DE717887C - Empfaenger fuer winkelgetreue Fernuebertragungseinrichtungen zur Fernanzeige von Flaechen- und Raumwinkeln beliebiger Groesse - Google Patents

Description

In der Technik tritt sehr oft das Bedürfnis; auf, die Stellung eines beweglichen Organs an anderer Stelle erkennbar zu machen. Solange es sich um einfache hin und her gehende Bewegungen handelt oder um eine Drehung innerhalb eines bestimmten Winkels, kann die Frage nach einer Fernanzeige als befriedigend gelöst betrachtet werden.

In den Fällen aber, in denen das zu überwachende Organ beliebige Drehungen ausführen kann, wie z. B. .die Magnetnadel eines Kompasses oder· die Hochachse eines Kurskreisels, versagen· die bekannten Mittel, Hinzu kommt noch, daß bei so· feinen Meßinstrumenten, deren Stellung fernangezeigt werden soll, nur außerordentlich geringe Richtkräfte zum Antrieb der Geberorgane für die Fernübertragung zur Verfügung· stehen, außerdem aber auch eine sehr große Genauigkeit der Anzeige am ferngesteuerten Empfänger verlangt wird.

Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die eine Fernübertragung von Winkeln bis zu 360° und ein Vielfaches davon ermöglichen.

Diese Einrichtungen, die im allgemeinen kompliziert aufgebaut sind und vielfach sogar Verstärkeranlagen benötigen, erfordern naturgemäß sorgfältige Wartung und sind trotzdem wegen der vielen Fehlerquellen nicht immer betriebssicher. Bei Einrichtungen, die mit Gleichstrom arbeiten, fließen meist erhebliche Dauerströme in den Verbindungsleitungen zwischen Geber und Empfänger, die die Kontaktstellen in kurzer Zeit unbrauchbar machen. Aus diesem Grunde muß ein erheblicher Kontaktdruck vorhanden sein, der für obengedachte Zwecke, z. B. Fernübertragung einer Kompaßnadel, mit ihren sehr kleinen Richtkräften unzulässig ist. Es sind auch Einrichtungen bekannt, die mit Wechselstrom nach dem Indiiktiönsprinzip arbeiten, die aber wiederum den Nachteil haben, daß die am Empfänger erforderliche Einstelleistung unbedingt durch den Geber aufgebracht werden muß, wodurch eine Rückwirkung vom Empfänger auf den Geber ausgeübt wird. Diese Rückwirkungen sind aber bei Kompassen, Kreiseln und anderen feinen, als Steuerorgane in Flugzeugen benutzten Meßinstrumenten, wie Fahrtmesser, Höhenmesser, Variometer, Drehzahlmesser, nicht tragbar, da diese erhebliche Meßfehler ergeben. Aber auch aus magnetischen Gründen lassen sich derartige Einrichtungen in der Nähe einer Kompaßnadel nicht benutzen.

Andere bekannte Einrichtungen besitzen den Nachteil, daß die Genauigkeit der Übertragung sehr gering ist, weil die Schaltung in Stufen erfolgt, was z. B. bei der Fernübertragung der Stellung der Magnetnadel untragbar wäre, da infolge der Gradeinteilung der Kompaßrose nur ein Übertragungsfehler von

höchstens 0,3 ο,Ό zulässig ist. Dieser Nachteil ist auch gegenüber Einrichtungen anzuführen, bei denen immer eine volle Ein- oder Ausschaltung des die Drehung bewirkenden Stromes erfolgt, weil praktisch stufenloses Schälten hierdurch nicht erreicht werden kann.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die Einrichtung ermöglicht ein praktisch stufenloses Schalten mit großer Genauigkeit, Lebensdauer und Betriebssicherheit. Sie schafft ferner die Möglichkeit, die Stellung der Bewegung eines Organs fernanzuzeigen^ das räumliche Drehungen ausführen kann, indem für jede Achse eine besondere Übertragung und Anzeige im Empfänger erfolgt. Es könnte in dieser Form z. B. auch die Inklination einer Magnetnadel angezeigt werden; aber auch allgemein kann die Bewegung eines Organs überwacht wsrden, das mehr als einen Freiheitsgrad besitzt.. In Abb. ι ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der an die Übertragung der Stellung einer Kompaßnadel gedacht ist.

Der Empfänger nach Abb. 1 enthält zwei Drehspulen e und /, die im Felde eines nicht gezeichneten Magneten drehbar gelagert sind. Sie sind im Winkel von 90° angeordnet und durch je eine Leitung g und h mit Schleifkontakten im Geber verbunden. Die Leitungen sind naturgemäß durch Schleifringe mit den Spulen verbunden, welche der Übersichtlichkeit halber fortgelassen wurden. Das andere Ende der Spulen ist wiederum zu Schleifkontakten geführt, welche Widerstände abgreifen. Es ist ersichtlich, daß ein derartiger Empfänger jede Bewegung des Gebers augenblicklich und stufenlos mitmachen muß, gleichgültig, wie groß der Winkel ist, um den der Geber verstellt wird.

Um die Reibung im Geber auf ein Mindestmaß zu beschränken, ist der Durchmesser des abgetasteten Widerstandes möglichst klein zu halten; andererseits muß aber der Widerstand möglichst stufenlos sein, damit auch bei kleinen Abweichungen bereits Ströme zur Betätigung des Empfängers zur Verfügung stehen. Durch die Verwendung eines einzelnen gestreckten Drahtes als Widerstand ist dies ermöglicht. Es ist jedoch in diesem Falle schwierig, die anfallenden Wärmemengen abzuführen; deshalb ist es zweckmäßig, wie in Abb. ι gezeichnet, mehrere parallele, zweckmäßigerweise geringer belastete Schleifdrähte mit einer entsprechenden Anzahl von Schleifkontakten zu benutzen. Hier sind die Stromzuführungen zu den beiden Schleif drähten um i8o° verschoben; infolgedessen sind auch die zugehörigen Schleifkontakte je\veils um iSo° gegeneinander versetzt. Je nach dem Drehmoment, das im Geber zur Verfügung steht, laßt sich die Größe des Durchmessers des Widerslandsringes im Geber bemessen, wobei es besonders vorteilhaft ist, den Durchmesser recht groß zu wählen, da mit der Länge des Drahtes die Abkühlfläche und damit die Belastungsfähigkeit des ganzen Widerstandes und seine Steuerleistung wächst.

Diesem Bestreben kann man aber auch dadurch Rechnung tragen, daß der Widerstandsdraht nicht als einfacher gespannter Schleifdraht ausgeführt wird, sondern daß der Widerstandsdraht um einen dünnwandiger. Hohlzylinder, in axialer Richtung verlaufend, spiralförmig, und zwar Windung an Windung, ausgeführt wird. Bei Verwendung sehr feinc-r Drähte mit entsprechender Isolation sind derartig gewickelte Widerstandsringe praktisch stufenlos und dem einfachen gespannten Draht gleichzusetzen, ohne jedoch dessen Nachteile zu haben. Dieses Verfahren der Widerstandsherstellung wird sich für die Benutzung in den Empfängern immer als besonders vorteilhaft erweisen, weil der Empfänger dadurch ein großes Einstellmoment besitzt und dadurch auf die geringste Winkelveränderung im Geber anspricht. Es ist klar, daß die Schleifdrähte bzw. Widerstands wicklungen entweder über 360³ durchgehend ausgeführt werden können oder auch nur einen Teil von 360" zu betragen brauchen, da eine Mehrzahl von Abgreifern für die Übertragung der Winkelstellung vorhanden ist, so daß immer bei der Verstellung des Gebers ein Drehmoment auf das Tochtersystem ausgeübt wird, selbst wenn vorübergehend ein Stromabgreifer unwirksam ist. Es ist deshalb unwesentlich, ob die Widerstands wicklung als über 360° durchgehende Vollwicklung oder als Teilwicklung ausgeführt wird.

An Stelle von zwei Schleifkontakten im Geber und Empfänger und zwei Spulen im Empfänger kann natürlich auch jede beliebige Anzahl benutzt werden.

In der schematischen Darstellung der Abb. 2 ist ein weitei'es Ausführungsbeispiel der Erfindung mit drei Spulen näher erläutert.

Ci₁ sei eine von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Instrument gesteuerte drehbare Achse. Diese Achse liegt zentrisch in den ringförmig ausgebildeten Brückenzweigen O₁ und b₂- Die das Gleichgewicht störenden bzw. wiederherstellenden Kontakte C₁, C₂, c_?) sind mit der Achse a_t fest verbunden und so angeordnet, daß sie voneinander isoliert sind. Zweckmäßig greifen sie genau gleiche Abschnitte der Brückenzweige O₁ und b₂ ab. Die Stromzuführung b₁ und b₂ erfolgt an diametral gegenüberliegenden Punkten (I₁ und ein. Die Abgleichkontakte des Empfängers f_v f.2, /₃ sind mit je einem Ende der in dem mit N . ..S bezeichneten Magnetfeld befindlichen Empfängerspulen g^go^s verbunden, während

die anderen Enden der Spulen über die Brükkendiagonalen H₁, H₂, H₃ zu den Kontaktpunkten des Gebers C₁, C₂, C₃ führen. Mit der Systemachse a₂ sind die Empfängerspulen ^₁, S2> ia> voneinander isoliert, fest verbunden. Die Abgleichkontaktfedern f_v f₂, /₃ schleifen auf den Brückenzweigen b₁ und b₂ des Empfängers. Die Stromzuführung für &_t und O₂ erfolgt auch an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten^ und d₂- Die Abgleichkontakte des Empfängers sind wie beim Geber voneinander isoliert und so angeordnet, daß sie ebenfalls zweckmäßig auf b₁ und b₂ genau gleiche Abschnitte abgreifen.

Sie sind mit der Systemachse des Empfängers fest verbunden. Werden durch eine Bewegung des Gebers die Kontakte C₁, C₂, c_s verschoben, so entstehen Brückenausgleichströme, die von jedem Kontakt des Geberspannungstellers über die entsprechende Diagonalleitung zu den empfangsseitig zugeordneten Spulen geführt werden. Da diese Spulen zur Erreichung eines eindeutigen Drehsinnes den gleichen Wicklungssinn haben, erfolgt eine Bewegung des Empfängers so lange,, bis die Abgleichkontakte des Empfängers auf O₁ und b₂ die Stellen gleichen Potentials erreichen, die die Kontakte des Gebers innehaben und in den Diagonalleitungen der Strom praktisch zu Null geworden ist.

Wenn im Geber kapazitive oder induktive Größen verändert werden und die Veränderung durch die Bewegung der Abgleichkontakte auf der Widerstandswicklung im Empfänger wieder ausgeglichen wird, läßt sich natürlich die gleiche Wirkung erzielen.

Ferner geht aus der Beschreibung der Arbeitsweise hervor, daß die Erfindung zur Übertragung der Biewegung eines Organs hervorragend geeignet ist, das mehr als einen Freiheitsgrad besitzt, also beispielsweise räumliche Drehungen ausführen kann.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Empfänger für winkelgetreue Fernübertragungseinrichtungen zur Fernanzeige, von Flächen- und Raumwinkeln beliebiger Größe bis zum Vielfachen von 360° sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn mit einem drehbaren System, insbesondere einem im magnetischen Felde drehbar gelagerten, mindestens zwei Spulen enthaltenden Spulensystem_> dadurch gekennzeichnet, daß jede 5S der in einem von der Polteilung des Magnetfeldes verschiedenen Winkel gegeneinander versetzten Spule auf gleicher Achse mit je einem Abgreifer versahen ist, der auf einem Widerstandsring schleift.
2. 2. Empfänger nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsring mit Abgreifern so ausgebildet ist, daß ein stufenloser oder praktisch stufenloser Abgriff erfolgt.
3. 3. Gerät zur winkelgetreuen Fernübertragung von Drehbewegungen bis zu Win-•keln von 360⁰ und beliebigem Vielfachen von 360° mit Empfänger nach Anspruch 1 und 2, bei welchem der Geber und der 7» Empfänger derart in Gleichgewichtsschaltung liegen, daß das durch Verstellung des Gebers gestörte Gleichgewicht durch die durch den Ausgleichstrom hervorgerufene Drehung des Spulensystems im Empfänger wiederhergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Geber und Empfänger durch zwei oder mehrere Ausgleichleitungen miteinander verbunden sind und daß der Geber gleichfalls mit einem Widerstandsring ausgerüstet ist, auf welchem gleichfalls zwei oder mehr Abgreifer gleiten, von dienen jeder durch eine der Ausgleichleitungen mit dem Wicklungsende je einer Spule des Empfängerspulensystems verbunden ist.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverzweigungspunkte auf dem Widerstandsring des Gebers und des Empfängers so angeord- g₀ net sind, daß je ein Abgreifer in dem Augenblick auf einem der Stromverzweigungspunkte steht, in welchem die dem betreffenden Abgreifer zugeordnete Spule des Empfängers in der neutralen Zone des Magnetfeldies liegt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen