Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Übertragung von Winkelwerten Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches zur eindeutigen elektrischen Übertragung von Win kelwerten geeignet ist, die sich in einem unbegrenz ten Bereich verändern können, ohne dass jeweils nach Durchlauf eines Teilbereiches (zum Beispiel nach jeweils 360 ) eine Unstetigkeit in der über tragung vorkommt. Das Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass jedem Winkelwert zwei Schwin gungen zugeordnet werden, deren Frequenzen ge meinsam den Winkelwert charakterisieren.
Die beiden Frequenzen f 1, f 2 können dem zu übertragenden Winkelwert<B>99</B> beispielsweise gemäss der kreisförmigen Kennlinie nach Fig. 1 zugeordnet sein. Sollen beide Schwingungen über einen gemein samen Kanal übertragen werden, so müssen die ihnen zugeordneten Frequenzbereiche derart gewählt sein, dass am Empfangsort eine eindeutige Trennung mög lich ist. In Fig. 1 ist zu diesem Zweck die Lage der Kennlinie so gewählt worden, dass die Frequenz f 1 stets höher ist als die Frequenz f2. Die Kennlinie ist weiterhin so gelegt, dass kein Frequenzbereich den Wert Null enthält.
Werden die Frequenzbereiche passend gewählt, insbesondere innerhalb des Ton frequenzgebietes, so können die beiden Schwingun gen über jedes beliebige Telephonie-Übertragungs, mittels fortgeleitet werden, arbeite es drahtlos oder drahtverbunden. Die Übertragung wird dabei durch Amplituden- oder Phasenverzerrungen des übertra- gungsmittels nicht gestört.
Anstelle der in Fig.1 gezeigten kreisförmigen Kennlinie können dem Verfahren auch andere ge schlossene Kurvenzüge zugrunde gelegt werden, welche bei jeder Veränderung des Winkelwertes um 360 einmal durchlaufen werden und bei welchen jedem Winkelwert genau ein Punkt des Kurvenzuges zugeordnet ist und umgekehrt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrich tung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig zwei Erzeuger von Schwingungen vorhanden sind, deren Frequenzen durch den zu übertragenden Win kelwert bestimmt sind, und dass empfangsseitig Mittel vorhanden sind, welche auf Grund der Fre quenzen der empfangenen Schwingungen die Lage eines drehbaren Organs beeinflussen.
Das wohl einfachste Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Beeinflussung der Frequenzen der sendeseitig erzeugten Schwingungen umfasst zwei veränderbare Impedanzen (zum Beispiel Kapazitäten), welche durch das sich drehende Organ gesteuert werden, dessen Lage als Winkelwert übertragen wer den soll. Jede der genannten Impedanzen liegt im frequenzbestimmenden Kreis eines Schwingungs erzeugers. Werden zum Beispiel Drehkondensatoren als veränderbare Impedanzen verwendet, so bestimmt deren Plattenschnitt die Zuordnungskennlinie von Frequenzen und Winkelwerten.
Oft ist es aber im Interesse grösserer Stabilität vorteilhafter, die Beeinflussung der Frequenzen nicht beim sich drehenden Organ selbst durchzuführen, sondern an einer davon räumlich getrennten Stelle. In solchen Fällen eignet sich die in Fig. 2 schema tisch dargestellte Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen mit den geforderten Eigenschaften. Ein Generator G3 erzeugt eine Schwingung e. von konstanter Frequenz und konstanter Amplitude.
Das sich drehende Organ m1 betätigt den Phasenschieber Ph (zum Beispiel einen sogenannten Selsyngeber), derart, dass die Schwingung el, zwar stets dieselbe Amplitude wie die Schwingung e. aufweist, dass aber eine der momentanen Winkellage des Organs m1 entsprechende Phasenverschiebung g9 zwischen den Schwingungen e. und e" besteht.
Diese beiden Schwingungen werden den Modulatoren Ml und M2 zugeführt, wobei die Phase der Schwingung e. vor Zuführung an den Modulator Ml um 90 ge dreht wird. Die Modulatoren liefern Gleichspannun gen u1 bzw. u., welche dem Produkt der den be treffenden Modulatoren zugeführten Wechselspan nungen proportional sind.
Es ist also icl = u. # sin (p und u. = uo . cos cp. Diese Gleichspannungen steuern die Reaktanzröhren R1 bzw. R2, welche ihrerseits die Frequenzen f l bzw. f 2 der von den Generatoren G1 bzw. G2 erzeugten Schwingungen beeinflussen.
Die Zuordnungskennlinie ist in diesem Fall und un ter der Voraussetzung, dass die Reaktanzröhren linear arbeiten, ein Kreis in rechtwinkligem Koordi natensystem, wie schon in Fig. 1 gezeigt.
Eine einfache Vorrichtung zur empfangsseitigen Anzeige des Winkelwertes für diesen Fall ist als Bei spiel in Fig.3 schematisch dargestellt. Die beiden Schwingungen mit den Frequenzen<I>f 1</I> bzw<I>f 2</I> werden in den Begrenzeranordnungen B1 bzw. B2, welche auch Filter enthalten können, von Störungen be freit. Die Diskriminatoren Dl, D2 erzeugen Gleich spannungen x1 <I>bzw. x.,</I> welche das Kreuzspulen instrument m2 beeinflussen.
Dieses zeigt also die Lage des sendeseitig befindlichen, sich drehenden Organs ml (Fig.2) als Winkelwert an.
Die Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einer Vor richtung zur empfangsseitigen Anzeige des Winkel wertes, bei welcher zunächst zwei gleichfrequente Wechselspannungen e., e " erzeugt werden, zwischen denen eine durch die ankommenden Schwingungen mit den Frequenzen<B>f l,</B> f 2 beeinflusste Phasenver schiebung besteht.
Die Wechselspannungen werden einem sogenannten Selsynempfänger m2 zugeführt, dessen Stellung also den Winkelwert charakterisiert, und der zur Betätigung irgendwelcher Steuerorgane oft besser geeignet ist als ein Kreuzspuleninstrument. Die Teile B1, B2, Dl und D2 entsprechen den gleich bezeichneten Teilen der Fig.3. Der Teil Pe kann gemäss Fig. 5a aufgebaut sein.
Hierbei sind lineare Zusammenhänge zwischen dem zu übertragenden Winkelwert 9p und den Frequenzen f l und f 2 vor ausgesetzt; die geschlossenen Kurvenzüge der Zu ordnungskennlinie (vgl. Fig. 1) haben dabei die Ge stalt von Zweiecken.
Der Generator G4 erzeugt die Wechselspannung e., welche gleichzeitig zur Syn chronisierung der beiden Multivibratoren F1, F2 dient, wobei die dem Multivibrator F2 zugeführte Synchronisierspannung um 90 in der Phase ver schoben wird.
Die Multivibratoren erzeugen drei- eckförmige Spannungen a1, a., wie sie in Fig.5b in Abhängigkeit von der Zeit t oszillographisch dar gestellt sind. Diese beiden Spannungen gelangen zu den Schwellenschaltungen U1, U2, deren Schwel lenhöhen durch die Gleichspannungen x1, x2 (vgl. Fig.4) bestimmt sind.
Die Spannungen b1 und b2 sind ebenfalls in Fig. 5b gezeigt. Die Teile El und E2 enthalten Mittel, welche die Spannungen b1 bzw. b2 je zweimal nach der Zeit differenzieren. Es ent stehen die Impulsreihen cl bzw. c2, welche der Vergleichsschaltung T zugeführt werden. Diese er zeugt jeweils dann einen Impuls (Spannung c3), wenn gleichzeitig Impulse in cl und c2 auftreten.
Die Spannung c3 beeinflusst schliesslich die Phase der vom . Generator G5 erzeugten Schwingung e., welche dieselbe Frequenz aufweist, wie diejenige des Gene- rators G4.
Die Genauigkeit der Anzeige kann durch die Anwendung von Rückführungen erhöht werden. Dazu können die Mittelfrequenzen der Diskrimina- toren durch das drehbare Organ selbst in einem durch die Zuordnungskennlinie gegebenen Zusam menhang beeinflusst werden. Die Fig. 6 zeigt ein Aus führungsbeispiel für eine Einrichtung dieser Art. Als drehbares Organ dient der Gleichstrommotor m2, dessen Drehrichtung vom Vorzeichen der Summe der Gleichspannungen x1 und x2 abhängt.
Solange er sich dreht, verstellt er über die symbolisch an gedeuteten Mittel z1, Z2 die Mittelfrequenzen der beiden Diskriminatoren Dl, D2. Beim Erreichen der richtigen Lage des drehbaren Organs fallen diese Mittelfrequenzen mit den Frequenzen f l bzw. f 2 der übertragenen Schwingungen zusammen; die Gleich spannungen x1 und x2 verschwinden dann und das Organ m2 bleibt in der erreichten Lage stehen.
Derselbe Effekt kann nach Fig.7 dadurch er reicht werden, dass die Rückführungen z1, z. die Frequenzen f6, f7 der Schwingungen zweier Oszilla- toren G6 bzw. G7 beeinflussen. Diese Schwingungen werden in den Modulatoren M3 bzw.
M4 mit den übertragenen Schwingungen f 1 bzw. f 2 gemischt, und die fest abgestimmten Diskriminatoren Dl, D2 werden durch Schwingungen mit den jeweiligen Dif ferenzfrequenzen gespeist. Ein Vorteil einer der artigen Einrichtung liegt darin, dass bei geeigneter Bemessung die Generatoren G6, G7 praktisch die selben Eigenschaften aufweisen, wie die Genera toren der Sendeseiten. Dies wirkt sich ebenfalls in einer Verbesserung der übertragungsgenauigkeit aus.
Rückführungen lassen sich auch bei Einrichtun gen anwenden, in welchen etwa gemäss Fig. 5 zu nächst zwei Wechselspannungen e. und eQ erzeugt werden. Besonders zweckmässig ist es hierbei, eine mechanische Rückführung zu vermeiden und an ihrer Stelle eine elektrisch wirkende Rückführung vorzusehen. Als Grundlage kann auch in diesem Falle die in Fig. 7 gezeigte Anordnung dienen, wobei aber die Beeinflussung der Generatoren GE und G7 durch elektrische Signale zu erfolgen hat, welche aus den Gleichspannungen xl und x2 ge wonnen werden müssen.
Eine derartig arbeitende Vorrichtung ist in Fig. 8 schematisch dargestellt. Es ist dabei eine kreisförmige Zuordnungskennlinie vorausgesetzt. Der Generator G8 erzeugt die Schwin gung eo, welche gleichzeitig auch dem Modulator M5 mit einer Phasenverschiebung von 90 dem Modula- tor M7 zugeführt wird.
Diese Modulatoren liefern Wechselspannungen, deren Amplituden y1, y2 von den Gleichspannungen x1 bzw. x2 abhängig sind. Die im Netzwerk S gebildete Summe e. dieser Wechselspannungen stellt eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude dar, deren Phase - gegenüber derjenigen der Spannung eo um den Winkel 9p ver schoben ist.
In den Modulatoren Mo und M8 werden durch Mischung von eo mit den Summanden y1, y2 von e " die zur Verwendung als Rückführungs signale geeigneten Gleichspannungen 2i und z2 ge wonnen.
Wenn auch alle beschriebenen empfangsseitigen Einrichtungen ein drehbares Organ enthalten, so lässt sich doch das beschriebene Verfahren auch dann anwenden, wenn der Winkelwert nicht mechanisch reproduziert werden muss. Ein solcher Fall liegt zum Beispiel vor, wenn der Winkelwert als elektrisches Signal einer elektrisch oder elektronisch arbeitenden Rechenmaschine zugeführt wird.