Einrichtung zur Fernübertragung von Meflwerten. Die vorliegende Erfindung bezieht. sich auf eine Einrichtung zur Fernübertragung von Messwerten, wobei der Empfänger der Einrichtung mit deren Sender synchronisiert. werden soll.
Eine grosse Anzahl derartiger Einrich tungen sind schon bekannt geworden, welche mehr oder weniger gut arbeiten. Es wurden schon Versuche unternommen, solche Ein richtungen zum Richten von Geschützen von einem entfernt liegenden Feuerleitplatz aus zu benützen. Diese Versuche haben bisher jedoch nicht das gewünschte Ergebnis ge zeigt, da die erforderliche Genauigkeit bei der Fernübertragung nicht erreicht wurde.
Bei bekannten Einrichtungen der genann ten Art werden die verschiedenen Messwerte je mit Hilfe eines pulsierenden Signals über tragen, welches dieselbe Frequenz wie ein pulsierendes Vergleichssignal, in bezug auf dieses jedoch eine Phasenlage aufweist, die von dem zu übertragenden Messw ert eindeutig bestimmt wird.
Die hierzu verwendeten Ein richtungen besitzen im Empfangsteil zurr Beispiel einen Oszillator, der über einen ver stellbaren Phasenschieber mit. einem Ver gleichsorgan in Verbindung steht, in welchem das vom Oszillator erzeugte Signal mit einem Messwertsignal verglichen wird, und welches Vergleichsorgan derart ausgebildet ist, dass, wenn die Phasenbeziehung zwischen den bei den Signalen von einer bestimmten Phasen beziehung abweicht, eine Steuerspannung- entsteht, die einen mit dem Phasenschieber in. Wirkungsverbindung stehenden Motor derart beeinflusst,
dass dieser Motor den Phasen schieber in Abhängigkeit von der Steuer spannung verstellt.
Eine beträchtlich erhöhte Genauigkeit der Übertragung wird bei solchen Einrichtungen gemäss der Erfindung erreicht durch ein weite res Vergleichsorgan zum Vergleichen des vom Oszillator erzeugten Signals mit dem Ver gleichssignal, und in welchem eine Steuer spannung entsteht, wenn die Phasenbezie hung zwischen den beiden genannten Signalen von einem vorbestimmten Wert abweicht, welche Steuerspannung den Oszillator derart beeinflusst, dass die vorbestimmte Phasen beziehung jeweils wieder herbeigeführt wird.
Im folgenden werden an Hand der beige fügten schematischen Zeichnungen einige Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Blockschema des Empfangs teils einer Einrichtung zur Übertragung eines einzigen Messwertes, Fig. 2 das Schaltschema eines Phasen detektors, der ein wichtiger Teil der Einrich tung nach Fig. 1 ist, und welcher besonders für Signale von sinusförmigem Verlauf ausge bildet ist, Fig. 3 eine Variante des Phasendetektors, insbesondere für Signale von rechteckförmi- gem Verlauf ausgebildet,
Fig.4 die Arbeitskennlinie der beiden Phasendetektoren gemäss Fig. 2 und 3, Fig. 5 das Blockschema einer Einrichtung zur Fernübertragung von gleichzeitig \zwei verschiedenen Messwerten, Fig. 6 das Blockschema einer Einrichtung zur Fernübertragung von gleichzeitig drei Messwerten. In Fig. 1 ist mit 1 eine Anschlussklemme bezeichnet, welcher ein Vergleichssignal zuge führt wird,
das den gleichen Charakter wie das den Messwert. übertragende Signal hat. Das Signal kann sinusförmigen oder recht- eckförmigen Verlauf aufweisen oder auch aus Impulsen bestehen, deren Dauer kurz ist im Vergleich zum zeitlichen Abstand der einzel nen Impulse. Von der Klemme 1 gelangt das Vergleichssignal zu einem Phasendetektor 2, dessen Bauweise je nach dem Charakter des Signals verschieden ist, wie später noch im einzelnen ausgeführt werden wird. Mit dem Phasendetektor .2 steht eine Einheit 3 in Ver bindung, welche mit Hilfe eines Schalters 6 überbrückt werden kann, wenn das Vergleichs signal rein sinusförmigen Verlauf hat.
Ist die Einrichtung für ein Vergleichssignal von rechteckförmigem Verlauf bestimmt, so be steht die Einheit 3 aus einem Amplituden begrenzer. Besteht das Vergleichssignal je doch aus kurzen Impulsen, so ist die Einheit 3 ein Impulsgenerator. Die Einheit 3 und der Schalter 6 sind auch an einen Oszillator 4 an geschlossen, derart, dass das vom Oszillator erzeugte Signal dem Phasendetektor über die Einheit 3 oder den Schalter 6 zugeführt wird. Der Phasendetektor 2 dient als Vergleichs organ, um die beiden vom Oszillator einerseits und von der Anschlussklemme 1 anderseits herkommenden Signale miteinander in bezug auf ihre Phasenlage zu vergleichen.
Er ist so ausgebildet, dass eine Steuerspannung ent steht, wenn die Phasenbeziehung der beiden Signale von einem vorbestimmten Wert ab weicht. Diese Steuerspannung wird über eine Reaktanzröhre 5 dem Oszillator 4 zugeleitet, um die Phasenlage des von demselben erzeug ten Signals zu beeinflussen. Das vom Oszillator 4 erzeugte Signal ge langt auch zu einem Verstärker 7, welcher Mittel aufweist, die das Signal nach der Ver stärkung in zwei Komponenten aufspalten, welche unterschiedliche Phasenlage haben. Vorzugsweise sind die genannten Mittel so ausgebildet, dass zwei Signalkomponenten entstehen, die gegeneinander eine Phasenver schiebung von n/-) aufweisen.
Die beiden Signalkomponenten werden der zweiphasigen Statorwicklung eines elektromechanischen Phasenschiebers 11 zugeführt, wobei die Sta.- torwicklung so angeordnet ist, dass ein rotie rendes -.#Ll agnetfeld entsteht, analog wie bei einem Drehstrommotor. Eine drehbar ange ordnete Wicklung des Phasenschiebers 11 ist über eine Einheit 10, die mit Hilfe eines Schal ters 15 überbrückt werden kann, mit einem Phasendetektor 9 verbunden. Die genannte Einheit 10 ist in jedem Falle identisch mit der Einheit 3, während der Phasendetektor 9 immer identisch mit dein Phasendetektor 2 ist.
Das in der drehbaren Wicklung des Pha senschiebers 11 induzierte Signal wird im Phasendetektor 9 mit. dem über die Anschluss klemme 8 zugeführten Messwertsigna.l ver glichen. Wenn die Phasenbeziehung der bei den Signale von einer bestimmten Phasen beziehung abweicht, entsteht im Phasende tektor 9 eine Steuerspannung, die über einen Verstärker 12 einem Motor 13 zugeführt wird. Die Welle 14 des Motors 13 ist mit dein Rotor des Phasenschiebers 11 gekuppelt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Ein richtung ist wie folgt: Das der Klemme 1 zu geführte Vergleichssignal wird im Phasen detektor 2 mit dem vom Oszillator 4 erzeug ten Signal verglichen. Wenn die Pha,senbe- zieliung der beiden Signale von einem vorbe stimmten Wert abweicht, entsteht. im Phasen detektor 2 eine Steuerspannung, die über die Reaktanzröhre 5 den Oszillator 4 derart be einflusst, dass die vorbestimmte Phasenbe ziehung jeweils wieder herbeigeführt wird. Der Oszillator 4 wird daher stets mit dem Vergleichssignal synchronisiert.
Das durch den Verstärker 7 verstärkte Signal des Oszil- lators 4 erzeugt im Phasenschieber 11 ein rotierendes :Magnetfeld von gewünschter Stärke, wobei die Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes von der Frequenz des Oszillator- signals abhängig ist und wegen des Synchro nismus zwischen dem Oszillator und dem Ver gleichssignal in eindeutigem Zusammenhang mit der Phasenlage des Vergleichssignals ist. Die Phasenlage des in der drehbaren Wick lung des Phasenschiebers 11 induzierten Si gnals ist je nach der Winkellage derselben verschieden in bezug auf die Phasenlage des Oszillatorsignals und des Vergleichssignals.
Im Phasendetektor 9 wird das an die Klemme 8 gelangende Messwertsignal mit dem von der drehbaren Wicklung des Phasenschiebers 11 kommenden Signal verglichen. Weicht die Phasenbeziehung der beiden Signale von einer bestimmten Phasenbeziehung ab, bringt die dadurch im Phasendetektor 9 entstehende Steuerspannung nach der Verstärkung im Verstärker 12 den Motor 13 in der Weise zum Drehen, dass im Phasenschieber 11 eine solche Phasenlage des einen Signals hervorgerufen wird, dass die ursprüngliche Phasenbeziehung zwischen den beiden Signalen wieder herbei geführt wird.
Das Vergleichssignal und das Messwertsignal werden von einem in Fig. 1 nicht dargestellten Sender dem beschriebenen Empfänger an die Klemmen 1 bzw. 8 zuge führt, wobei der Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen eindeutig von dem zu übertragenden Messwert bestimmt wird. Wird dieser Phasenunterschied beispielsweise ver grössert, so findet in der erwähnten Weise durch die Steuerspannung des Detektors 9 mit Hilfe des Motors 13 selbsttätig ein Ver stellen des Phasenschiebers 11 statt, bis im Detektor 9 die erwähnte vorbestimmte Pha senbeziehung zwischen dem Messwertsignal und dem in der drehbaren Wicklung des Phasenschiebers 11 induzierten Signal wieder hergestellt ist.
Die Stellung, welche die dreh bare Wicklung des Phasenschiebers 11 nun einnimmt, steht somit. in eindeutigem Zu sammenhang mit dem Phasenunterschied zwischen dem Messwertsignal und dem Ver gleichssignal. Mit der Welle 14 kann somit eine Anzeigevorrichtung gekuppelt werden, an welcher der Phasenunterschied zwischen den beiden genannten Signalen und damit der Messwert abgelesen werden kann.
Das Schaltbild eines Phasendetektors, wie er in Fig. 1 mit 2 und mit 9 bezeichnet ist, zeigt Fig. 2. Dieser Detektor ist besonders für den Vergleich von Signalen mit sinus- förmigem Verlauf ausgebildet. Die beiden in bezug auf ihre Phasenlage miteinander zu vergleichenden Signale werden an die Klemm paare 16, 17 und 22, 23 angelegt, während die Steuerspannung an den beiden Klemmen 23 und 29 abgenommen werden kann.
Wenn die miteinander zu vergleichenden Signale rechteekförmigen Verlauf haben, so wird vorzugsweise ein Phasendetektor nach dem in Fig. 3 gezeigten Schaltbild verwendet. Mit 40 ist hier eine Hilfsgleichspannungs- quelle bezeichnet. Die miteinander zu ver gleichenden Signale werden an die Klemmen paare 30, 31 und 38, 39 angelegt, während die Steuerspannung an den Klemmen 45 und 46 erscheint. Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Phasen detektoren sind an sich bekannt.
Ihre Arbeits kennlinie 47 ist. in Fig. 4 gezeigt, wo auf der Abszissenaxe die Phasendifferenz zwischen den beiden miteinander zu vergleichenden Signalen und auf der Ordinat.enaxe die dabei entstehende Steuerspannung in Volt aufge tragen ist. Die Kurve 47 zeigt, dass die Steuer spannung für einen Phasenunterschied von 5 ic/2 und von 3 7c/2 gleich Null ist. Für Pha senunterschiede von wenig unterhalb 5 -r/2 ist die Steuerspannung positiv, für solche wenig oberhalb 5 z/2 negativ.
In gleicher Weise verläuft die Kurve um den Punkt x/2 herum, was in Fig. 4 nicht dargestellt ist. Es hat sich als vorteilhaft herausge stellt, den Detektor um den Punkt n/2 herum arbeiten zu lassen. Die Steuerspan nung treibt den Motor immer so, dass das vom Oszillator 4 erzeugte Signal im Phasen schieber 11 derart in der Phase verändert wird, dass es gegenüber dem Messwertsignal einen Phasenunterschied von z/2 aufweist.
Beim Eichen der Anzeigevorrichtung, welche mit der Welle 14 in Verbindung steht, und die Phasendifferenz zwischen dem Vergleichssi gnal und dem Messwertsignal anzeigt, muss daher die konstante Phasenverschiebung n/2 berücksichtigt werden.
In Fig. 5 ist die Einrichtung zum gleich zeitigen Fernübertragen von zwei verschiede nen Messwerten im Blockschema dargestellt. Das Schema hat Gültigkeit, wenn das Ver gleichssignal und die Messwertsignale ent weder sinusförmigen oder auch rechteck- förmigen Verlauf haben.
Den Elementen des Empfängerteils der Einrichtung wurden zum Teil die gleichen Bezugsziffern gegeben, wie denjenigen in Fig. 1, soweit sie mit jenen identisch sind, während teilweise dieselben Ziffern mit einem zusätzlichen Strich, wie zum Beispiel 9', für solche Elemente ver wendet wurden, die gegenüber Fig. 1 zusätz lich vorhanden sind, jedoch die gleiche Aus bildung wie die entsprechenden Elemente von Fig. 1 aufweisen.
Man sieht aus Fig. 5, dass im Senderteil der Einrichtung ein Oszillator 48 vorhanden ist, der ein niederfrequentes Wech- selstromsignal an drei Modulatoren 52, 57 und 62 liefert. Diese Modulatoren werden auch mit Trägerfrequenzsignalen gespeist, die für jeden Modulator eine andere Frequenz auf weisen und von Hochfrequenzoszillatoren 53, 58 und 63 erzeugt werden.
Das Niederfre- quenzsignal moduliert die Hochfrequenzsi- gnale in den Modulatoren 52, 5 7 und 62, wor auf die modulierten Trägersignale über eine Drahtleitung oder auch drahtlos zum Emp fängerteil gesandt werden.
In die vom Oszil- lator 48 zu den einzelnen Modulatoren führen den Leitungen ist je ein Amplitudenbegren- zer 50, 55 bzw. 60 eingeschaltet, der das sinus- förmige Signal des Oszillators 48 zu einem solchen mit rechteckförmigem Verlauf um formt.
Mt Hilfe je eines Schalters 51, 56 bzw. 61 können die Amplitudenbegrenzer ein zeln überbrückt werden, für den Fall, dass mit sinusförmigen Signalen gearbeitet werden soll. In den Verbindungsleitungen zwischen dem Oszillator 48 und den beiden Modula- toren 57 und 62 ist je ein Phasenschieber 54 bzw. 59 eingeschaltet, der beispielsweise von Hand und unabhängig vom andern verstellt werden kann. Die beiden zu übertragenden Messwerte werden an diesen Phasenschiebern 54 und 59 eingestellt.
Der Modulator <B>522</B> liefert das Vergleichssignal, während die beiden an dern Modulatoren 57 und 62 je ein Messwert- signal liefern. Die drei genannten Signale ge langen zusammen in den Empfängerteil zu drei Bandfiltern 64, 66 und 68. Das Filter 64 lässt nur das Signal des Modulators 52 durch, das Filter 66 nur das Signal des Modulators 57 und das Filter 68 nur das Signal des Modula- tors 62.
Hinter jedem der genannten Band- filter befindet sich ein Demodulator 65, 67 bzw. 69, welcher wieder das Niederfrequenz- signal vom betreffenden Träger trennt. Der Demodulator 65 steht mit dem Phasendetek tor 2 und der Demodulator 67 mit dem Pha sendetektor 9 in Fig. 1 in Verbindung. Der dritte Demodulator 69 ist an einen Phasen detektor 9' angeschlossen, welcher ein Be standteil einer Elementengruppe 9'-15' ist, welche vollkommen gleiche Ausbildung wie die Gruppe 9-15 besitzt.
In gleicher Weise wie die Gruppe 9-15 ist auch die Gruppe 9'-15' an den Ausgang des Verstärkers 7 angeschlos sen.
Wenn zwei zu übertragende Messwerte an den beiden Phasenschiebern 54 und 59 des Sendeteils eingestellt werden, erfahren die an die Modulatoren 57 und 62 gelangenden Nie derfrequenzsignale entsprechende Phasenver schiebungen in bezug auf das an den Modula- tor 52 geleitete Niederfrequenzsignal. Dem zufolge weisen die nach der Demodulation im Empfängerteil erhaltenen, niederfrequenten Signale an den Phasendetektoren 9 und 9' ebenfalls die eingestellten, den 1VTesswerten entsprechenden Phasenunterschiede gegen über dem Signal am Phasendetektor 2 auf.
Wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde., nehmen daher die drehbaren Wicklungen. der Phasenschieber 11 und 11' automatisch die den zu übertragenden Messwerten entspre chende Stellung ein. An den erwähnten An zeigevorrichtungen, welche mit den Wellen 1.1 und 14' gekuppelt sind, können die Messwerte abgelesen werden.
Fig. 6 zeigt das Blockschema einer Ein richtung zur Fernübertragung von gleichzeitig drei verschiedenen Messwerten, wobei die vom Senderteil zum Empfängerteil übertragenen Signale durch Impulse gebildet sind, deren Dauer kurz ist. im Vergleich zum Abstand der Impulse. Im Empfängerteil sind wieder die jenigen Elemente, welche mit solchen von Fig. 1 identisch sind, mit den gleichen Ziffern bezeichnet, während die zu Elementen von Fig. 1 analogen zusätzlichen Elemente einen bzw. zwei zusätzliche Striche bei den betref fenden Bezugsziffern haben, beispielsweise 9' bzw. 9".
Im Senderteil ist ein Oszillator 70 mit fünf Impulsgeneratoren 71-75 verbunden, wobei in die Verbindungsleitungen der drei Generatoren 73, 74 und 75 mit dem Oszilla- tor 70 je ein Phasenschieber 76, 77 bzw. 78 zum Einstellen der zu übertragenden Mess- werte eingeschaltet ist. In allen Impulsgene ratoren wird jedesmal beim Nulldurchgang der zugeführten Wechselspannung am Anfang und am Ende jeder Periode ein Impuls von kurzer Dauer erzeugt.
Mit<B>79,</B> 80, 81 und 82 sind Übertragungsorgane bezeichnet, welche entweder für den Durchlass von Signalen ge öffnet oder geschlossen sind, und welche je mit dem Ausgang eines der Impulsgenera toren 72-75 in Verbindung stehen. Ferner ist der Impulsgenerator 71 mit allen dieser Über tragungsorgane<B>79-82)</B> verbunden und steuert dieselben in der Weise, dass während jeder Periode eines der Übertragungsorgane 79-82 geöffnet ist und die übrigen geschlossen sind, wobei jedoch dasjenige Übertragungsorgan, das in der folgenden Periode offen sein soll, hierauf vorbereitet wird.
Ausserdem sind die Übertragungsorgane so ausgebildet, dass sie der Reihe nach öffnen, in welcher sie erwähnt wurden, und dass, wenn alle geöffnet gewesen sind, wieder das erste öffnet und nachher das zweite usw. Die vom Impulsgenerator 7 2 aus gehenden Impulse sind, beispielsweise durch ihre Amplitude, besonders gekennzeichnet und als Bezugsimpulse benützt.Die Impulse werden vom Senderteil entweder durch eine Drahtleitung oder auch drahtlos dem Emp fängerteil zugeführt. Der letztgenannte weist vier Einheiten 84-87 auf, die von gleicher Art wie die Übertragungsorgane 79-82 sind.
Die beiden Einheiten 84 und 85 sind mit den Phasendetektoren 2 und 9 verbunden, die Bestandteile einer gleichen Anordnung sind, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Einhei ten 86 und 87 stehen je mit einer Gruppe von Elementen 9'-14' bzw. 9"-14" in Verbindung, welche Gruppen gleich ausgebildet sind wie die Elementengruppe 9-14, und die ebenfalls mit dem Ausgang des Verstärkers 7 verbun den sind.
Die Einheiten 84-87 sind von einem Impulsgenerator 83 in gleicher Weise gesteu ert wie die Übertragungsorgane 79-82 im Senderteil. Der Impulsgenerator 83 wird vom Oszillator 4 gespeist und ist wegen der auto matischen Kontrolleinrichtung 2, 5 stets syn chron mit dem Impulsgenerator 71 des Sen- derteils. Die vom Generator 72 erzeugten Bezugsimpulse erzwingen, dass jeweils die Ein heiten 79 und 84, 80 und 85, 81 und 86 sowie 82 und 87 gleichzeitig offen sind. Mit Rück sicht auf das vorher Gesagte scheint eine wei tere Beschreibung der Wirkungsweise dieser Einrichtung nicht nötig zu sein.