DE1012850B - Anordnung zur Fernuebertragung von physikalischen Groessen, insbesondere fuer Radiosonden - Google Patents

Anordnung zur Fernuebertragung von physikalischen Groessen, insbesondere fuer Radiosonden

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DE1012850B
DE1012850B DEV10163A DEV0010163A DE1012850B DE 1012850 B DE1012850 B DE 1012850B DE V10163 A DEV10163 A DE V10163A DE V0010163 A DEV0010163 A DE V0010163A DE 1012850 B DE1012850 B DE 1012850B
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DE
Germany
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frequency
capacitor
resistor
dependent
circuit
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DEV10163A
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Erich Huettmann
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KOEPENICK FUNKWERK VEB
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KOEPENICK FUNKWERK VEB
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology
    • G01W1/08Adaptations of balloons, missiles, or aircraft for meteorological purposes; Radiosondes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

  • Anordnung zur Fernübertragung von physikalischen Größen, insbesondere für Radiosonden Zur Erforschung der atmosphärischen Verhältnisse werden mit Sendern ausgerüstete Ballons zum Aufstieg gebracht. Diese Sender haben die Aufgabe, die von gleichzeitig mitgeführten meteorologischen Instrumenten festgestellten Meßwerte zur Bodenstel le zu übertragen. Für die Meteorologie sind eine ganze Reihe von verschiedenen Größen von Interesse, wie z. B. Temperatur, Feu,chtigkeit, Druck, Helligkeit, Einstrahlung. Es interessieren bereits kleinste Änderungen dieser Meßwerte, so daß an die Genauigkeit der tSbe.rtragungseinrichtung erhebliche Anforderungen gestellt werden, insbeson,dere dann, wenn eine durchlaufende, lückenlose Registrierung gefordert wird. Zur Erfassung dieser Größen dienen hierbei Bauelemente, deren Grnßenweft von den Witterungseinflüssen abhängig ist, z. B. Fotozellen, feu,chtigkeits abhängige oder temperaturabhängige Widerstände usw.
  • Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Meßwiderstand verwendet ist, dessen Änderungen zur Variation der Frequenz einer Relaxationsschwingung benutzt werden. Die hierbei erforderlichen Relaxationsoszillatoren weisen jedoch eine sehr große Stromaufnahme und keine ausreichende Konstanz der Impulsfolgefrequenz auf. Die lückenlose Übertragung einer größeren Anzahl von Meßwerten führt zu einem Mehrkanal-Übertragungsverfahren. Die in der Nachrichtentechnik zur Anwendung gekommenen Mehrkanal-tYbertragungseinrichtungen sind jedoch aus Gewichts- und wirtschaftlichen Grüniden nicht für den Betrieb in. der Radiosonde geeignet.
  • Mit der Erfindung wird nun eine Ubertragungseinrichtung geschaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist. Es wird hierbei von für andere Zwecke und getrennt für sich bereits bekannten Schaltungsanordnungen Gebrauch gemacht, die es zum einen ermöglichen, durch die Entladung eines Speicherkondensators über einen Resonanzkreis diesen Kreis zu Schwingungen anzuregen, die durch eine Gasentladungsrölhre steuerbar sind, und die es zum anderen gestatten, eine von der Größe eines Widerstandes und eines Kondensators abhängige Kippfrequenz durch Verändern einer dieser Größen zu variieren. Ferner kommen bei der Erfindung allgemein übliche Schaltungen zur Trennung verschiedener, einem gemeinsamen Träger aufmodulierter Frequenzen zur Anwen dung.
  • Gemäß der Erfindung sind. in an sich bekannter Weise durch Kippschwingungen periodisch erregte Schwingungskreise vorgesehen, deren perfodische Erregung in an sich ebenfalls bekannter Weise durch veränderbare Bauelemente in Form von Widerständen und Kondensatoren beeinflußbar ist, die so gewählt und z, B. als temperaturabhängige, strahlungsabhän- gige, feuchtigkeitsabhängige Widerstände usw. ausgebildet sind, daß sie in ihren jeweiligen Werten durch die zu messenden Größen bestimmt sind. Am Meßort ist hierbei ferner ein Sender vorgesehen, dem die in den einzelnen Schwingkreisen in Abhängigkeit von den zu messenden Größen auftretenden Schwingingen unterschiedlicher Frequenz aufmoduliert werden, während am Empfangsort Mittel vorgesehen sind, die in bekannter Weise eine Trennung und Auswertung der verschiedenen Frequenzen vornehmen.
  • An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert.
  • In Abb. 1 ist eine Einrichtung zur Erfassung und Übertragung von fünf Meßgrößen gezeigt. An die Klemmen 1 und 2 ist eine Speisespannung gelegt, die über einen Widerstand 3 einen Kondensator 4 auflädt. Sobald an diesem die Zündspannung erreicht ist, zündet eine Gasentladungsstrecke 5 und entlädt den Kondensator 4 wieder. Dabei wird ein weiterer Kondensator 6 aufgeladen. Kurz danach erlischt die Gasentladungsstrecke 5, während die auf dem Kunden stator 6 befindliche Ladung den aus diesem Kondensator und einer Induktivität 7 bestehenden Schwingungslçreis zu einer gedämpften Schwingung anregt.
  • Die Frequenz der Entladungs:stöße ist um so kleiner, je größer der Widerstand 3, der Kondensator 4 und die Zündspannung der Gasentladungsstrecke, und um so größer, je größer die an den Klemmen 1, 2 angelegte Spannung ist. Die Frequenz der gedämpft ausklingenden Schwingungen hängt von der Größte des Kondensators 6 und der Spule 7 ab. Die Entladungsfolge kann daher durch Verändern der Batteriespannung, des Widerstandes 3, des Kondensators 4 oder der Zündspannung der Gasentladungsstrecke 5, die Frequenz innerhalb des gedämpften Schwingungszuges durch Verändern des Kondensators 6 oder der Spule 7 beeinflußt werden. Durch eine zusätzliche Bedämpfung des Schwingungskreises 6 und 7 z. B. mittels eines parallel geschalteten veränderlichen Widerstandes ist es ferner möglich, die Dauer des gedämpften Schwingungszuges zu beeinflussen. Statt der Gasentladungs strecken können auch Rölhrenschaltungell, z. B. Multivibratoren oder Sperrschwinger, verwendet werden. In Abb. 1 ist angenommen, daß der Widerstand 3 temperaturabhängig ist und beispielsweise als Heißleiter ausgeführt ist. Die Frequenz der Aufeinanderfolge der gedämpften Schwingungszüge des Schwingungskreises 6, 7 hängt daher, wenn die übrigen Größen konstant gehalten werden, nur noch von der Temperatur ab. In dem zweiten Kanal ist der Widerstand 12 als feuchtigkeitsempfindlicher Widerstand ausgeführt, so daß hier die Frequenz der Aufeinanderfolge der gedämpften Schwingungen des Kreises 15 und 16 von der Feuchtigkeit abhängt. Die Kondensatoren 13, 15, die Gasentladungsstrecke 14 und die Induktivität 16 haben die gleichen Aufgaben wie die entsprechenden Teile 4 bis 7 des ersten Kanals. In dem dritten Kanal ist an Stelle der Gasentladungsstrecke 5 bzw. 14 eine Funkenstrecke 20 vorgesehen, die ihre Zündspannung innerhalb eines großen Bereiches linear mit dem Luftdruck ändert, wodurch die Frequenz der Aufeinanderfolge der Schwingungen in dem von dem Kondensator 21 und der Induktivität 22 gebildeten Schwingkreis geändert wird. Der Widerstand 18 dient zur Begrenzung des Ladestromes für den Kondensator 19, der dann die Zündung der Funkenstrecke 20 bewirkt. Der vierte Kanal mit dem Widerstand 24, den Kondensatoren 25, 27, der Gasentladungsstrecke 26 und der Induktivität 28 dient dazu, die Größe der mit der Temperatur und der Betriebszeit veränderlichen Batteriespannung zu übertragen, und enthält daher weitgehendst konstante Schaltelemente, so daß die Frequenz der im Kreise 27 und 28 angeregten gedämpften Schwingungszüge die Größe der Spannung kennzeichnet. In dem fünften Kanal ist als Ladewiderstand für den ersten Kondensator 31 eine Fotozelle 30 bzw. eine Ionisationskammer vorgesehen, die ihren Widerstand mit der Beleuchtung bzw. der Höhenstrahlung ändert.
  • Gasentladungsstrecke 32, Kondensator 33 und Induktivität 34 haben die gleichen Funktionen wie bei den vorherigen Kanälen. Die Frequenz des Kreises 33, 34 gibt also die Intensität der Beleuchtung und Höhenstrahlung wieder. Mittels eines weiteren Kanals kann beispielsweise die Innentemperatur der Sonde erfaßt werden, so daß die durch Temperaturänderung hervorgerufenen Veränderungen an den elelrtrischor Werten der einzelnen Kreise am Boden erfaßt und in den endgültig registrierten Werten automatisch berücksichtigt werden können. Es ist bei verschiedenen Kanälen auch möglich, die Ladekondensatoren, z. B. die Kondensatoren 4 und 13, als veränderliche Kondensatoren auszubilden, deren Kapazität durch eine der zu messenden Größen verändert wird, wie bereits bekannt ist. Damit wird - wie schon beschrieheu - die Entladungsfrequenz geändert. Die unmittelbare Veränderung der Frequenz der Schwingungen der angeschlossenen Kreise 6, 7 oder 15, 16 durch die zu messenden Größen ist weniger zweckmäßig, insbesondere wenn es sich um die t'bertragung einer großen Anzahl von Meßwerten handelt. Bei solchen Anlagen müßte nämlich der Frequenzabstand der Kanäle sehr groß werden, um die einzelnen. Kanäle am Empfangsort voneinander trennen zu können, was unter Umständen schwierig ist. Über die Induktivitäten 8, 17, 23, 29 und 35 werden die einzelnen gedämpften Schwingungszüge über einen Widerstand 9 in den Modulationskreis des Hauptsenders mit der Röhre 10 und dem Schwingkreis 11, 11 a übertrqn.
  • Sofern die Frequenzen der einzelnen Kanäle nur den Bereich einer Oktave überstreichen, kann der Hauptsender im sogenannten B- oder C-Betrieb arbeiten, ohne daß auf der Empfangsseite die entstandenen Frequenzgemische in den Meßbereich fallen und zu Fehlmessungen fiihren. Aus diesem Grunde nimmt der Hauptsender nur dann Leistung auf, wenn ein Signal zu übertragen ist. Andererseits kann natürlich auch z. B. mit Frequenzmodulation gearbeitet werzl.
  • Bei der Schaltung nach Abb. 2 dient die Röhre t01 in Verbindung mit einem Transformator 102, einen Kondensator 103 und einem Widerstand 104 zur Erzeugung einer Kippschwingung, ähnlich wie diese mittels eines Sperrschwingers erzeugt wird. Mit gP ser Schaltung werden bekanntlich kurze Anodenstromstöße erzielt, deren zeitlicher Abstand voneinander im wesentlichen von dem Kondensator 103 und dem Widerstand 104 sowie der angelegten Gittervorspannung abhängt. Durch die Anodenstromstdße wird ein Schwingungskreis 105, 105a zu gedämpften Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen werden über einen Widerstand 108 und eine Koppel spule oder einen Schwingungskreis 106, 106a in den Gitterkreis des Hauptsenders gekoppelt, der hielr durch die Röhre 109, den Schwingkreis 110, 110a, den Koppelkondensator 111 und die Antenne 112 dargestellt ist Ein weiterer Schwingungskreis 107, 107a soll anoden ten, daß noch mehrere MeRkreise angekoppelt werden können. In Abb. 2 ist speziell angenommen, daß sich die Gittervorspannung der Röhre 101 in Abhängigkeit von den zu messenden Größen ändern. soll. Zu diesem Zweck erhält die Röhre 101 ihre Gittervorspannung über einen Spannungsteiler, gebildet aus den Wisderständen 115, 113. Werden beispielsweise der eine Widerstand 115 dieses Spannungsteilers und der Kathodenwikderstand 114 der Röhre 101 als von der Temperatur abhängig ausgebildet, so ändert sich die Gitterspannung nicht, wenn beide die gleiche Temperatur und dasselbe temperaturabhängige Verhalten aufweisen. Dadurch, daß der eine Widerstand geschwärzt wird, während der andere möglichst strahlungsabweisend, z. B. weißgefärbt ist, kann die Gesamteinstrahlung mittels dieser Schaltung erfaßt werden. Aus meßtechnischen Gründen ist es erwünscht, daß sämtliche Größen durch gleldiartige, veränderliebe Schaltelemente dargestellt werde. In Abb. 1 ist der Druck zur Veränderung der Zündspannung einer Funkenstrecke benutzt worden. Zur Veränderung eines Widerstandes durch den Luftdruck wird ein Spezialbarometer verwendet.
  • Die in den Abb. 1 und 2 gezeigten Beispiele der Fernübertragung von meteorologischen Größen sollen nur das erfindungsgemäße Verfahren der Bildung eines Mehrkanalsystems unter Verwendung einfachster Mittel darstellen. Es können natürlich imch andere Größen fernübertragen werden oder die genannten Größen mittels anderer veränderlicher Elemente. Beispielsweise kann der Luftdruck mittels eines Vakuummeters als Ladewiderstand übertragen werden, bei dem die vom Druck abhängige, durch eine radioaktive Substanz hervorgerufene Ionisation einer Gasmenge mittels Messung des Ionisationsstromes bestimmt wird. Desgleichen kann die Windstärke über einen Drehkondensator als Ladekondenstator, die Strömungsgesehwindigkeit durch eine der Strömung proportionale, von einem Generator gelieferte Spannung nsw. fernübertragen werden.
  • Auf der Empfängerseite werdendie einzelnenÜbertragungskanäle in bekannter Weise mittels Filter voneinander getrennt, gleichgerichtet und zweckmäßigerweise einer Impulsdiflierenzschaltung zugeführt, wie sie in der Radartechnik üblich ist, um einen Generntor in seiner Frequenz so nachzuregein, daß immer Frequenzgleichheit mit der empfangenen Frequenz bleibt. Bei diesen Schaltungen wird ein Kondensator durch die eine Impulsfolge aufgeladen und durch die andere Impulsfolge entladen. Bei gleicher Impulsfoige bleibt die Spannung am Kondensator konstant. Diese Spannung, die bei abweichender Impulsfolge positiv oder negativ werden kann, wird zur Drehzahl- und Richtungsänderung eines Motors verwendet, der den Generator so nachregelt, daß die von ihm abgeleitete Impulsfolgefrequenz gleich der empfangenen Impulsfolgefrequenz wird. Durch diese Art der Nachführung eines Generators ist eine einwandfreieRegistrierung ider Meßwerte möglich. Reibungsfehler des Schreibstiftes stören nicht, da sie durch die Moto.rnachführung mit ausgeregelt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Fernübertragungseinrichtung werden gleichartig ausgebildete Empfangskanäle und Registriereinrichtungen benutzt. Es ist also möglich, die Kanäle gegeneinander zu vertauschen, so daß eine unbefugte Aufnahme und Aus wertung der Meßwerte erschwert wird.
  • PATENTANSPROCKE: 1. Anordnung zur Fernübertragung von physikalischen Größen, insbesondere für Radiosonden zur Bestimmung meteorologischer Größen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise durch Kipschwingungen periodisch erregte Schwingungskreise vorgesehen sind, deren periodische Erregung in an sich ebenfalls bekannter Weise durch veränderbare Bauelemente in Form von Widerständen und Kondensatoren beeinflußbar ist, die so gewählt und z. B. als temperaturabhängige, strahlungsabhängige, feuchtigkeitsabhängige Widerstände usw. ausgebildet sind, daß sie in ihren jeweiligen Werten durch die zu messenden Größen bestimmt sind, und daß am Meßort ferner ein Sender vorgesehen ist, dem die in den einzelnen Schwingkreisen in Abbängigkeit von den zu messenden Größen auftretenden Schwingungen unterschiedilcher Frequenz aufmoduliert werden, während am Empfangsort Mittel vorgesehen sind, die in bekannter Weise eine Trennung und Auswertung der verschiedenen Frequenzen vornehmen.

Claims (1)

  1. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der modulierte Sender i,m B oder C-Betrieb arbeitet und der Frequenzbereich aller Kanäle insgesamt kleiner als eine Oktave ist.
    3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umformung der Druckänderungen in Kipp frequenz änderungen eine Funkenstrecke verwendet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 920 193; »Funkschau«, 1951, Heft 4, S. 71, Abb. 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1102613B (de) * 1959-10-06 1961-03-16 Garrett Corp Fernmesseinrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE920193C (de) * 1950-02-21 1954-11-15 Bendix Aviat Corp Schwingungserzeuger

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