DE603284C

DE603284C - Method for accurate angular remote transmission of pointer positions

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Publication number: DE603284C
Application number: DED61269D
Authority: DE
Original assignee: MAX DIECKMANN DR; FRANZ BERNDORFER DIPL ING
Current assignee: MAX DIECKMANN DR; FRANZ BERNDORFER DIPL ING
Priority date: 1931-06-05
Filing date: 1931-06-05
Publication date: 1934-09-29

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 29. SEPTEMBER 1934ISSUED ON SEPTEMBER 29, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 74 c GRUPPECLASS 74c GROUP

Dr. Max Dieckmann in Gräfelfing b. München und 3)ipl.-3ng. Franz Berndorfer in MünchenDr. Max Dieckmann in Graefelfing b. Munich and 3) ipl.-3ng. Franz Berndorfer in Munich

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juni 1931 abPatented in the German Empire on June 5, 1931

Für die selbsttätige, winkelgetreue Übertragung von Zeigerstellungen sind Verfahren bekannt, denen gleichstrombetriebene Spannungsteileränordnungen in Brückenschaltungen zugrunde liegen und die geeignet sind, begrenzte, nicht über 360 ° hinausgehende Zeigerstellungen auf drei Fernleitungen zu übertragen.
Das Bedürfnis, eine kontinuierliche Ver-For the automatic, accurate transmission of pointer positions, methods are known which are based on DC-operated voltage divider arrangements in bridge circuits and which are suitable for transferring limited pointer positions not exceeding 360 ° to three long-distance lines.
The need for continuous

to stellung der Zeiger auch über 360⁰ und darüber hinaus durchführen zu können, hat Anlaß zur Ausarbeitung verschiedener mit Wechselstrom arbeitender Verfahren gegeben, die jedoch ihrerseits die Nachteile haben, fünf Übertragungsleitungen zu erfordern und schwer abgleichbare Drehfeldsysteme verwenden zu müssen. Andere sich Gleichstrom bedienender Anordnungen kommen dadurch mit drei Fernleitungen aus, daß geberseitig einTo be able to position the pointer above 360 ⁰ and beyond has given rise to the development of various methods that work with alternating current, which, however, have the disadvantages of requiring five transmission lines and of having to use rotating field systems that are difficult to adjust. Other arrangements using direct current get by with three long-distance lines that one on the transmitter side

so ringförmiger, über zwei verstellbare Bürsten gleichstromgespeister Spannungsleiter angeordnet und an drei Stellen angezapft ist, so daß der Empfangsstelle Dreileiterstrom zugeführt wird. Dieser erzeugt dort in einem dreispuligen Magnetsystem ein resultierendes Magnetfeld, in welchem sich ein drehbarer Magnet, der den Empfangszeiger trägt, jeweils einstellt. Bei Verdrehung des Zeigers an der Geberstelle werden die Abgriffe am Spannungsteiler verändert, und um den gleichen Winkelbetrag wandert das resultierende Feld im Empfangsgerät und dementsprechend die Stellung des Zeigers.thus arranged a ring-shaped voltage conductor supplied with direct current via two adjustable brushes and is tapped at three points so that three-wire power is supplied to the receiving station. This creates there in one three-coil magnet system a resulting magnetic field in which a rotatable The magnet that carries the receiving pointer adjusts each time. When the pointer is rotated at the encoder point the taps on the voltage divider are changed, and by the same Angular amount moves the resulting field in the receiving device and accordingly the position of the pointer.

Die beiden letzten Verfahren bedingen große Übertragungsenergien und eignen sich infolge unvermeidlicher Reibungsverluste am Empfangssystem nur für eine verhältnismäßig grobe Winkelübertragung, wie sie z. B. für die Übermittlung einer begrenzten Zahl von Kommandos genügt. Sie befriedigen jedoch nicht, sobald präzise Winkelübertragungen mit sehr kleinen elektrischen Energien gefordert werden, wie sie beispielsweise zur selbsttätigen Übertragung der Ergebnisse von einer oder mehreren automatischen Funkpeilanlagen zu einer oder mehreren, viele Kilometer entfernten Beobachtungszentralen über Schwachstromkabel nötig sind.The last two methods require large transmission energies and are suitable due to inevitable frictional losses on the receiving system only for a proportionately coarse angular transmission, as z. B. for the transmission of a limited number of commands is sufficient. However, they are not satisfactory as soon as precise angular transmissions are required with very small electrical energies, such as those used for automatic transmission of the results from one or more automatic radio direction finder systems to one or more observation centers many kilometers away via low-voltage cables.

Das nachstehend beschriebene neue Verfahren vermeidet diese Nachteile und gestattet, eine selbsttätige, winkelgetreue Fernübertragung von Zeigerstellungen über 360⁰ und darüber hinaus mit hoher EinsteU-genauigkeit und Geschwindigkeit betriebssicher über 3 Leitungen durchzuführen. Bei diesem Verfahren werden sowohl auf der Geber- als auch auf der Empfangsseite Spannungsteileranordnungen, verwendet, wie dies beispielsweise Abb. ι als Prinzipschaltbild erkennen läßt. S₁ und ^₂ sind ringförmig gewickelte Spannungsteiler, H₁ und H₂ Abtasthebel, mit denen die Zeiger Z₁ und Z₂ starr verbunden sind. An der Sendestelle wird dem Spannungsteiler S₁ über Schleifringe aus der Batterie E₁ über zwei Leiter Spannung zugeführt, die von den um 120⁰ versetzten Abgriffpunk-The new process described below avoids these drawbacks and allows to carry out an automatic angle true remote transmission of hand positions over 360 ⁰ and moreover with high accuracy and speed EinsteU reliable than 3 lines. In this method, voltage divider arrangements are used both on the transmitter side and on the receiver side, as can be seen, for example, in Fig. Ι as a basic circuit diagram. S ₁ and ^ ₂ are ring-shaped wound voltage dividers, H ₁ and H ₂ scanning levers, with which the pointers Z ₁ and Z _{2 are} rigidly connected. The voltage divider S ₁ is supplied _with power via slip rings from the battery E ₁ via two conductors of the transmission site, by the ⁰ offset by 120 Abgriffpunk-

ten ι, 2, 3 über drei Leiter dem Spannungsteiler S₂ zu den enstprechenden Abgriffpunkten i, 2, 3 weitergeleitet wird. Beim Verdrehen der Abtasthebel JqT₂. um 360⁰ lassen sich von den Schleifringen, je nach der Zuordnung zur Stellung der Hebel H₁ auf der Sendeseite, positive und negative Spannungswerte E₂ abgreifen. Die Umkehr des Vorzeichens erfolgt hierbei innerhalb eines sehr kleinen Winkels, dessen Größe umgekehrt proportional der Spannung E₁ ist. Die Umkehrpunkte liegen gegeneinander um i8o° versetzt, wobei für den Fall eines Umkehrpunktes entsprechend der gezeichneten Lage der Anschlüsse der Dreileiterübertragung die Abtasthebel Zf₁ auf der Sendeseite gegenüber den Abtasthebeln H₂ auf der Empfangsseite um 90⁰ bzw. 270⁰ versetzt sind.ten ι, 2, 3 via three conductors to the voltage divider S ₂ to the corresponding tapping points i, 2, 3 is forwarded. When turning the scanning lever JqT ₂ . around 360 ⁰ , positive and negative voltage values E _{2 can be} tapped from the slip rings, depending on the assignment to the position of the levers H _{1 on the transmitting side.} The sign is reversed within a very small angle, the size of which is inversely proportional to the voltage E ₁ . The turning points are offset by i8o °, being displaced in the event of a reversal point corresponding to the drawn position of the terminals of the three-wire transmission, the sensing lever Zf ₁ on the transmitting side towards the Abtasthebeln H ₂ on the receiving side by 90 ⁰ and 270 ^0th

Die Spannung E₂ speist in Abb. 1 zwei hochempfindliche polarisierte Relais R₁ und R₂ derart, daß je nach der Polarität von E₂ nur jeweils eines von beiden ansprechen kann. Für den Fall des Spannungsumkehrpunktes, wenn E₂ gleich Null ist, spricht keines von beiden an. Diese beiden Relais R₁ und R₂ steuern ein motorangetriebenes magnetisches Wendegetriebe WG, das die Abtasthebel Zf₂ selbsttätig in die Stellung^des Spannungsnullwertes dreht. Die Magnetkupplungen K₁ und K₂ des Wendegetriebes werden aus der Batterie B gespeist und laufen in entgegengesetztem Sinne um. Je nach dem Ansprechen von R₁ oder- R₂ wird die Verdrehung der Hebel im einen oder anderen Sinne bewirkt. Die Zuordnung des mit den Drehhebeln gekuppelten Zeigers Z₂ zum Zeiger Z₁ ist hiefbiejü eindeutig, es besteht also nicht etwa Unsicherheit in der Zeigerstellung um i8o°. Die Einstellgeschwindigkeit ist durch die Drehzahl des Wendegetriebes bzw. zusätzlicher Übersetzungen bedingt, ebenso die Größe des zur Verfügung' !stehenden Drehmoments am. ^;Zeiger. In Abb. 2 ist aus der Sendeseite die Spannung E₁ an diametral gelegene Punkte des Spannungsteilers ^₁ gelegt, die Abtastvorrichtung besteht dementsprechend aus drei gegeneinander um 120° versetzten Hebeln, deren Spannungswerte über drei Schleifringe den Punkten 1,2,3 ^an der Empfangsstelle zugeleitet werden. Dort sind an Stelle zweier polarisierter Relais als andere beispielsweise Ausführungsart zwei unpolarisierte Relais R₁ und R₂ eingezeichnet, wovon infolge Vorschaltung der beiden Gleichrichter G₁ und G₂ je nach dem Vorzeichen der Spannung E₂ wiederum nur je eines ansprechen kann.In Fig. 1, the voltage E ₂ feeds two highly sensitive polarized relays R ₁ and R _{2 in} such a way that, depending on the polarity of E _2, only one of the two can respond. In the case of the voltage reversal point, when E _{2 is} equal to zero, neither of the two responds. These two relays R ₁ and R ₂ control a motor-driven magnetic reversing gear WG, which automatically turns the scanning lever Zf ₂ into the position ^ of the zero voltage value. The magnetic clutches K ₁ and K _{2 of} the reversing gear are fed from the battery B and run in opposite directions. Depending on the response of R ₁ or R ₂ , the twisting of the lever is effected in one sense or the other. The assignment of the pointer Z _2, which is coupled to the rotary levers, to the pointer Z ₁ is clear, so there is no uncertainty in the pointer position by 180 °. The setting speed is determined by the speed of the reversing gear or additional gear ratios, as is the size of the torque available at the ^.; Pointer. In Fig. 2 the voltage E ₁ is applied from the transmitter side to diametrically located points of the voltage divider ^ ₁ , the scanning device accordingly consists of three levers offset from one another by 120 °, the voltage values of which are via three slip rings ^{at points 1, 2, 3 at} the receiving point be forwarded. There, two polarized relay as another embodiment, for example, two non-polarized relay R ₁ and R ₂ are located in place, the two rectifier G ₁ and G ₂ of the voltage E ₂ which due prescreening depending on the sign again, only one each can respond.

In Abb. 3 ist eine Empfangsanordnung im Prinzip gezeichnet, die den Vorteil sehr großer Empfindlichkeit hat, welche durch Verwendung eines hochempfindlichen Drehspulinstruments D an Stelle von Relais erzielt wird. D steuert je nach der Ausschlagsrichtung die beiden Elektronenröhren A₁ und A₂. Diese sind im Ruhezustand über die Hochohmwiderstände W₁ und w₂ bis zum Verschwinden des Anodenstroms negativ vorgespannt. Beim Ausschlagen des Drehspulsystems im leinen oder anderen Sinne wird die negative Verspannung einer der beiden Röhren durch eine positive ersetzt, und es fließt Anodenstrom, der die zugehörige Magnetkupplung des Wendegetriebes steuert. Die beiden Kapazitäten C₁ und C₂ dienen als Pufferkondensatoren, um ein sicheres Anziehen der Magnetkupplungen zu erreichen. Anstatt diese direkt vom Anodenstrom der Röhren A₁ oder A₂ durchfließen zu lassen, können zweckmäßigerweise auch Zwischenrelais zur Anwendung kommen,In Fig. 3, a receiving arrangement is drawn in principle, which has the advantage of very high sensitivity, which is achieved by using a highly sensitive moving coil instrument D instead of relays. Depending on the direction of deflection, D controls the two electron tubes A ₁ and A ₂ . In the idle state, these are negatively biased via the high-ohmic resistors W ₁ and W ₂ until the anode current disappears. When the moving coil system is deflected in a linen or other sense, the negative tension in one of the two tubes is replaced by a positive one, and anode current flows, which controls the associated magnetic coupling of the reversing gear. The two capacitances C ₁ and C ₂ serve as buffer capacitors to ensure that the magnetic clutches are securely tightened. Instead of allowing the anode current of the tubes A ₁ or A _{2 to} flow through them directly, intermediate relays can also be used.

Abb. 4 gibt eine Prmzipsdhaltung wieder für eine Empfangsanordnung, wobei an Stelle des Drehspulinstruments ein polarisiertes RelaiiP verwendet wird, das zwecks Erzielung einer labilen Nullage aus der niederfrequenten Wechselspannungsquelle Ε_Ά eine geringe Vormagnetisierung erhält, die über die Kondensatoren C₃ und C₄ zugeführt wird und nur so groß ist, daß an den Spannungsumkehrpunkten, wenn E₂ gleich Null ist, die Relaiszunge dauernd im Rhythmus der Niederfrequenz vibriert, In diesem angenommenen Falle berührt die Relaiszunge abwechselnd die Kontakte Jk₁ und k₂, die ursprünglich negative Vorspannung der Hilfsröhren H₁ und Ji₂ verwandelt sich unter Mitwirkung der Pufferkondensatoren C₁ und C₂ in eine dauernde positive, die Relais R₁ und R₂ ziehen gleichzeitig dauernd an und keine der Magnetkupplungen spricht infolge der gewählten Schaltung an. Erhält jedoch E₂ einen geringen positiven oder negativen Wert, so berührt die Relaiszunge nur den einen der beiden Kontakte, beispielsweise k_x; es fließt Anodenstrom im Rohr A₁, das Relais R₁ spricht an und schaltet die Magnetkupp- _los lung K₁ an. Die Drosseln d dienen zur Fernhaltung der Hilfswechselspännung E₃ von den Gleichstromkreisen.Fig. 4 shows a principle again for a receiving arrangement, whereby a polarized relay is used instead of the moving-coil instrument, which receives a slight bias from the low-frequency AC voltage source Ε _{Ά in} order to achieve an unstable zero position, which is fed _{via the capacitors C 3} and C ₄ and is only so large that at the voltage reversal points, when E _{2 is} equal to zero, the relay tongue vibrates continuously in the rhythm of the low frequency.In this assumed case, the relay tongue alternately touches the contacts Jk ₁ and k ₂ , the originally negative bias of the auxiliary tubes H. ₁ and Ji _{2 are} transformed into a permanent positive with the help of the buffer capacitors C ₁ and C ₂ , the relays R ₁ and R ₂ pull simultaneously continuously and none of the magnetic clutches responds as a result of the selected circuit. However, if E ₂ receives a small positive or negative value, the relay tongue only touches one of the two contacts, for example k _x ; it flows in the tube anode current A _1, the relay _R1 is activated and switches the Magnetkupp- _lo s lung K ₁ at. The chokes d are used to keep the auxiliary AC voltage E ₃ away from the DC circuits.

An Stelle der Gleichstromübertragung kann auch Wechselstrombetrieb in Verwendung no kommen, wie dies in Abb. S schematisch wiedergegeben ist. E₁ ist eine Einphasenwechselspannung, die am Sende- und Empfangsort angenähert konphas vorhanden sein muß. Die Schaltung der Spannungsteiler- n₅ anordnungen ist dieselbe wie bei Gleichstrombetrieb. An Stelle von stromrichtungsempfindlichen Relais tritt am Empfangsort eine phasenempfindlicheRelaisanordnung, die durch den Phasensprung von E₂ gegenüber E₁ an denjenigen Stellungen der Abtasthebel H₂ zum Ansprechen kommt, bei denen bei Gleich-Instead of direct current transmission, alternating current operation can also be used, as shown schematically in Fig. S. E ₁ is a single-phase alternating voltage, which must be present approximately in phase at the sending and receiving locations. The circuit of the voltage divider arrangements n ₅ is the same as DC operation. Instead of a relay that is sensitive to the direction of the current, a phase-sensitive relay arrangement occurs at the receiving location, which is triggered by the phase jump from E ₂ to E ₁ at those positions of the scanning lever H ₂ in which

t i" ·., ti " ·.,

strombetrieb die Vorzeichenumkehr erfolgt. Als Phasenrelais ist ein Dynamometer verwendet, dessen Erregung aus der Einphasenwechselspannung erfolgt, während sein Drehsystem aus der Wechselspannung E₂ gespeist wird. Die übrige Schaltung ist analog jener in Abb. 3.current operation the sign is reversed. A dynamometer is used as the phase relay, the excitation of which takes place from the single-phase alternating voltage, while its rotary system is fed from the alternating voltage E ₂ . The rest of the circuit is analogous to that in Fig. 3.

Eine andere hochempfindliche Phasenrelaisanordnung mit Elektronenröhren und einem polarisierten Relais ist ϊη Abb. 6 dargestellt. Es kommen zwei Elektronenröhren F₁ und P₂ als Phasenröhren in Verwendung, deren Gitter parallel geschaltet und negativ vorgespannt sind, während die Anodenspannungen in Gegentaktschaltung konphas mit der Einphasenwechselspannung E₁ sind. Die Anodenströme durchfließen in Differentialschaltung das polarisierte Relais P. Die Wechselspannung E₂, die zweckmäßigerweise hochtransformiert wird, steuert gitterseitig die Röhren Fi und F₂. Die Phasenempfindlichkeit besteht darin, daß bei der angewendeten Schaltung immer nur in jener der beiden RöhrenF₁ und F₂ Anodenstrom fließen kann, deren Gitterwechselspannung gleichzeitig mit der Anodenwechselspannung den positiven Teil der Wechselspannung durchläuft. Zwecks Erzielung einer labilen Mittelstellung der Relaiszunge für den Fall, daß E₂ gleich Null ist, ist der Kondensator C₃ vorgesehen, der dem Relais dauernd eine geringe Wechselspannung zuführt, die ein Vibrieren der Relaiszunge zwischen den Kontakten bewirkt. Im übrigen ist die Schaltung die gleiche wjie in Abb. 4. An Stelle nur eines Empfangsgerätes können gleichzeitig mehrere angeschlossen werden. Als Spannungsteiler können auch Kapazitäten in geeigneter Anordnung dienen, bei Wechselstromübertragung auch Induktivitäten. Another highly sensitive phase relay arrangement with electron tubes and a polarized relay is shown in Fig. 6. Two electron tubes F ₁ and P _{2 are used} as phase tubes, the grids of which are connected in parallel and are negatively biased, while the anode voltages in a push-pull circuit are in phase with the single-phase alternating voltage E ₁ . The anode currents flow through the polarized relay P in a differential circuit. The alternating voltage E ₂ , which is expediently stepped up, controls the tubes Fi and F _{2 on the} grid side. The phase sensitivity consists in the fact that, with the circuit used, anode current can only flow in that of the two tubes F ₁ and _{F 2} whose grid alternating voltage passes through the positive part of the alternating voltage at the same time as the anode alternating voltage. In order to achieve an unstable central position of the relay tongue in the event that E _{2 is} equal to zero, the capacitor C _{3 is} provided, which continuously supplies a low alternating voltage to the relay, which causes the relay tongue to vibrate between the contacts. Otherwise the circuit is the same as in Fig. 4. Instead of just one receiver, several can be connected at the same time. Capacities in a suitable arrangement can also serve as voltage dividers, and inductivities in the case of alternating current transmission.

An Stelle eines Zeigergerätes können an der Empfangsstelle auch andere Geräte gesteuert werden, z. B. ein Scheinwerfer in Richtung eines nahen Senders verdreht werden, der funktelegraphisch gepeilt wird und dessen Ortung nach einem der vorbeschriebenen Verfahren übertragen wird.Instead of a pointing device, other devices can also be controlled at the receiving point be e.g. B. a headlight is rotated in the direction of a nearby transmitter, which is measured by radio telegraph and its location according to one of the above Procedure is transferred.

An Stelle des motorangetriebenen Wendegetriebes könnte auch. Reversierung" eines Motors verwendet werden oder ein magnetisches Schrittwerk in Anwendung kommen. An der Empfangsstelle könnte die Schaltanordnung auch so getroffen werden, daß der Dreileiterstrom von der Sendestelle her drei um 120° versetzten Abtasthebeln zugeführt wird und die Spannung E₂ zwei diametral gelegenen Punkten des Spannungsteilers entnommen wird. Auch könnte der Spannungsteiler beweglich und mit dem Zeigersystem starr verbunden und die Abtastvorrichtung ortsfest angeordnet werden.Instead of the motor-driven reversing gear could also. Reversing "of a motor can be used or a magnetic step mechanism can be used. At the receiving point, the switching arrangement could also be made so that the three-wire current is fed from the transmitting point to three scanning levers offset by 120 ° and the voltage E _{2 to} two diametrically located points of the The voltage divider could also be movably and rigidly connected to the pointer system and the scanning device could be arranged in a stationary manner.

Claims

Patent claims:

i. Method for accurate angular remote transmission of pointer positions using a voltage divider ring as a transmitter, the two-wire current is supplied at two diametrical points and three- ^{wire current is drawn by tapping at three points offset by 120 0} , the voltage distribution of which is dependent on the position of the power supply or power supply caused by the transmitter pointer position Current pick-up points, characterized in that the three-wire voltage picked up ^{by the transmitter is fed to a voltage divider ring at three points offset by 120 0} , from which two-wire voltage is taken by tapping at two diametrical points, and that switching means influenced by this is an externally driven, electromagnetic reversing gear or a reversible one Control the motor or an electromagnetic stepping mechanism, which rotates the scanning lever, which decreases the two-wire voltage, until the receiver pointer rigidly connected to it has a corresponding one to the encoder pointer Position reached.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that for the pointer position exercise DC voltage comes into use and as of the two-wire voltage influenced switching means those which are dependent on the voltage device.

3. Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that two polarized relays (R ₁ and R ₂ in Fig. 1) or two non- _{polarized with rectifiers (G 1} and G ₂ in Fig. 2) as the voltage direction-dependent switching means provided relays (R ₁ and R ₂ ) can be used.

4. Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that a galvanometer (D in Fig. 3) is used as the voltage-direction-dependent switching means.

5. Device according to claim ^ characterized in that by the Moving coil system the negative bias voltage supplied via high-ohm resistors one electron tube is canceled, the anode current of which is reversed either directly or with the interposition of relays of the reversing gear causes.

6. Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized

characterized in that a single polarized relay (P in Fig. 4) is used as the voltage-direction-dependent switching means, which touches one or the other of its contacts in the event of a direct voltage deviating from the zero value and thereby controls two electron tubes in the manner characterized in claim 5, while with the zero value the DC voltage of the armature of the relay excited by an auxiliary AC current vibrates continuously between its contacts and, due to the simultaneous effectiveness of the tubes, there is no influence on the reversing gear.

7. Device for performing the method according to claim ι, characterized in that alternating voltage is used for pointer position transmission and a phase-sensitive relay is used as switching means, which is influenced by the two-wire voltage taken from the receiver voltage divider and which controls the reversing gear of the alternating voltage at the transmitting point and is controlled in its deflection direction by the voltage taken from the voltage divider at the receiving point.

For this purpose 2 sheets of drawings