführten Sendeimpuls
zu bewirken.
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Bei einem anderen Echolot mit Abbildung eines Teilbereichs wird die
Zeitverschiebung zwischen der Impulsaussendung und dem Strahlüberlauf durch die
aufeinanderfolgende Betätigung zweier in verstellbarem Winkelabstand am Umfang einer
umlaufenden Nockenscheibe angeordneten Kontaktpaare erzeugt. Statt mit mechanischen
Mitteln wird die Zeitverschiebung auch mit elektrischen bzw. elektronischen Mitteln
erzeugt, wobei die Größe der Zeitdifferenz durch die Einstellung eines Potentiometers
bestimmt wird. Man hat dabei vorgesehen, den abgebildeten Teillotbereich durch ein
wiederkehrend aus bestimmter Tiefe empfangenes Echo selbsttätig einstellen zu lassen,
so daß dieses Echo auf dem Schirm des Kathodenstrahlrohres erscheint. Für die zeitliche
Verzögerung eines Spannungsimpulses oder eines Spannungssprunges ist es bekannt,
einen monostabilen Multivibrator zu verwenden, dessen Rückkippzeit in weiten Grenzen
veränderlich
ist. Durch die Differentiation der Rückflanke des von dem Multivibrator erzeugten
Rechteckimpulses wird ein kurzdauernder, scharfer Impuls zur Auslösung weiterer
Vorgänge, z B. zur Synchronisierung eines zweiten Multivibrators, erhalten. Man
hat hiervon Gebrauch gemacht, um Teile eines normalen Fernsehbildes zur genaueren
Prüfung herauszugreifen und gesondert abzubilden.
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Bei einer solchen Anordnung ist ein mit der Bildfolgefrequenz synchronisierter
Multivibrator mit veränderlicher Rückkippzeit vorgesehen, mit dem ein durch einen
zweiten Multivibrator erzeugter Torschaltimpuls auf eine beliebige Stelle der Bildperiode
eingestellt werden kann. Der Torschaltimpuls dient zur Auswahl eines bestimmten
Zeilensynchronisierimpulses, der dann die Zeitablenkung eines Kathodenstrahloszillographen
auslöst. Die Einrichtung zur Erzeugung der Zeitablenkspannung ist ein Teil des Oszillographen.
Bei einer anderen ähnlichen Anordnung wird mit Hilfe zweier in Reihe geschalteter
Multivibratoren mit veränderlicher Rückkippzeit, von denen der erste mit den horizontalen
Austastimpulsen synchronisiert ist, ein auf eine beliebige Stelle der Zeilenperiode
einstellbarer Ausblendimpuls gebildet.
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Durch Integrierung dieses Ausblendimpulses mit nachfolgender Verstärkung
wird eine Sägezahnspannung für die Zeitablenkung des Oszillographen gewonnen.
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Die Erfindung bezw-etkt die Einsparung einer besonderen Einrichtung
zur Erzeugung der Zeitablenkspannung bei einem Echolotanzeigegerät für die Großhilddarstellnng
eines Teillotbereiches, dessen Beginn mit dem Zurückkippen eines monostabilen Multivibrators
zusammenfällt. Gemäß der Erfindung wird der von dem Multivibrator erzeugte Rechteckimpuls
einer CR-Dif3ierentiationsschaltung mit entsprechend der gewünschten Zeitablenkgeschwindigkeit
gewählter Zeitkonstante zugeführt, und es wird der im wesentlichen geradlinig verlaufende
Anfangsteil des durch Differentiation der rückwärtigen Flanke des Multivibratorimpulses
erzeugten Exponentialimpulses unmittelbar, gegebenenfalls verstärkt, als Zeitablenkspannung
verwendet.
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Bei einem Echolot mit Anzeige der Echos auf einem Kathodenstrahlrohr
ist es bekannt, eine Einrichtung zur Erzeugung einer sägezahnförmigen Kippschwingung
vorzusehen und die Kippspannung sowohl als Zeitablenkspannung als auch zur Steuerung
der Aussendung von Schallimpulsen zu verwenden. Bei einem anderen rein elektrisch
gesteuerten Echolot wird ein selbstkippender Multivibrator mit einer vorgegebenen
Grundfrequenz synchronisiert und danach die Frequenz dieses Multivibrators mehrmals
mittels in Reihe geschalteter bistabiler Multivibratoren halbiert, wodurch man eine
Anzahl miteinander synchronisierter Rechteckwechselspannungen erhält, deren Frequenzen
z. B. im Verhältnis I :t12 :t/4: stehen.
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Durch Differentiationen und Auswahl von Impulsen bestimmter Polarität
durch eine Diode werden aus einer der Rechteckswechselspannungen Impulse -mit bestimmter
Folgefrequenz zur Steuerung des Schallsenders gewonnen. Durch Aufladung eines Kondensators
erhält man eine Zeitablenkspannung gleicher oder höherer Frequenz. Durch Kombination
von Rechteckswechselspannungen mit geeigneter Polarität kann ein gewünschter Bruchteil
der Lotperiode für die Großbilddarstellung ausgeblendet werden. Bekannt ist auch
ein Echolot, bei dem die vergrößerte Darstellung eines Teillotbereiches auf dem
Schirm eines Eathodenstrahlrohres kombiniert ist mit der Aufzeichnung der Echos
mittels eines Echographen, wobei die Zeitablenkungen des Elektronenstrahles und
des Schreibgriffels durch einen Elektromotor gesteuert werden und die zeitlichen
Verschiebungen dieser ZeitabIenkungen gegenüber der Schallaussendung unabhängig
voneinander einstellbar sind Die Erfindung werde durch ein Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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Das im Schaltbild dargestellte Gerät arbeitet im Zusammenwirken mit
jedem baUeN gen-, insbeson dere registrierenden Echolot und hat den Zweck, Objekte,
die sich zwischen Schiffskörper und Meeresboden befinden, z. B. Fischschwärme, auf
den Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre sichtbar zu machen. Das Gerät besteht im
wesentlichen aus einem regelbaren Abienkverstärker mit Gegentaktendstufe zur Erzeugung
einer dem Echosignal entsprechenden Ablenkspannung am einen Plattenpaar der Kathodensltrahlröhre,
ferner einem Impulsgenerator mit Kippspannungserzeuger für die Zeitablenkung an
dem anderen. Plattenpaar der Kathe denstrahlröhre sowie dem Kathodenstrahlrohr selbst
mit dem zugehörigen Spannungsteiler und der B etriehssp annungsversorgung.
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Der Ablenkverstärker, auf dessen. Eingang das Echosignal gegeben
wird, ist ein normaler Spannungsverstärker in. RC-lLopplung mit einer regelharen
Vorstufe 1 und einer kathodengekoppelteii Gegen.taktendstufe 2. Die Verstärkung
kann von außen mit Hilfe eines Amplitudenreglers 3 eingestellt werden Die für die
Ablenkplatten 4 der IZa,thodlenstrahlröhre 5 erforderliche erdsymrnetrische Ausgangsspannung
wird durch Phasendrehung der Echospannung im zweiten System der als Doppeitriode
ausgebildeten Gegentaktstufe 2 erzeugt. Dieses System arbeitet in Gitterbasisschaltung.
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Als Impulsgenerator dient ein kathodengekoppelter Multivilarator6,
der vom Sendeimpulskontakt des Getriebes im angeschlossenen Echolot gesteuert wird.
Der Tastimpuls, mit dem über das Senderelais des Echolot der Ultraschallstoß ausgelöst
wird, bildet den Synchronisierimpuls für den Impuisgenerator 6 Dieser Synchronisierimpuls
gelangt als Rechteckspannung an dfe Primaricklung eines Eingangsübertragers 7. Der
Übertrager differenziert diese Rechteckspannung in je eine positive und eine negative
Spannungsspitze Eine nachfolgende Gleichrichterschaltung läßt nur die positive Spitze
passieren, die den im Ruhezustand gesperrten. Anodenstrom des ersten Rõhrensystems
8 einer zur Bildung des Multivibrators dienenden
Doppeltriode 8,
9 öffnet und damit den Kippvorgang in dr Multivibratorschaltung einleitet.
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Im Ruhezustand befindet sich das Steuergitter des Systems 8 auf Kathodenpotential.
Das Röhrensystem 8 ist durch Vorspannung über einen Kathodenwiderstand 10 gesperrt.
Diese Spannung entsteht durch den hohen Anodenstrnm in dem Röhrensystem 9. Wenn
nun am Gitter des Röhrensystems 8 der positive Differentialimpuls wirksam wird,
ist das Röhrensystem 8 entsperrt.
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Die Röhre 8 bildet mit dem Kondensator 11, einem Kopplungswiderstand
15 und dem Ableitwiderstand I2, I3 einen Zeitkreis einstellbarer Zeitkonstan:te.
Zur Einstellung der Zeitkonstante sind Stufen entsprechend den Tiefenhereichen.
von z. B. o bis 200 m, 200 bis 400 m und 400 bis 600 m des angeschlossenen Echolotes
vorgesehen, die durch einen Umschalter I6 und drei verschiedene Kopp lüngskondens
atoren II mit Vorwiderständen I5 gebildet werden. Bei Auftreten eines positiven
Impulses am Gitter der Röhre 8 beginnt e!in Anodenstrom zu fließen, der sehr schnell
einen Höchstwert erreicht und über eine RC4opplung mit dem Gitter des zweiten Röhrensystems
g bewirkt, daß dieses gesperrt wird. Das ist der Fall. wenn die Anodeiistromänderung
des ersten Systems größer ist als dgie Gittersperrspannung des zweiten Röhrensystems.
Es tritt nun für einige Zeit ein stabiler Zustand ein, dessen Dauer von. der Geschwindigkeit
bestimmt ist, mit der diiel Ladung des Gitteirkondensators II über den Ableitwiderstand
I2, I3 abfließen kann. Am Außenwiderstand I4 entsteht daher eine negative Rechteckspannung.
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Außerdem ist durch den regelbar ausgebildeten Ableitwiderstand I3
jede beliebige Lage des Tiefenausschnittes in der jeweils eingeschalteten Stufe
einstellbar. Die Zeitkonstante des RC-Gliedes läßt sich somit genau auf die Zeitdauer,
die der Schreibgriffel im Echolot zur Markierung einer bestimmten Tiefe benötigt,
einstellen und dadurch das jeweils interessierende Echo am Schirm der Kathodenstrahlröhre
abbilden. Am Außenwiderstand I7 des zweiten Röhrensystems g entsteht ein gegenüber
dem ersten System genau gleicher, jedoch positiver Rechteckimpuls. Die Zeitablenkspannung
für die Kathodenstrahlröhre 5 wird unmittelbar aus der beim Zurückkippen des Multivibrators
6 in seinen Ausgangszustand erhaltenen Rückflanke dieses Rechteckimpulses durch
Differenzieren in einem nachfolgenden CR-Glied erzeugt. Der differenzierte Impuls
wird über ein fest eingestelltes Potentiometer I8 einem aus einer Doppeltriode I9,
20 bestehenden Symmetrierverstärker zugeführt, der zwei gegenphasige, in ihrer Form
mit dem differenzierten Impuls übereinstimmende Spannungsimpulse an das die senkrechte
Ablenkung des Elektronenstrahles erzeugende Plattenpaar 2I des Kathodenstrahlrohrs
abgibt.
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Unter dem Einfluß der Ablenkspannung bewegt sich der Leuchtfleck mit
im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit während einer einem z. B. zwischen
I2 und 50 m umfassenden Tiefenbereich entsprechenden Zeit senkrecht von unten nach
oben über den Schirm. Die Zeitablenkgeschwindigkeit und damit die Größe des Tiefenbereiches
wird durch Einstellen der Größe des Widerstandes 22, der ein Teil der Differenzierschaltung
ist, festgelegt. Die vom Leuchtfleck überstrichene Zeitablenkstrecke, die durch
den Schirmdurchmesser begrenzt ist, entspricht einem gleichbleibenden Bruchteil
der am Widerstand 22 bzw. am Abgriff des Potentiometers I8 auftretenden Impulsspitze.
Dieser Bruchteil ist so bemessen, daß für die sichtbare Zeitablenkung des Leuchtflecks
nur der im wesentlichen geradlinige Anfangsteil des exponentiell abklingenden differenzierten
Impulses ausgenutzt wird.