DE923436C - Synchronisierverfahren, insbesondere fuer Telegraphengeraete - Google Patents

Description

In der Fernmeldetechnik, beispielsweise bei Drucktelegraphen, Bildtelegraphen, Fernseh- und ähnlichen Geräten, werden Synchronisierverfahren benutzt, bei denen die Drehzahl des gesteuerten Gerätes, vorzugsweise des Empfängers, durch vom steuernden Gerät, vorzugsweise vom Sender, übertragene Zeichen beeinflußt wird. Die üblichen Gleichlaufverfahren haben Pendelungen des Empfängers zur Folge, die sich besonders bei der TeIegraphie ungünstig auswirken. Dies sei zunächst an Hand von Fig. ι erläutert.

Die Fig. ι zeigt einen einzelnen telegraphischen Impuls von der Länge ii. Solche Impulse kommen beim Empfänger abgeflacht und verzerrt an. Daher wird nur ein kurzer Ausschnitt des Impulses für die Auswertung wirksam gemacht. Dieser Ausschnitt liegt beispielsweise beim Punkt Ai in. der Mitte des Impulses. Das Abtastverfahren heißt daher auch Mittenabtastung. Verändert sich nun die Phasenlage des Empfängers in bezug auf den Sender, d. h. läuft der Empfänger langsamer, so wandert der Abtastpunkt beispielsweise in Richtung des Punktest2. Um dies zu vermeiden, sind in bekannter Weise Synchronisiereinrichtungen vorgesehen. Über die Leitung übertragene Synchronisierimpulse oder die Telegraphierzeichen selbst werden örtlich mit der Phasenlage des Empfängers verglichen, und je nach dessen Abweichung von der Normallage erfolgt ein Eingriff in den Antrieb des Empfängers in Form einer Änderung

seiner Antriebsfrequenz im Sinne einer Wiederherstellung der richtigen Drehzahl und Phasenlage. Bei den bekannten Einrichtungen wird ein örtlicher Frequenzerzeuger, beispielsweise eine Stimmgabel, ein Schwingquarz oder ein Schwingungskreis, zur Erzeugung einer bestimmten Frequenz zusammen mit einem Tonrad für die Gleichlaufregelung benutzt. Bei derartigen Einrichtungen kann bei Abweichungen vom Synchronismus die Frequenz der ίο vom örtlichen Schwingungserzeuger gelieferten Steuerwechselspannung im korrigierenden Sinne geändert werden.

Ist bei solchen Einrichtungen die Drehzahl um einen gewissen Betrag gesunken, so wandert der Abtastpunkt beispielsweise von Ai nach A 2 in Fig. i. Wird nun durch den Eingriff die Drehzahl wieder bis auf den ursprünglichen Wert erhöht, so wandert zwar der Punkt A 2 nicht mehr weiter nach rechts, es erfolgt aber auch keine Rückwanderung zum Punkt A 1. Erst wenn die Drehzahl über den ursprünglichen Wert auf Grund des Eingriffes sich geändert hat, wird eine Rückwanderung erfolgen. Dann weicht aber die Drehzahl des Empfängers im umgekehrten Sinne von der des Senders ab, und der Abtastpunkt wird über A1 beispielsweise bis A 3 wandern, um dann unter dem Einfluß der Synchronisierung wieder den Rückweg anzutreten. Es ergeben sich also dauernde Pendelungen, die Ungenauigkeiten des Synchronisiervorganges erzeugen und das Eintreten eines stabilen Zustandes verhindern.

Es ist bekannt, die Amplitude solcher Pendelungen durch zusätzliche, in ihrer Wirkung vom Phasenfehler abhängige mechanische Mittel herabzusetzen oder die Auswirkungen der Pendelungen auf die eigentliche Empfängerwelle durch Einschaltung dämpfender Kupplungen zwischen dem pendelnden Antrieb und der zu beeinflussenden Empfängerwelle zu mildern. Eine derartige An-Ordnung ist jedoch bei den erforderlichen hohen Drehzahlen und infolge des notwendigen dauernden Arbeitens nicht zuverlässig genug und führt außerdem zu erheblichen mechanischen Beanspruchungen. Auch ist bei einer anderen bekannten Ausführungsform nur eine einmalige zusätzliche Beeinflussung des Antriebs im Sinne der Synchronisierung möglich. Das Grundübel der Pendelungen des Antriebs selbst läßt sich auf diesen Wegen nicht beheben.

Bei dem Synchronisierverfahren gemäß der Erfindung wird unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine von Pendelungen freie Regelung dadurch erreicht, daß während der Regelung sowohl eine bis zum nächsten Regelvorgang bleibende Nachstellung der Antriebsfrequenz im Sinne der Annäherung an den synchronen Lauf als auch eine kurzzeitige Frequenzänderung im Sinne der Richtigstellung der Phasenlage erfolgt.

Von besonderer Bedeutung ist es dabei, daß die letztgenannte, der Richtigstellung der Phasenlage dienende zusätzliche Änderung der Antrie'bsfrequenz jeweils nur kurzzeitig, d. h. vorübergehend erfolgt, daß dagegen die - erstgenannte Nachstellung der Antriebsfreqüenz - nach jedem Regelvorgang bestehenbleibt, bis durch einen folgenden Regelvorgang eine weitere Annäherung an den vom Rhythmus der übertragenen Zeichen vorgeschriebenen, dem sychronen Lauf des Empfängers entsprechenden Sollwert durchgeführt wird. Bei einer derartigen Regelung gehen in längeren Zeiträumen, beispielsweise Monaten und Jahren, stattfindende allmähliche Abweichungen der frequenzbestimmenden Glieder, z. B. einer Stimmgabel, nicht in den Regelvorgang ein. Für die Genauigkeit der Regelung ist vielmehr lediglich die Konstanz der Antriebsfrequenz innerhalb der Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Regelvorgängen maßgebend. Es läßt sich erreichen, daß auch bei längeren Übertragungsstörungen die Phasenabweichung des Empfängers das für die üblichen Telegraphiergeschwindigkeiten zulässige Maß nicht überschreiten.

Wird zur Steuerung der Antriebsfrequenz des Empfängers ein Stimmgabelsummer benutzt, so kann eine an sich bekannte Brückenschaltung Anwendung finden, in deren einer Diagonale der Antriebsmagnet der Stimmgabel liegt und deren einer Zweig einen in Abhängigkeit von der Phasenlage der synchronisierenden Zeichen verstellbaren Widerstand enthält, der bei seiner Verstellung die Stimmgabelfrequenz im Sinne der Wiederherstellung des synchronen Laufs ändert.

Abhängig von der Auswertung der synchronisierenden Zeichen, z. B. der Telegraphierzeichen selbst, kann das die Antriebsfrequenz bestimmende Glied, z. B. der ebengenannte veränderliche Widerstand in der Brückenschaltung eines Stimmgabelgenerators, durch einen Motor oder ein Schrittschaltwerk verstellt werden, um die gewünschte Nachstellung der Antriebsfrequenz zu bewirken. Diese Nachstellung bleibt dann jeweils bis zum folgenden Regelvorgang bestehen. Eine Regelung, die durch synchronisierende Zeichen zunehmender Phasenabweichung eingeleitet wird, geht also immer von diesem bei der vorhergehenden Regelung eingestellten Arbeitspunkt aus. Um außer der bleibenden Nachstellung der Antriebsfrequenz des Empfängers auch seine Phasenlage im Sinne einer Beseitigung der festgestellten Phasenabweichungen zu beeinflussen, werden beispielsweise bei jeder Frequenznachstellung kurzzeitig auch zusätzliche Widerstände ein- bzw. ausgeschaltet, die die Antriebsfrequenz vorübergehend ändern und den Abtastpunkt möglichst nahe an seine richtige 'Ausgangslage zurückschieben.

In an sich bekannter Weise kann eine Integrationsschaltung vorgesehen werden, so daß nur dann ein Eingriff erfolgt, wenn während einer gewissen Zeit eine größere Zahl von Korrektionsimpulsen wirksam geworden ist. Eine derartige Integrationsschaltung besteht beispielsweise aus Kondensatoren, deren Ladung jeweils ein Maß für die in einem gewissen Zeitraum gespeicherte Anzahl von. Korrektionsimpulsen ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch die Größe des Eingriffs bei einem Regelvor-

gang, d. h. der Betrag der Nachstellung der Antriebsfrequenz und der Rückführung der Phasenlage, jeweils von der Größe der Synchronismusabweichung des Empfängers abhängig gemacht werden. Dies kann bei der vorerwähnten Schaltung durch einen veränderlichen Widerstand geschehen, der jeweils in Abhängigkeit vom zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Regelvorgänge eingestellt wird.

ίο In den Fig. 2 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die Telegraphierzeichen werden vom Anker er des nicht dargestellten Empfangsrelais über den Kondensator C ι auf die Synchronisiereinrichtung weitergegeben. Bei jedem Umschlag des Ankers er des Empfangsrelais entsteht ein kurzer Ladestromstoß im Kondensator Ci. Diese Stromstöße werden durch die Graetzschaltung V1 gleichgerichtet und über Kontakte iii bzw. K 2 des Telegraphenverteilers dem Kondensator C 2 oder C 3 zugeführt. Bei voreilender Verzerrung ist im Augenblick des Relaisumschlags Kontakt Kι geschlossen, und der Ladestromstoß von Ci fließt über C 2. Da C2 groß gegenüber Ci ist, wird seine Spannung nur um einen kleinen Betrag erhöht. Bei nacheilender Verzerrung der empfangenen Zeichen wird der Kondensator C 3 geladen.

Die Kondensatoren C 2 und C 3 entladen sich über hohe Widerstände W2 bzw. W3 und die beiden Wicklungen des Differentialrelais R1 mit großer Zeitkonstante. Die Kondensatoren nehmen daher eine Spannung an, die der Häufigkeit der voreilend bzw. nacheilend verzerrten Schritte entspricht. Bei günstigster Phasenlage der Abtastung treffen auf C 2 und C 3 gleich viele Ladestromstöße, so daß die Spannung beider Kondensatoren gleich groß ist. Die Ströme in den beiden Wicklungen des Relais R1 heben sich in ihrer Wirkung auf, und der Anker r 1 bleibt in seiner Mittelstellung stehen. Ri ist ein gepoltes Relais mit Mittelstellung.

Bleibt der Empfänger in seiner Phase etwas zurück, so treffen mehr Ladestromstöße aiii K ι und damit C2. Der Strom in der linken Relaiswicklung überwiegt, und π legt sich gegen den + -Kontakt. Der Verstellmotor VM, dessen Feld dauernd erregt ist, wird nun mit +-Strom im Ankerkreis gespeist und läuft in bestimmtem Drehsinne an. Über ein Schneckengetriebe wird der Widerstand W'4 in solchem Sinne verstellt, daß die Frequenz der Stimmgabel gesteigert wird. Der Widerstand W4 liegt in dem Zweig I-II einer an sich bekannten Brückenschaltung eines Stimmgabelsummers. Am Punkt III dieses Stimmgabelsummers ist über einen Kondensator Cg der Verstärkerausgang angeschlossen, während über die Leitungen α und b die Stimmgabelfrequenz an den Eingang des gleichen Verstärkers abgegeben, wird. Die verstärkte Wechselspannung wirkt in an sich bekannter Weise auf ein Tonrad zur Steuerung der Motordrehzahl.

Um nun die eingangs erwähnten Pendelungen zu vermeiden, ist die von den Relais R 2 und R 3 gesteuerte Rückführung vorgesehen. Relais R 2 ist neutral, während i?3 polarisiert ist. Im stromlosen Zustand ist durch f2 der Widerstand W6 kurzgeschlossen und außer W4 noch der kleine Widerstand W 5 in den Brückenzweig I-II eingeschaltet. Gleichzeitig mit dem Motor werden R 2 und i?3 erregt. Bei dem betrachteten Zurückbleiben des Empfängers geht r$ nach unten und r2 nach oben, so daß W 5 und W6 vorübergehend kurzgeschlossen sind. Dadurch wird die Stimmgabelfrequenz, abgesehen von der dauernden, sehr kleinen Verstellung durch W 4, vorübergehend erhöht. Ein zweiter Kontakt r 21 von R 2 überbrückt die Kondensatoren C 2 und C 3 durch einen hohen Widerstand Wy. Die verschieden hohen Spannungen von C2 und C 3 gleichen sich langsam aus, bis R ι in die Mittellage zurückkehrt. Dann bleibt der Motor stehen, und die Relais R 2 und R 3 werden wieder stromlos. Durch W4 wurde also' die Frequenzabweichung ausgeglichen, durch den vorübergehenden Kurzschluß von W 5 die Phase des Empfängers etwas vorgedreht. Die Größe der Frequenzkorrektion kann durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und W4 bzw. Wy, die Größe der Phasenkorrektion durch W 5 und W 6 beeinflußt werden. W 5 und W 6 sind so klein, daß bei ihrer Tastung keine störenden Pendelungen des Tonrades entstehen.

Bei Voreilung des Empfängers werden r 2 und 7-3 nach oben gelegt, wodurch W 5 und W 6 eingeschaltet werden und die Frequenz vorübergehend gesenkt wird.

Die Integrationszeit der Schaltung ist gegeben durch C 2 und W 2. Die Größe von C 2 (Papierkondensator) ist durch seine räumlichen Abmessungen begrenzt, W 2 durch die Ansprechempfindlichkeit des Differentialrelais. Der Schwellwert der Spannungsdifferenz zwischen C2 und C 3, bei der die Korrektionseinrichtung anspricht, ist ebenfalls durch die Empfindlichkeit des Differentialrelais nach unten begrenzt. Will man größere Integrationszeiten und kleinere Schwellwerte erreichen, so muß man mit Röhrenschaltungen arbeiten.

Eine solche Schaltung unter Verwendung von Verstärkerröhren ist in Fig. 3 dargestellt. Die Schaltung unterscheidet sich von der in Fig. 2 ferner dadurch, daß an Stelle des Relais mit Mittelstellung R ι zwei normale Telegraphenrelais R ι und Ri' verwendet sind, und daß zwischen die empfindlichen Kontakte der Telegraphenrelais und ■ den Motor die neutralen Schaltrelais R 2 und R 3 geschaltet sind. Der Kondensator C ι ist aufgeteilt in Ci und Ci', um eine galvanische Kopplung zwischen Telegraphierkreis und Röhrenkreis zu verhindern. Mit der Spannung an dem Kondensator C 2 bzw. C 3 wächst der Anodenstrom in der Röhre Röi bzw. Rö2. Bei gleicher Ladung von C2 und C 3 hebt sich die Wirkung der Anodenströme in den Wicklungen α und b der Relais Ri und Ri' auf, und die Haltewicklungen c halten die Anker π und r 1' in der gezeichneten Stellung. Bleibt der Empfänger zurück, so überwiegt der Anodenstrom in den Wicklungen α der Relais und legt r ι nach

links. 'R2 legt mit f23 +-Spannung an den Anker des Verstellmotors, schließt mit Ύ22 W $ kurz und überbrückt mit r2i C2 und C3 durch Wy. Die Ladungen von C 2 und C 3 gleichen sich langsam aus, bis R ι in die Normallage zurückkehrt und die Ausgangsstellung der Schaltung wieder herstellt. Bei Voreilung des Empfängers erfolgt die Verstellung im umgekehrten Sinne.

Soll die Größe des Eingriffs bei der Korrektion abhängig von der Größe der Drehzahlabweichung des Empfängers gemacht werden, so läßt sich dies durch einen veränderbaren Widerstand Wy erreichen. Bei sehr geringen Abweichungen des Empfängers wird die Korrektion in sehr großen Abständen erfolgen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Laufzeit des Motors und damit die Frequenznachstellung klein zu halten. Hierzu kann eine Zusatzeinrichtung nach Fig. 4 verwendet werden. Ein vom Verteiler angetriebenes, langsam laufendes Schaltwerk 5 verstellt den Schleifer des Widerstandes Wy langsam aus der Anfangsstellung a in die Endstellung e. Am Ende jeder Korrektionsperiode werden durch den Abfall von r 2 bzw. r 3 durch Kondensatorstromstoß die Magneten Mx und M2 erregt, und die Feder F bringt das Schaltwerk in die Anfangsstellung zurück. Je größer die Abstände zwischen zwei Korrektionen sind,· desto weiter ist in der Zwischenzeit das Schaltwerk verstellt worden, und desto kleiner ist Wy. Nach dem Ansprechen von Ri und R2 bzw. Ri' und 2?3 wird daher der Ladungsausgleich zwischen C 2 und C 3 rasch erfolgen, und die Laufzeit des Motors VM. ist klein.

Im drahtlosen Betrieb, besonders beim Arbeiten mit Kurzwellen, ist es vielfach zweckmäßig, nur die Anfänge der Signalschritte zur Korrektion heranzuziehen. Die Enden der Signalschritte sind durch den Verbreiterungseffekt mehr oder weniger unscharf. Bei der Schaltung nach Fig. 5 fließen die Ladestromstöße von Ci beim Zeicheneinsatz über den Gleichrichter V 2 zur Korrektionseinrichtung. Die Ladestromstöße am Zeichenende dagegen werden vom Gleichrichter V 3 abgeleitet.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren zur Synchronisierung von Fernmeldegeräten, insbesondere Telegraphengeräten, durch Regelung ihrer Antriebsfrequenz, beispielsweise der Frequenz einer durch einen Stimmgabelgenerator erzeugten örtlichen Steuerwechselspannung, in Abhängigkeit von der Phasenlage des Empfängers in bezug auf die vom Sender übertragenen Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß während der Regelung sowohl eine bis zum nächsten Regelvorgang bestehenbjleibende Nachstellung der Antriebsfrequenz im Sinne der Annäherung an den synchronen Lauf als auch eine kurzzeitige zusätzliche Frequenzänderung im Sinne der Richtigstellung der Phasenlage erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Änderung der Antriebsfrequenz jeweils von der Größe der Abweichung vom Synchronismus abhängt, derart, daß bei großen Abweichungen eine große, bei kleinen Abweichungen eine kleine Änderung der Antriebsfrequenz erfolgt.
3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Hilfe eines die Antriebsfrequenz bestimmenden Stimmgabelgenerators, dessen Antriebsmagnet in einer Brückenschaltung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brückenzweige (I-II) einen in Abhängigkeit von der Phasenlage der synchronisierenden Zeichen verstellbaren Widerstand (W4) enthält, durch dessen Verstellung die Stimmgabelfrequenz im Sinne der Annäherung an den synchronen Lauf geändert wird.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Hilfe eines die Antriebsfrequenz bestimmenden örtlichen Generators, vorzugsweise eines Stimmgabelgenerators, dadurch gekennzeichnet, daß die durch einen Regelvorgang bewirkte Einstellung eines frequenzbestimmenden Gliedes, z. B. eines Widerstandes (W4), jeweils bis zur Einleitung des nächsten Regelvorganges erhalten bleibt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet; daß weitere frequenzbestimmende Glieder, z.B. Widerstände (W5, W6), vorgesehen sind, die zur Durchführung einer kurzzeitigen zusätzlichen Frequenzänderung im Sinne einer Phasenkorrektion nur vorübergehend beeinflußbar, beispielsweise zu- oder abschaltbar sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zusätzliche Widerstände (W5, W6) vorgesehen und von Steuerschaltmitteln (R2, .K3) derart abhängig sind, daß bei Frequenzänderung in einem Sinne der eine Widerstand vorübergehend abschaltbar, bei Frequenzänderung im anderen Sinne der andere Widerstand vorübergehend zuschaltbar ist.
7. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einleitung einer Änderung der Antriebsfrequenz Schaltmittel, vorzugsweisegepolteRelais (R 1 inFig.2, R1 und R1' in Fig. 3), vorgesehen sind, deren Schaltstellung vom Ladungsverhältnis zweier Kondensatoren (C2, C 3) abhängt und der jeweilige Ladungszustand jedes dieser Kondensatoren von der Anzahl und Länge der in einem bestimmten Zeitraum bei Phasenabweichung des Empfängers gegenüber den empfangenen Zeichen in dem einen oder anderen Sinne durch Phasenvergleich gebildeten Korrektionsimpulse bestimmt ist (Integrationsschaltung).
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel für die Einleitung einer Änderung der Antriebsfrequenz aus einem gepolten Mittelstellungsrelais (Ri) bestehen, dessen Einstellung in die eine oder

   andere Endlage von dem Ladungsverhältnis der integrierenden Kondensatoren (C 2, C 3) abhängig ist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einleitung einer Änderung der Antriebsfrequenz die integrierenden Kondensatoren (C 2, C 3) durch einen Entladewiderstand (Wy) überbrückt werden, dessen Größe die Dauer des Regelvorganges bestimmt.
10. 10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Änderung der Antriebsfrequenz von einem veränderlichen Mittel, z. B. Widerstand (Wj), abhängig ist, welches nach jedem Regelvorgang laufend von seiner Ausgangsstellung aus im Sinne einer Verringerung der Größe der Antriebsfrequenzänderung verstellt und bei jedem Regelvorgang wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Entladewiderstandes (W7) veränderlich und von dem jeweiligen zeitlichen Abstand der Regelvorgänge abhängig ist.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, insbesondere für drahtlosen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung nur die Zeicheneinsätze benutzt werden, indem diese über einen Gleichrichter der Korrektionseinrichtung zugeführt, die Zeichenenden dagegen durch den Gleichrichter unterdrückt werden.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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