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Einrichtung zur Unterscheidung zwischen Wechselstromimpulsen mit positiver
und solchen mit negativer Front, insbesondere für die Zwecke des Flugzeugleitfunks
Die Erfindung bezieht sich auf für Wechselstromimpulse empfindliche Einrichtungen,
die zwischen Wechselstromimpulsen mit positiver und solchen mit negativer Front
unterscheiden. Der Zweck dieser Unterscheidung kann z. B. der sein, daß je nach
der Polarität der Front, mit der die Wechselstromimpulse eintreffen, das eine oder
das andere von zwei zu bedienenden Geräten beeinflußt wird oder ein Organ, z. B.
der Zeiger eines Anzeigeinstrumentes, je nach der Polarität der Front der eintreffenden
Impulse nach der einen oder anderen Seite aus der Mittelstellung ausgelenkt wird.
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Zur besseren Erläuterung und mit Rücksicht auf die bevorzugte Anwendung
des Gegenstandes der Erfindung sei der Fall des Flugzeugleitfunks betrachtet. Bei
diesem ist es üblich, mit Hilfe von zwei Richtsendern eine Richtung im Raum festzulegen,
und zwar ist diese gegeben durch den Ort gleicher Intensität der von den beiden
Sendern empfangenen Wellen. Im allgemeinen wird ein derartiges Richtsenderpaar nach
der sogenannten AN-Methode betrieben, d. h. die beiden Sender werden mit komplementären
Zeichen getastet. Diese beiden komplementären Zeichen verschmelzen miteinander zu
einem einheitlichen Ton bzw. Zeichen am Orte gleicher Empfangsintensität, d. h.
in der mit Hilfe der beiden Sender festzulegenden Richtung. Weicht das Flugzeug
bzw. der Empfangsapparat von der genannten Richtung ab, so wird je nach dem Sinne
der- Abweichung das eine oder das andere der beiden komplementären Zeichen stärker
empfangen als das andere. Statt die beiden Richtsender im Rhythmus komplementärer
Zeichen zu tasten, kann man sie in bekannter Weise auch so betreiben, daß der eine
nur punktförmige und der andere nur strichförmige Zeichen aussendet, vorzugsweise
mit einer solchen zeitlichen Versetzung, daß die punktförmigen Zeichen in die Sendepausen
des anderen Senders fallen.
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Richtet man derartige oder die obenerwähnten Zeichen bzw. Impulsfolgen
gleich und leitet man daraufhin die gleichgerichteten Zeichen über die Primärwicklung
eines Transformators, so erhält man auf der Sekundärseite des Transformators eine
Folge von Wechselstromimpulsen, die je nachdem, ob es sich um die von dem einen
oder dem anderen Sender ausgesendeten Zeichen handelt, eine positive oder eine negative
Front haben, also einen Verlauf, wie er beispielsweise in Fig. rb bzw. Fig. rd veranschaulicht
ist.
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Beim Flugzeugleitfunk der vorerwähnten Art ist eine Anzeigeeinrichtung
erwünscht,
die je nachdem, ob die Impulsfolge gemäß Fig. ib oder
die Impulsfolge gemäß Fig. id überwiegt, einen Ausschlag nach links oder einen Ausschlag
nach rechts ergibt und damit dem Flugzeugführer den Sinn der Abweichung und gegebenenfalls
auch noch das Maß der Abweichung von der innezuhaltenden Leitlinie angibt. Es sind
verschiedene Lösungen dieser Aufgabe bekanntgeworden. So hat man z. B. vorgeschlagen,
als Anzeigegerät einen Gleichspannungsmesser zu verwenden, bei dem die Polschuhe
des Dauermagneten derart ausgebildet sind, daß seine Empfindlichkeit bei zunehmendem
Ausschlag immer geringer wird. Ist ein solches Gerät gleichzeitig noch stark gedämpft,
so bestimmt nur der erste Impuls der eintreffenden Impulsfolge die Richtung, in
welcher das Gerät ausschlägt, während der Gegenimpuls infolge der Abnahme der Empfindlichkeit
nicht mehr zur Wirkung kommt. Das Anzeigegerät bleibt also im Sinne des ersten Impulses
ausgelenkt, bis es nach Maßgabe seiner Dämpfung durch seine Rückholfeder in die
Ruhelage zurückgeführt wird. Wird also die Dämpfung groß gewählt, so wird zwar der
Ausschlag längere Zeit aufrechterhalten, die Auslenkung wird aber eben wegen der
großen Dämpfung klein. Ist die Dämpfung geringer, so ist der Ausschlag größer, aber
nicht von langer Dauer. Da bei zu großer Dämpfung das Gerät zu unempfindlich wird,
ist man bei dieser Anordnung darauf angewiesen, eine gewisse Unruhe der Zeigerstellung
mit in Kauf zu nehmen.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Impulse den Gittern zweier
Elektronenröhren zuzuführen; in deren Anodenkreisen das Anzeigegerät liegt. Diese
Anordnung erlaubt zwar eine ruhige Anzeige, bringt aber den Nachteil mit sich, daß
ein erheblicher Aufwand an Gewicht und Stromverbrauch erforderlich wird, der sich
gerade im Flugbetrieb besonders störend bemerkbar macht.
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Schließlich ist es auch vorgeschlagen worden; die Impulse einer Gegentaktröhrenanordnung
zuzuführen, in deren gemeinsamen Anodenzweig ein Kondensator liegt; während in den
getrennten Anodenzweigen Zählwerke liegen. Der zuerst ankommende Impuls schließt
je nach seiner Polarität einen der beiden Stromkreise und bringt den Kondensator
zur Entladung, wodurch -das entsprechende Zählwerk betätigt wird. Der dann folgende
Impuls mit umgekehrter Polarität schließt zwar den anderen Stromkreis, kann aber
auf das hier liegende Zählwerk keine Wirkung ausüben, da der Kondensator noch nicht
wieder aufgeladen ist.
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Von diesen bekannten Lösungen unterscheidet sich die erfindungsgemäße
Lösung durch eine besonders einfache Bauart. Zudem gestattet sie; trotz ihrer Einfachheit
im Aufbau auch das Maß der Abweichung von der einzuhaltenden Leitlinie anzuzeigen.
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Das Wesen der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß bei Verwendung
zweier mit Bezug aufeinander entgegengesetzte Durchlaßrichtung aufweisender; gleichzeitig
mit den Impulsen gespeister Trockengleichrichter in Gegentaktschaltung, in den ihnen
gemeinsamen Zweig ein Kondensator mit Parallelwiderstand eingeschaltet ist, deren
Zeitkonstante derart gewählt ist, daß die durch einen Impuls des einen Kreises gebildete
Ladespannung den anderen Kreis für die Restdauer des betreffenden Impulses sperrt.
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Fig.2 der Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. i ist'
der Tränsformator, dessen Primärwicklung die z. B. durch Gleichrichtung gewonnene
Impulsfolge zugeführt wird. Diese kann z: B. den Verlauf gemäß Fig. ra oder auch
den Verlauf gemäß Fig. ic besitzen. Auf der Sekundärseite des Transformators ergibt
sich dann eine Impulsfolge des in Fig. ib bzw. in Fig. ic gezeigten Verlaufes, .also
eine Impulsfolge, deren Einzelimpulse im Fall des Verlaufes der Fig. il) eine positive
Front und im Falle des Verlaufes gemäß Fig. id eine negative Front besitzen. I und
II sind die beiden obenerwähnten Gleichrichterkreise. Der eine umfaßt die eine Hälfte
der Sekundärwicklung des Transformators i, ein Ventil 2, z. B. in Gestalt eines
asymmetrischen Widerstandes, z. $. eines Kupferoxydulgleichrichters, einen Widerstand
3 und einen Kondensator q.. Der zweite Gleichrichterkreis II umfäßt die zweite Hälfte
der Sekundärwicklung es Transformators i, ein Ventil 5, einen Widerstand 6 und den
Kondensator 4, der also beiden Gleichrichterkreisen I und II gemeinsam ist. Parallel
zu der Reihenschaltung der beiden Widerstände 3 und 6 liegt ein Galvanometer 7 mit
der Nullstellung in der Mitte der Skala.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzen die beiden Gleichrichterkreise
I und II mit Bezug aufeinander entgegengesetzte Durchlaßrichtungen, d. h. der eine
Kreis ist jeweils durch das Ventil 2 bzw. durch das Ventil 5 gesperrt, wenn der
andere Kreis für die Sekundärspannung des Transformators i durchlässig ist.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß auf
der Sekundärseite des Transformators eine Impulsfolge des in Fig. ib gezeigten Verlaufes
wirksam werde, wobei eine Sekundärspannung in der Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten
Pfeiles positiv gezählt werde. Es wird dann während der ersten Halbwelle des einzelnen
Wechselstromimpulses der Kondensator q. über den Kreis I aufgeladen, während gleichzeitig
der zweite Kreis durch das Ventil 5 gesperrt ist.
Nach Ablauf der
ersten Halbwelle des betrachteten Wechselstroinimpulses beginnt die zweite Halbwelle
des gleichen Impulses entsprechend ihrer entgegengesetzten Polarität über den Gleichrichterkreis
II auf den Kondensator 4. wirksam zu werden. Sie findet diesen aber bereits durch
die erste Halbwelle aufgeladen, und es entsteht infolgedessen während der zweiten
Halbwelle kein Strom in dem Gleichrichterkreis II. Inzwischen wirkt aber die auf
dem Kondensator .I befindliche Ladung bzw. der während der Aufladung des Kondensators
4. an dem Widerstand 3 auftretende Spannungsabfall auf das Meßgerät 7 und läßt es
nach der einen Seite ausschlagen. Ist der Kondensator 4. wieder entladen und wird
jetzt auf der Sekundärseite des Transformators i -etwa eine Impulsfolge des in Fig.
id gezeigten Verlaufes wirksam, so wird durch die erste Halbwelle des einzelnen
Impulses der Kondensator q. über den Gleichrichterkreis II aufgeladen. Hierbei schlägt
das Meßgerät 7 nach der entgegengesetzten Seite aus. Sobald die zweite Halbwelle
des betrachteten Impulses über den Gleichrichterkreis I wirksam werden möchte, findet
sie den Kondensator 4, bereits aufgeladen. Sie bleibt also ohne Wirkung auf den
Gleichrichterkreis I und damit auch auf das Meßgerät 7.
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Der Kondensator .I wirkt also als eine in beiden Kreisen wirksame
Sperrvorrichtung, die jeweils infolge des durch die erste Halbwelle des Wechselstromimpulses
herbeigeführten Stromdurchflusses durch den einen der beiden Gleichrichterkreise
I und II den anderen Gleichrichterkreis für die Restdauer des betreffenden Impulses,
d. h. also während der zweiten Halbwelle des Wechselstromimpulses sperrt. Damit
diese Wirkung erreicht wird, muß natürlich die Zeitkonstante des Kondensators und
der übrigen Teile so gewählt werden, daß der Kondensator durch die erste Halbwelle
bereits hinreichend aufgeladen ist. Andererseits muß aber auch dafür gesorgt w erden,
daß der Kondensator sich wieder selbsttätig entlädt, und zwar jeweils bis zum Eintreffen
des nächsten Impulses, also mit Bezug auf Fig. ib innerhalb der Zeitspanne t, Auch
dieser Forderung kann durch entsprechende Wahl der Zeitkonstante genügt werden.
Unter Umständen kann eine Einstellbarkeit der Zeitkonstante erwünscht sein, z. B.
der besseren Justierung wegen oder aber auch mit Rücksicht darauf, daß eine Anpassung
der Einrichtung an verschiedene Längen der Zeitspanne t, (s. Fig. ib) erwünscht
ist. Zu diesem Zweck kann z. B., wie das in Fig. 2 gezeigt ist, dem Kondensator
q. ein einstellbarer Widerstand 8 parallel geschaltet werden. Durch Änderung der
Einstellung dieses Widerstandes 8 kann die Zeitkonstante in weiten Grenzen geändert
werden. Es empfiehlt sich, die beiden Kreise I und II so zu bemessen, daß ihre einzelnen
Elemente hinsichtlich ihrer Konstanten einander entsprechen, daß also beispielsweise
die Widerstände 3 und 6 gleiche Widerstandswerte aufweisen. Um das besser zu erreichen,
können diese Widerstände einstellbar gemacht werden. Gegebenenfalls kann man auf
die Widerstände 3 und 6 ganz verzichten, indem man das Rähmchen des Instrumentes
7 durch eine Anzapfung in zwei Hälften unterteilt, die die Funktion der Widerstände
3 und 6 mit übernehmen.
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Für die Ventile 2 und 5 werden, wie oben erwähnt, Trockengleichrichter
benutzt. Diese Trockengleichrichter bieten den großen Vorteil, daß sie billig und
unempfindlich sind und keine besonderen Betriebsstromquellen benötigen. Bei der
dargestellten Schaltung ist das Instrument 7 in seinem Ausschlag auch abhängig von
der Intensität der zugeleiteten Impulsfolge und gibt demgemäß bei entsprechender
Ausbildung der Empfangseinrichtung auch ein Maß für die Größe des Abstandes von
der innezuhaltenden Leitlinie. Damit dieser Vorteil aufrechterhalten bleibt, ist
es natürlich notwendig, daß Temperaturabhängigkeiten der Widerstände usw. vermieden
werden.
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Bei der in Fig.2 gezeigten Schaltung erfüllt der Kondensator 4. jeweils
zwei Aufgaben, indem er nämlich auf der einen Seite ermittelt, welcher der beiden
Kreise zuerst einen Stromdurchfluß aufweist und daraufhin dann bezüglich des anderen
Kreises als Sperrelement wirkt. Diese beiden Funktionen lassen sich-natürlich auf
zwei Elemente verteilen bzw., sofern man die beiden Kreise voneinander trennt, was
an sich durchaus möglich ist, auf vier Elemente. Man könnte z. B. so vorgehen, daß
man den Transformator i mit zwei voneinander getrennten Sekundärwicklungen versieht,
von welchen die eine dem einen Kreis, die andere dem anderen Gleichrichterkreis
angehört. Man könnte dann weiterhin jeden der beiden Gleichrichterkreise mit je
einem besonderen Kondensator ausrüsten, deren jeder wiederum ein Sperrelement, z.
B. in Gestalt einer Elektronenröhre, in dem anderen Gleichrichterkreis steuert.
Ist dann die Polarität der zugeleiteten Impulse eine solche, daß zunächst der eine
Kreis an-;pricht und sich der in ihm befindliche Kondensator auflädt, so gibt er
dem Gitter des in dem anderen Kreis liegenden Sperrelementes ein solches Potential,
daß dieser Kreis für die zweite Halbwelle des betreffenden Impulses gesperrt ist.
Bei dieser Schaltung sind die beiden Gleichrichterkreise I und II voneinander getrennt.
Um dies zu ermöglichen, wird das Meßgerät 7 dann mit zwei Rähmchen ausgerüstet,
von
welchen das eine an den Widerstand des einen Kreises und das andere an den Widerstand
des anderen Kreises angeschlossen wird oder an die Stelle des betreffenden Widerstandes
tritt, d. h. in den betreffenden Kreis hineingelegt wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann natürlich außer in Verbindung
mit Flugzeugleitfunkanlagen allgemein dort Verwendung finden, wo es sich darum handelt,
zwischen Weehselstromimpulsen mit positiver und solchen mit negativer Frönt zu unterscheiden.
Solche Fälle sind z. B. auch gegeben bei der Übertragung von Gleichstromtelegraphiezeichen
über Leitungen, die z. B. infolge Einbaues von Transformatoren nur für Wechselstrom
bzw. Wechselströmimpulse durchlässig sind. Indem man hier von kurzen und langen
Impulsen gemäß Fig. fa bzw. Fig. ic Gebrauch macht, erhält man auf der Sekundärseite
eines Transformators wiederum Impulsfolgen des in Fig. z b bzw. des in Fig. r c
gezeigten Verlaufes. Die Widerstände 3 und 6 der Schaltung nach Fig. 2 werden in
dem letzterwähnten Anwendungsfall zweckmäßig durch die Wicklungen eines polarisierten
Relais ersetzt, das bei Ankommen einer Impulsfolge gemäß Fig. ih seinen Kontakt
schließt und beim Eintreffen einer Impulsfolge gemäß Fig. i d seinen Kontakt öffnet
oder umgekehrt. Statt eines polarisierten Relais können auch getrennte Relais benutzt
werden.