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Verfahren zur automatischen Fernübertragung des Peilwinkels von Gewitterpeilern
und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur automatischen Fernübertragung des Peilwinkels von als Gewitterpeilern verwendeten
Sichtpeilern, bei dem der Bildschirm über einen auf einer rotierenden Scheibe angeordneten,
radialen Abtastschlitz durch eine Fotozelle abgetastet wird, und eine Anordnung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist bisher üblich, den Peilwinkel in einem Analogverfahren zur
Empfangsstelle zu übertragen.
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Dieses Verfahren hat aber bei der Meßwertübertragung auf weite Strecken
bekanntlich erhebliche Nachteile. Es bestand daher die Aufgabe, die Fernübertragung
der Peilwinkel durch ein Digitalverfahren zu verbessern.
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Aus der Literatur ist es bekannt, Längen und Winkel, auch Peilwinkel,
durch eine Anzahl von elektrischen Impulsen darzustellen, wobei jeder Impuls einer
Längen- oder Winkeleinheit entspricht. Zur Ermittlung der Impulszahl wurde dabei
bisher immer von dem Nullpunkt oder der Nullrichtung ausgegangen und die Erzeugung
der Impulse beim Erreichen des Endpunktes oder der Endrichtung beendet, worauf das
Meßorgan zum Nullpunkt oder in die Nullrichtung zurückgeführt wurde.
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Das eingangs genannte Verfahren ist nun erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die an sich bekannte Darstellung einer Richtung in bezug auf eine Nullrichtung
durch eine den Winkel zwischen Null- und Meßrichtung charakterisierendeZahl elektrischer
Impulse übernommen und derart angewandt wird, daß eine Peilanzeige über die Fotozelle
eine elektrische Impulsabgabe in Betrieb setzt, die bei Erreichen der Nullrichtung
angehalten wird, und daß sende- oder empfangsseitig die Impulsfolge in an sich bekannter
Weise gespeichert und empfangsseitig das Ergebnis in eine Winkelanzeige umgesetzt
wird.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß bei Fehlen einer Peilanzeige
jegliche Meßwertbildung verhindert und damit eine große Einsparung an Informationsübertragung
erreicht wird. Jeder Meßwert kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so lange angezeigt
werden, bis eine neue Meßwertbildung durch eine neue Peilanzeige ausgelöst wird.
Bei dem bekannten, von der Abtastung der Nullrichtung ausgelösten Zählvorgang muß
der Meßwert bei längerer Anzeige gesondert gespeichert werden, da der Zählvorgang
bei jedem neuen Umlauf eingeleitet wird.
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Bei Verwendung von elektromechanischen Speichern, wie z. B. Zählmagneten,
wird deren Schalthäufigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich herabgesetzt
und somit deren Lebensdauer verlängert.
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Soll der Meßwert von der Sendestation zur Empfangsstation in an sich
bekannter Art zeitlich serienmäßig übertragen werden, dann ist es zweckmäßig, die
Zählimpulse nur dann zu erzeugen, wenn der Abtastschlitz den echten Peilwinkel überstreicht.
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Der Umlauf der Scheibe muß hierfür entgegen dem positiven Zählsinn
des Bezugssystems und damit auch entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgen. Bei an sich
bekannter zeitlich paralleler Fernübertragung des Meßwertes wird der Meßwert zunächst
in der Sendestation zwischengespeichert. Dann ist es empfehlenswert, den zu 3600
komplementären Peilwinkelwert zwischenzuspeichern und bei der tZbertragung den echten
Winkelwert durch Ergänzung des Speicherwertes auf 360 zu ermitteln. Hierzu muß der
Umlauf der Scheibe im Uhrzeigersinn erfolgen.
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Im folgenden wird eine Anordnung beschrieben, die aber nur eine von
verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Dazu zeigt Fig. 1 den Grundriß, F i g. 2 den Aufriß und Fig. 3 im vergrößerten Maßstab
eine Teilzeichnung dieser Anordnung.
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Zur Erfassung des Peilstrahles dient ein optisches Abtastsystem.
Unmittelbar vor dem Schirm der nachleuchtenden Bildröhre B, gegebenenfalls vor einer
optischen Abbildung derselben, liegt eine Abtastscheibe D, die von einem Antriebsmotor
M dauernd in Drehung gehalten wird, wobei die Achse a dieser Scheibe durch den Pol
0 des Koordinatensystems der Bildröhre B geht. Um eine Auszählung des Peilwinkels
zu ermöglichen, trägt die Abtastscheibe D an ihrem Umfang eine Teilung von beispielsweise
3600, wobei von Grad zu Grad entsprechend
schmale Zählschlitze
ZS angebracht sind, im vorliegenden Fall daher insgesamt dreihundertsechzig. Darüber
hinaus ist an einer einzigen Stelle der Abtastsscheibe D, in der Mitte zweier Zählschlitze
ZS und ebenfalls in radialer Richtung angeordnet, einerseits ein Stopschlitz SS,
andererseits ein dazu relativ langer Bildschlitz BS angebracht.
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In der von der Polarachse und der Achse a der Abtastscheibe D gebildeten
Ebene liegen nunmehr der Schlitz PS einer Blende Q sowie die beiden Fotozellen Fl,
F2 und eine Lichtquelle G. Die radiale Tiefe dieses Blendenschlitzes PS ist so bemessen,
daß er beim Vorbeigang der Abtastsscheibe D sowohl die Zählschlitze ZS als auch
den Stopschlitz SS erfassen kann. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß mit jedem
ZählschlitzZS bzw. dem Stopschlitz SS definierte Lichtimpulse auf die Fotozellen
F1 und F2. fallen. Unabhängig d»avon, ob die Bildröhre ein Empfangssignal anzeigt,
gelangt daher durch jeden Zählschlitz ZS der Abtastsscheibe D ein Lichtsignal auf
die Fotozelle Ft, insgesamt daher dreihundertsechzig solcher Signale je Umdrehung
der Abtastscheibe D.
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Die Fotozelle F2 hingegen erhält nur einmal je Umdrehung dieser Scheibe
ein Lichtsignal, nämlich dann, wenn der Stopschlitz 55 den Blendenschlitz PS überstreicht.
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Über dem Bildschlitz BS der Abtastscheibe D ist weiterhin in radialer
Richtung ein Lichtsammler L, beispielsweise ein Leuchtlichtstab, angebracht, der
in bekannter Weise das gesamte über dem Bildschlitz BS anfallende Licht sammelt
und auf das dem Mittelpunkt der Abtastscheibe D zugewandte Ende wirft.
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Dort liegt eine Fotozelle F3, deren Spannung über einen Schleifring
K abgegriffen wird. Solange auf dem Schirm der nachleuchtenden Bildröhre B kein
Empfangssignal liegt, kann auch an der Fotozelle F3 kein Signal erhalten werden.
Erscheint jedoch ein solches auf dem Bildschirm, so erhält man dann, wenn der Bildschlitz
BS im Zuge seiner drehenden Bewegung das nachleuchtende Empfangssignal E erreicht,
am Ausgang der Fotozelle F3 ein elektrisches Signal.
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Letzteres entsteht somit nur dann, wenn die Scheibe D beim Abtastvorgang
ein gespeichertes Empfangssignal des Gewitterpeilers vorfindet.
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Im folgenden werden Maßnahmen beschrieben, die zur Auswertung der
von den Fotozellen Ft, F2 und F3 abgegebenen Spannungen dienen. Die Zählsignale
der Fotozelle F1 gelangen dauernd über einen Verstärker V1 und einen Schmitt-Trigger
Sl an den Eingang des Tores T. Dieses Tor wird vom bistabilen Steuermultivibrator
Bi in die beiden Stellungen A= »auf« bzw. Z=»zu« geschaltet. Das Stopsignal der
Fotozelle F2 betätigt über einen Verstärker V2 den Schmitt-Trigger S2, der seinerseits
den Multivibrator Bi in die Stellung Z legt und damit das Tor T schließt. Mit Beendigung
einer jeden Umdrehung der Abtastscheibe D erhält das Tor den Befehl »zu«, unabhängig
davon, ob es vorher geöffnet war oder nicht.
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Die Signale der Fotozelle F3, die im Vergleich zu den Signalen der
Fotozellen F1 und F2 entsprechend der Strichstärke des nachleuchtenden Empfangssignals
E relativ breit sind, werden durch einen Differentialverstärker DV differenziert
und anschließend in einer Gleichrichterstufe GI beschnitten. Dadurch wird in bekannter
Weise erreicht, daß erst der Maximalwert dieses relativ breiten Signals den Schmitt-Trigger
53 betätigt, der seinerseits wieder
den Multivibrator Bi in die Stellung A legt und
damit das normalerweise geschlossene Tor T öffnet. Von diesem Zeitpunkt an können
die Zählsignale das Tor durchlaufen.
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Mit diesem Befehl zur Öffnung des Tores T wird ein negativer Steuerimpuls
N an den Eingang M1 der additiven Mischstufe Mi geschaltet.
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Gleichzeitig wird über den Verstärker V5 ein Löschimpuls an die Bildröhre
B gegeben und in an sich bekannter Weise damit das soeben abgefragte Empfangssignal
E wieder gelöscht.
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Eine solche Löschung kann sich beispielsweise erübrigen, wenn die
erwartete Folge von Gewittersignalen so langsam ist, daß noch vor dem nächsten Empfangssignal
das Nachleuchten des vorangegangenen Empfangssignals abklingen konnte oder aber
man in Kauf nimmt, daß ein am Bildschirm angezeigtes Empfangssignal mehrfach abgefragt
wird.
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Mit Öffnung des Tores T laufen nunmehr die positiven Zählsignale
P der Zählschlitze ZS über den Verstärker V4 an den anderen Eingang der Mischstufe
Mi, und zwar so lange, bis der Stopschlitz SS die Polarachse erreicht. Wie schon
beschrieben, wird in diesem Augenblick das Tor T wieder geschlossen.
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Wenn daher am Schirm der Bilröhre B ein EmpfangssignalE erscheint,
dann wird mit Öffnung des Tores T am Ausgang der Mischstufe Mi eine einmalige Impulsfolge
ZP erhalten, die aus dem negativen Steuerimpuls N sowie einer definierten Anzahl
von positiven Zählimpulsen P besteht.
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Bei einer Abtastung entgegen dem Uhrzeigersinn entspricht die Anzahl
dieser positiven Zählimpulse P dem unmittelbaren Peilwinkel, bei einer Abtastung
im Uhrzeigersinn dem zu 3600 komplementären Peilwinkel.
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Durch die beschriebene mittige Anordnung des Bildschlitzes BS und
des Stopschlitzes 55 zwischen zwei Zählschlitzen ZS erreicht man, daß auch die Fehlergrenze
eines Zählergebnisses bezüglich zweier benachbarter Zahlenwerte halbiert ist. Im
vorliegenden Fall wird daher bei einer Anzeige des Peilwinkels in vollen Winkelgraden
die Ungenauigkeit des Verfahrens +0,50 betragen, bei Verwendung einer feineren Zählschlitzteilung
wäre sie entsprechend niedriger.
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Der negative Steuerimpuls N zeigt also an, daß der Gewitterpeiler
ein Signal empfangen hat. Es ist daher naheliegend, ihn mit bekannten Mitteln zur
Vorbereitung eines Ausdruckvorganges heranzuziehen, während der eigentliche Befehl
zur Durchführung desselben vom letzten positiven Zählimpuls abgeleitet werden kann.
Falls es sich jedoch nur um eine einfache Übertragung des Zahlenwertes auf ein Zählwerk
ZW handelt, können diese beiden Signale in an sich bekannter Weise dazu verwendet
werden, ein Zählergebnis sichtbar zu machen.
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Durch eine solche Auswertung des Steuerimpulses N in Verbindung mit
dem letzten Zählimpuls wird aber auch sichergestellt, daß selbst im Fall eines echten
Peilwinkels von 0° der Meßwert 0° erfaßt und angezeigt bzw. ausgedruckt wird, während
in den Pausen zwischen zwei Empfangssignalen keine Anzeige bzw. kein Ausdrucken
erfolgt.
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Den auf die beschriebene Weise durch die positiven Zählimpulse digital
erfaßten direkten Peilwinkel kann man als definierte Impulsfolge ZP unmittelbar
auf eine Leitung geben, nach einem fernen Ort übertragen und dort auswerten.
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Der Peilwinkel kann aber auch komplementär erfaßt und in einem Zwischenspeicher,
der einen Zählumfang von 360 besitzt, aufaddiert werden. Durch an sich bekannte
Methoden zur Abfragung der einzelnen Dekaden dieses Zählwerkes mit Hilfsimpulsen
können die dabei entstehenden und zur Zahl 360 komplementären Zahlenwerte in Form
der Übertragsimpulse auf die Leitung gegeben werden. Ein derart übertragener Meßwert
entspricht dann bekanntlich nicht mehr dem komplementären, sondern dem direkten
Peilwinkel.
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Auf die zuletzt beschriebene Weise kann sich bei Anordnungen. welche
für eine unmittelbare digitale Meßwertübertragung bezüglich der Leitung eine zu
große Bandbreite erfordern, diese notwendige Bandbreite mitunter erheblich einengen
lassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht nur auf die
bisher beschriebene Anordnung, mit welcher jeweils nur ein einziger Peilwinkel erfaßt
und übertragen werden kann.
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Sind mehrere Empfangssignale verschiedener Einfallsrichtungen vom
Schirm der nachleuchtenden Bildröhre abzufragen, dann kann man beispielsweise mit
den Mitteln der Digitaltechnik in an sich bekannter Weise mehrere von einem Ringzähler
gesteuerte Zählwerke bzw. Zwischenspeicher vorsehen, mindestens jedoch so viele,
wie man Meßwerte je Umdrehung der Abtastscheibe erwartet.
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Die von jedem der einzelnen Bildsignale erhaltenen Steuerimpulse
werden zur Weiterschaltung dieses Ringzählers herangezogen und mit jedem von ihnen
ein leeres Zählwerk bzw. ein leerer Zwischenspeicher an die beschriebene Folge der
Zählsignale gelegt.
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Wird am Ende der Umdrehung der Abtastscheibe diese Zählfolge gestoppt,
dann sind in den einzelnen Zählwerken bzw. Zwischenspeichern die den jeweiligen
Peilwinkeln bzw. den zu 360° komplementären Peilwinkeln entsprechenden Zählschritte
aufgelaufen und können nach an sich bekannten bzw. hier beschriebenen Methoden weiterhin
ausgewertet werden.