DE471928C

DE471928C - Method of synchronization for high-speed and image telegraphy

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Publication number: DE471928C
Application number: DEK97505D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-01-20
Filing date: 1926-01-20
Publication date: 1929-02-21

Description

Verfahren zur Synchronisierung für Schnell- und Bildtelegraphie Das Verfahren gemäß der Erfindung dient zur Synchronhaltung bewegter, rotierender oder schwingender Antriebe jeder Art, z. B. für Bildübertragung, Fernsehen, Schnelltelegraphie usw. über Leitungen oder auf drahtlosem Wege. Bekannt ist es, zu diesem Zwecke Synchronisierzeichenoder -frequenzen von der edlen Station zur anderen zu übertragen und diese Impulse an der Empfangsstelle zur Abgleichung der den Synchronläufer oder -schwinger steuernden Frequenz bzw. Drehzahl mit derjenigen der Gegenseite zu benutzen. Ein grundsätzlich anderes Verfahren besteht darin, den Synchronlauf beiderseits rein örtlich durch möglichst konstante Oszillatoren oder Generatoren als Taktgeber aufrechtzuerhalten. Bei Verfahren dieser letzteren Art ist es vorgeschlagen worden, die Wirkung von Veränderungen, welche die Taktgeberoszillatoren im Laufe der übertragung hinsichtlich ihrer Frequenz erfahren, dadurch auszugleichen, daß man ein Normalpendel, dessen Frequenz innerhalb der hier in Frage kommenden Grenzen als- absolut konstant angesehen werden darf, benutzt, um den eingetretenen Phasenfehler in Intervallen zu korrigieren. Dies geschieht nach optischen, akustischen oder elektrischen Methoden, so z. B. durch Auswertung der Winkeländerungen, die ein bestimmter Punkt der zu kontrollierenden Welle oder Achse gegenüber einer durch das Normalpendel ausgelösten Zeitmarke angibt und die dann durch Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebssystems auf den Fehler Null des Winkelwertes (Phase Null relativ zu der nicht beeinflußten Taktgeberfrequenz) korrigiert werden.Method of synchronization for high-speed telegraphy and image telegraphy The The method according to the invention is used to keep moving, rotating or synchronous vibrating drives of any kind, e.g. B. for image transmission, television, high-speed telegraphy etc. via lines or wirelessly. It is known to use synchronization characters or -frequencies from the noble station to the other and transmit these impulses the receiving point to adjust the synchronous rotor or oscillator controlling Use frequency or speed with that of the opposite side. A fundamentally Another method consists in performing the synchronous operation on both sides purely locally to keep oscillators or generators as constant as possible as clocks. In methods of this latter type, it has been suggested to test the effect of Changes that the clock oscillators with regard to during the transmission experience their frequency, compensate by having a normal pendulum, its Frequency considered to be absolutely constant within the limits in question here may be used to correct the occurred phase error at intervals. This is done according to optical, acoustic or electrical methods, e.g. B. by evaluating the changes in angle that a certain point of the to be controlled Specifies shaft or axis against a time stamp triggered by the normal pendulum and then by accelerating or decelerating the drive system on the error Zero of the angle value (phase zero relative to the unaffected clock generator frequency) Getting corrected.

Die Erfindung arbeitet demgegenüber zum Zwecke der Synchronisierung mittels örtlicher, voneinander unabhängiger Oszillatoren nach einem grundsätzlich anderen Verfahren, das aus folgendem hervorgeht: Es wird nicht der innerhalb einer gewissen Zeit entstandene Phasenfehler korrigiert, sondern der örtliche Generator oder Oszillator auf konstante Frequenz reguliert. Während nach der bekannten Methode der Phasenkorrektion bei, solchen Änderungen des Taktgeberoszillators, die während der Übertragung eindeutig fortschreiten, die Größe der anzubringenden-Korrektur ständig zunimmt und damit auch die in Kauf zu nehmende Winkelabweichung, die sich z. B. bei Kopiertelegraphie als Verzerrung des Bildes äußert, wird gemäß der Erfindung eine etwaige Abweichung der Frequenz des Taktgebers vom richtigen Wert immer wieder beseitigt, hiermit, die Ursache von Phasenfehlern immer wieder rückgängig gemacht und so der Fehler in denjenigen Grenzen gehalten, die der möglichen Änderung .der Taktgeberfrequenz während eines Korrekturintervalls entsprechen. Die Synchronisierung durch Frequenzkonstanthaltung eines örtlichen Oszillators kennzeichnet das Wesen der Erfindung im Gegensatz zur Korrektur von Phasenfehlern durch Winkelverstellung des bewegten zu synchronisierenden Organs.In contrast, the invention works for the purpose of synchronization by means of local, independent oscillators according to a principle any other procedure that follows: It will not be the within a Phase errors that have arisen for a certain period of time are corrected, but the local generator or the oscillator is regulated to a constant frequency. While according to the known method the phase correction, such changes in the clock oscillator that occur during the transfer will clearly progress, the size of the correction to be applied is constantly increasing and with it the angular deviation that has to be accepted z. B. expresses in copy graphics as a distortion of the image, is according to the invention a possible deviation of the frequency of the clock generator from the correct value again and again eliminates, with this, the cause of phase errors repeatedly reversed and so the error is kept within the limits of the possible change Clock frequency correspond during a correction interval. The synchronization by keeping the frequency of a local oscillator constant characterizes the essence of the invention in contrast to the correction of phase errors by angle adjustment of the moving organ to be synchronized.

Zum Zwecke dieser Frequenzkonstanthaltung wird ein Normalpendel benutzt, um einen mittelfrequenten Oszillator oder Frequenzgenerator, der an sich kein genügend unveränderlicher Synchfonisator wäre, auf Grund der hohen Pendelgenauigkeit zu kontrollieren und zu regulieren. Die Wirkung des Pendels kommt also darauf hinaus, eine möglichst exakte Vervielfachung der unbrauchbar langsamen Pendelschwingungen vorzunehmen, mit anderen Worten das sehr konstante Intervall der Pendelperiode möglichst gleichförmig mit einer praktisch verwertbaren Frequenz zu unterteilen, nämlich einer mittleren Frequenz, die zum Antrieb von Synchronmotoren, La Courschen Zahnrädern, Schwenkspiegeleinrichtungen usw. für schnelle Bildzerlegung oder andere schnell rotierende oder schwingende Bewegungen geeignet ist. Mittelfrequenz in diesem Sinne soll ein Intervall ungefähr zwischen der Größenordnung 5o und 5ooo Hertz bedeuten, das natürlich auch in Einzelfällen nach beiden Seiten überschritten werden könnte.For the purpose of keeping the frequency constant becomes a Normal pendulum used to generate a medium-frequency oscillator or frequency generator, which in itself would not be a sufficiently unchangeable synchronizer, due to the high To control and regulate the pendulum accuracy. The action of the pendulum comes in other words, as exact a multiplication as possible of the unusable slow speed To make pendulum oscillations, in other words the very constant interval the oscillation period as uniformly as possible with a practically usable frequency to subdivide, namely an average frequency that is used to drive synchronous motors, La Courschen gears, oscillating mirror devices, etc. for quick image dissection or other fast rotating or swinging movements. Center frequency in this sense, an interval should be roughly between the order of magnitude of 5o and 5ooo Hertz mean that of course exceeded in individual cases on both sides could be.

Den Zwecken der Erfindung können mechanische Schwinger, wie Stimmgabeln oder Quarzstäbe, elektrische Generatoren, wie Mittelfrequenzmaschinen,oder Röhrensender"endlicljc auch regulierte Motore, die eine bestimmte ' Rotationsfrequenz darstellen, dienstbar gemacht werden. Natürlich müssen diese Oszillatoren in ihrer Frequenzeinstellung innerhalb gewisser Grenzen veränderlich sein, und zwar in regelbarer Weise. Bei Stimmgabeln z. B. kann man dazu das Mittel der Eigenfrequenzveränderung durch veränderliche Magnetisierung ihres Stahlmaterials verwenden. Als besonders vorteilhaft erweisen sich Elektronenröhrengeneratoren. Diese lassen sich einmal durch bekannte Maßnahmen (konstante Spannung für Heizung und Anode, Abriegelung des Gitters, eisenfreie,. wenig bielastete Spulen, konstante Temperatur u. a.) über längere Zeiträume auf etwa '-/10000o ihrer Abstimmungsfrequenz unveränderlich erhalten, so daß die Korrektur, falls nötig, sicherlich klein bleibt. Zweitens aber läßt sich die etwa erforderliche Veränderung ihrer Abstimmung, die Wiederherstellung der Sollfrequenz, die durch das Normalpendel mittels Phasenvergleichs bewirkt wird, in besonders einfacher und sicher dosierbarer Weise durch Änderung der Schwingkreiskapazitätoder -induktivität, z. B. Zuschalten oder Abschalten von Kapazität mittels Drehkondensators, ausführen. Dies geschieht entweder von Hand aus mit der nötigen Sicherheit, da die Veränderungen stets nur klein und langsam sind, .oder durch selbsttätige Einrichtungen, die so lange die Zu- oder Abschaltung von Kapazität fortsetzen, bis der sie steuernde Indikator wieder die Phase Null des schwingenden oder rotierenden Antriebes relativ zum Normalpendel angibt.Mechanical vibrators such as tuning forks can be used for the purposes of the invention or quartz rods, electrical generators such as medium-frequency machines, or tube transmitters "endlicljc Regulated motors, which represent a certain 'rotation frequency, can also be used be made. Of course, these oscillators need to be set in their frequency be changeable within certain limits, in a controllable way. at Tuning forks z. B. one can use the mean of the natural frequency change by changing Use magnetization of your steel material. Prove to be particularly beneficial electron tube generators. This can be done once by known measures (constant voltage for heating and anode, locking of the grid, iron-free ,. little loaded coils, constant temperature, etc.) over longer periods of time about '- / 10000o of their tuning frequency are invariably preserved, so that the correction if necessary, certainly remains small. Second, however, can be the possibly required Change of their tuning, the restoration of the target frequency, which by the normal pendulum is effected by means of phase comparison, in a particularly simple and safely metered way by changing the oscillating circuit capacitance or inductance, z. B. connection or disconnection of capacitance by means of a variable capacitor. This is done either by hand with the necessary security, since the changes are always only small and slow, or through automatic devices that do so continue the connection or disconnection of capacitance until the indicator controlling it again the phase zero of the oscillating or rotating drive relative to the normal pendulum indicates.

Für solchen Phasenvergleich kommen nun wieder alle bekannten elektrischen, optischen, akustischen oder sonstigen Methoden in Betracht, also z. B. die Tourenzähler im weitesten physikalischen Sinne oder Kollektoren mit Schaltsegmenten, die mit der angetriebenen Welle umlaufen und je nach der Winkelstellung Stromschlüsse in verschiedenem Sinne zur Auslösung der frequenzregelnden Wirkung betätigen. Bei strob-oskopischer Kontrolle benutzt man entsprechend rotierende Schlitze oder Spiegel zur Anzeige der Lage bzw. der Schwankungen einer Lichtmarkierung, die vom Normalpendel in genau definierten Intervallen erzeugt wird. Hiernach regelt man entweder auf Grund @okularer Beobachtung die Frequenz des Oszillators, bis die Lichtmarke wieder an der richtigen Stelle steht, oder man läßt das Licht auf Selenzellen oder Photozellen einwirken, deren Stromänderungen, gegebenenfalls verstärkt, mittels elektrischer Schalteinrichtungen selbsttätig die Wiedereinregulierung des Taktgeberoszillators auf den Sollwert bewirken.For such a phase comparison all known electrical, optical, acoustic or other methods into consideration, so z. B. the tour counter in the broadest physical sense or collectors with switching segments with of the driven shaft and, depending on the angular position, current connections in operate in different senses to trigger the frequency-regulating effect. With stroboscopic Correspondingly rotating slits or mirrors are used for display purposes the position or the fluctuations of a light marking that of the normal pendulum in exactly defined intervals. According to this, one regulates either on the basis of @okularer Observe the frequency of the oscillator until the light mark is back at the correct one Place, or you let the light act on selenium cells or photocells, their current changes, possibly amplified, by means of electrical switching devices automatically restore the clock oscillator to the setpoint.

Eine 'besonders einfache Einrichtung zur Regelung der Oszillatorfrequenz durch Phasenvergleich mit dem Normalpendel zeigt die Abb. i. Diese Einrichtung gestattet auch grundsätzlich, ohne einen vom örtlichen Taktgebergenerator angetriebenen Synchronmotor, wie er z. B. für Phasenvergleich über rotierende Kollektoren .oder durch stroboshopische Einrichtungen mittels Lichtanzeige notwendig ist, ,auszukommen. Die Ausnutzung dieses Vorteils kommt hauptsächlich in Betracht, wenn keine rotierende Achse zu synchronisieren ist, sondern eine Schwingbewegung, die z. B. nach Art des Arbeitens elektrodynamischeroder- -elektromagnetischer Oszillogrgphen erzeugt wird (Bildzerlegung und -zusammensetzung durch Schwenkspiegel,o. dgl.). Ein rotierender Synchronmotor ist dann jedenfalls für den eigentlichen Zweck der Bildzerlegung oder -zusammensetzung nicht erforderlich. Die hier abgebildete Einrichtung bedarf eines solchen für die Regulierung des Taktgebers grundsätzlich auch nicht: Ein rückgekoppelter Röhrengenerator (Röhre i, Anodenstromquelle a, Schwingkreis 3, Zu= schaltkapazität q.) dient im Sinne der Er-findung als Taktgeber von großer, aber allein. noch nicht sicher ausreichender Konstanz. Mit ihm ist eine weitere Verstärkungsstufe 6 durch die Gitterspule 5 sehr lose gekoppelt. 8 ist die Energiequelle im Anodenkreis von 6; die Erregerspule irgendeines periodischen Antriebes, z. B. eines Schwenkspiegels 9, der jedoch in anderen Fällen durch eine rotierende Einrichtung (Synchronmotor) ersetzt gedacht werden kann und nicht zum Wesen der vorliegenden Schaltung gehört. Durch die lose Gitterkopplung zum Taktgebergenerator und die weitere Röhre 6 ist die Anordnung rückwirkungsfrei und die 7 aufgedrückte Frequenz starr durch i gegeben. Die Schwingungen des Kreises 3 werden nun durch das Normalpendel io kontrolliert; indem dieses in genaü bestimmten, von seiner Schwingungszahl abhängigen Intervallen durch einen Mamentankontakt i i die Wechselspannung des Generators über ein polarisiertes Relais oder Anzeigeinstrument =12 schließt. Vorteilhafter ist es natürlich, den Stromkreis i i, 12 nicht unmittelbar an den Schwingkreis der Röhre i zu legen, die eine Beeinflussung ihrer Frequenz durch veränderliche Belastung des Kreises 3 erfahren würde. Man wird stets so vorgehen, daß ein ' Verstärkerrohr dazwischenliegt, also z. B. indem man den Pendelstromkreis im Anodenkreis des Rohres 6 anschließt (Abt. 2). Die Abb. r- soll nur den Gedankengang der Erfindung möglichst grundsätzlich schematisch zum Ausdruck bringen. Es ist nun ohne weiteres klar, daß im Augenblick des Kontaktes bei i i die auf das polarisierte Relais 12 wirkende Wechselspannung ihrer Phase nach Null, positiv oder negativ sein wird. Ist sie Null, so nimmt 12 eine neutrale Läge ein, und es ändert sich nichts. Ist sie positiv, so wird i 2 nach der einen Seite, ist sie negativ, so wird 12 nach der anderen Seite ausschlagen bzw. umlegen. Indem nun durch die Lage von 12 die richtige Verstellungsweise der Zusatzkapazität erkannt wird, hat man ein Mittel, um die Frequenz von Hand aus wieder auf den Sollwert einzustellen, der durch die Rückkehr von 12 in die neutrale Lage gekennzeichnet ist. Die Regelung kann natürlich auch selbsttätig erfolgen, indem ein den Kondensator q. in dem einen oder anderen Sinne drehender Mechanismus von 12 aus gesteuert wird.A 'particularly simple device for regulating the oscillator frequency by phase comparison with the normal pendulum, Fig. i shows. This facility permits also in principle, without a synchronous motor driven by the local clock generator, how he z. B. for phase comparison via rotating collectors. Or by stroboscopic Facilities by means of light display is necessary to get by. Taking advantage of this The main advantage is when there is no rotating axis to be synchronized is, but an oscillating movement that z. B. according to the type of work electrodynamic or -electromagnetic oscillograph is generated (image decomposition and composition by oscillating mirror, etc. like). A rotating synchronous motor is then in any case not required for the actual purpose of image decomposition or composition. The device shown here requires one to regulate the clock basically not either: a feedback tube generator (tube i, anode power source a, resonant circuit 3, connection = switching capacity q.) serves as a clock generator in the sense of the invention of great but alone. not yet certain of sufficient constancy. There is one with him further amplification stage 6 coupled very loosely by the lattice coil 5. 8 is the Energy source in the anode circuit of 6; the excitation coil of any periodic drive, z. B. a swivel mirror 9, but in other cases by a rotating Device (synchronous motor) replaced can and cannot be thought belongs to the essence of the present circuit. Due to the loose grid coupling to the clock generator and the further tube 6 is the arrangement non-reactive and the 7 is pushed open Frequency given rigidly by i. The vibrations of circle 3 are now through the normal pendulum controls io; in that this is precisely determined by its number of vibrations dependent intervals by a Mamentan contact i i the alternating voltage of the generator via a polarized relay or display instrument = 12 closes. More advantageous it is natural, the circuit i i, 12 not directly to the resonant circuit of the Tube i to lay, which has an influencing of its frequency by variable load of district 3 would be experienced. One will always proceed in such a way that an 'amplifier tube in between, so z. B. by placing the pendulum circuit in the anode circuit of the tube 6 follows (Dept. 2). The fig. R- is only intended to illustrate the train of thought of the invention as possible basically express it schematically. It is now readily apparent that at the moment of contact at i i the one acting on the polarized relay 12 AC voltage will be its phase to zero, positive or negative. Is it zero so 12 takes a neutral position and nothing changes. Is she positive so i becomes 2 on one side; if it is negative, then i becomes 12 on the other side knock out or fold over. By now through the position of 12 the correct way of adjustment If the additional capacity is recognized, one has a means to select the frequency manually set back to the setpoint obtained by returning from 12 to neutral Location is marked. The regulation can of course also take place automatically, by adding the capacitor q. rotating mechanism in one sense or another is controlled from 12.

Voraussetzung ist bei dem Schema der Abb. i, daß die Frequenz des Generators i ein ganzes Vielfaches der Pendelfrequenz ist bzw. daß sich ein solcher Zustand selbsttätig einstellt und erhält. Ferner darf zur wirksamen Ausführung des Grundgedankens der Abb. i das Relais 12 nicht nach Art eines gewöhnlichen Umschaltrelais ausgebildet sein, sondern muß integrierende Wirkung haben (z. B. unter Ausnutzung der Aufladung von Kondensatoren). Nur bei Frequenzen des Taktgebers, deren Viertelperiode genügend lang ist im Verhältnis zur Kontaktdauer bei i i, könnten normale Relais oder Instrumente an der Stelle des Organs i2 benutzt werden. Bei höheren Frequenzen kann die Abänderung der Schaltung nach Abb.2 erfolgen, in welcher die Bedeutung der Symbole j die gleiche ist wie in Abb. i. Der vom Pendelkontakt zu schließende Stromkreis ist jetzt auf der Anodenseite der Verstärkerröhre 6 angelegt, während 12 als Spulenpaar in Reihe mit einem Ventil 13 (vorgespannte Glühka.thodenröhre, Glimmlichtstrecke o. dgl.) parallel zu einem Kondensator r¢ angeschlossen ist, dessen positive oder negative Ladung sich nach Erreichen einer bestimmten Spannung unter Durchbrechung der Ventilstrecke 13 über 12 entlädt und das Umlegen des Relaisankers in dem einen oder anderen Sinne bewirkt.The prerequisite for the scheme in Fig. I is that the frequency of the Generator i is a whole multiple of the pendulum frequency or that there is such a Automatically adjusts and maintains the state. Furthermore, for the effective execution of the The basic idea of Fig. I, the relay 12 not in the manner of an ordinary changeover relay be developed, but must have an integrating effect (e.g. by making use of the charging of capacitors). Only at frequencies of the clock, their quarter period is long enough in relation to the contact duration at i i, normal relays could or instruments are used at the site of organ i2. At higher frequencies the circuit can be changed according to Fig. 2, in which the meaning of symbols j is the same as in Fig. i. The one to be closed by the pendulum contact Circuit is now applied to the anode side of the amplifier tube 6 while 12 as a pair of coils in series with a valve 13 (pretensioned glow cathode tube, Glow light path or the like) is connected in parallel to a capacitor r ¢ whose positive or negative charge decreases after reaching a certain voltage Breakthrough in the valve path 13 discharges through 12 and the relay armature folds over effected in one sense or another.

Die periodischen Kontakte eines Normaltaktgebers von der Art des Pendels i o brauchen nicht durch ein örtliches Präzisionspendel betätigt zu werden, man kann derartige Kontakte bzw. sie auslösende Impulse auch übertragen, z. B. von der Gegenstation aus.The periodic contacts of a normal clock of the pendulum type i o do not need to be actuated by a local precision pendulum, man can also transmit such contacts or triggering impulses, e.g. B. from the Remote station off.

Claims

HATENN'rANSl'12ÜCHli: i. Method of synchronization for fast and picture telegraphy, television etc. a. with arranged on the transmitter and on the receiver local, as constant as possible, medium-frequency oscillators with adjustable tuning; which the respective speed or number of vibrations of the organs to be synchronized determine, characterized in that: by phase comparison taking place at intervals these medium-frequency oscillators with low-frequency normal pendulums or equivalent Frequency encoders correction variables are obtained, which one by hand or by automatic devices adjusted the medium-frequency oscillators control to the set frequency, so that the constant period of the normal pendulum or equivalent frequency generator through the medium-frequency oscillators in one for driving synchronous motors and the like usable frequency with high uniformity-subdivided will.

2. Device for carrying out the method according to claim i, characterized in that that a tube generator is known as a medium-frequency oscillator that is as constant as possible Type is used, the vibrations of which are controlled by a normal pendulum.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the vibrations da.ß of the tube generator for the purpose of phase comparison using one of the normal pendulums Briefly closed - phase pointer or relay circuit at the same time intervals are performed and in this depending on the phase relationship to Pendulum contact using polarized relays or other phase-sensitive switching means Trigger display or control effects that correct the frequency of the clock oscillator to serve. q ..

Method according to claim i and z, characterized in that for the Phase comparison of the oscillating or rotating drive with the normal pendulum or its equivalent, a stroboscopic method is used, the normal pendulum Triggers light marks that indicate the phase of the organ to be synchronized.

5. The method according to claim i to q., Characterized in that in place of the local Normal pendulum from one station to another current impulses with a constant distance are sent over as time stamps for the phase comparison.