DE954134C - Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstoessen zur Impulserregung eines Schallsenders - Google Patents
Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstoessen zur Impulserregung eines SchallsendersInfo
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- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/72—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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Description
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- Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstößen zur Impulserregung eines Schallsenders Bei Echoloten werden periodisch Schallimpulse ausgesandt, um aus der Zeitdifferenz zwischen der Schallaussendung und dem Eintreffen eines Echos die Entfernung echoerzeugender Gegenstände zu ermitteln. Die Zeitmessung erfolgt mittels eines vom Triebwerk des Echolotes periodisch über eine Skala bewegten Anzeigegliedes. In bestimmter zeitlicher Beziehung zu der Bewegung des Anzeigegliedes löst das Triebwerk periodisch die Aussendung eines Schallimpulses aus. Bei vielen handelsüblichen Geräten werden die Schallimpulse durch Stoß erregung eines elektroakustischen Wandlers, insbesondere eines Magnetostriktionsschwingers, erzeugt. Dabei wird ein aufgeladener Kondensator durch das vom Triebwerk in einem bestimmten Augenblick bewirkte Schließen eines Schalters stoßweise über die Wicklung des Schwingers entladen urid anschließend bei geöffnetem Schalter über einen Widerstand allmählich wieder aufgeladen, wonach durch erneutes Schließen des Schalters die nächste Entladung ausgelöst wird, und so fort. Von der insgesamt aufzuwendenden elektrischen Leistung wird nur die Hälfte zur Stoßerregung des Schwingers ausgenutzt, die andere Hälfte geht im Aulfladewiderstand verloren.
- Zur Vermeidung dieses Energieverlustes ist es bereits vorgeschlagen, sowohl Auf- als auch Entladung eines Kondensators stoß weise zu bewirken und beide zur Erzeugung je eines Impulses zu verwerten, dabei erfolgt jedoch die Auslösung der Ladung bzw. Entladung des Kondensators unmittelbar durch Betätigung eines Umschalters. Der Stoßkreis wird daher abwechselnd über verschiedene Kontakte geschlossen, und es ist in diesem Falle sehr schwierig oder praktisch unmöglich, zu erreichen, daß die miteinander abwechselnden Schaltvorgänge ständig beide in der gleichen bestimmten Zeitbeziehung zu der periodischen Bewegung des Anzeigegliedes erfolgen. Zumindest ist eine doppelte Knntaktjustierung vorzusehen.
- Die Erfindung vermeidet die damit verbundenen Schwierigkeiten, indem in einer Echolotschaltung zur periodischen Stoßerregung eines Schallsenders, insbesondere eines Magnetostriktionsschwingers, außer einem zur Vorbereitung stoßweiser Ladungen und Entladungen bzw. stoßweiser Umladungen eines Stoßkondensators dienenden Umschalter ein Auslöseschalter zur Auslösung der stoßweisen Ladungsänderungen vorgesehen ist, wobei der Umschalter wechselweise eine Spannungsquelle und einen Kurzschlußleiter oder eine Spannungsquelle mit wechselnder Polung über die Erregerwicklung des Schallsenders und den geöffneten Auslöseschalter mit dem Stoßkondensator verbindet und der Auslöseschalter nach jedesmaliger Betätigung des Umschalters zu bestimmten Zeiten geschlossen wird.
- Es ist bekannt, einen Kondensator durch die aufeinanderfolgenden Halbwellen einer Wechselspannung abwechselnd in entgegengesetztem Sinne aufzuladen und ihn jedesmal kurz vor Erreichung des Spannungsmaximums über eine Löschfunkenstrecke und die Wicklung eines Magnetostriktionsschwingers stoßweise zu entladen. In dieser Schaltung wird der Schwinger, wie bisher üblich, nur bei der stoßweisen Entladung des Kondensators, nicht während dessen allmählicher Aufladung erregt.
- Dadurch, daß sowohl Auf- wie Entladung des Stoßkondensators stoß weise erfolgen und beide für die Schwingererregung ausgenutzt werden, wird eine beträchtliche Ersparnis an elektrischer Energie gegenüber der üblichen Schaltung erzielt, bei der der Kondensator abwechselnd über einen Widerstand aufgeladen und anschließend stoßweise entladen wird. Gleichzeitig ist eine genaue zeitliche tjbereinstimmung aufeinanderfolgender Schall aussendungen mit der Bewegung des Anzeigegliedes sichergestellt.
- Für die praktische Ausführung der Schaltung nach der Erfindung bestehen zwei Möglichkeiten.
- Bei der ersten wird der Stoßkondensator, mit dem der zu erregende Schwinger in Reihe geschaltet ist, abwechselnd an eine Spannungsquelle gelegt und kurzgeschlossen. Die Ladespannung des Kondensators wechselt dabei zwischen der Spannung der Spannungsquelle und dem Werte Null. Entsprechend der zweiten Möglichkeit wird der Stoßkondensator abwechselnd mit verschiedener Polung über den Schwinger mit einer Spannungsquelle verbunden.
- Die Ladespannung des Kondensators wechselt dabei sprungweise zwischen einem positiven und einem negativen Spannungswerte, deren Betrag gleich der Spannung der Spannungsquelle ist. Der Betrag der sprungweisen Änderung der Ladespannung des Stoßkondensators bei jeder Umladung ist doppelt so groß wie die Spannung der Spannungsquelle.
- Zur Erzeugung des gleichen Erregungsstromstoßes braucht deshalb bei der zweiten Schaltung die Spannung der Spannungsquelle nur halb so groß zu sein wie bei der ersten Schaltung, z. B. nur 500 V statt I000 V, wodurch eine schwächere Isolation bei der Spannungsquelle und den Leitungen benutzt werden kann.
- Als Spannungsquelle für die stoß weise Aufladung bzw. Umladung des Stoßkondensators wird zweckmäßig ein Speicherkondensator vorgesehen, dessen Kapazität groß im Verhältnis zu der des Stoßkondensators ist und der ständig mit einer Stromquelle verbunden ist.
- Die Erfindung werde an einigen Ausführungsbeispielen und an Hand der Ahbildungen erläutert. Es zeigen Abb. I und 2 verschiedene Ausführungsformen einer Sendeschaltung für Echolote mit Zweischwingerbetrieb, Abb. 3 eine Sendeschaltung für Echolot mit Einschwingerbetrieb und Polarisationseinrichtuug.
- In den Abbildungen bezeichnet I einen Magnetostriktionsschwinger zum Senden von Schallimpulsen für die Echolotung, der durch Auf- und Entladung bzw. xvechselndeUmladungeines Stoßkondensators 2 von z. B. 2 ,uF zum Schwingen angeregt wird. Der Stoßkondensator2 erhält seine Spannung von einem als Spannungsquelle dienenden größeren Speicherkondensator 3 von z. B. 10 ,aF, der seinerseits von einer Gleichspannungsquelle 4 über einen Widerstand 5 von z. B. I000 Ohm aufgeladen wird. Allen dargestellten Schaltungen gemeinsam sind weiter ein Umschalter 6 bzw. 7 und ein Auslöseschalter 8, die in bestimmtem Wechsel betätigt werden.
- In der Schaltung nach Abb. I wird der Kondensator 2 über den Schwinger I abwechselnd plötzlich aufgeladen oderentladen. Zu diesem Zweck wird er über den in Reihe geschalteten Auslöseschalter 8 durch einen Umschalter 6 wechselweise mit dem Speicherkondensator 3 verbunden oder kurzgeschlossen. Der Auslöseschalter 8 wird jeweils nach Umlegen des Schalters 6 kurzzeitig geschlossen und löst dadurch einen durch die Wicklung des Schwingers I fließenden Ausgleichstrom aus. Die Genauigkeit des Sendezeitpunktes ist dadurch unabhängig von dem Zeitpunkt, zu dem der bewegliche Kontakt des Umschalters 6 die Verbindung mit einem der beiden feststehenden Schalterkontakte herstellt.
- Von den bekannten Stoßerregungsschaltungen für Echolotschwinger unterscheidet sich die dargestellte Schaltung dadurch, daß nicht nur der Entlade- sondern auch der Aufladevorgang zur Erregung des Schwingers ausgenutzt und dadurch elektrische Energie eingespart wird.
- Abb. 2 zeigt eine Schaltung, in der der Stoßkondensator 2 zur Erzeugung der Sendeimpulse durch einen Wechselschalter 7 umgepolt wird. Dadurch wird erreicht, daß die jeweilige Aufladespannung des Stoßkondensators und die Spannung des Speicherkondensators 3 sich addieren, so daß für eine bestimmte Erregungsstärke des Schwingers 1 die Spannung der Spannungsquelle 4 nur halb so groß zu sein braucht wie bei der Schaltung nach Abb. I. Der mit dem Stoßkondensator 2 über den Wechselschalter 7 in Reihe liegende Auslöseschalter 8 wird jeweils betätigt, nachdem der Wechselschalter die Umpolung des Stoßkondensators 2 durchgeführt und damit die Stoßerregung vorbereitet hat.
- Abb. 3 zeigt eine für den sogenannten Einschwingerbetrieb bestimmte Abänderung der Schaltung nach Abb. I. Bei diesem wird derselbe Magnetostriktionsschwinger sowohl zum Aussenden als auch zum Empfangen der Schallsignale benutzt. Es hat sich gezeigt, daß die für die Benutzung als Empfänger erforderliche permanente Magnetisierung des Schwingers bei der Stoßerregung verlorengeht.
- Anstatt wie sonst üblich eine Polarisation durch eine besondere Gleichstromquelle vorzusehen, ist es zweckmäßiger, eine Einrichtung zu treffen, durch die nach jeder Stoßerregung die permanente Polarisation des Schwingers selbsttätig erneuert wird.
- Hierzu wird der aperiodisch abklingende Entladestrom eines Hilfskondensators 9 benutzt, der in Reihe mit einem vorzugsweise induktiven Widerstand 10 dem Stoßkondensator 2 parallel geschaltet ist. Der Widerstand 10 ist so bemessen, daß die Angleichung der Spannung des Hilfskondensators g an die des Stoßkondensators 2 bei plötzlichen Änderungen dieser Spannung aperiodisch erfolgt.
- Die Induktivität des Widerstandes Io bewirkt eine Verzögerung des als Polarisationsstrom dienenden Auf- bzw. Entladungsstromes des Kondensators 9, so daß dieser erst dann voll wirksam wird, wenn die Schwingung des Stoß stromes schon weitgehend abgeklungen ist.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.
- So kann die Verdopplung der Stoßspannung durch Umpolen des Stoßkondensators nach Abb. 2 auch in Verbindung mit einer Polarisationseinrichtung für den Einschwingerbetrieb nach Abb. 3 angewendet werden. Die Polarisation kann statt durch den Entladestrom eines Hilfskondensators auch mit einem Impulsgenerator durchgeführt werden. Auch ist es möglich, zur Erzeugung des Polarisationsstromes die Speicherwirkung einer Drossel an Stelle eines Kondensators auszunutzen.
- Obwohl die Erfindung besondere Bedeutung für die Impulserregung von Schallsendern hat, kann sie sinngemäß auch Anwendung finden bei der Impulserzeugung für andere Zwecke, wie z. B. für den elektrischen Fischfang oder zur Erzeugung von Fotoblitzen.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstößen zur Impuls erregung eines Schallsenders, insbesondere eines Magnetostriktionsschwingers, in einem Echolotgerät durch stoßweise Änderung des Ladungszustandes eines Stoßkondensators, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (6, 7) zur Vorbereitung stoßweiser Ladungen und Entladungen bzw. stoßweiser Umladungen des Stoßkondensators (2) und ein Auslöseschalter (8) zur Auslösung der stoß weisen Ladungs änderungen vorgesehen sind, derart, daß der Umschalter wechselweise eine Spannungsquelle und einen Kurzschluß leiter oder eine Spannungsquelle mit wechselnder Polung über die Erregerwicklung des Schallsenders und den geöffneten Auslöseschalter mit dem Stoßkondensator verbindet und daß der Auslöseschalter nach jedesmaliger Betätigung des Umschalters zu bestimmten Zeiten geschlossen wird.
- 2. Schalteinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle ein Speicherkondensator (3) vorgesehen ist, der, vorzugsweise über einen Widerstand, mit einer äußeren Spannungsquelle verbunden ist und dessen Kapazität ein mehrfaches von der des Stoßkondensators beträgt.
- 3. Schalteinrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines aperiodisch abklingenden Polarisationsstromes ein Hilfskondensator (9) in Reihe mit einem vorzugsweise induktiven Widerstand (Io) dem Stoßkondensator parallel geschaltet ist.In Betracht gezogene Druckschriften: ETZ, 73. Jahrgang, Heft 8, S. 26I, 262.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA16631A DE954134C (de) | 1952-10-07 | 1952-10-07 | Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstoessen zur Impulserregung eines Schallsenders |
DEA22596A DE965114C (de) | 1952-10-07 | 1955-05-03 | Schaltungsanordnung zur Verringerung der Kontaktabnutzung beim Schalten von Gleichstroemen, insbesondere bei Echoloten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA16631A DE954134C (de) | 1952-10-07 | 1952-10-07 | Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstoessen zur Impulserregung eines Schallsenders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE954134C true DE954134C (de) | 1956-12-13 |
Family
ID=6923692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA16631A Expired DE954134C (de) | 1952-10-07 | 1952-10-07 | Schalteinrichtung zur Erzeugung von Stromstoessen zur Impulserregung eines Schallsenders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE954134C (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3234408A (en) * | 1960-02-18 | 1966-02-08 | Bausch & Lomb | Pulse producing capacitor circuits including one or more commutating switches |
DE2934187A1 (de) * | 1979-08-23 | 1981-03-12 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur automatischen kalibrierung von ultraschallentfernungsmessern |
EP1036600A1 (de) * | 1997-12-04 | 2000-09-20 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | Einrichtung zum antrieb eines schwingungserregers |
DE102004020895B4 (de) * | 2004-04-28 | 2012-05-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstandes eines Mediums |
-
1952
- 1952-10-07 DE DEA16631A patent/DE954134C/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (5)
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EP1036600A4 (de) * | 1997-12-04 | 2007-11-28 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Einrichtung zum antrieb eines schwingungserregers |
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