DE925397C

DE925397C - Device for remote transmission of measured values, etc. Like. By means of position-modulated pulses

Info

Publication number: DE925397C
Application number: DEG9143A
Authority: DE
Inventors: Paul Francois Marie Gloess
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-19
Filing date: 1952-06-20
Publication date: 1955-03-21

Description

Vorrichtung zur Fernübertragung von Meßwerten u. dgl. mittels lagemodulierter Impulse Das Patent grr 594 betrifft die Übertragung der Augenblicksstellung eines beweglichen Organs (im Hauptpatent bewegliches Teil genannt), das sich längs einer gegebenen Bahn bewegt, und zeichnet sich durch die Verwendung elektrischer Impulse mit verzögerter Fortpflanzung aus, die diese Bahn überstreichen und die man wieder abnimmt, ohne daß sich im Betrieb eine Reibung des beweglichen Organs bemerkbar macht. Der verzögerte Impuls wird. mittels einer Verzögerungsleitung erzeugt, der ein als Ursprungsimpuls oder -signal bezeichneter, periodisch wiederkehrender Impuls aufgedrückt wird, und der Lageimpuls (auch Positionsimpuls genannt) stellt in bezug auf den Ursprungsimpuls eine- die Augenblicksstellung des beweglichen Organs kennzeichnende Verzögerung dar.Device for remote transmission of measured values and the like by means of position-modulated Impulse The patent grr 594 concerns the transmission of the momentary position of a movable organ (called movable part in the main patent), which extends along a moves given path, and is characterized by the use of electrical impulses with delayed reproduction, which sweep this path and which one again decreases without friction of the movable organ noticeable during operation power. The delayed pulse will. generated by means of a delay line, the a periodically recurring pulse called the original pulse or signal is pressed, and the position pulse (also called position pulse) is related on the original impulse a characterizing the momentary position of the movable organ Delay.

Im Hauptpatent ist bereits eine einen Generator bildende Vorrichtung beschrieben, mit der sich diese Bedingungen verwirklichen lassen und die ein vorzugsweise kapazitives Kopplungsmittel enthält, das die Leitung überstreicht und dauernd den Eingangskreis mit dem Ausgangskreis über einen Teilabschnitt der Verzögerungsleitung verbindet, der sich mit der Stellung des Kopplungsmittels ändert.The main patent already has a device forming a generator described, with which these conditions can be realized and the one preferably contains capacitive coupling agent that sweeps over the line and continuously the Input circuit with the output circuit over a section of the delay line connects, which changes with the position of the coupling means.

In den beispielsweise beschriebenen Ausführungsformen, bildet dieses Kopplungsmittel eine Kapazität unmittelbar mit dem die verteilte Selbstinduktivität der Leitung darstellenden Leiter und überstreicht hierbei die Leitung unmittelbar, die in bezug auf die im Betrieb durchlaufene Bahn eine möglichst symmetrische Gestalt hat.In the exemplary embodiments described, this forms Coupling means a capacitance directly with which the distributed self-inductance the Conductor representing the line and in doing so, sweeps over the line directly, the as symmetrical as possible in relation to the path traversed during operation Has.

Die Erfindung hat eine andere Ausführungsform des Generators zum Gegenstand. Gemäß der Erfindung werden nämlich das bewegliche Kopplungsmittel und die Leitung dadurch räumlich voneinander getrennt, daß die Verzögerungsleitung mehrere Anschlußpunkte hat, die mit festen Kopplungsbelegen verbunden sind, die längs der Bahn des beweglichen Organs verteilt sind und von einem, von diesem Organ angetriebenen beweglichen Beleg überstrichen werden, so daß der bewegliche Beleg sich in kapazitiver Kopplung mit den festen Belegen befindet.Another embodiment of the generator is an object of the invention. According to the invention namely the movable coupling means and the line spatially separated from one another in that the delay line has several connection points which are connected to fixed coupling documents that run along the path of the movable Organ are distributed and by a movable document driven by this organ be painted over, so that the movable document is in capacitive coupling with the firm receipts.

Die Kopplung entsteht hierbei zwischen dem von einem beliebigen beweglichen Steuerorgan, dessen Stellung übertragen werden soll, angetriebenen beweglichen Beleg und einem oder zwei festen, ständig mit der Verzögerungsleitung verbundenen Belegen, denen der bewegliche Beleg jeweils gerade gegenübersteht. Die Verzögerungsleitung kann auf diese Weise von dem beweglichen Teil des Generators entfernt angeordnet werden und eine von seiner Bahn möglichst unabhängige Gestalt erhalten. Sie kann in jeder gewünschten Form im Hinblick darauf ausgestaltet werden, wie die Geschwindigkeit der Fortpflanzung sowie das dieser zugrunde liegende Gesetz am besten festgelegt wird.The coupling arises here between that of any movable one Controller whose position is to be transferred, powered moving document and one or two fixed documents permanently connected to the delay line, which the movable document is currently facing. The delay line can in this way be arranged away from the moving part of the generator and are given a shape that is as independent as possible of its orbit. she can can be designed in any desired form in terms of speed of reproduction and the law on which it is based are best established will.

Der bewegliche Beleg erhält eine dem festen Beleg entsprechende Länge und ein Profil oder eine Gestalt, die das Abstimmgesetz des Generators verbessert.The movable document is given a length corresponding to the fixed document and a profile or shape that improves the tuning law of the generator.

Im Fall der Anwendung der Erfindung bei Meßinstrumenten werden die festen Belege und der mit ihnen eine konstruktive Einheit bildende bewegliche Beleg in dem Gehäuse des Instruments untergebracht, dessen bewegliches Glied den die Überstreichung ausführenden Beleg antreibt und der durch eine Mehrzahl von Verbindungen mit den Anschlußpunkten auf der Verzögerungsleitung verbunden ist.In the case of application of the invention to measuring instruments, the fixed documents and the movable document that forms a constructive unit with them housed in the housing of the instrument, the movable member of which the sweep executing document drives and through a plurality of connections with the Connection points on the delay line is connected.

In bestimmten Fällen kann eine einzige gemeinsame Verzögerungsleitung mit verzögerten Impulsen eine Mehrzahl von Meßinstrumenten oder beliebigen anderen Lagemodulatoren speisen, deren feste Belege parallel mit dieser Leitung verbunden sind.In certain cases a single common delay line can be used with delayed pulses a plurality of measuring instruments or any other Feed position modulators whose fixed documents are connected in parallel with this line are.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die Zeichnung; in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In ihr zeigt Fig. z das elektrische Schaltbild des erfindungsgemäßen Generators lagemodulierter Impulse im ganzen und seine Anwendung auf die Übertragung der Stellung eines Meßinstruments mittels dieser Impulse, Fig.2 in Vergrößerung eine Zwischenstellung des beweglichen Kopplungsbeleges, Fig. 3 in Form eines Diagramms die Bildung des Positionssignals bei dieser Stellung des Beleges, Fig. q, den charakteristischen Verlauf- der Wirkungsweise des Generators mit den Verzögerungszeiten in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Beleges, Figg. 5 eine vorteilhafte Ausgestaltung des festen und der beweglichen Belege des Generators als einer Einheit, insbesondere bei einem Meßinstrument.The drawing is used for a better understanding of the invention; in the Embodiments are shown. In it Fig. Z shows the electrical circuit diagram of the generator according to the invention position-modulated pulses as a whole and its application on the transmission of the position of a measuring instrument by means of these pulses, Fig.2 an enlarged intermediate position of the movable coupling document, FIG. 3 in In the form of a diagram, the formation of the position signal for this position of the document, Fig. Q, the characteristic course of the mode of operation of the generator with the Delay times depending on the position of the movable document, Figg. 5 shows an advantageous embodiment of the fixed and movable documents of the generator as a unit, especially in a measuring instrument.

In Fig. z wird die Verzögerungsleitung von einem Leiter 5, der in Form einer Wendel ihre verteilte Selbstinduktivität bildet, und von einem Leiter 7 gebildet, der mit der Wendel in kapazitiver Kopplung steht und die verteilte Kapazität bildet. Die Selbstinduktivitätkann insbesondere aus einer großen Zahl von koaxialen hintereinandergeschalteten Spulen bestehen, die vorzugsweise auf dem gleichen Träger so dicht wie nur möglich nebeneinander aufgereiht sind. Ihre Selbstindulktivitäten sind mit den Ziffern 5', 5", 5"' usw. bezeichnet. Der Leiter 7 kann insbesondere die Gestalt einer metallischen Schicht haben, die auf der äußeren oder inneren Oberfläche der Spulen angebracht und von ihnen durch eine dünne Isolierschicht von hoher Dielektrizitätskonstante isoliert ist. Jede beliebige andere Konstruktion der Verzögerungsleitung, die die gewünschten Fortpflanzungszeiten und Fortpflanzungsgesetze verwirklicht, läßt sich in Betracht ziehen, wenn man sich von der gegenwärtig schon bekannten Technik solcher Leitungen leiten läßt. Die beiden Leiter sind durch den angepaßten Widerstand ro verbunden, während das andere Ende des Leiters 7 an Erde liegt. Die Leitung wird mit periodisch wiederkehrenden Impulsen gespeist, insbesondere mit fester periodischer Frequenz durch den Eingangskreis E, der zwischen der mit der Leitung verbundenen Klemme 8 und der an Erde gelegten Klemme g liegt. Dieser Kreis E kann einen örtlichen Generator für kurze Impulse bilden und von beliebiger bekannter Art .sein; er 'kann aber auch der Empfangskreis für Speisesignale sein, die von einem entfernten Posten herrühren, dessen Stellung wiedergegeben werden soll.In Fig. Z, the delay line is led by a conductor 5, which in Form of a helix forms its distributed self-inductance, and from a conductor 7 formed, which is in capacitive coupling with the helix and the distributed capacitance forms. The self-inductance can in particular consist of a large number of coaxial there are cascaded coils, preferably on the same carrier are lined up as close together as possible. Your self-indulgences are denoted by the numbers 5 ', 5 ", 5"' etc. The conductor 7 can in particular have the shape of a metallic layer on the outer or inner surface of the coils and attached to them by a thin insulating layer of high dielectric constant is isolated. Any other construction of the delay line that does the desired reproduction times and reproductive laws can be realized to consider if you move from the currently known technique of such Lets conduct lines. The two conductors are ro through the matched resistance connected, while the other end of the conductor 7 is connected to earth. The line will fed with periodically recurring pulses, in particular with fixed periodic ones Frequency through the input circuit E, that between the one connected to the line Terminal 8 and terminal g, which is connected to earth. This circle E can be a local Form generator for short pulses and of any known kind .be; he can but also be the receiving circuit for feed signals from a remote station originate whose position is to be reproduced.

Das Modulatororgan, dessen Stellung übertragen werden soll, wird durch den vom Motor M angetriebenen Arm z dargestellt. Dieser Arm kann das bewegliche Glied eines Meßinstruments G sein, bei dem dann z den Zeiger darstellt. Dieser trägt mittels eines isolierenden Querstückes b einen leitenden Schaft a, der seinerseits an seinen beiden Enden einen Beleg 2' bzw. 2" trägt. Der Beleg 2' befindet sich in elektrostatischer Kopplung mit den festen Belegen KI, K2; K3, K4 usw., die bogenförmig längs seiner Bahn verteilt sind, so daß er sie überstreichen kann. Der Beleg 2" .ist mit einer festen langges,treckten Elektrode 3 gekoppelt und überstreicht sie im Zug sesner Bewegung. Die beiden Belege 2 bilden zwischen dem Satz der festen Belegungen und der Elektrode 3 eine kapazitive Verbindung, die dauernd über der ganzen im Betrieb durchlaufenen Bahn aufrechterhalten bleibt. Die festen Belege K sind durch Drähte fi, f2, f3 USW-mit den entsprechenden Anschlußpunkten auf den hintereinanderfolgenden Abschnitten der Verzögerungsleitung verbunden. Im Betriebszustand durchläuft der von dem Organ E gelieferte Impuls die Verzögerungsleitung und erscheint mit zunehmenden Verzögerungen an den Belegen K. Er wird durch den beweglichen Beleg 2' abgenommen, tritt zu dem Beleg 2" über und erscheint dann durch Vermittlung der Elektrode 3 im Ausgangskreiis iq:, wo er in bezug auf den Speiseimpuls eine bestimmte Verzögerung darstellt, die durch den Teilabschnitt der Verzögerungsleitung bestimmt wird, der gerade in Reihe in den Stromkreis eingeschaltet und durdh die Stellung des beweglichen Kopplers festgelegt ist. Im dargestellten Fall steht das Kopplungselement dem Beleg K3 gegenüber, und der Betriebsstromkreis enthält in Reihe die Impulsquelle E, die Abschnitte 5' und 5" der Verzögerungsleitung, die Kopplungen K,-:2' und 2"-3, die Elektrode 3 und die Ausgangsklemme 14, die durch eine Kapazität 17 an Erde gelegt ist. Diese Kapazität kann von der Eingangskapazität einer Verstärkerröhre und der verteilten Kapazität der Verbindungsleitungen gebildet werden. Sie ist mit einem gewissen, durch die Schwundkreise bedingten erhöhten Widerstand verknüpft, wobei die ganze Anordnung einen Stromkreis mit niedriger Zeitkonstante bildet. Der als Positionsimpuls bezeichnete abgenommene Impuls P ist auf diese Weise in bezug auf den Speiseimpuls um ein Zeitintervall verschoben, das die Stellung des Instrumentenzeigers kennzeichnet.The modulator element whose position is to be transmitted is represented by the arm z driven by the motor M. This arm can be the movable member of a measuring instrument G, in which z then represents the pointer. By means of an insulating crosspiece b, this carries a conductive shaft a, which in turn carries a document 2 'or 2 "at both ends. The document 2' is electrostatically coupled to the fixed documents KI, K2; K3, K4, etc. , which are distributed in an arc along its path so that it can sweep over it. The document 2 "is coupled to a fixed, elongated, elongated electrode 3 and sweeps it over in the course of its movement. The two documents 2 form a capacitive connection between the set of fixed coverings and the electrode 3, which connection is permanently maintained over the entire path traversed during operation. The fixed documents K are connected by wires fi, f2, f3 USW- to the corresponding connection points on the successive sections of the delay line. In the operating state, the pulse supplied by the organ E runs through the delay line and appears with increasing delays at the documents K. It is removed by the movable document 2 ', passes over to the document 2 "and then appears through the intermediary of the electrode 3 in the output circuit iq :, where it represents a certain delay in relation to the feed pulse, which is determined by the section of the delay line which is currently connected in series in the circuit and is determined by the position of the movable coupler. In the case shown, the coupling element is the document K3 opposite, and the operating circuit contains in series the pulse source E, the sections 5 'and 5 "of the delay line, the couplings K, -: 2' and 2" -3, the electrode 3 and the output terminal 14, which is connected by a capacitance 17 This capacitance may depend on the input capacitance of an amplifier tube and the distributed capacitance of the connecting lines forms are. It is associated with a certain increased resistance caused by the fading circles, the entire arrangement forming a circuit with a low time constant. The picked up pulse P, referred to as the position pulse, is in this way shifted with respect to the feed pulse by a time interval which characterizes the position of the instrument pointer.

Um dieses Zeitintervall elektrisch messen und es insbesondere fernübertragen zu können, kann man diesen Positionsimpuls P und den von E gelieferten Speiseimpuls auf zwei getrennten Wegen übertragen. Im Fall der Übertragung durch einen einzigen Kanal und im Hinblick auf die Möglichkeit der Unterscheidung dieser beiden Impulse besteht eine vereinfachte Lösung darin, den Speiseimpuls in einen Ursprungsimpuls von charakteristischer Gestalt durch eine beliebige Zusatzvorrichtung O umzuwandeln und diese Zusatzvorrichtung unmittelbar an die Klemme 2o der Elektrode 3 anzuschließen. Infolgedessen kann an der Ausgangsklemme 14 eine Folge von Ursprungsimpulsen O und Positionsimpulsen P abgenommen werden, die durch ein Zeitintervall getrennt sind, das die Stellung des Kopplungsorgans und damit die Anzeige des Instruments kennzeichnet.To measure this time interval electrically and in particular to transmit it remotely one can use this position pulse P and the feed pulse supplied by E. transmitted in two separate ways. In the case of transmission by a single Channel and with a view to the possibility of distinguishing between these two impulses A simplified solution consists in converting the feed pulse into an original pulse of characteristic shape by any additional device O to convert and to connect this additional device directly to the terminal 2o of the electrode 3. As a result, a sequence of original pulses O and Position pulses P are picked up, which are separated by a time interval, which identifies the position of the coupling element and thus the display of the instrument.

Der Durchlaufsinn des Positionsimpulses im Generator kann wohlgemerkt auch umgekehrt werden, und die Speisequelle E kann unmittelbar mit der Klemme 14 verbunden werden, während der verzögerte Impuls an der Klemme ä der Leitung abgenommen werden kann.The direction of passage of the position impulse in the generator can be noted can also be reversed, and the supply source E can be connected directly to terminal 14 connected, while the delayed pulse is picked up at terminal ä of the line can be.

In Fig. 3 ist die Gestalt des von dem Generator gelieferten Positionssignals durch die Kurve P in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. P1 entspricht dem abgenommenen Signal für die Stellung des beweglichen Beleges gegenüber dem festen Beleg K1. Wenn der bewegliche Beleg sich gegenüber dem Beleg K2 befindet, erscheint das Signal P2 usw. Die beiden Signale sind um ein Zeitintervall t ver-,choben, das durch die Kapazität und Selbstinduktivität jedes Abschnittes der Verzögerungsleitung zwischen zwei äufeinänderfolgeriden Anschlußpunkten bestimmt wird. Wenn man diese Verschiebungen t in Abhängigkeit von der Stellung L des Beleges aufträgt, erhält man eine Reihe von Punkten der Abstimmcharakteristik des Generators, die alle längs einer geraden Linie verteilt sind, wie Fig. 4 zeigt, in der die Gesamtverzögerung in bezug auf das Ursprungssignal die Ordinate bildet. Wenn die Belegplatte 2' eine symmetrische Mittelstellung zwischen den Belegen K einnimmt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sie sich in .symmetrischer Kopplung mit ihnen und überträgt zwei Signale V1 und T12, die von den Induktionen zwischen den Hälften der Belege herrühren, wobei jedes Signal die Halbamplitude der Signale P1 und P2 aufweist. Die vektorielle Summe dieser Signale V1 und T12 ergibt das Positionssignal Pi, das dieser Zwischenstellung entspricht und um 2 verschoben ist. In Auswirkung der Symmetrie liegen die diesen Verschiebungen entsprechenden Zwischenpunkte in gleicher Weise verteilt auf der geraden Linie der Abstimmcharakteristik der Fig. 4. Im Endergebnis geht die Abstimmkurve durch alle diese Punkte, wobei sie zwischen ihnen einer geringen kontinuierlichen Abweichung von sinusförmigem Verlauf unterworfen ist. Die Abstimmung isst praktisch progressiv und führt nur zu einem geringen Fehler. Er kann praktisch auf Null heruntergedrückt und die Messung -sehr genau gemacht werden, wenn man dem beweglichen Beleg 2' ein geeignetes Profil gibt, mit dem sich die Amplituden der durch die beiden festen Belege induzierten Ströme gegenseitig ausgleichen lassen, insbesondere wenn man ein elliptisches Profil, das in Richtung der Überstreichung mit seinen Enden spitz ausläuft, oder ein rautenförmiges Profil wählt.In Fig. 3 the shape of the position signal supplied by the generator is shown by the curve P as a function of time. P1 corresponds to the picked up signal for the position of the movable document in relation to the fixed document K1. If the movable document is opposite the document K2, the signal P2 appears etc. The two signals are shifted by a time interval t, which is determined by the capacitance and self-inductance of each section of the delay line between two mutually consecutive connection points. If these shifts t are plotted as a function of the position L of the document, a series of points of the tuning characteristics of the generator are obtained, all distributed along a straight line, as shown in FIG. 4, which shows the total delay with respect to the original signal forms the ordinate. When the receipt plate 2 'assumes a symmetrical central position between the receipts K, as shown in Fig. 2, it is in .symmetrical coupling with them and transmits two signals V1 and T12, which result from the inductions between the halves of the receipts, each signal having the half-amplitude of signals P1 and P2. The vectorial sum of these signals V1 and T12 results in the position signal Pi, which corresponds to this intermediate position and is shifted by 2. As a result of the symmetry, the intermediate points corresponding to these shifts are distributed in the same way on the straight line of the tuning characteristic in FIG. The voting practically eats progressively and results in little error. It can practically be reduced to zero and the measurement can be made very precisely if the movable document 2 'is given a suitable profile with which the amplitudes of the currents induced by the two fixed documents can be compensated for, especially if one has an elliptical profile that tapers at its ends in the direction of the sweep, or selects a diamond-shaped profile.

In Fig. 5 werden die festen Belege K1, K2 USW. von einem aus Isolierstoff bestehenden Block S getragen, der gekrümmt ist und sich der Bahn des beweglichen Beleges 2' anschmiegt, der sich an den Elektroden K dicht über sie hinweglaufend vorbeibewegt. Diese Elektroden können ohne Schwierigkeiten von einem metallischen Überzug gebildet werden, der auf dem Block S durch Aufstäuben, Aufstreichen oder in beliebiger anderer Weise erzeugt wird. Der Beleg 2" läuft im Betrieb an der gekrümmten Elektrode 3 entlang. Sie wie auch der Block S bilden Teile eines Meßinstruments und können im Innern seines Gehäuses auf beliebige, nicht dargestellte Weise befestigt werden. Als Steuerorgan wirkt der Zeiger i des Instruments, der über die Skala B auf der Stirnseite des Blockes S hinwegstreicht. Diese ganze Anordnung ist in einem gewissen Abstand von( der Verzögerungsleitung angeordnet und mit ihr durch die Drähte f, nämlich f1, f2 USW.' verbunden, die durch in dem Block vorgesehene Löcher hindurchtreten.In Fig. 5, the fixed documents K1, K2, etc. borne by a block S made of insulating material, which is curved and clings to the path of the movable document 2 ', which moves past the electrodes K closely over them. These electrodes can be formed without difficulty by a metallic coating which is produced on the block S by sputtering, brushing or in any other way. The document 2 ″ runs along the curved electrode 3 during operation. They, like the block S, form parts of a measuring instrument and can be fastened inside its housing in any manner not shown the scale B sweeps away on the face of the block S. This whole arrangement is arranged at a certain distance from (the delay line and connected to it by the wires f, namely f1, f2 etc. ' which pass through holes provided in the block.

Dieselbe Verzögerungsleitung kann in gleicher Weise mit einer oder mehreren übereinstimmenden Vorrichtungen verbunden sein, die zu anderen Meßinstrumenten gehören, wobei sie parallel mit der gemeinsamen Verzögerungsleitung verbunden sind und durch eine gemeinsame Quelle-periodischer Impulse gespeist werden.The same delay line can be used in the same way with an or several matching devices connected to other measuring instruments connected in parallel to the common delay line are and fed by a common source of periodic pulses.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for remote transmission of measured values and the like by means of position-modulated pulses depending on the position of a movable member according to patent gii 594, characterized in that the delay line has several connection points connected to fixed coupling documents distributed along the path of the movable member and are swept over by a movable document driven by this organ, so that the movable document is in capacitive coupling with the fixed documents.

2. Device according to Claim i, characterized in that the movable document is diamond-shaped or elliptical tapering profile and a length equal to that of the has solid evidence.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that a second movable document is coupled to a fixed elongated electrode, which extends along the entire path of the movable organ.

4. Device according to claim i, characterized in that a single delay line is in parallel with a plurality of instruments with movable, in its position to be transmitted Organ is connected, each instrument provided with its own electrode system is.