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Anordnung zur Einstellung eines Extremwertes Die Erfindung gemäß dem
Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zur Abstimmung von Hochfrequenzgeräten mit
Organen zur stetigen Abstimmung durch Bewegung derselben und ist gekennzeichnet
durch von derwirksamen Empfangsleistung beeinflußte Relaisvorrichtungen, welche
die zwecks Abstimmung des Gerätes bewegten Abstimmungsorgane selbsttätig blockieren,
wenn innerhalb eines durch Grobauswahl bestimmten Frequenzbereiches die wirksameEmpfangsleistung
einMaximum erreicht. Insbesondere soll die Einrichtung ein Relais enthalten, welches
von dem ersten Differentialquotienten der wirksamen Empfangsleistung, der als elektrische
Größe dargestellt wird, während der Abstimmung beeinflußt wird und die Abstimmittel
blockiert, sobald der ersteDifferentialquotient der wirksamen Empfangsleistung Null
wird.
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Die vorliegende Erfindung besteht in der Anwendung einer derartigen
Einrichtung auf Anordnungen zur Einstellung eines Extremwertes (Maximal- oder Minimalstelle)
oder eines Wendepunktes einer beliebigen, stetig veränderten physikalischen Größe,
bei welcher mindestens ein Differentialquotient der Intensitätskurve der physikalischen
Größe als elektrische Größe darstellbar ist. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand
in Anwendung auf Peilgeräte dargestellt, bei denen eine Einstellung auf einen entfernten
strahlenden Gegenstand vorgenotnmen werden soll.
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Die Wirkungsweise der Einstellanordnung gemäß der Erfindung sei im
Prinzip an Hand der Abb. i erklärt.
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Durch die Drosselspule (Selbstinduktion) i fließt ein Strom I, dessen
zeitlicher Intensitätsverlauf ein genaues Abbild der mit der Zeit stetig sich ändernden
physikalischen Größe ist. Die Extremstellen des Stromes entsprechen in diesem Fall
den Extremstellen der physikalischen Größe. Die Spannung an der Spule i ist proportional
dem ersten zeitlichen Differentialquotienten des Stromes. Wenn die sich stetig ändernde
physikalische Größe und damit der Strom I ein Maximum oder Minimum durchläuft, geht
dementsprechend die Spannung an der Spule durch den Wert Null. Dieser Nulldurchgang
der Spannung dient über eine Relaisvorrichtung zur Einstellung eines Peilgerätes,
indem die veränderte physikalische Größe auf ihrem Wert festgehalten wird.
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Die Anordnung kann in der Weise weitergebildet werden, daß die Einstellung
z. B.
nur auf ein Maximum, dagegen nicht auf ein Minimum oder umgekehrt
erfolgt. Zu diesem Zwecke werden parallel zur Drosselspule ein Kondensator 2 und
ein Widerstand 3 derart in Reihe geschaltet, daß der durch diesen Zweig fließende
Strom und der am Widerstand 3 entstehende Spannungsabfall proportional dem ersten
Differentialquotienten der Spannung an i und damit proportional dein zweiten Differentialquotienten
des Stromes I ist. Die Relaisvorrichtung ist dabei so ausgebildet, daß sie dann,
aber auch nur dann anspricht, wenn die Spannung an der Spule i den Wert Null, die
Spannung am Widerstand 3 einen (in der Stromrichtung gesehen) negativen Wert annimmt.
In diesem Falle würde ein Festhalten der Größe auf ihrem gerade erreichten Wert
nur dann stattfinden, wenn der Strom und damit die Größe ein .'Maximum durchläuft.
Dagegen würde kein Festhalten eintreten, wenn die Intensitätskurve der Größe ein
Minimum oder einen Wendepunkt mit horizontaler Tangente durchläuft oder die Größe
dauernd konstant ist.
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Das Nullwerden der am Widerstand 3 auftretenden Spannung i st kennzeichnend
für einen Wendepunkt der Intensitätskurve und kann zur Festhaltung der Größe auf
dem beim Durchlauf des Wendepunktes erreichten Wert verwendet werden.
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Schließlich kann in den Parallelzweig zur Spule i noch eine weitere
Spule 4 in Reihe geschaltet werden. Die an diesem auftretende Spannung ist dann
bei entsprechenderDimensionierung dieses Widerstandes proportional dem dritten Differentialquotienten
des Stromes. Auch diese Spannung kann gegebenenfalls mit zur Steuerung der Relaisvorrichtung
herangezogen werden, z. B. zur Auslösung der Relaisvorrichtung auf einem Wendepunkt
mit horizontaler Tangente, um ein Ansprechen bei dauernder Konstanz zu vermeiden.
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In den Abb.2 bis 4 ist der Erfindungsgegenstand an einem praktischen
Ausführungsbeispiel an Hand eines optischen Peilgerätes dargestellt.
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Eine anzupeilende Lichtquelle 352 möge sich etwa auf einem fahrenden
Schift befinden. Der Peilapparat 353 enthält zwei Fernrohre 354 und 355, die beide
um eine senkrecht zur Zeichenebene stehende Achse 356 drehbar sind. 355 führt mit
Hilfe eines nicht dargestellten Antriebes gegenüber 354 eine gleichmäßige Pendelbewegung
aus, zu der das Fernrohr 354 stets die Mittellage bildet. Mit dem. Rohr 355 ist
eine die Relaisvorrichtung beeiflussende nicht dargestellte Photozelle verbunden.
Die Relaisvorrichtung soll in dem gewählten Ausführungsbeispiel ansprechen, wenn
die- aufgefangene Lichtintensität ein Maximum erreicht, wenn also bei der Bewegung
von 355 dieses gerade auf die Lichtquelle 3S2 gerichtet ist. Die relative Stellung
von 355 zu 354 im Augenblick eines Maximums hängt daher von der Richtung, also der
Einstellung des Fernrohres 354 gegenüber der Lichtquelle ab. Ist 354 getrau auf
35-2 gerichtet, so tritt das Maximum auf, wenn 355 die gleiche Richtung wie 354
hat, also bei seiner Pendelbewegung gerade die Mittellage erreicht. Anderenfalls
weicht, je nach der Abweichung des Fernrohres 354 von der genauen Richtung auf die
Lichtquelle, die im Augenblickdergrößten aufgenominenenLichtmenge eingenommene Stellung
des Fernrohres 355 von der Mittellage ab.
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Die von der Photozelle erzeugte Spannung dient zur Steuerung des Anodenstromes
I,, einer Verstärkerröhrei (Abb.3) in der Weise, daß der Anodenstrom sich entsprechend
der Änderung der physikalischen Größe, in diesem Falle also entsprechend der aufgenommenen
Lichtintensität, ändert. Zwischen dein Pluspol der Anodenspannung E, der Röhre i
und der Klemme 316 liegt ein Ohmscher Widerstand 305, in dem ein dem Strom
1u proportionaler Spannungsabfall entsteht. Von der Klemme 3i6 führt ein Stromweg
über einen Kondensator 3o6 und einen Gleichrichter 309, die in Reihe angeordnet
sind, zu einer Klemme313, von dort über einen Widerstand 307 zu einer Klemme 31:I
und weiter über einen Gleichrichter 31i und eine Drossel 308,
die gleichfalls
in Reihe liegen zu dem Minuspol 315 der Gittervorspannung ES einer Gasentladungsröhre
4. Weiter liegen die Gleichrichter 31o und 312 zwischen den Klemmen 313 und 315
bzw. zwischen Kleinure 31q. und dem Pluspol N von ES. Die Spannungsabfälle ainWiderstand307
und an der Spule 308 sind dann proportional dem ersten bzw. zweiten Differentialquotienten
des Stromes I" und damit auch der aufgenommenen Lichtmenge. Durch die Verbindung
der Klemme 313 mit dem Gitter derköllre4 wird daher die Summe der die beiden Differentialquotienten
darstellenden Spannungen in den Gitterkreis eingeführt und beeinflußt das Potential
des Gitters gegenüber der Kathode. Die Gleichrichter 3o9, 310, 311 und
312, welche in Pfeilrichtung einen sehr kleinen, in entgegengesetzter Richtung
einen sehr großen Widerstand haben, verhindern einerseits das Auftreten einer positiven
Spannung am Widerstand307 und damit eineZündung derRöhre4 bei negativem ersten Differentialquotienten
des Stromes I, und andererseits eine gegenseitige Kompensation der beiden Spannungen
bei ihrer Addition. Das Gitterpotential nimmt also nur dann negativen Viert E, an,
wenn
die am Widerstand 307 auftretende, dem ersten Differentialquotienten
' entsprechende Spannung Null und die dem zweiten Differentialquotienten entsprechende
Spannung gleich - ES ist; in allen anderen Fällen wird es jedoch in negativer Richtung
verschoben. (Die Verwendung der Gleichrichter ist durch die Absicht bedingt, für
beide Differentialquotienten ein gemeinsames Röhrenrelais zu verwenden. Bei Verwendung
anderer Relais oder mehrerer Röhren können die Gleichrichter je nach der Schaltung
unter Umständen ganz oder teilweise fortfallen.) Die Anodenspannung E der Röhre
4 ist so bemessen, daß die Röhre gerade zünden wenn das Gitterpotential gegenüber
der Kathode den negativen Wert Eg hat. Die Zündung ist also ein Zeichen dafür, daß
der erste Differentialquotient des Gleichstromes Null und der zweite Differentialquotient
negativ ist, claß also im Augenblick der Zündung der Strom IU ein Maximum durchläuft.
Bei gleichsinnigem Verlauf der Lichtintensität mit dein StromIa durchläuft Banngleichzeitig
auch diese ein Maximum.
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In dem Anodenstromkreis der Gasentladungsröhre q. liegt ein Kontaktarm
357 eines Regelwiderstandes 358. Der Kontaktarm bewegt sich mit dem Fernrohr
355, während ein Widerstand 358 mit dem Fernrohr 35.1 verbunden ist. In der Mittellage
von 355 gegenüber 354 befindet sich auch der Kontaktarm 357 an der Mittelklemme
359 des Widerstandes, an welcher die Anodenspannung Eu liegt. Zwischen der i\Iittelklemme
359 und den Endklemmen 36o und 361 liegen Signallampen 362 bzw. 363. Zündet
die Röhre 4, während sich derKontaktarm 35x der Klemme 359 gegenüber befindet, zündet
sie also in der Pendelmittellage des Fernrohres 355, so bleiben beide Lampen stromlos.
Ist bei der Zünc.lung der Kontaktarm auf die Endklemme 36o zu verschoben, so fließt
der Anodenstrom einerseits durch den Widerstand 358 direkt zur Mittelklemme 359,
andererseits über einen anderen Teil des Widerstandes zur Endkleinme 36o und über
eine Lampe 362 zum Pluspol der Anodenspannung Ea. Die Lampe 362 leuchtet
daher auf, und zwar um so mehr, je weiter derKontaktarm auf die Endklemme 360 zu
verschoben ist, je größer also die Abweichung des Fernrohres 355 von der Mittellage
ist. Ist andererseits bei der Zündung der Kontaktarm nach der anderen Seite, auf
die Klemme 361 zu, verschoben, so leuchtet eine Lampe 363 auf, ebenfalls um so mehr,
je größer die Abweichung ist. Da der Anodenstrom jeweils durch ein Relais 261 sofort
unterbrochen wird, so erfolgt bei genügend schnellem Pendeln des Fernrohres355 in
kurzen Abständen die Zündung und-das der dabei vorhandenen Lage entsprechende stärkere
oder geringere Aufleuchten einer Signallampe. Stellt man das Fernrohr 354 so ein,
daß die Lamen dunkel sind und bleiben, so ist auch das- Bernrohr 354 genau auf die
Lichtquelle 352 gerichtet.
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Ersetzt man den Widerstand 358 wie in Abb. 4 durch zwei Schleifbahnen
364 und 365 und die Lampen 362 und 363 durch Steuerspulen 366 und
367 einer Fernantriebseinrichtung des Fernrohres 354, so wird durch diese
das Fernrohr 354 selbsttätig auf die Lichtquelle gerichtet und bewirkt, claß das
Fernrohr einer etwaigen Bewegung der Lichtquelle folgt.
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Für den Fall, daß sich dieLichtquelle nicht nur in einer Drehebene
des Fernrohres bewegt, wenn also z. B. eine Lichtquelle auf einem Flugzeug angepeilt
werden soll, so, wird außer dem Fernrohr 355 mit Photozelle, Relaisvorrichtung und
Regeleinrichtung noch ein drittes Fernrohr mit Photozelle angebracht, welches in
ein°r zur Pendelebene von 355 senkrechten Ebene gegenüber dein Fernrohr 354 pendelt.
.Es beeinflußt dabei ebenfalls eine Relaisvorrichtung mit Regeleinrichtung, welche
das Fernrohr 354 in einer Drehebene verstellt, die auf der von 355 beeinflußten
Drehebene senkrecht steht. Auf diese Weise läßt sich also auch ein sich beliebig
bewegender Gegenstand verfolgen.
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Unter Umständen kann es erwünscht sein, nur solche-Extremwerte festzustellen,
welche oberhalb oder unterhalb eines bestimmten absoluten Wertes der physikalischen
Größe .liegen. Die Relaisvorrichtung wird dann von dieseln absoluten Wert der physikalischen
Größe oder von einer zu ihr in einem Abhängigkeitsverhältnis stehenden Gleichspannung
beeinflußt und spricht nur an, wenn der absolute Wert oberhalb bzw. unterhalb des
vorbestimmten Wertes liegt.
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Sollen bei einer stetig veränderten physikalischen Größe ein Wendepunkt
mit horizontaler Tangente eingestellt werden, so ist das gleichzeitige Nullwerden
des ersten und zweiten Differentialquotienten für das Ansprechen der Relaisvorrichtung
eine Bedingung, die zwar notwendig, jedoch nicht eindeutig auf das Vorhandensein
eines Wendepunktes schließen läßt. Die etwa gewünschte Unterscheidung wird durch
den dritten Differentialquotienten getroffen, der bei einem Wendepunkt einen von
Null abweichenden Wert hat, während von einer eine endliche Zeit hindurch konstant
bleibenden Größe sämtliche Differentialquotienten Null sind. Sofern also eine Unterscheidung
notwendig ist, wird die Relaisvorrichtung von einer elektrischen Größe, die dein
dritten Differentialquotienten
entspricht, beeinflußt und spricht
nur an, wenn dieser einen von Null abweichenden Wert hat.