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,Einrichtung zur Fernübertragung des eine Winkelstellung angebenden
Zahlenwertes Bei der Fernmessung für artilleristische Zwecke ergeben sich vor allem
zwei voneinander nicht zu trennende und gleichzeitig zu erfüllende Forderungen,
nämlich einerseits das Erfordernis einer sehr großen Genauigkeit oder, in anderer
Betrachtung, eines sehr großen Meßbereiches und andererseits die Notwendigkeit einer
momentanen übertragung des Meßwertes von der Meßstelle zum Empfangsort. In Verbindung
damit steht die Forderung, mit einem möglichst geringen .aufwand, insbesondere hinsichtlich
der Fernleitung, auszukommen. Zum besseren Verständnis der hier in Betracht kommenden
Verhältnisse sei beispielsweise verwiesen auf die Winkelfernmessung an Fernrohren
und Geschützen; hier muß eine Genauigkeit von 1 ' iJ verlangt werden, woraus
sich, sofern man als Übertragungseinheit 1/1C0 und als obere Grenze des zu übertragenden
Gesamtuereiches 3oo° annimmt, die ungewöhnlich große Skala von q.8oo Einheiten ergibt.
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Durch die Erfindung ist es gelungen, die torumschriebene Aufgabe unter
Erfüllung sämtlicher Forderungen zu lösen. Sie betrifft eine insbesondere für artilleristische
Zwecke bestimmte Einrichtung zur Fernübertragung des eine Winkelstellung in beliebigen
Einheiten angebenden Zahlenwertes mittels einer Reihe von Steuergliedern, von denen
jedes in seiner Arbeitsstellung die Übertragung eines ihm zugeordneten Wertes aus
einer bei z begimienden,gleichmäßig fortschreitenden Reihe von Potenzen der Zahl
2 bewirkt. Die Erfindung besteht darin, daß die Steuerglieder einem mechanischen
Getriebe angehören, das den Zahlenwert des jeweils vom Geber eingenommenen Winkels
fortlaufend in Potenzen von 2 zerlegt, und daß entsprechend dem zu übertragenden
Winkelwert die Steuerglieder, die den in diesem Winkelwert enthaltenen Potenzen
von 2 zugeordnet sind, in Arbeitsstellung gebracht werden, in der jedes Steuerglied
die Übertragung einer ihm zugeordneten unterschiedlichen Frequenz über eine gemeinsame
Verbindungsleitung zum Empfänger bewirkt, an dem die Trennung der gleichzeitig übermittelten
verschiedenen Frequenzen erfolgt und die einzelnen Frequenzen entsprechend dem ihnen
entsprechenden Potenzwert von 2 auf den Empfänger zur Wirkung gebracht werden, so
daß dieser synchron mit dem Geber mitgeht.
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Bei Einrichtungen der vorgenannten Gattung ist es bereits bekannt
nach der Einstellung des Gebers ein Abtasten und Aussuchen der Potenzen von 2, die
im eingestellten Geberwert vorhanden sind, einsetzen zu lassen.
Erst
nachdem die hierzu notwendige Abtast-Vorrichtung ihren Arbeitszyklus beendet hat.
sind sämtliche iin Geberwert als Potenzen Voll 2 enthaltenen Summanden ermittelt.
Die zur Zerlegung in Potenzen von 2 herangezogene Größe ist bei der bekannten Einrichtung
ein Drehmoment, und erst nach Z'erlaui der Abtastzeit erhält der Empfänger die Endstellung
des Gebers. Die Übertragung der die Geberstellung durch Potenzen von 2 ausdrückenden
Summanden erfolgt nacheinander durch Impulskombinationen mit Hilfe synchron umlaufender
Verteiler an der Empfangs- und Sendestelle. Die Übertragung der einzelnen Summanden
geht also in einzelnen Cbertragungszyklen mit bestimmten unvermeidbaren Zeitabständen
vor sich.
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hei Einrichtungen dieser Art ist es auch bekannt, durch den Zeiger
eines Gerätes einen in einem Brückenzweig Liegenden Widerstand abzugreifen und nach
Wiederherstellung des Brückengleichgewichtes durch automatisch nacheinander erfolgendes
Ein- und Ausschalten von Widerständen die den eingeschalteten Widerständen entsprechenden
Kontaktstellen zu übertragen. Da der Abgleich von Widerstandsbrücken schneller erfolgt
als der Drehinomentabgleich bei der vorher beschriebenen Einrichtung, erfolgt bei
dieser zweiten Ausführung die Fernübertragung des Wertes rascher als bei ersterer.
Da jedoch in beiden Fällen der Abgleich derart vor sich geht, dall zunächst der
grölte Teilwert der Cbertragungsgröße bestimmt wird, worauf in der verbleibenden
Unterschiedsgröße wiederum der größte Teilwert bestimmt, hierauf in der neuen Restgröße
abermals der größte Teilwert ermittelt wird usf., und da die Übertragung der einzelnen
Teilwerte nacheinander nach Art einer Impulskombination vor sich geht, verstreicht
in jedem Fall von der Einstellung-des Wertes his zu seiner Anzeige an entfernter
Stelle eine gewisse Zeit. Aus diesem Grunde sind die bekannten Einrichtungen für
die Fälle, in denen es auf möglichst synchrone Zierstellung des Empfängers durch
den Geber ankommt, wie z. B. für artilleristische Zwecke. weniger geeignet.
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Die Erfindung geht daher einen anderen Weg und löst die Aufgabe derart,
daß der Empfänger mit dem Geber synchron mitgeht. Sie vermeidet eine Kompensationseinrichtung
und bedient sich eines mechanischen Auflösungsgetriebes für den zu übertragenden
Wert. Außerdem nimmt sie die Übertragung durch verschiedene Frequenzen vor. Dadurch
.wird nicht nur die gleichzeitige Übertragung sämtlicher in dein Übertragungswert
vorhandenen Teilwerte möglich, sondern die Übertragung wird auch weniger störanfällig
als bei der Anwendung von Impulskoinllinationerv die erfahrungsgemäß ohne besondere
Sicherheitsvorkehrungen durch Impulswiederliolung usw. durch Fremdeinflüsse leicht
verfälscht «-erden können.
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Die sonstigen Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung des in Fi-. i dargestelltenAusführnngsheispiels.
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Mittels der auf einer gemeinsamen Achse sitzenden und mit konstanter
Geschwindigkeit angetriebenen Polräder der an der Sendestelle befindlichen sogenannten
Tonfrequenzmaschine F werden in deren Ständer« icklungen f,-f., Spannungen induziert.
deren Frequenzen einen gegenseitigen Abstand von' etwa So bis ioo Hz besitzen. Die
t@'i@laungeil fl-f, sind über Vorwiderstände und Kontakte der Relais Rl-R., in Parallelschaltung
an die gemeinsame Fernleitung K angesclilosseil. Ijie Steuerung der Senderelais
Rl-R, erfolgt mittels mit G bezeichneten Gebergerätes, das in verschiedener Weise
ausgeführt werden kann und von dem ein bereits anderweitig vorgeschlagenes Ausführungsbeispiel
an Hand der Fis. 3 unten näher beschrieben wird. Das
Gebergerät G zerlegt
in der oben beschriebenen Weise den Zahlenwert des in all sich beliebigen Einheiten
gegebenen Winkelwertes in Potenzen der Zahl 2 und stellt entsprechend den jeweils
gefundenen Potenzstiminanden die diesen entsprechenden Steuerglieder ein, die ihrerseits,
in Arbeitsstellung gebracht, die entsprechenden Sender(-lais einschalten. Ist beispielsweise
der zu übertrageilde Zahlen-,vert gleich g = 2 ° -1- 2:', so «-erden die Relais
Hl und Hl eingeschaltet, was zur Folge hat, daß aus den Ständerwicklungen f1 und
f1 Ströme mit den entsprechenden Frequenzen in die Fernleitung E geleitet werden.
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All der Empfangsstelle befinden sich den Senderelais R,-R, zugeordnete
Empfangsrelais 44,-.4" die über gesonderte, ;las e ml>-fangene Freduenzgemisch wieder
in seine Einzelfrequenzen auflösende Empfangssiebe Sl- S,. und einen gemeinsamen
Verstärker l " an die Fernleitung bi angeschlossen sind. Zur Anzeige dient ein Kreuzspulohmineter
U, in dessen einen Zweig eine Parallelschaltung von Widerständen ll'i LI'@ gelegt
ist, die über Arbeitskontakte .-Il a usw. der Relais--1,-.l, einzeln einschaltbar
sind. Die Leitwerte der Widerstände f1'1-Ll'x sind nach Potenzen der Zahle abgestuft,
so daß das Ohinmeter den Summenleitwert der jeweils eingeschalteten Widerstände
mißt und damit ein eindeutiges Maß für die in einzelnen Summanden der Potenzen der
Zahl 2 übertragene Gesamtzahl ergibt. Man kann das Olimmeter so eichen. daß es jeweils
die Gesamtzalil angibt; statt dessen kann man natürlich auch das Ohniineter, wenn
es sich beispielsweise um (lie
Übertragung von Winkelstellungen
handelt, in Winkelgraden oder in Bruchteilen von Winkelgraden eichen.
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Wenn -es sich, wie in der Einleitung beispielsweise angenommen, um
die Übertragung eines verhältnismäßig großen Winkelweges, z. B. von 25o° in Einheiten
von 1/1sJ, also um die Übertragung eines Bereiches von etwa 4000 Einheiten handelt,
ist es zweckmäßig, statt eines einzigen Anzeigegerätes deren mehrere zu verwenden
und jedem Anzeigegerät nur einen Teil der Ernpfangsrelais bzw. der von diesen gesteuerten
Widerständen zuzuordnen so daß jeweils die Summe der Anzeigen der verschiedenere
Empfangsgeräte den zu übertragenden Gesamtwert ergibt. Fig. 2 veranschaulicht diese
Aufteilung unter Verwendung von 3 Ohmmetern 0,-0,. Dem ersten Ohmmeter sind die
Widerstände LI'1-ff'" dem zweiten die Widerstände Wr PV9 und dem anderen die restlichen
Widerstände yf' 1ö 1P'15 zugeordnet. Es läßt sich so in einfacher Weise erzielen,
daß bei nicht zu großem Ausmaß der Skala des einzelnen Anzeigegerätes doch eine
gute und genaue Ablesung möglich ist, gleichgültig, ob die übertragene Zahl groß
oder klein ist. In der Darstellung nach Fig.2 sind der besseren Anschaulichkeit
halber neben den einzelnen Widerständen die Zahlenwerte angegeben, die mittels dieser
Widerstände übertragen werden. Ist also beispielsweise die Zahl 23 zu übertragen,
so werden die Widerstände W1, P1'., W3 und W;, eingeschaltet. Die Summe der
von den Geräten 01 und 0. angezeigten Werte ergibt dann die übertragene Gesamtzahl.
Wird die Zahl 530 übertragen, so werden die Widerstände I-Y., W, und FP'1o
eingeschaltet. eämtliche Anzeigegeräte gehen in Anzeigestellung; die Summe ihrer
Anzeigen ergibt den übertragenen Gesamtwert.
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Die in Fig. i nicht näher dargestellte Gebereinrichtung G kann die
in Fig. 3 veranschaulichte, bereits anderweitig vorgeschlagene -#,usführung besitzen.
i bis 5 sind die obenerwähnten Steuerglieder; sie tragen je einen halbkreisförmigen
Schleifring, die mit Kontakten i" bis 5, in der ""eise zusammenarbeiten,
daß die Kontakte in der dargestellten Anfangsstellung des Getriebes geöffnet sind
und, sobald die einzelnen Steuerräder i f)is 5 im Sinne der eingezeichneten Pfeile
in Drehung versetzt werden, sich schließen und sich erst öffnen, wenn die betreffenden
Steuerräder in die zweite Hälfte der von der Anfangsstellung aus gerechneten vollen
Umdrehung gelangt sind. Das Steuerrad i ist mit dem Steuerrad a über ein mit diesem
an der gleichen Welle befestigtes Zwischenrad 21 gekuppelt, während dieses wiederum
in gleicher «'eise über ein Zwischenrad 32 mit einem Steuerrad 3 gekuppelt ist usw.
Die Zwischenräder sind vollverzahnt; die mit ihnen zusammenarbeitenden Steuerräder
sind hingegen nur auf einem Teile ihres Umfanges verzahnt, und zwar so, daß jeweils,
wenn ein Steuerrad eine volle Umdrehung ausführt, es das mit ihm zusammenarbeitende
Zwischenrad nur für die Dauer einer halben Umdrehung mitnimmt. Zur Veranschaulichung
dieser Wirkungsweise sind in Fig. 3 die Steuerräder i bis 5 mit einer nur die Hälfte
ihres Umfanges-bedeckenden Verzahnung dargestellt. Bezeichnet man 'eine halbe Umdrehung
der Steuerräder als einen Schaltschritt, so kann man auch sagen, daß ein Zwischenrad
und das mit ihm gekuppelte Steuerrad nur bei jedem z`seiten Schaltschritt des vorhergehenden,
mit dem Zwischenrad -zusammenarbeitenden Steuerrades einen Schaltschritt ausführt.
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Das erste Steuerrad i ist über ein nicht dargestelltes Übersetzungsgetriebe
mit der Achse o. d'-I., deren Winkelstellung ferngemessen werden soll, gekuppelt.
Soll, wie oben angenommen, die Genauigkeit der Übertragung 1/"° betragen, so wird
das Übersetzungsgetriebe zwischen der hinsichtlich ihrer Winkelstellung interessierenden
Achse und dem Steuerglied i so bemessen, daß dieses eine halbe Umdrehung vollführt,
wenn die genannte Achse sich aus der Nullstellung um '/1c° bewegt. Die Größe von
1111c° bildet also die V`bertragungseinheit, d. h. der übertragene Zahlenwert ist
mit 1/1c3 zu multiplizieren, um den wahren Winkelwert zu ermitteln. Diesen Multiplikationsfaktor
kann man selbstverständlich an den Anzeigegeräten eineichen. Die Wirkungsweise des
Gebergerätes ist demnach folgende: Dreht sich die hinsichtlich ihrer Winkelstellung
zu überwachende Achse um 1/"°, so vollführt das Steuerrad i eine halbe Umdrehung
und schließt hierbei den Kontakt iu, während die übrigen Teile der Gebereinrichtung
in Ruhe bleiben. Über den Kontakt i" wird das Relais R1 (Fig. i) eingeschaltet.
Es wird also der Zahlenwert i übertragen. Wird nun die Fernrohrachse über den Winkel
1/1c° hinaus weitergedreht, so gelangt das Steuerrad i in die zweite Hälfte der
vollen Umdrehung, oder, mit anderen Worten, es vollführt den zweiten Schaltschritt
und gelangt zu Beginn desselben in Eingriff mit dein Zwischenrad 21. Der Kontakt
i" wird geöffnet, das Steuerrad 2 dreht sich und schließt den Kontakt 2". Entsprechend
wird das Relais R1 (Fig. i) geöffnet und das Relais R= geschlossen. Es erfolgt die
Übertragung der Zahl 2. Bei der Weiterdrehung der zu überwachenden Achse vollführt
das Steuerrad i seinen dritten Schaltschritt, zu dessen Beginn der Kontakt i" wieder
geschlossen und der Eingriff
zwischen dem Rad i und dem Zwischenrad
21 unterbrochen wird, so dali das Steuerrad 2 in der am Ende seines ersten Schaltschrittes
erreichten Stellung stehenbleibt, in welcher der Kontakt 2" noch geschlossen ist.
Es sind also nunmehr sowohl der Kontakt i" wie der Kontakt 2" geschlossen, und entsprechend
sind die Relais R1 und R. (Fig. i ) geschlossen; es wird die Zahl 3 übertragen.
Bei der weiteren Drehung der mit dem Steuerglied i gekuppelten Fernrohrachse o.
dgl. vollführt das Steuerglied i den vierten Schaltschritt, d. h. es nimmt die gleiche
Stellung ein, die es beim zweiten Schaltschritt eingenommen hat. Mit der Drehung
des Steuerliedes i in den vierten Schaltschritt ist eine Drehung des Steuer-;@liedes
2 in den zweiten und eine Drehung des Steuergliedes 3 in den ersten Schaltschritt
verbunden. Es «-erden also die Kontakte i" und a, geöffnet, während der Kontakt
3" geschlossen wird. Entsprechend öffnen sich die Kontakte der Relais Ri und I?-(Fig.
i), -während der Kontakt des Relais R;; geschlossen wird. Es erfolgt also die Übertragung
der Zahl:. Die weitere Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Getriebes ist Hiernach
leicht verständlich. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig.3 mir fünf Steuerräder
dargestellt. Der weitere Ausbau des Getriebes finit einer größeren Zahl von Steuerrädern
ist jedoch ohne weiteres verständlich. Wenn, wie in der Darstellung nach Fig. -2
angenommen ist, als obere Grenze des Übertragungsbereichen die Zahl .1o96 = 2i=
gewählt wird, also die Anlage zur gleichzeitigen Übertragung von 13 Potenzen der
Zahl 2 ausgebildet ist, so enthält denieritsprechend das Getriebe nach Fig. 2 13
Steuerräder, von «-elchen jeweils das einzelne der Reibe mit dein vorhergehenden
über ein vollverzahntes Zahnrad gekuppelt und selbst so ausgebildet ist, daß es
bei einer vollen Unidrehung nur für deren Hälfte mit dem mit ihm zusammenarbeitenden
Zahnrad in Einriff steht. Es ist ersichtlich, daß inan das Getriebe auch in von
der Darstellung abweicliender Weise ausbilden kann, wesentlich ist allein, daß zwischen
den aufeinanderfolgenden Steuergliedern eine Geschwindiglceits-bzw. Drehzahluritersetzung
von i : 2 besteht.
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Die neue Einrichtung kann zur Fernübertragung von Winkelwerten, wie
Seitenwinkel eines Geschützes, eines Fernrohres, eine: Scheinwerfers usw. von -Entfernungswerten,
von Korrekturen für die Einstellung von Geschützen und für andere Zwecke, insbesondere
für artilleristische, angewendet werden.