Fernsteuerungs-Einrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fernsteuerungs-Einriehtung, insbe- sondere zum Richten von Feuerwaffen. In der nachstehenden Beschreibung wird hauptsäch lich auf dieses Anwendungsgebiet des Erfin- dungsgegenstandes hingewiesen.
Bekannte Fernsteuerungs - Einrichtungen weisen eine steuernde und eine gesteuerte Einheit auf, deren jede mit einem als Stel= lungsmelder dienenden Organ, z. B. einem In- duktionsregler, gekuppelt ist. Die Statarwiek- lungendieser Organe sind miteinander ver bunden.
Wenn .dem Rotor des einen Organs ein Wechselstrom zugeführt wird, so wird im Rotor des andern Organs eine Wechselspan- nung induziert, deren Umhüllende von der Abweichung :der Stellung der gesteuerten Ein heit von der Stellung der steuernden Einheit abhängig ist.
Wenn die gesteuerte Einheit die herbeizuführen beabsichtigte Stellung erreicht hat, wird die genannte induzierte Wechsel spannung Null. Das eauf .die erwähnte Weise mittels der Organe erzeugte elektrische Signal wird einem übertr ägunasstromkreis zuge führt, welcher einen Wechselspannungsver- stärker, einen Phasendetektor,
einen Gleich- spannungsverstärker und eine Reguliervor- richtung enthält. Die Reguliervorrichtung steuert eine Antriebsvorrielitung für die ge steuerte Einheit derart, dass diese in -die ge- wünschte Stellung ,gebracht wird und das ge- nannte elektrische Signal gleich Null wird.
Aus :der beschriebenen Ausbildung der Fernssteueru4gs-Einrichtung ergibt sieh, dass die Antriebsvorrichtung mittels eines elektri schen Signals gesteuert wird, welches der Um hüllenden der im Rotor des einen stellungs- meldenden Organ induzierten Wechselspan nung entspricht.
Eine Analyse dieses Signals zeigt, dass es während den Bewegungen der steuernden Einheit renne Sinusschwingungen sowohl von hohen als auch von' tiefen Fre quenzen enthalten kann.
Unter diesen Sinus Schwingungen können insbesondere diejeni gen von höherer Frequenz zu Störungen An lass geben, indem in der Einrichtung selbst- erregte Schwingungen entstehen können. Das ist der Fall,. wenn die Verstärkung im Über tragungsstromkreis zu gross ist. Zur Vermei dung von Selbsterregung: darf die Verstär kung einen gewissen Wert nicht überschreiten.
Bei tiefen Frequenzen des: Signels treten sol che Störungen durch Selbsterregung nicht auf. weshalb bei der Wahl der Verstärkung kein Höchstwert in Betracht gezogen werden muss. Die Erfahrung hat gelehrt, dass Selbsterre- gung dann auftritt, wenn das dem Übertragungsstromkreis zugeführte Signal eine Verstärkung gleich eines und eine Pha sendrehung @erfäUrt, die weniger als einen be- stimmten Wert vom Phasenwinkel -180 ab weicht,
.oder wenn dieses Signal eine Verstär- kung über ein gewisses Mass und einen Pha- senwinkel von -180 erfährt.
Bei einer Fernsteuerungs-Einrichtung der beschriebenen Art ist es jedoch erwünscht, eine verhältnismässig grosse Verstärkung an zuwenden;, und zwar weitgehend unabhängig vom Bereich des Frequenzspektrums, damit die gesteuerte Einheit der Einrichtun01 so schnell als möglich in :die gewünschte Lage gebracht werden kann.
Dies kann teils da durch erzielt werden, dass in den. Gleichspau- nungsverstärker- ein Filter eingeschaltet wird, bei welchem .jeder Längszweig einen Kodensator und einen parallel dazu geschal teten Widerstand aufweist und der Querzweig einen Widerstand. enthält.
Ein derartiges Fil ter hat die Eigenschaft, den genannten Grenz wert der Verstärkung gegen höhere Frequen zen zu verschieben, zufolge seiner Fähigkeit, eine positive Phasendrehung des Signals her- beizuführen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die mit dem bisher verwendeten Filter er zielte Phasendrehung ungenügend ist, und es wurden deshalb Versuche gemacht, das er wähnte Filter so auszubilden,
dass der Phasen winkel von -180 erst bei noch höheren Fre quenzen auftritt. Dieses Ziel würde erreicht; aber die Zunahme des Frequenzbereiches nach oben war mit einer verhältnismässig grossen Zunahme der Amplitude des Signals im Filter verbunden, was im Hinblick auf die oben er wähnten- Kriterien unerwünscht ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung oder zumindest Verminderung dieses Nachteils.
Die Fernsteuerungts-Einrichtung gemäss der Erfindung mit einer steuernden und einer gesteuerten Einheit, deren jede mit einem als Stellungsmelder dienenden Organ gekuppelt ist, welche Organe in Zusammenarbeit ein elek- trisches Signal erzeugen;
, dessen Charakter von den Stellungen der steuernden und der gesteuerten Einheit in bezog aufeinander ab hängt und. welches über einen elektrischen t bertragunagsstromkreis"der mindestens einen Verstärker und mindestens ein Filter auf- weist, einer Regelvorrichtung zugeleitet wird, welche die Bewegung einer Antriebsvorrich tung für die gesteuerte Einheit regelt, zeich net sich dadurch aus, dass mindestens ein Fil,
ter im .genannten Übertragungsstromkreis der art .ausgebildet ist, dass es mit zunehmender Frequenz des zu übertragenden Signals eine positive Phasenverschiebung von mindestens 40 innerhalb eines Frequenzgebietes hervor ruft, in:
-welchem bei Abwesenheit des Filters Gefahr der Selbsterregung der Einrichtung besteht, und dass die Amplitude des Signals im Filter mit zunehmender Frequenz nur einen Anstieg von höchstens 10 Dezibel er fährt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfinelungs- gegenstandes ist in der beigefügten Zeich nung schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 eine zum Seitennichten eines Ge schützes dienende F.ernsteuerungs-Einrieh- tung.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Visiervorrich- tung, -die mittels einer vertikalen Welle 2 drehbar abgestützt ist. Die Welle 2 trägt ein Zahnrad 3, welches mit einem weiteren Zahn rad 4 in Eingriff steht, das auf der Rotor welle 5 eines nach der Art eines Induktions reglers ausgebildeten Organs 6 sitzt, welches als elektrischer Melder der Stellung des Visiers 1 dient. Die Rotorwicklung des Organs 6 steht mit einem Generator 7 in. Verbindung, welcher einen Wechselstrom erzeugt.
Die Sta- torwicklung des Organs 6 ist mit der Stator- wieklung eines zweiten, gleichartigen Organs 8 verbunden. Die Rotorwelle 9 des Organs 8 trägt ein Zahnrad 10, das mit einem weiteren Zahnrad 11 in Eingriff steht.
Dieses sitzt auf einer vertikalen Achse 12, deren, oberes Ende mit der Grundplatte eines Geschützes 14 ver bunden ist und deren unteres Ende mit einer Antriebsvorrichtung 13 'in Verbindung steht. Die Rotorwicklung des Organs 8 ist an den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers15 aagesehlossen. Am Ausgang dieses Verstär kers.
befindet sich ein. Phasendetektor 16, ge folgt von einem Gleichspannurigsverstärker 17, einem Filter 18 und einer Ausgangsstufe 19, die mindestens eine Elektronenröhre enthal- ten kann. Die Apparate 15 bis 19 sind Glie der eines Übertragungsstromkreises und sind alle in Kaskade geschaltet, go, dass sie eine Kette bilden.
Die Ausgangsstufe 19 besitzt einen gegen Erde symmetrischen Gegentakt ausgang, dessen eine Klemme mit einer Spule 20 einer Regelvorrichtung 21 und dessen andere Klemme mit einer Spule 23 dieser Regelvorrichtung verbunden isst, wobei die genannten Spulen 20 und 23 anderseits mit Erde in Verbindung stehen.
Die Regelvorrieh tung 21 weist ferner eine verschiebbar durch die Spulen 20 und 23 hindurchgehende Stange 25 auf, welche mit einem zwischen diesen Spu len befindlichen Eisenring 26 versehen ist. An ihrem obern Ende ist die Stange schwenk bar mit einem Arm 27 verbunden, der auf einer Achse 28 der Antriebsvorrichtung 13 sitzt. Die Achse 28 dient zum Steuern der Antriebsgeschwindigkeit und. der Bewegungs richtung der Treibachse 12.
Das in der Zeich nung linke Ende des Armes 27 bildet einen Zeiger 29, welcher eine Skala 30 überstreichen kann. Der vom Generator 7 erzeugte Wechsel strom wird auch .dem Phasendetektor 16 zuge- leitet.
Das Filter 18 ist ein Vierpol in X-Sehal- tung. Seine Längszweige sind durch einen Widerstand 31 bzw. 32 und einen dazu par allel geschalteten Kondensator 34 bzw. 33 ge bildet. Die Diagonalzweige der X-Schaltung bestehen aus einem Widerstand 35 bzw. 37 und einem mit diesem in Reihe geschalteten Kondensator 36 bzw. 38.
An die Ausgangs pole der X-Schaltung ist ferner ein Querzweig angeschlossen, der durch,einen Widerstand 39 gebildet ist.
Aus dem vorstehenden ist zu erkennen, dass das Filter in einem zur, Gleichspannungs- übertragung dienenden Teil des Übertragung- stromkreises eingeschaltet ist.
Die gleichen Übertragungseigenschaften können auch mittels eines Filters in T-Sehal- tung erzielt werden, .das drei, in der Zeich nung nicht dargestellte Ausführungsformen haben kann. Bei der ersten Ausführungsform ist der Längszweig der T-Schaltung durch die Reihenschaltung zweier Widerstände und einen.. dieser parallel ge schalteten Kondensator gebildet,
während der Querzweig .aus einem an die Verbindung zwi schen den beiden Widerständen angeschlosse nen Kondensator besteht.
Bei der zweiten Ausführungsform der T-Schaltung sind die Plätze cäer Widerstände und Kondensatoren vertauscht. Der Längszweig der T-Schaltung ist dann durch die Reihenschaltung zweier Kondensatoren -und einen dieser Reihenschal tung parallel geschalteten Widerstand gebil det,
während der Querzweig aus einem an die Verbindung zwischen den beiden Kondensa- toren angeschlossenen Widerstand besteht.
Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine -Kom- bination der beiden, genannten T-Schaltungen. Der Längszweig besteht dann aus einer ersten Reihenschaltung zweier Widerstände und einer zweiten, zur ersten parallel geschalteten Reihenschaltung zweier Kondensatoren, wäh rend zwei Querzweige vorhanden sind, deren ,
erster ein an die Verbindung zwischen den beiden Widerständen angeschlossener Kon densator und deren zweiter ein an die. Ver bindung zwischen den beiden Kondensatoren angeschlossener Widerstand ist.
Die beschriebene Fernsteuerungss=Ein.rieh- tung arbeitet im Prinzip gleich wie die bisher bekannten und eingangserläuterten Einrich tungen. Die Visiervorrichtung 1 bildet die steuernde und das Geschütz 14 die gesteuerte Einheit, die mit einem zugeordneten als Stel lungsmelder dienenden Organ 6 bzw.
8 ge kuppelt ist. Der vom Generator 7 erzeugte Wechselstrom wird der Rotorwcklung des Organs 6 zugeführt, in dessen Statorwicklung eine von der Stellung des Visiers 1 abhängige Wechselsspannung induziert wird.
Der die Statorwicklungen der beiden Organe 6 und 8 durchfliessende Wechselstrom induziert in der Rotorwicklung des. Organs 8 eine Wechsel spannung, deren Amplitude sowohl von der Stellung des Visiers 1 als auch des Geschützes 14 abhängig ist und, jeweils gleich Null wird,
wenn das Geschütz die gleiche Richti-Lng bzw. Stellung wie das Visier 1 einnimmt. Im Ver stärker 15 wird die in der Rotorwicklung des Organs 8 erzeugte Wechselspannung verstärkt und anschliessend zusammen mit der vom Ge nerator 7 erzeugten Wechselspannung dem Phasendetektor 16 zugeführt.
Wenn die Aus- gangsspannung des Verstärkers 15 mit der vom Generator 7 gelieferten in Phase ist, ent steht im Detektor 16 eine positive Gleichspan- nung, wogegen der Detektor 16 eine negative GleichspannL,ng erzeugt, wenn .die beiden ge- nannten Wechselspannungen in. Gegenphase sind.
Die so entstehende Gleichspannung variiert folglich entsprechend der Umhüllen- den des in der Rotorwicklung des Organs 8 induzierten Signals Lund wird, durch den Gleichspannungsverstärker 17 verstärkt, über das Filter 18 der Endstufe 19 zugeführt.
Die beiden Magnetspulen 20 und 23 der Regelvor- richtung 21 sind derart an die Endstufe 19 angeschlossen, dass die durch diese Spulen fliessenden Ströme einander gleich und die magnetischen Kräfte einander entgegengesetzt sind,
wenn die vom Detektor 16 gelieferte Gleichspannung gleich Null ist -und das Ge schütz daher die gewünschte Stellung ein- nimmt. Ist die genannte Gleichspannung aber positiv, so fliesst durch die Spule 20 ein grö sserer und durch die Spule 23 ein kleinerer Strom als zuvor.
Der Ring 26 wird daher durch die Spule 20 angezogen, wobei der Arm <B>217</B> so geschwenkt wird, da,ss er über die Achse 28 die Antriebsvorrichtung 13 derart regelt, dass diese .das Geschütz in die gewünschte Lage bringst bis die in der Rotorwickll-ulg des Organs 8 induzierte Spannung gleich Null wird.
Die Steuerung der Antriebsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Achse 12 mit umso grösserer Geschwindigkeit dreht, je grö sser .die in der Rotorwicklung des Organs 8 induzierte Spannung ist. Entsteht im Detek tor 16 eine negative Gleichspannung, so ergibt sich in der Spule 20 eine Verringerung und in der Spule 23 eine Zunahme des Stromes. Der Ring 26 wird dann von der Magnetspule 23 angezogen.
Die Antriebsvorrichtung wird dadurch in analoger Weise, wie vorher be schrieben, beeinflusst, mit dem Unterschied, da,ss die Drehrichtung der Achse 12 umge- kehrt ist.
Mit Hilfe des Filters 18 ist es möglich, die dem Übertragungsstromkreis 15 bis 19 ent- sprechende Phasendrehung der Umhüllenden des dein Verstärker 15 zugeführten Signals in dem Sinne zu beeinflussen, dass erst bei einer verhältnismässig hohen Frequenz ein. Phasen winkel von -180 auftritt,
indem das Filter mit zunehmender Frequenz des zu übertra genden Signals eine verhältnismässig grosse positive Phasenverschiebung von mindestens 40 innerhalb eines verhältnismässig schmalen Frequenzgebietes hervorruft,
in welchem bei Abwesenheit des Filters Gefahr der Selbst erregung bestünde. Die Amplitude des Signals erfährt im Filter 18 mit zunehmender Fre quenz nur einen verhältnismässig geringen Anstieg von höchstens 10 Dezibel. Der mittels des Filters 18 erzielte Vorteil ist, dass die Ver stärkung der Verstärker 15 und 17 im über- tragungsstromkreis 15 bis 19 über den Wert hinaus erhöht werden kann,
der bei den bis- herigen; Einrichtungen dieser Art zulässig war, ohne dass Selbsterregung auftrat. Das Filter hat ferner den Vorteil, nur Wider stände und Kondensatoren zu enthalten, deren elektrischen Eigenschaften linear sind. Über (liess sind die Herstellungskosten des Filters 18 gering.