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Vorrichtung zur stetigen und stufenlosen radioelektrischen Steuerung
der Geschwindigkeit, der Beschleunigung oder Stellung eines beweglichen Körpers
Neben diskontinuierlich ärbeiteinden und dadurch nachteiligen Vorrichtungen - zur
radioelektrischen Fernsteuerung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung oder Stellung
eines beweglichen -Körpers sind Vorrichtungen zur stetigen `und stufenlosen radioelektrischen
Fernsteuerung dieser Größen bekannt. So ist eine Vorrichtung bekänn't;-welche auf
der Übertragung eines stetigen Steuerbefehls basiert, der aus Signalimpulsen mit
kurzen signallosen Pausen besteht, wobei die Signalimpulse* auf - eine Trägerwelle,
die stetig ausgestrahlt wird, aufgedrückt werden. - Im einzelnen arbeitet die bekannte
Vorrichtung mit einem Sender und einem Empfänger 'für kontinuierlich steuerbare
Regelorgane und wird ein den Steuerbefehl enthaltendes Signal ausgeptrählf, -das
von einem Empfänger aufgenommen wird;"ünd Wird teils ein stetiger Steuerbefehl aus
dem empfangenen Signalabgeleitet, teils während der kurzen signallosen Pausen die
Güte der Übertragung hergestellt,' indeirinwesentlichen der Störpegel und die Interferenz
bestimmt und verglichen werden und wobei beim Überschreiten einer-vorgeschriebenen
Gütegrenze der Steuerbefehl unterbrochen wird. Der Zweck -der ' b_ei dieser bekannten
Vorrichtung verwirklichten periodischen Unterbrechung besteht darin, eventuelle
Störungen auszuschalten, die sich der gesendeten Welle überlagern und deren Frequenz
oder Amplitude bzw. Intensität beeinflussen könnten: Der-Empfänger überträgt daher
während der- Modulationsperioden diese Modulation in Form eines Steuerbefehls, während
der Modulationspausen @mißt er den Störpegel und den möglichen Einfall der Störungen
auf das gewünschte Signal, und oberhalb eines bestimmten Interferenz-' niveaus oder,
was auf das gleiche herauskommt, unterhalb einer gewissen Grenze der Güte des Signals
hebt die bekannte Vorrichtung die Übertragung des Steuerbefehls auf. Diese Maßnahmen
sind offenbar insofern nachteilig, als infolge der Aufhebung der Übertragung des
Steuerbefehls Fehlmanöver entstehen können. Zwar sieht die bekannte Vorrichtung
die Möglichkeit vor, bei Aufhebung der Übertragung des Steuerbefehls auf eine andere
Vorrichtung überzuwechseln, jedoch ist diese Maßnahme offenbar aufwendig. Nachteilig
ist außerdem, daß bei bekannten Vorrichtungen häufig Schwankungen der bei der Fernsteuerung
an den Maschinen, Fahrzeugen od. dgl. auftretenden Schwankungen der durch- die -Steuerung
bedingten Reaktionskräfte zu Fehlern führen können.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung. zur
stetigen und -stufenlosere radioelektrischen Fernsteuerung der Geschwindigkeit,
der Beschleunigung oder der Stellung eines beweglichen Körpers zu schaffen, bei'
der Frequenz, Amplitude oder -Intensität der Welle beeinflussende Störungen
aber auch Schwankungen der an der Maschine oder dem Fahrzeug auftretenden Reaktionskräfte
sich nachteilig nicht mehr auswirken können, außerdem Vorsorge getroffen ist, daß
auch bei fehlendem Empfang Fehlmanöver-nicht auftreten können.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur'stetigen und stufenlosen
radioelektrischen Steuerung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung oder Stellung
eines beweglichen Körpers, wie eine drehende Maschine oder Fahrzeuges. Die Erfindung
besteht darin, daß die Vorrichtung an der Fernsteuerstelle einen Sender für modulierte
radioelektrische Signale besitzt, welche gemäß einer Funktion der einzustellenden
Größe periodisch unterbrochen werden, sowie nahe bei der gesteuerten Maschine- eine
Anläge für -.den Empfang
und die Umwandlung dieser Signale, welche
einer elektrischen Steuervorrichtung in der Art eines »geschlossenen Regelkreises«
einen Gleichstrom mit einer Spannung liefert, die eine Funktion dieser einzustellenden
Größe ist, wobei die Vorrichtung andererseits Strom erhält, dessen Spannung eine
Funktion der Betriebskenngröße der gesteuerten Maschine oder des gesteuerten Fahrzeuges
ist, wobei diese Vorrichtung die beiden Ströme vergleicht und über entsprechende
Relais die Steuerorgane zur Verlängerung dieser Betriebskenngröße an der Maschine
oder an dem Fahrzeug betätigt.
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Stetig und stufenlose Fernsteuerung bedeutet einmal, daß die Steuerung
in dem Sinne stetig ist, als , sie sich in der Zeit ohne irgendwelche Unterbrechungen
auswirkt. Es `handelt sich also nicht um unstetige, diskontinuierliche Betätigungen,
wie sie bei einer einfachen Vorrichtung zur Regelung aus der Ferne erzielt würden,
welche es beispielsweise ermöglichen- würde, die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges
zu verändern, und zwar durch Einwirkung auf einen Schaltknopf mit der Bezeichnung
»schneller« und auf einen anderen Schaltknopf mit der Bezeichnung »langsämer«. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet außerdem auch in dem Sinne stetig, daß man
Befehle übertragen kann, die man stetig in einem bestimmten Intervall variieren
kann. In diesem Sinne arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichsam stufenlos,
während bekannte Vorrichtungen nur eine stufenweise Regelung, beispielsweise in
drei verschiedenen Stufen für die Bremsung und sechs oder acht verschiedenen Stufen
für die Antriebskraft, zulassen. Die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
stetig und stufenlos arbeitet, ist im Sinne der obigen Ausführungen zu verstehen
und für die Erfindung wesentlich.
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Im einzelnen läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auf verschiedene
Weise- verwirklichen. So geht ein Vorschlag der Erfindung darin,, daß der Sender
einen elektronischen Befehlsgeber enthält, welcher die gemäß einer Funktion der
einzustellenden Größe periodisch unterbrochene Modulation liefert, und einen elektronischen
Sender, welcher eine Hochfrequenzträgerwelle überträgt, die von dem Befehlsgeber
.mit einer niedrigeren Frequenz moduliert wird.
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Zweckmäßig enthält der Befehlsgeber ferner einen ungedämpfte Modulationsschwingungen
liefernden Oszillator und eine als Vibrator wirkende Elektronenröhre, welche diese
Schwingung periodisch während einer bestimmten Dauer unterbricht.
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Zum Beispiel hat die Empfangsanordnung einen Kurzwellenempfänger zum
Empfang der von dem Sender ausgesandten - Signale, welcher einen mit Thyratrons
bestückten synchronisierten Oszillator steuert, der mit konstanter Amplitude im
Synchronismus mit der Modulation dieser Signale schwingt, sowie eine Anordnung zur
Gleichrichtung und Filterung, welche den von dem Oszillator gelieferten Wechselstrom
in einen Gleichstrom mit einer Spannung umformt, welche eine Funktion der Zerhackung
der Modulation und somit der einzustellenden Größe ist und vorzugsweise zu dieser
Größe porportional ist, wobei dieser Strom die elektrische Regelkette speist. _
Die beschriebene Vorrichtung gestattet ' es unter anderem, worin ein besonderer
durch die Erfindung erreichter Vorteil gesehen wird, an -der Ausführungsstelle den
'Einfluß von industriellen oder anderen Störungen, den Einfluß von Schwankungen
der an der Maschine oder dem Fahrzeug auftretendenWiderstandskraft und den Einfluß
von Schwankungen des Pegels der empfangenen Signale zu verhindern, wobei gleichzeitig
eine Sicherheit dadurch erzielt wird, daß kein Fehlmanöver bei fehlendem Empfang
entstehen kann.
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Die Erfindung wird an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung
Fig. 1 die Anordnung der Teile zur Aussendung und zum Empfang der zur Steuerung
der Fahrgeschwindigkeit einer Lokomotive ausgesandten Befehle, Fig. 2 die Schaltung
des Befehlsgebers, Fig. 3 die Form der bei Benutzung einem Amplitudenmodulation
ausgesandten Welle, Fig. 4 die Aufgabe des in dem Empfänger enthaltenen synchronisierten
Oszillators, F ig. 5 die Schaltung des einem Empfänger zugeordneten synchronisierten
Oszillators, Fig.6 die Schaltung des den Steuergleichstrom liefernden Filters, Fig.
7 die gesamte Regelschaltung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorstellung zur stetigen Steuerung enthält
einen Befehlsgeber A, welcher mit einem mit einer Sendeantenne versehenen Sender
B kombiniert ist. Die Sendung wird von der Antenne eines Empfängers C empfangen,
welcher mit einem mit Thyratrons bestückten synchronisierten Oszillator D kombiniert
ist, welcher eine Gleichrichter- und Filteranordnung E speist, welche einen Gleichstrom
einer elektrischen Regelvorrichtung F liefert, welche in an sich bekannter Weise
als geschlossene Regelkette ausgebildet ist und z. B. einen Vergleichsstrom erhält,
welcher bei dem beschriebenen Beispiel von einer Tachometerdynamo G kommt.
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Der Befehlsgeber A weist zwei Teile auf, welche entweder getrennt
sein oder bei ihrer Ausführung miteinander vereinigt sein können, nämlich einen
Oszillator - bekannter Bauart, welcher ungedämpfte Schwingungen liefert, und eine
Vorrichtung, welche diese Schwingung während einer bestimmten Dauer periodisch unterbrechen
kann.
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Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform enthält der Befehlsgeber
A einen Niederfrequenzerzeuger mit Widerständen und Kapazitäten, welcher mittels
einer Doppeltriode 1 hergestellt ist, welche dem Steuergitter einer Pentode 3 einen
Modulationsstrom mit der Frequenz f liefert. Diese Doppeltriode enthält ein Paar
von Kathoden 1 a und 1 b, welche parallel geschaltet und über einen Widerstand 1
c an den Körper gelegt sind. Das Gitter 1 d der ersten Triode ist unmittelbar mit
dem Körper verbunden. Das Gitter 1 e der zweiten Triode ist mit einem Schwingkreis
verbunden, .dessen Schleife ein Paar von Widerständen 1 f und ig und ein Paar von
Kapazitäten 1 h und -1 i enthält, wobei die Verbindungsstellen zwischen den Widerständen
und den Kapazitäten durch einen Zwischenzweig mit einer Kapazität 1J1 und einem
Widerstand 1 k, welche in Reihe geschaltet sind, verbunden- sind. Diese Schleife
ist an den Körper gelegt. Die Verbindungsstelle zwischen der Kapazität 1 j und dem
Widerstand 1 k ist mit einem an die Anode 1 m der ersten Triode angeschlossenen
Spannungsteiler 1 L zur Einstellung der Rückkopplung verbunden. Dieser Spannungsteiler
wird über einen Widerstand 1 n aus einer weiter unten näher beschriebenen stabilisierten
Spannungsquelle gespeist, welche unmittelbar mit der Anode 1 p der zweiten Triode
verbunden ist.
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Die Kathode 1_a ist mit dem Steuergitter 3a der Pentode 3 über die
Kopplungskapazität 1 g verbunden,
wobei das Gitter durch einen an
den Körper gelegten. Widerstand 3 b entkoppelt ist.
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Das Arbeiten der Pentode 3 wird periodisch mit einer Frequenz f durch
einen Kreis unterbrochen, welcher einen Schalter bildet, welcher gleichzeitig mehrere
Steuerungen vornehmen kann und unter dem Namen »Gate-Kreis« bekannt ist. Er enthält
eine als Multivi6rator arbeitende Doppeltriode 2. Die Kathode 2 a der ersten Triode
ist unmittelbar mit dem Körper verbunden, während die Kathode 2 b mit der Kathode
3 k der Pentode 3 verbunden ist. Diese beiden Kathoden 2 b und 3 k sind mit dem
Körper über einen Widerstand 2 c verbunden, welcher eine Kathodenverbindung zwischen
der Doppeltriode 2 und der Pentode 3 bildet. Ferner ist der Schieber 9a eines Spannungsteilers
9 mit der Kathode 2 b verbunden. Das Gitter 2 d der ersten Triode ist durch einen
Widerstand 2 e und eine Kapazität 21 mit der Anode 2 g der zweiten Triode verbunden.
Das Gitter 2 h dieser zweiten Triode ist durch einen Widerstand 2i und eine Kapazität
2 j mit der Anode 2 k der ersten Triode verbunden. Das Widerstandselement
9 ist zwischen die gemeinsamen Klemmen des Widerstands 2 e und der Kapazität
2 f bzw. des Widerstands 2i und der Kapazität 2 j geschaltet. Die
Anoden dieser beiden Trioden werden über ihre Belastungswiderstände 2 L bzw.
2 m von dem den Widerständen 2 n und 3 f gemeinsamen Punkt eines Spannungsteilers
gespeist, welcher mit der weiter unten beschriebenen stabilisierten Gleichspannungsquelle
verbunden ist.
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Das Schirmgitter 3 d der Pentode 3 ist über einen Belastungswiderstand
3 e mit der Verbindungsstelle der Widerstände 3 f und 3g eines Spannungsteilers
verbunden, wobei diese Verbindungsstelle durch eine Kapazität 3 h nach dem Körper
entkoppelt ist. Die Anode 3 i der Pentode ist durch einen Widerstand 3 j mit der
Eingangsklemme des Widerstands 3 e verbunden. Die Kathode 3 k ist mit dem Bremsgitter
3 c verbunden.
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Die Pentode 3 speist mit ihrer Anode 3i über eine Kapazität 4a und
einen Ableitungswiderstand 4 b das Steuergitter 4d einer Pentode 4, welche einen
Ausgangsverstärker mit Kathodynschaltung bildet. Die mit dem Bremsgitter 4 f verbundene
Kathode 4 e ist an den die Ausgangsklemme 10 speisenden Belastungswiderstand
4g angeschlossen, während die andere Klemme 11 durch den Körper gebildet wird. Der
Widerstand 4g ist mit dem Körper durch einen Widerstand 4h verbunden. Die Anode
4i und das Schirmgitter 4 j sind zusammen mit der stabilisierten Gleichspannungsquelle
verbunden.
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Die die stabilisierte Spannungsquelle bildende Anordnung enthält in
an sich bekannter. Weise einen Speisetransformator 5, ein Ventil 6, ein Filterglied
7 und einen über einen Ausgangswiderstand 8a gespeisten, durch eine Gasentladungsröhre
gebildeten Stabilisator B.
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Der drahtlose Sender B kann eine beliebige bekannte Bauart aufweisen
und ist nur dazu bestimmt, mit seiner Antenne eine Hochfrequenzträgerwelle mit der
Frequenz f" auszusenden, welche durch die von dem Befehlsgeber A kommenden elektrischen
Signale moduliert wird, wobei dieser Befehlsgeber mit Amplitudenmodulation oder
vorzugsweise mit Frequenzmodulation arbeiten kann.
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Der durch den Oszillator mit der Doppeltriode 1 und seinen Gate-Kreis
mit Doppeltriode 2 gebildete Befehlsgeber liefert eine ungedämpfte Modulationsschwingüng
mit vorzugsweise konstanter Amplitude und Frequenz f', welche mit dex Frequenz
f von dem Gate-Kreis unterbrochen wird, wobei die resultierende Modulation
durch die Pentode 4 verstärkt und an die die Frequenz f" besitzende Trägerwelle
des Senders B
angelegt wird.
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Es ist angenommen, daß die Frequenz f' der ungedämpften Schwingung
sehr viel kleiner als die Frequenz f" der Trägerwelle ist und daß die Unterbrechungsfrequenz
f der Modulation erheblich kleiner als die Frequenz f' ist, wobei die Werte
f", f' und f
z. B. größenordnungsmäßig mehrere MHz bzw. einige hundert
oder tausend Hz bzw. einige Hz oder Zehner-Hz betragen können.
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Der Kehrwert T der Unterbrechungsfrequenz f,
d. h. T
= 1/f, stellt die Gesamtdauer oder Periode eines Unterbrechungszyklus dar. Wie aus
Fig. 3 hervorgeht, ist diese Periode T in .zwei Abschnitte veränderlicher gegenseitiger
Größe T1 und T2 unterteilt, derart, daß während der Dauer T1 der Befehlsgeber tatsächlich
an seinen Klemmen 10 und 11 die Frequenzmodulation f' liefert, während
während der Dauer ?'". diese Modulation unterbrochen ist. Das Verhältnis T,/T ist
das zyklische Verhältnis r. Dieses zyklische Verhältnis r kann nach Belieben
stetig zwischen zwei Grenzwerten r" und rb verändert werden, wobei y" den Wert Null
- oder einen nahe bei Null liegenden Wert haben kann, während yb den Wert Eins oder
einen in der Nähe von Eins liegenden Wert annehmen kann, was dem vollständigen Fehlen
der Modulation bzw. der kontinuierlichen Modulation entspricht. Diese Änderung kann
durch Veränderung der Ohmschen Widerstände erhalten werden, z. B. bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig.2 durch die Verschiebung der Schiebers 9a des Spannungsteilers
9.
Der Spannungsteiler kann dann entweder in Werten von r geeicht werden oder
unmittelbar in Werten der gesteuerten Größe, im besonderen der Geschwindigkeit,
welche durch Fernsteuerung auf der betreffenden Lokomotive oder Maschine eingestellt
werden soll.
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Die von der Antenne ausgestrahlte Welle hat, wenn der Sender B mit
Amplitudenmodulation arbeitet, die in Fig. 3 dargestellte Form. Die Welle enthält
daher während jeder Periode T einen Zeitabschnitt T2, während welchem nur die Trägerwelle
ausgesandt wird, und einen Zeitabschnitt Ti, während welchem die Modulation der
Trägerwelle überlagert wird.
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Der Empfänger C, welcher in der Nähe der fernzusteuernden Maschine
oder des fernzusteuernden Fahrzeugs die von dem Sender B ausgesandten Signale auffängt,
ist auf die Frequenz der Trägerwelle abgestimmt und weist folgende Eigentümlichkeiten
auf: In die Ausgangsstufe ist vorzugsweise ein Bandfilter eingebaut, um den Durchtritt
der Frequenzmodulation f' auf Kosten aller anderen Frequenzen zu begünstigen. Die
Trennschärfe dieses Filters ist so bemessen, daß sie keine übermäßige Verformung
der zerhackten Modulation bewirkt, aber den Durchgang von Störwellen möglichst schwächt.
Ein entsppechen-, des, durch die von dem Sender B kommende Trägerwelle gesteuertes
Relais sperrt die Ausgangsstufe bei Fehlen dieser Welle. bie Fernsteuervorrichtung
kann daher bei Ausfallen der Sendestelle B nicht durch Störsignale beeinflußt werden,
was besonders zweckmäßig ist, wenn der Empfänger C mit einer selbsttätig in Abhängigkeit
von der Stärke der empfangenen Signale veränderlichen Verstärkung arbeitet. Diese
an sich bekannte Ausbildung ist weder dargestellt nocr näher beschrieben.
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Wie aus Fig. 4 hervorgeht, liefert der Empfänger C unter diesen Bedingungen
einen zerhackten Wellenstrom,
dessen Spannung durch die Kurve H
dargestellt wird. Dieser Wellenstrom wird während des Zeitabschnitts T1 geliefert,
während während des Zeitabschnitts T2 der gelieferte Strom konstant und gegebenenfalls
Null ist.
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Der mit Thyratrons bestückte synchronisierte Oszillator D besteht
im wesentlichen aus einem Thyratronoszillator, welchem Verstärkungsglieder vor-
und nachgeschaltet sein können. Dieser Oszillator -wird an seinem Eingang durch
die aus dem Empfänger C kommende Modulation gesteuert und ist so ausgebildet, daß
er folgende Bedingungen erfüllt: Bei Fehlen einer Modulation soll die Vorrichtung
keine Ausgangsschwingung erzeugen. Wenn jedoch an den Eingang des synchronisierten
Oszillators eine zerhackte Schwingung mit der Frequenz f' und dem zyklischen Verhältnis
r angelegt wird, soll der Oszillator an seinem Ausgang eine synchrone zerhackte
Schwingung mit der Frequenz f' und dem zyklischen Verhältnis r liefern, deren Amplitude
konstant bleibt, selbst wenn sich die Amplitude der erregenden Modulation in sehr
weiten Grenzen ändert. Die konstante Amplitude dieser Ausgangsschwingung berichtigt
somit die Amplitudenschwankungen des Eingangssignals, welche bei der drahtlosen
Übertragung auftreten können.
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Dies wird dadurch erreicht, - daß der Thyratronoszillator so eingestellt
wird, daß er bei Fehlen einer Erregung an seinem Eingang keine selbständige Schwingung
erzeugt, aber erzwungene Schwingungen liefert, wenn an seinen Eingang eine ungedämpfte
Spannungsschwingung selbst sehr kleiner Amplitude angelegt wird, wenigstens wenn-
diese Schwingung eine in der Nähe einer bestimmten Frequenz liegende Frequenz hat.
Die erzwungene Schwingung ist dann im - Synchronismus mit der Erregerschwingung
und hört mit dieser auf. Ferner ist infolge der besonderen Kennlinie von Thyratrons
der Beginn der erzwungenen Schwingungen in jeder Halbwelle praktisch unabhängig
von der den Stromdurchgang auslösenden Anfangserregung, so daß die an den Ausgangsklemmen
erhaltene Schwingung praktisch eine konstante Amplitude hat.
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Bei der in Fig.5 dargestellten Ausführungsform enthält der synchronisierte
Thyratronoszillator hintereinander eine Amplitudenbegrenzungsstufe, eine Verstärker-
und Amplitudenbegrenzungsstufe, einen Oszillator mit zwei Thyratrons und eine stabilisierte
Speisung.
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Der von dem Empfänger C gelieferte Strom wird an die Eingangsklemme
18 der Amplitudenbegrenzungsstufe angelegt, deren andere Klemme durch den
Körper gebildet wird. Dieser Amplitudenbegrenzer enthält eine Pentode
21 zur Amplitudenbegrenzung, welche mit einer mit- dem Bremsgitter
21 b verbundenen Kathode 21 a versehen ist, welche durch einen Widerstand
21c mit dem Körper verbunden ist. Das Ste,Vergitter 21 d ist mit der
Klemme 18 durch eine Kapazität 21e und mit dem Körper durch einen
Gitterwiderstand 21f verbunden. Das Schirmgitter 21_g wird von der Verbindungsstelle
der Widerstände 21_h und 21i eines Spannungsteilers gespeist, welcher durch die
Widerstände 21-h, 21i, 21m gebildet wird, deren Verbindungspunkte gegen Körper
durch die Kapazitäten 21j und 21n entkoppelt sind. Dieser Spannungsteiler
ist von einer, weiter unten beschriebenen stabilisierten Gleichspannungsquelle verbunden.
Die Anode 21 k wird über den Widerstand 21_L von dem obenerwähnten Spannungsteiler
an der . Verbindungsstelle der Widerstände 21i und 21m gespeist. Die Anode
21k ist durch eine Kapazität 22a mit dem Steuergitter 22b der Pentode
22 der Verstärkungs- und Amplitudenbegrenzungsstufe verbunden: Dieses Gitter
-erhält eine negative .Vorspannung gegenüber dem Körper von einer Hilfsquelle 22c,
deren positive Klemme mit dem Körper über eine Drosselspule 22d mit Magnetkern verbunden
ist. Die Kathode 22e ist wie das Bremsgitter 22f mit dem Körper
verbunden. Das Schirmgitter 221 und die Anode 22h werden von der Verbindungsstelle
der Widerstände 21_i- und 21_m des bereits erwähnten Spannungsteilers gespeist,
und zwar das Gitter unmittelbar und die Anode über die Primärwicklung22i eines Kopplungstransformators.
Diese Speisung erfolgt über die d_ urch den Widerstand 22j und die Kapazität
22k gebildete Entkopplungsanordnung, deren eine Klemme mit dem Körper verbunden
ist. Die Sekundärwicklung 23a des Kopplungstransförmators wird durch eine Kapazität
23b überbrückt, und ihr Mittelpunkt ist mit dem Schieber 23 c eines
Spannungsteilers 23 d verbunden, dessen Widerstandselement einerseits mit
dem Körper und andererseits mit einem an die stabilisierte Gleichspannungsquelle
angeschlossenen Widerstand 23 e verbundeh ist.
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Die beiden Klemmen der Sekundärwicklung 23 a sind über Widerstände
231 und 23g mit den Steuergittern 23_h und 23_i der beiden Thyratrons
23 und 23' des eigentlichen synchronisierten ThyratronosZillators
verbunden. Die Kathoden 23 j und 23k dieser Thyratrons sind parallel
geschaltet und an den Körper' gelegt. Ihre Anoden 131 und 23m sind
an die Klemmen der Primärwicklung 29a eines abgestimmten Transformators
29 angeschlossen, deren Mittelpunkt über eine Glättungsdrossel
29 b und einen Widerstand 29 c mit der stabilisierten Gleichspannungsquelle
verbunden ist. Diese Primärwicklung ist durch eine Kapazität 29d überbrückt. Die
Sekundärwicklung 29e dieses Transformators ist an die durch einen Widerstand
30b überbrückte Primärwicklung 30-ä eines Ausgangstransformators
30 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 30c dieses Ausgangstransformators
führt zu den Klemmen 30 d und 30 e des Nutzstromkreises.
Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung 29e ist über die Kapazität
29 f an den Körper gelegt. Der Transformator 29 ist auf die Frequenz-
der von den beiden in Gegenschaltung geschalteten Tyräfröns gelieferten Ströme abgestimmt.
Das an der Klemme 18 zwischen dieser Klemme und dem Körper ankommende Signal
hat die durch die Kurve H der Fig.*4 angegebene Form. Seine Amplitude wird durch
die Pentode 21 und die zugehörige Schaltung begrenzt, worauf das Signal eine
neue Amplitudenbegrenzung und eine Verstärkung in der Pentode 22 erfährt
und den Steuergittern der Thyratrons . zugefübrt wird, welche einen Synchronoszillator
bilden, welcher einen Wechselstrom liefert, dessen Spannung an den Klemmen
30 d und 30 e eine praktisch konstante Amplitude U, hat,
wie dies durch die Kurve I in Fig. 4 dargestellt ist.
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Ein derartiger im Synchronismus mit den von .dem Empfänger C empfangenen
Signalen modulierter Strom wird an die Klemmen 31 und 32 eines weiter
Tinten unter - Bezugnahme auf Fig. 6 beschriebenen Gleichrichters angelegt.
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Dieiobige Anordnung des Verstärkers und Synchronoszillators mit Thyratrons
D wird mit einer stabilisierten .Gleichspannung durch eine Gleichrichterzelle (Fig.
5) gespeist, welche einen Transformator 24, einen Gleichrichter
25, ein- Filterglied 26
mit Induktivität und Kapazitäten und eine Gasentladungsröhre
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zur Stabilisierung enthält. Die stabilisierte Spannung wird zwischen den Körper
und die Verbindungsstelle der Widerstände 21 m und 23 e gelegt.
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Die Gleichrichter- und Filteranordnung Eist durch eine Zeitkonstante
gekennzeichnet, welche. wenigstens gleich einem Vielfachen der Periode T der oben
definierten Unterbrechungszyklen ist, so daß sie die von dem Synchronoszillator
mit Thyratrons D kommende und an ihre Eingangsklemmen angelegte zerhackte Wechselspannung
mit der Amplitude U.. in eine Gleichspannung mit dem Wert U1 umformen kann, welcher
zu der Spannung U, und dem zyklischen Verhältnis y proportional und somit eine Funktion
des gewünschten, z. B. an dem Schieber des Spannungsteilers 9 eingestellten Steuerwertes
ist. Am Ausgang dieser Gleichrichter- und Filteranordnung erhält man grundsätzlich
eine Gleichspannung U1, welche der Beziehung U1 = Klr Uo genügt, in welcher K1 eine
Konstante ist. In dem Sonderfall, in welchem der Wert der ferngesteuerten Kenngröße,
z. B. der Geschwindigkeit V1, zu dem zyklischen Verhältnis r proportional
ist, kann diese Beziehung in der vereinfachten Form geschrieben werden
Ui = Kl" TVl, worin K1' eine Konstante ist.
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Diese Gleichrichter- und Filteranordnung kann durch Gleichrichterzellen
zur Einführung einer gewissen Unsymmetrie in ihrer Arbeitsweise vervollständigt
werden, wodurch gewisse Veränderungen der Form der Beziehung zwischen der Ausgangsgleichspannung
U1 und dem zyklischen Verhältnis y oder der eingestellten Geschwindigkeit V1 erhalten
werden, so daß diese Beziehung dann z. B. nicht mehr linear ist.
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Die Gleichrichter- und Filteranordnufig E weist in der 'in - Fig.
6 dargestellten Ausführungsform eine Gleichrichterbrückenschaltung 36 auf,
welche an ihren Eingangsklemmen durch eine Kapazität33 überbrückt und mit ihren
Ausgangsklemmen an die durch eine Kapazität 34 überbrückten Klemmen 41 und 42 angeschlossen
ist, wobei eine Glättungsdrossel35 in Reihe mit einer der Klemmen 41 oder 42 geschaltet
ist. Diese Gleichrichter- und Filteranordnung wird dadurch vervollständigt, daß
zwischen die Ausgangsklemmen der Brücke 36 eine Unsymmetrieanordnung mit einer durch
Gleichrichter 39 und 40 mit den Ausgangsklemmen der Brücke 36 verbundenen
Kapazität 37 geschaltet wird, wobei die Kapazität 37 durch einen Widerstand 38 überbrückt
ist.
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Die elektrische Vorrichtung F zur Regelung der Betriebskenngröße,
z. B. der Geschwindigkeit h2 der Maschine oder des Fahrzeugs, welche diese Geschwindigkeit
stets auf einem Wert halten soll, welcher in großer Nähe der von der Sendestelle
aufgegebenen Geschwindigkeit V1 liegt, arbeitet nachdem bekannten Prinzip eines
geschlossenen Regelkreises.
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Dieser geschlossene Regelkreis wird dadurch gebildet, daß in einem
geschlossenen elektrischen Stromkreis, nämlich dem Häuptsteuerkreis, die am Ausgang
der Gleichrichter- und Filteranordnung E gelieferte Spannung U1 gegen die Spannung
U2 geschaltet wird, welche die wirkliche Betriebskenngröße, z. B. die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs oder der Maschine, zu dem gleichen Zeitpunkt darstellt und von einer
beliebigen elektrischen Vorrichtung zur Messung oder Feststellung dieser Kenngröße
geliefert wird, z. B. einer Tachometerdynamo im Falle einer Drehzahl, wobei diese
Vorrichtung den Augenblickswert dieser Betriebskenngröße der Maschine oder des Fahrzeugs
liefert. Bei einer Geschwindigkeitsregelung betätigt diese Regelvorrichtung die
Glieder zur Beschleunigung und Verzögerung dieser Maschine oder des Fahrzeugs derart,
daß sie stets die Spannungswerte U2 und U1 einander anzunähern sucht, wenn diese
Werte ungleich sind, so daß sie die z. B. die durch dieTachometerdynarno gemessene
Drehzahl h2 der vorgegebenen und z. B. an dem Spannungsteiler 9 (Fig. 2)
eingestellten Drehzahl TTl anzugleichen sucht. Hierfür erzeugt der Unterschied zwischen
den - Spannungen U1 und U2 in dem Hauptsteuerkreis einen -durch einen Verstärker
beliebiger Bauart verstärkten Strom.
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Der aus dem Verstärker austretende Strom i wird dann in der nachstehenden
Weise benutzt, um über geeignete Servomechanismen die $tätigungsglieder zur Beschleunigung
und Verlangsamung der Maschine oder des Fahrzeugs zu -betätigen.
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Für Werte dieses Stroms i, welche einer positiven Differenz zwischen
den Spannungen U1 und U2 entsprechen, d. h. einer wirklichen Geschwindigkeit T12,
welche kleiner als die ferngesteuerte Geschwindigkeit V1 ist, werden -die Betätigungsglieder
für die Beschleunigung betätigt, während für die Werte dieses Stroms, welche einer
negativen Differenz entsprechen, d. h. einer wirklichen Geschwindigkeit T12, welche
größer als die ferngesteuerte Geschwindigkeit V1 ist, je nachdem die Betätigungsglieder
zur Verlangsamung oder auch zur Bremsung betätigt werden.
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Die Stabilität der Regelanordnung und insbesondere die Verhinderung
von Pendelerscheinungen werden in an sich bekannter Weise dadurch erhalten, daß
am Eingang des obigen Verstärkers eine von der Beschleunigung abhängende Rückführung
eingeschaltet wird, welche eine Funktion der Augenblicksbeschleunigung des Fahrzeugs
ist und welche der von dem Unterschied der Spannungen U1 und U2 herrührenden Wirkung
entgegenwirkt. Diese Rückführung wird dadurch erhalten, daß die Ableitung der von
der elektrischen Vorrichtung zur Messung der Augenblicksdrehzahl I12 herrührenden
Spannung U2 nach der Zeit mittels eines Stromkreises zur Bildung der Ableitung gebildet
wird, z. B. eines Stromkreises mit Widerstand und Kapazität, an welchen die Spannung
U2 angelegt wird, wobei dieser Stromkreis selbst getrennte Glieder zur Strom- oder
Spannungsverstärkung aufweisen kann. Die Stabilität der Regelung wird noch dadurch
vergrößert, insbesondere wenn es sich um eine durch einen Motor über eine Übertragung
mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis angetriebene Lokomotive oder Maschine
handelt, daß außer der bereits obenerwähnten von der Beschleunigung abhängenden
Rückführung eine zweite von der -Beschleunigung abhängende Rückführung vorgesehen
wird, welche eine Funktion der Augenblicksbeschleunigung dieses Motors ist. Hierfür
wird die Ableitung der elektrisch die Augenblicksgeschwindigkeit dieses Motors messenden
Spannung nach der Zeit benutzt, welche vorzugsweise von einer Tachometerdynamo geliefert
wird oder auch von einer beliebigen anderen Vorrichtung, welche eine elektronische
Anordnung zur Bildung der Ableitung einer Spannung oder einer Stromstärke nach der
Zeit speist, wobei diese Vorrichtung ebenfalls eigene Verstärkungsglieder enthalten
kann.
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In dieser Regelvorrichtung können die von der Beschleunigung abhängenden
Rückführungskreise eine oder mehrere Gleichrichterzellen enthalten, welche eine
Unsymmetrie erzeugen, um eine verschiedene Rückführung bei -der Beschleunigung und
bei der Verzögerung zu erhalten. Sie können auch selbständige Verstärkungsanordnungen
enthalten.
Ferner kann der Verstärker oder die Verstärker, welche
in dieser Regelvorrichtung enthalten sind, selbst eigene Stabilisiervorrichtungen
aufweisen, welche z. B. mit einer geeigneten Rückführung zwischen dem Ausgang und
dem Eingang des Verstärkers arbeiten.
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Eine Ausführungsform einer derartigen auf die Bedienung einer Lokomotive
mit Dieselmotor und elektrischer Kraftübertragung angewandten Regelvorrichtung ist
sehr -schematisch in Fig. 7 dargestellt. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise mit
einer Steuervorrichtung kombiniert, wie sie in der am gleichen Tage von der Societe
Nationale des "Chemins de Fer Fran(;ais, Maurice Louis Laplaiche, Andre Chartet
und Andre Jean Glesinger mit dem Titel »Vorrichtung zur Steuerung von Gliedern zur
Beschleunigung und Verzögerung einer Maschine, insbesondere eines Fahrzeugs, durch
Veränderung eines einzigen elektrischen Schwachstroms« eingereichten deutschen Patentanmeldung
beschrieben ist.
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Bei diesem Beispiel wird diese Vorrichtung durch einen zweistufigen
Gleichstrommagnetverstärker gebildet, bei welchem jede Stufe ein Verstärkerelement
aufweist, bei welchem nur die wesentlichen Steuerwicklungen und die Ausgangswicklung
dargestellt sind.
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An die Eingangsklemmen 51 und 52 dieser elektrischen Regelvorrichtung
wird die von der Gleichrichter- und Filteranordnung E gelieferte Gleichspannung
Ui angelegt. Diese Spannung wird gegen die Spannung U2 geschaltet, welche von einer
Tachometerdynamo G geliefert wird, welche mit den Rädern der Lokomotive, der Welle
der Maschine od. dgl. verbunden ist, wobei die Bürsten 53 und 54 dieser Tachometerdynamo
G und die Klemmen 55 und 56 der Hauptsteuerwicklung eines Gleichstrommagnet verstärkers
I in Reihe geschaltet sind. Ein Widerstand 51_a überbrückt die Klemmen 51- und 52.
Ein Widerstand 55_a überbrückt die Klemmen 55 und 56. Zwei in Reihe geschaltete
Widerstände 54d und 54b überbrücken die Bürsten 53 und 54 und bilden einen Spannungsteiler.
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Der Verstärker I enthält eine Hilfsstenerwicklung, deren Klemmen
59 und 60 mit den Bürsten 64 und 65 einer Hilfstachometerdynamo G' verbunden sind,
welche von dem Wärmekraftmotor der betreffenden Lokomotive angetrieben wird, und
zwar unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters 69 und einer starken Kapazität
66, 67, wobei ein Gleichrichter 68 die Hilfstachometerdynamo und die Kapazität 66,
67 überbrückt. Eine ebenfalls starke Kapazität 57, 58 verbindet die Bürste 54 und
die Klemme 59. Die Klemme 60 ist mit der Eingangsklemme 61 des Widerstandes
54_b verbunden.
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Der Hauptstromkreis für die von der Beschleunigung abhängende Rückführung,
welcher durch die Dynamo G, den Kondensator 57, 58, die Hilfssteuerwicklung
59, 60, die Klemme 61 und die Dynamo G gebildet wird, wirkt auf die
-Berichtigungswicklung 59, 60, in welcher auch der Strom der Hilfsdynamo
G' liegt, welche mit dein die Lokomotive, Maschine od. dgl. antreibenden Wärmekraftmotor
verbunden und in den Hilfsrückführungskreis eingeschaltet ist, welcher durch die
Dynamo G', den Kondensatbr 66, 67, die Gleichrichter 68 und
69, die Wicklung 59, 60
und -die Dynamo G' gebildet wird, wobei dieser
letztere Strom seinerseits mit einer Unsymmetrie durch die Gleichrichterelemente
68 und 69 berichtigt wird.
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Die Klemmen 71 und 70 der Ausgangswicklung des ZTerstärkers
I sind mit den Klemmen 72 und 73 der Steuerwicklung eines Ausgangsgleichstromverstärkers
il verbunden. Die Klemmen 74 und 75 der Ausgangswicklung des Verstärkers I1 sind
mit den Ausgangsklemmen 76 und 85 verbunden. An diese Klemmen 76 und' 85 ist ein
Stromkreis zur Stabilisierung durch Rückführung angeschlossen, welcher eine Hilfswicklung
79, 80 des Verstärkers I speist. Dieser Stromkreis enthält in Reihe einen Widerstand,
dessen Klemmen mit 83 und 84 bezeichnet sind, eine große Kapazität, deren: Belegungen
mit 81 und 82 bezeichnet sind, und eine Selbstinduktionsspule mit Magnetkern, deren
Klemmen mit 77 und 78 bezeichnet sind.
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An den Klemmen 76 und 85 erhält man einen Gleichstrom, welcher für
die Betätigung der Glieder zur Herstellung der Beschleunigung (Betätigung der Einspritzung
des Dieselmotors) und der Bremsung der Lokomotive benutzbar ist und z. B. an den
in der erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Steuerelektromagneten angelegt wird.
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Der Einfluß der an die Klemmen 70 und 71 angeschlossenen
Ausgangswicklung wird durch den Rückführungskreis zur Stabilisierung berichtigt,
welcher an die Klemmen 74 und 75 angeschlossen ist und zu den Klemmen
79 und 80 führt.
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Je nach den Werten der verschiedenen Teile; d. h. der Widerstände,
Kapazitäten und Induktivitäten, dieses Regelverstärkers kann entweder ein aperiodisches
Arbeiten des gesamten Magnetverstärkers erhalten-werden oder ein Arbeiten mit Schwingungen,
wenn der Verstärker als gedämpfter Oszillator mit einer gegebenen Eigenfrequenz
ausgebildet wird, um ihn an die Eigenkenngrößen des Servomechanismus oder der Servomechanismen
anzupassen, welche für die Steuerung der Betätigungsglieder zur Beschleunigung und
Verzögerung der geregelten Maschine oder des geregelten Fahrzeugs benutzt werden.
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Die Gleichrichter 68 und 69 führen offenbar eine Unsymmetrie
bei der Beschleunigung und der Verzögerung in den Hilfsrückführungskreis durch die
augenblickliche Beschleunigung des Motors ein. Derartige Unsymmetrieglieder können
in dem Rückführungskreis benutzt werden, in welchem der Strom zur Messung der Eigengeschwindigkeit
des Fahrzeugs fließt, oder gleichzeitig in allen Rückführungskreisen.
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Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So können die Schaltungen
mit Elektronenröhren durch gleichzeitige Schaltungen mit Transistoren ersetzt werden.
Ferner ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die Fernsteuerung einer Lokomotive,
insbesondere einer Rangierlokomotive mit Wärmekraftmotor und Kraftübertragung mit
veränderlichem übersetzungsverhältrtis, z. B. mit einer elektrischen Kraftübertragung
mit einer Steuervorrichtung der in der erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Art
beschränkt, sondern die Erfindung ist überall da anwendbar, wo es sich um die Fernsteuerung
der Verstellung und der Geschwindigkeit eines beliebigen beweglichen Körpers handelt.