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Vorrichtung zum selbsttätigen Nachfolgerichten auf ein Ziel Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Nachfolgerichten auf ein Ziel. Es ist
bei solchen Vorrichtungen bekannt, ein Bild des Zielraumes und des Zieles auf der
Auffangelektrode eines elektronenoptischen Wandlers zu erzeugen und elektronisch
abzutasten. Bekanntlich lassen sich aus der Phasenbeziehung zwischen den Abtastspannungen
des elektronenoptischen Wandlers und der zeitlichen Lage des Bildimpulses Steuerimpulse
herleiten. In der Praxis bietet das jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Die vom reellen
Bild des Zieles hervorgerufenen Bildimpulse haben unterschiedliche Formen und Amplituden,
die von der Art des Kontrastes, den geometrischen Abmessungen und von der Lage des
Zieles abhängen. Außerdem befinden sich im Zielraum vielfach Wolken mit relativ
schwachen Helligkeitsübergängen, die Bildimpulse vortäuschen können. Es ist daher
praktisch unmöglich, die durch Abtastung derAuffangelektrode gewonnenen Bildimpulse
unmittelbar als Steuergrößen zum Nachfolgerichten zu verwerten.
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Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß behoben durch die Hintereinanderschaltung
von Wandler, Verstärker mit eingeschränkter Bandbreite und Differenziermitteln,
Impulswandler, Phasenvergleichsstufe zum Nachlaufmotor, derart, daß die bei Abtastung
im Wandler in diesem vom Ziel hervorgerufenen Bildimpulse dem Verstärker mit der
eingeschränkten Bandbreite und mit den Differenziermitteln zugeführt werden und
die dort erzeugten Differentialimpulse auf den Impulswandler gegeben werden, der
Normimpulse liefert, die zusammen mit den Abtastspannungen der Phasenvergleichsstufe
zugeführt werden, welche die durch den Vergleich der Phasenlagen von Normimpulsen
und Abtastspannungen erzeugten Steuerspannungen nach Maßgabe der Koordinaten des
Zieles im Zielraum für den Nachlaufmotor liefert. Durch die Beschneidung der Bandbreite
des Bildimpulsverstärkers und die Differentiation der Bildimpulse wird erreicht,
daß der Impulswandler nur auf bestimmte Kontrastsprünge anspricht, die innerhalb
der Bandbreite des Bildimpulsverstärkers einen wesentlichen Energieinhalt aufweisen.
Die absolute Höhe und die Art des Kontrastes (hell gegen dunkel oder umgekehrt)
sind dabei unerheblich. Im Impulswandler werden die differenzierten Bildimpulse
in einen rechteckigen Impuls konstanter Länge und Amplitude, nämlich den »Normimpuls«
umgewandelt, aus dem sich durch Phasenvergleich eindeutige Steuerwerte für die Stellmotore
zum Nachfolgerichten ableiten lassen.
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Besondere Schwierigkeiten beim selbsttätigen Nachfolgerichten entstehen
dann, wenn außer dem zu verfolgenden Hauptziel noch Nebenziele im Zielraum vorhanden
sind, so daß auch von diesen beim Abtasten des Zielraumbildes Bildimpulse hervorgerufen
werden. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, sind in weiterer Ausbildung der
Erfindung Mittel zum Erzeugen von Sperrimpulsen vorgesehen, durch welche diejenigen
Teile des Zielraumes, die ein erfaßtes Hauptziel mit Abstand umgeben, austastbar
sind, daß ferner die Mittel zum Erzeugen der Sperrimpulse während des Einsteuervorganges
zunächst unabhängig von der Zielbewegung steuerbar sind - nämlich wenn beim Einsteuern
die Vorrichtung so gerichtet wird, daß das zu verfolgende Hauptziel in dem nicht
ausgetasteten Teil des Zielraumes erscheint - und daß schließlich die Mittel durch
eine Schaltvorrichtung derart umschaltbar sind, daß die Sperrimpulse beim regelmäßigen
Auftreten von Normimpulsen von diesen in Abhängigkeit von der Zielbewegung steuerbar
sind.
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Durch die Einsteuerung von unabhängigen Sperrimpulsen während des
Einsteuervorganges gelingt es, Normimpulse zu erlangen, die ausschließlich dem Hauptziel
zuzuordnen sind, so daß es dann möglich ist, die Austastung des Zielraumes durch
»abhängige« Sperrimpulse während des selbsttätigen Nachfolgerichtens selbsttätig
in Abhängigkeit von den Normimpulsen vorzunehmen.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt,
wobei als elektronenoptischer Wandler ein Superikonoskop zugrunde gelegt ist. Selbstverständlich
können an Stelle dessen mit entsprechenden Schaltungsänderungen auch andere
Wandler
benutzt werden, wie sie unter dem Namen Resistron, Orthikon od. dgl. bekannt sind.
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Das Ziel 1 wird über einen Planspiegel 2 in kardanischer Aufhängung
(hier nur eine Achse dargestellt) über eine Optik 3 auf der Fotokathode 4 eines
Superikonoskopes abgebildet. Über ein Schneckengetriebe 5 wird der Planspiegel durch
Nachlaufmotoren, vorzugsweise unter dem Namen Ferrarismotoren bekannte Drehfeldmotoren
6 (hier nur ein Motor dargestellt) angetrieben. Die Dämpfung erfolgt überFlügelräder
7 (geschwindigkeitsabhängige Luftdämpfung). Die Bildwandlerspule 9 erzeugt
auf der Rasterplatte 10 des Superikonoskops ein Elektronenbild. Die Abtastung
erfolgt über einen Elektronenstrahl, der von einer Fokussierungsspule
11 fokussiert und über die Ablenkplatten 12 durch zwei erdsymmetrische, um
90° verschobene, kippspannungsmodulierte Abtast-Sinusspannungen abgelenkt wird,
beispielsweise in Spiralabtastung. Die Erzeugung der Abtastsinusspannungen erfolgt
in einem Röhrengenerator 13. Zur Erzeugung einer spiraligen Abtastung ist die Modulation
der Abtast-Sinusspannungen mit einer Kippspannung erforderlich. Hat die Abtast-Sinusspannung
zu Beginn des Ablaufes der Kippspannung bereits eine gewisse Größe, so entsteht
im Zentrum der Spirale ein »blinder Fleck«. Die Spiegelsteuerung befindet sich in
Ruhe, wenn das Zielbild innerhalb dieses »blinden Fleckes« liegt. Zur Erzeugung
einer stehenden Abtastspirale ist die Kippspannung mit den Abtast-Sinusspannungen
synchronisiert. Der Röhrengenerator 13 enthält Mittel zur Herstellung der Phasenverschiebung
von 903 sowie solche zur Verzerrung der Abtast-Sinusspannungen, die durch
den schrägen Einfall des Abtaststrahles auf die Rasterplatte des Superikonoskops
erforderlich werden. Ebenfalls aus einer Abtast-Sinusspannung wird die für den Betrieb
des Superikonoskops erforderliche Hochspannung von 1,5 kV in einem Hochspannungsgenerator
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erzeugt. Der Rücklauf der Kippspannung wird ausgetastet. Ein Bildimpulsverstärker
15 mit beschnittenem Frequenzband verstärkt und differenziert die vom Superikonoskop
gelieferten Bildimpulse. Auf den Bildimpulsverstärker 15 folgt ein Impulswandler
16, der die vom Zielband hervorgerufenen Bildimpulse in Normimpulse umwandelt.
In einer nun folgenden Phasenvergleichsstufe 18 wird die Phase der Normimpulse mit
den Abtast-Sinusspannungen verglichen. In den Anodenkreisen von vier Steuerröhren
entstehen dabei Gleichströme il, i." i3 und i4, die der Phasenlage des Normimpulses
zu den Abtastsinusspannungen und damit der jeweiligen Winkelabweichung des Zielbildes
von der optischen Achse zum Ziel proportional sind. Mit Hilfe eines Phasenwandlers
19 werden die Steuergleichströme il, i." 13 und i. zur Verschiebung der Phase einer
Erregerspannung der Ferrarismotoren 6 benutzt. Aus der Batterie 20 wird über
einen Umformer 21 eine Spannung 36 V mit einer Frequenz 500 Hz erzeugt, die
nach Umwandlung in eine Dreiphasenspannung für die Ferrarismotoren 6 als Betriebsspannung
dient. Durch die Ferrarismotoren 6 wird der Spiegel 2 so gesteuert, daß das Bild
des Zieles 1 immer in der Mitte des Bildfeldes, d. h. im »blinden Fleck« der Abtastspirale
gehalten wird. Die Arbeitsweise des Phasenvergleiches ist folgende: Betrachtet man
in der Fig. 2 den zeitlichenVerlauf derAbtast-Sinusspannungenuo und u9, innerhalb
des Ablaufes eines Spiralarmes Ts unter Hinzufügung der jeweils um 180° verschobenen
Spannungen 111.o und u.o-lso, so erkennt man, daß diese Spannungen jeweils nach
einer Viertelperiode den gleichen Augenblickswert unaz haben. Beschneidet man nunmehr
die vier Spannungen der Fig. 2 an der Stelle u.ah 1, 22 , so erhält man innerhalb
des Ablaufes eines Spiralarmes vier gleich lange, aneinanderschließende Strecken
a, b, c und d. Wird aus der Vorderflanke des vom Zielbild hervorgerufenen
Bildimpulses durch den Impulswandler 16 ein Impuls von der Länge 1/a T, abgeleitet,
so wird sich, je nach Phasenlage, dieser Impuls - der erwähnte Normimpuls -, zeitlich
zu einem mehr oder weniger großen Teil innerhalb eines solchen abgeschnittenen Stückes
einer Abtast-Sinusspannung befinden. Der Normimpuls muß nunmehr zu den beschnittenen
Abtast-Sinusspannungen addiert werden, wobei bei Phasengleichheit zwischen einer
Abtast-Sinusspannung und dem Normimpuls die ganze Dauer des Normimpulses, bei einer
Phasenverschiebung jedoch nur ein Teil der Normimpulsdauer mit der Halbwelle der
Abtast-Sinusspannung zusammenfällt. Im letzteren Falle wird dafür ein Teil des Normimpulses
mit der zeitlich folgenden Abtast-Sinusspannung zusammenfallen. Die beschnittenen
Abtast-Sinusspannungen u., u.., Ulao sind in Fig. 3 dargestellt, wobei hier der
Normimpuls zu den beschnittenen Abtast-Sinusspannungen addiert ist. Der zu den beschnittenen
Abtast-Sinusspannungen addierte, auf den Zeitabschnitt t1 bis t., (Fig. 3) entfallende
Teil des Normimpulses wird nun zum Aufladen eines Zeitkonstantegliedes CR benutzt,
dessen mittlerer Spannungswert um der Phasenverschiebung .l. (Fig. 4a) proportional
ist. Jeder Abtast-Sinusspannung u.,1190, ulso3 uso-lso ist eine Steuerröhre zugeordnet,
in deren Gitterkreis je ein Zeitkonstanteglied CR liegt. Jede Steuerröhre ist (Fig.
4b) zunächst durch eine hohe negative Vorspannung u,. gesperrt und wird durch eine
der beschnittenen Abtast-Sinusspannungen angenähert bis zu ihrem Kennlinienknick
ausgesteuert. Tritt nun gleichzeitig mit einer beschnittenen Abtast-Sinusspannung
eine von einem Normimpuls herrührende Ladung ihres Zeitkonstantengliedes CR auf,
so entsteht in ihrem Anodenkreis ein Stromimpuls i, dessen Wert vom Phasenwinkel
1i, (Fig. 4 a) abhängig ist. Im allgemeinen werden im Verlauf des Nachsteuervorganges
periodisch Normimpulse entstehen, so daß sich im Anodenkreis jeder Steuerröhre ein
bestimmter Gleichstrommittelwert einstellt. Nach Einstellung des Spiegels auf die
optische Achse zum Ziel treten keine Normimpulse mehr auf, die Anodenströme aller
Steuerröhren sind zu Null geworden.
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Zwischen dem Phasenwinkel (t, und dem Mittelwert des Anodenstromes
il usw. besteht zwar Proportionalität, jedoch infolge der Zwischenschaltung vorwiegend
exponentieller Glieder keine lineare Abhängigkeit.
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Weiterhin wird in der Vorrichtung von der Tatsache Gebrauch gemacht,
daß es möglich ist, durch weitere Impulse einen Teil des Zielraumes, der nicht vom
Zielbild ausgefüllt wird, elektrisch auszutasten. Dieses ist während des Einrichtens
der Vorrichtung und bei der Anwesenheit von mehreren Zielen von Bedeutung. Während
des Einrichtens kann man durch mechanische Ausrichtung der Vorrichtung dafür sorgen,
daß das zu verfolgende Ziel dem Ursprung der Abtastspirale am nächsten zu liegen
kommt. Es wird nunmehr ein Sperrimpuls (unabhängiger
Sperrimpuls)
auf die Vorrichtung aufgeschaltet, der den vom Ziel nicht erfüllten Teil des Zielraumes
austastet. Da das zu verfolgende Ziel jetzt dem Ursprung der Spirale am nächsten
liegt und für das Ansprechen des Impulswandlers der erste Bildimpuls maßgebend ist,
treten nunmehr am zu verfolgenden Ziel Normimpulse auf, und die unabhängigen Sperrimpulse
werden jetzt durch Sperrimpulse ersetzt, die zwangläufig von den Normimpulsen ausgelöst
werden (abhängige Sperrimpulse). Die abhängigen Sperrimpulse bewegen sich während
des Nachsteuervorganges mit dem Zielbild bzw. den davon hervorgerufenen Normimpulsen
in Richtung auf den »blinden Fleck«. Der größte Teil des vom Ziel nicht erfüllten
Zielraumes ist damit ausgetastet, und alle Nebenziele sind dann unwirksam.