DE1448847C - Verschlüsselungsanordnung für Navigationsgeräte - Google Patents

Description

fachten polaritätsempfindlichen Kontaktanordnung bewirkt wird; dies ermöglicht es auf vorteilhafte Weise, die Verwendung eines Servoverstärkers, einer Synchronisationseinrichtung (synchrotrol) und verschiedener anderer komplizierter Einrichtungen zu vermeiden, wie sie bei den bekannten komplizierten Anordnungen zum Verstellen einer Verschlüsselungseinrichtung vorgesehen sind.

Die Verschlüsselungsscheibe umfaßt zweckmäßig mehrere Kanäle für digitale Daten, die in Form konzentrischer Ringe angeordnet sind, wobei die Verschlüsselung den Forderungen der Federal Aeronautics Administration entspricht; diese Anordnung dient zum Verschlüsseln der während des Fluges gewonnenen Höhenangaben. Ein Satz von gegenüber der Verschlüsselungsscheibe ortsfest angeordneten Ausgabebürsten, die sich mit den zugehörigen ringförmigen Kanälen decken, dient dazu, die verschlüsselten digitalen Daten einem geeigneten Flugsicherungs-Antwortsender zuzuführen, mittels dessen die Daten zur Bodenstelle übermittelt werden können, wenn der Antwortsender abgefragt wird.
>") Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschlüsseln von Höhenangaben, bei der das Gehäuse fortgelassen ist, um die Wirkungsweise erkennbar zu machen;

F i g. 2 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung der Vorrichtung nach Fig. 1.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Höhenmesser, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist, handelt es sich um eine bekannte Konstruktion eines Aneroidzellen-Aggregats, dessen Ausgangswelle mit dem insgesamt mit 30 bezeichneten Verschlüsselungssystem nach der Erfindung gekuppelt ist. Es sei bemerkt, daß es sich bei dem Höhenmesser 10 nur um ein Beispiel für zahlreiche verschiedene Fluginstrumente handelt, die mit der Verschlüsselungsanordnung 30 vereinigt werden könnten. Genauer gesagt ist es , möglich, die Servonachführung der Verschlüsselungsscheibe 40 gegenüber der Bewegung der Höhen-. messerwelle 20 bei zahlreichen anderen Konstruktionen von Höhenmessern oder von anderen Navigationsgeräten anzuwenden; hierauf wird weiter unten näher eingegangen.

Der Höhenmesser 10 umfaßt gemäß F i g. 1 einen Satz von drei miteinander verbundenen Aneroidzellen 11, 12 und 13, die sich in Abhängigkeit von Änderungen des Atmosphärendrucks ausdehnen und zusammenziehen;;; es sind drei einzelne Zellen vorgesehen, um die Empfindlichkeit des Höhenmessers zu verbessern.

Die Bewegungen der Aneroidzellen-Membranen werden durch in Edelsteinen gelagerte Gestängeteile 14, eine Welle 15 und eine Getriebeanordnung 16 übertragen, um die Ausgangswelle 20 proportional zur jeweiligen Änderung des Atmosphärendrucks zu drehen. Der Höhenmesser 10 ist auf einen Druck von etwa 760 mm Quecksilbersäule bezogen und kann außerdem Bimetall-Temperaturausgleichsmittel sowie ein'hier nicht gezeigtes Verbindungsgestänge umfassen, mittels dessen ein optisch ablesbarer Zeiger betätigt wird.

Gemäß der Erfindung bewirkt jede Drehung der Ausgangswelle 20 eine Betätigung eines Servoantriebsmotors 60, mittels dessen eine Verschlüsselungsscheibe 40 um die Längsachse 50 des Geräts gedreht wird, um eine genaue Nachführung der Verschlüsselungsscheibe zu bewirken. Dies wird auf eine außerordentlich einfache Weise dadurch ermöglicht, daß ein Kontaktelement C vorgesehen ist, das mit der Höhenmesser-Ausgangswelle 20 z. B. durch ein Gestängeglied 34 mechanisch so verbunden ist, daß es sich um die Längsachse 50 dreht, wenn der Höhenmesser 10 auf eine Höhenänderung reagiert. Der Kontakt C ist zwischen polaritätsempfindlichen Antriebssteuerkontakten A und B angeordnet, welche direkt durch die Verschlüsselungsscheibe 40 unterstützt iW.er.den. Die Kontakte .4 und B sind auf beiden Seiten des Kontaktes C und in Abständen von diesem angeordnet, so daß bei einer im Uhrzeigersinne erfolgenden Drehung der Höhenmesser-Ausgangswelle 20 die Kontakte A und C in Berührung gebracht werden. Entsprechend bewirkt eine Drehung der Höhenmesser-Ausgangswelle 20 entgegen dem Uhrzeigersinne, daß die Kontakte C und B in Berührung gebracht werden. Wie später erläutert, ermöglicht es die Verwendung der auf der Scheibe 40 angeordneten polaritätsempfindlichen Kontakte A und B in Verbindung mit dem Steuerkontakt C für den Antrieb des Verschlüsselungsgerätes, dem Antriebsmotor 60 ein Nachführungs-Servosignal der geeigneten Polarität zuzuführen, um eine entsprechende Drehung der Verschlüsselungsscheibe 40 um die Achse 50 hervorzurufen. Der Servomotor 60 ist durch einen sehr niedrigen Wert der Massenträgheit seines Läufers, der Induktivität und des Energieverbrauchs gekennzeichnet. Diese Charakteristiken des Servomotors ermöglichen in Verbindung mit dem direkten Zusammenwirken der polaritätsempfindlichen Kontakte A und B mit dem von der Ausgangswelle 20 getragenen Kontakt C im Vergleich zu den bis jetzt bekannten erheblich komplizierten Verschlüsselungsanordnung eine erheblich gesteigerte Zuverlässigkeit.

Gemäß F i g. 1 weist die vordere Fläche 42 der Verschlüsselungsscheibe 40 mehrere in Form konzentrischer Ringe ausgebildete Kanäle 42 bis 46 für digitale Informationen auf, die mit Hilfe eines Bürstenaggregats 65 abgelesen bzw. ausgegeben werden können. Das Bürstenaggregat 65 ist gegenüber der drehbaren Scheibe 40 orstfest angeordnet. Die Nachführ-Drehbewegung der Scheibe 40 in Abhängigkeit von den Bewegungen der Höhenmesser-Ausgangswelle 20 bewirkt eine Winkeldeckungsbeziehung zwischen den digitalen Kanälen 42 bis 46 und den ihnen zugeordneten Bürstenorganen 42' bis 46', wobei die Bürstenköpfe übe.r;,;Leitungen 42" bis 46" elektrisch mit einem Ausgangsanschluß 70 verbunden sind. Die verschlüsselten Angaben über die Winkelstellung der Scheibe 40 werden somit einem Luftraumüberwachungs-Antwortsender 80 bekannter Art zugeführt, um automatisch digital verschlüsselte, während des Fluges gewonnene Höhenangaben, z. B. zwischen —1000 Fuß und +20 000 Fuß zur Verfügung zu stellen, die Antwortsender durch Abfragen entnommen werden können.

Die polaritätsempfindlichen Klemmen A und B bilden Bestandteile-eines nahe dem Rand der Scheibe 40 angeordneten Klemmaggregats 82 und sind mit dem Ausgangsanschluß 70 durch Leitungen 98 und 99 verbunden, die sich durch eine zentrale Öffnung 49 der Verschlüsselungsscheibe erstrecken. Der nahe dem Rand der Scheibe 40 angeordnete Klemmen-

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träger 82 kann mit den zentral angeordneten Ein- nachstehend auf ihre Wirkungsweise eingegangen, gangsleitern 98 und 99 durch ein hier nicht gezeigtes Bei einer Drehung der Höhenmesser-Ausgangswelle Schleifringaggregat bekannter Art elektrisch ver- 20 im Uhrzeigersinne, die z. B. einer zunehmenden bunden sein. Entsprechend erstreckt sich die Leitung Höhe entspricht, wird der zusammen mit der Welle 63, welche die Klemme 61 des Servomotors 60 mit 5 20 bewegliche Kontakte in Berührung mit dem der Antriebssteuerklemme C verbindet, durch die Kontakte auf der Verschlüsselungsscheibe 40 gezentrale Öffnung 49 der Verschlüsselungsscheibe, bracht. Diese elektrische Verbindung zwischen den und diese Leitung kann mit dem Klemmenträger 82 Kontaktelementen A und C bewirkt, daß zwischen ebenfalls durch ein Schleifringaggregat elektrisch den Klemmen 61 und 62 des polaritätsempfindlichen verbunden sein, wobei ein Spalt 63' für einen Verbin- io Servomotors 60 ein positives Antriebssteuersignal erdungsdraht zwischen dem die Kontakte tragenden scheint, so daß die Ausgangswelle 66 des Motors zu-Klemmenträger 82 und der Klemme C vorgesehen ist. sammen mit dem Ritzel 68 und dem Antriebszahnrad In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße vereinfachte 69 in einer solchen Richtung gedreht wird, daß eine Verfahren veranschaulicht, mittels dessen die Nach- entsprechende Drehung der Verschlüsselungsscheibe führ-Servobewegung der Verschlüsselungsscheibe 40 15 40 im Uhrzeigersinne erfolgt; hierdurch wird die bewirkt wird. Die benötigte Energie wird einer Span- elektrische und mechanische Verbindung bzw. Benungsquelle 90 entnommen, bei der es sich z.B. um rührung zwischen den KontaktelementenA und C eine Quelle für eine Spannung von 10 V handeln aufgehoben. Mit anderen Worten, die Verschlüssekann, die nach dem Verfahren von Zener geregelt lungsscheibe 40 wird in Abhängigkeit von der Drewird, und deren maximale Gleichstrom-Eingangs- 20 hung der Höhenmesserwelle 20 im Uhrzeigersinne leistung 1 Watt beträgt. Es kann ein Vorwiderstand nachgeführt, um die Berührung zwischen den Kon-

92 vorgesehen sein, um die Stromstärke zu begrenzen taktelementen A und C aufzuheben, wobei der und ein geeignetes Einstellen der Spannungsquelle Servomotor 60 eingeschaltet wird. Eine Drehung der unter Berücksichtigung der Erfordernisse des Servo- Höhenmesserwelle 20 entgegen dem Uhrzeigersinne motors 60 zu ermöglichen. Zwei Widerstände 94 und- 25 führt zu einer ähnlichen Wirkung, wobei die Berüh-96 bilden ein Spannungsteilernetzwerk, dessen mittlere rung zwischen dem durch die Welle 20 unterstützten Klemme 95 mit der Eingangsklemme 62 des polari- Kontaktelement C und dem Kontaktelement B der tätsempfindlichen Servomotors 60 verbunden ist. Die Verschlüsselungseinrichtung bewirkt, daß ein negaandere Klemme 61 des Servomotors 60 ist an die tives Antriebssteuersignal zwischen den Motorkon-Klemme C der Ausgangswelle 20 des Höhenmessers 30 takten 61 und 62 erscheint, um eine Nachiührbewe-10 angeschlossen. Die auf der Verschlüsselungs- gung der Verschlüsselungsscheibe 40 entgegen dem scheibe 40 angeordneten Kontaktelemente A und B Uhrzeigersinne herbeizuführen. Es sei bemerkt, daß sind leitend mit den zugehörigen Klemmen 91 und die angelegte Spannung zum Antreiben des Servo-

93 des Spannungsteilernetzwerks 94, 96 verbunden, motors 60 direkt durch die Berührung zwischen und zwar durch Leitungen 98 und 99. Man erkennt 35 einem der polaritätsempfindlichen Kontakte Λ und B somit, daß die Polarität der an die Klemmen A und dem Steuerkontakt C für den Antrieb der Ver- und B angelegten Spannung der Polarität der Span- schlüsselungseinrichtung verfügbar gemacht wird, nung entgegengesetzt ist, welche an die Klemme 62 d. h. daß es nicht erforderlich ist, einen Zwischenverdes polaritätsempfindlichen Servomotors 60 angelegt stärker vorzusehen.

wird. Somit bewirkt das Anlegen der am Kontakt A 40 Man erkennt somit, daß die Erfindung eine außer-

der Verschlüsselungseinrichtung vorhandenen. Span- ordentlich vereinfachte Vorrichtung vorsieht, die es

nung an die Klemme 61 des polaritätsempfindlichen ermöglicht, eine Verschlüsselungsscheibe in Abhän-

Motors 60 über die in Berührung gebrachten Kon- gigkeit von der Drehung einer Welle eines Fühlgeräts

takte A und C, daß der Motor in einer bestimmten direkt und genau zu verstellen. Man kann alle Teile

Richtung, z. B. im Uhrzeigersinne, umläuft; wenn die 45 der beschriebenen Anordnung raumsparend zu einem

am Kontakt B der Verschlüsselungseinrichtung vor- Aggregat vereinigen, dessen größte Außenabmes-

handene Spannung an die Eingangsklemme 61 des sungen einem Durchmesser von etwa 82,5 mm und

Motors über die in Berührung gebrachten Kontakte B einer Länge von etwa 140 mm entsprechen, - wobei

und C angelegt wird, läuft der Motor 60 in der ent- das Gewicht des Aggregats nur etwa 0,9 kg beträgt, gegengesetzten Drehrichtung, z. B. entgegen dem 50 Somit läßt sich das Aggregat in zahlreiche Flugzeuge

Uhrzeigersinne, um. ohne Schwierigkeit einbauen, und es wird nur ein

Nachdem die konstruktive und elektrische An- normaler pneumatischer.trEingang und eine kleine

Ordnung der erfindungsgemäßen Höhenmesser-Ver- Gleichstromquelle für den Betrieb des Aggregats be-

schlüsselungseinrichtung beschrieben worden ist, sei nötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

1059 211 eine Code-Vorrichtung bekannt, die dazu

Patentanspruch: dient, die Stellung eines Meßzeigers in Ziffern-Code-Signale zu übertragen. Hierzu ist eine mit einer

Verschlüsselungsanordnung für ein Naviga- Abtastvorrichtung verbundene Codescheibe mit einem tionsgerät, das einen Arm aufweist, der in 5 Servomotor gekuppelt. Wenn die Stellung der Abtast-Abhängigkeit von einem zu verschlüsselnden vorrichtung mit der des Meßzeigers übereinstimmt, Navigationsparameter gedreht wird und mit einer wird ein Ausgangssignal der Code-Scheibe ausgelöst, durch einen Servomotor, dessen Drehrichtung von das die Stellung des Meßzeigers in codierter Form der Polarität der an seine Anschlußklemmen wiedergibt.

angelegten Spannung abhängt, gedrehten Ver- ao Aus der deutschen Patentschrift 961 661 ist eine schlüsselungsscheibe, auf deren einer Seite Daten ' Vorrichtung zur Registrierung der Ausschlagweite ringförmig angeordnet sind, dadurch ge- einer Neigungspendelwaage bekannt. Diese Vorrichk e ή h ζ e i c h η e t, daß der Arm des Naviga- tung weist ein Spurbaridiapf, das mit dem Pendel metionsgeräts als Kontaktelement (C) ausgebildet chanisch verbunden ist. Nach Abschluß, einer Wägung ist, das mit einer Anschlußklemme (61) des 15 wird mit Hilfe eines Nachlaufmotors ein Magnetkopf Servomotors (60) verbunden ist, während dessen über das Spurband geführt und bei Erreichen des andere Anschlußklemme (62) mit einer Klemme Skalennullpunktes angehalten. Der Magnetkopf er-(95) einer Spannungsquelle (90) verbunden ist, zeugt beim Überstreichen des Spurbandes Impulse, und daß an der Verschlüsselungsscheibe (40) im die einem Zählwerk zugeführt werden.
Winkelabstand voneinander und zu beiden. Seiten 20 Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift des Kontaktelements (C) zwei Gegenkontakte 1098 219 ein ■ Meßinstrument mit ganzzahliger (A, B) angeordnet sind, die mit je einer weiteren Ziffernanzeige bekannt, bei dem ein mit einer Klemme (91, 93) der Spannungsquelle (90) ver- Ziffernreihe versehener Zahlenkörper stets in eine bunden sind, die in bezug auf die erste Klemme Stellung gebracht wird, die einem ganzzahligen Wert (95) Spannungen entgegengesetzter Polarität auf- 25 der Meßgröße entspricht. Hierzu sind zwei Fotoweisen. ■ . elemente vorgesehen, die von einer projezierten

Lichtmarke je nach Abweichung des Meßwertes von

. einem ganzzahligen Wert getroffen werden und

deren Differenzstrom zur Steuerung der Stellung des

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschlüsse- 30 Zahlenträgers mit Hilfe eines zusätzlichen Drehspul-

lungsanordnung für ein Navigationsgerät, das einen meßwerkes dient.

Arm aufweist, der in Abhängigkeit von einem zu ver- Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber

schlüsselnden Navigationsparameter gedreht wird die Aufgabe zugrunde, eine Verschlüsselungsanord-

und mit einer durch einen Servomotor, dessen nung für ein Navigationsgerät anzugeben mit einer

Drehrichtung, von der Polarität der an seine An- 35 Nachlaufeinrichtung, die die Verschlüsselungsscheibe

schlußklemmen angelegten Spannung abhängt, ge- einem in Abhängigkeit von einem zu verschlüsselnden

drehten Verschlüsselungsscheibe, auf deren einer Navigationsparameter gedrehten Arm nachführt und

Seite Daten ringförmig angeordnet sind. . die im Vergleich zu den bisher bekannten kompli-

Auf dem Gebiet der Flugzeuginstrumentierung ist zierten und damit störanfälligen Nachlaufsystemen

es bereits bekannt, verschiedene Navigationspara- 4° einfacher und damit robuster aufgebaut ist und sich

meter in der Weise zu messen, daß man eine Vorrich- damit für den Einsatz an Bord eines Flugzeugs

tung vorsieht, die automatisch auf Änderung der zu eignet.

messenden Parameter anspricht. Um z. B. die Höhe Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verschlüssezu messen, kann man eine Aneroidzelle vorsehen, die lungsanordnung der eingangs genannten Art, bei der sich bei Änderungen' des Zustandes der Atmosphäre 45 erfindungsgemäß der Arm des Navigationsgeräts als proportional zur Änderung des Atmosphärendrucks Kontaktelement ausgebildet ist, das mit einer Anausdehnt oder zusammenzieht. Die Bewegung der schlußklemme des Servomotors verbunden ist,, wäh-Aneroidzelle wird dann auf einen Zeiger übertragen, rend dessen andere Anschlußklemme mit einer mittels dessen die Anzeige für den Flugzeugführer Klemme einer Spannungsquelle verbunden ist, und sichtbar gemacht wird. 5° daß ander Verschlüsselungsscheibe im Winkelabstand Es ist nicht nur erforderlich, den Flugzeugführer voneinander und zu beiden Seiten des . Kontaktmit derartigen Informationen über die Flugbedirl·- elements zwei Gegenkontakte angeordnet sind, die gungen zu versorgen, sondern derartige Informa- mit je einer weiteren Klemme der Spannungsquelle tionen müssen auch an Bodenstationen weiterge- verbunden sind, die in bezug auf die erste Klemme geben werden, von denen aus der Luftverkehr 55 Spannungen entgegengesetzter Polarität aufweisen,
überwacht wird. Bis jetzt werden solche Informa- Jede Bewegung der Höhenmesserwelle bewirkt, lionen in vielen Fällen mit Hilfe einer direkten daß der Verschlüsseier-Verstellkontakt mit eil em der Sprechverbindung zwischen dem Flugpersonal und polaritätsempfindlichen : Kontakte in Berührung der Bodenstation übermittelt. kommt, um einem Servomotor ein polaritätsempfind-Um eine automatische Übermittlung solcher Daten 60 lichcs Antricbssteuersignal zuzuführen. Die Polarität zu ermöglichen, werden bereits verschiedene Ver- des Signals ist dem Servoantrieb derart systematisch schlüsselungsanordnungcn benutzt, um die. Naviga- zugeordnet, daß die Verschlüsselungsscheibe gedreht tionsinformationen in eine digitale Form um/.iiwan- und nachgeführt wird, üni zwar'unter dem steuerndeln. Jedoch sind die bis jetzt vorgeschlagenen den Einfluß der zusammcnärbeitdnden Kontakte und Systeme ziemlich kompliziert, so daß sie nicht als 65 in Abhängigkeit von 'der zunehmenden oder abzweckmüßige Lösung für die gestellte Aufgabe be- nehmenden Höhe. Man crkennt\spmit, daß die Nach-Irnchlut werden können. führungsbewegung der Verschlüsselungsscheibe durch So ist ·/.. U. aus der deutschen Auslegeschrift eine direkte Berührung einer außerordentlich verein-