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Fernsteuerung eines kleinen Elektromotors durch über einen Radiosender
ausgestrahlte und von einem Radioempfänger aufgenommene Signale Die Erfindung bezieht
sich auf eine Fernsteuerung kleiner umstet:erl;ar--r El,3ktromotor"2 mittels eines
Steuerapparates, wie sie zur drahtlosen Steueru=ng von Modellschiffen, Mod@ellflu.gz@eug
--"n, Modellkraftwagen usw. verwendet werdim. Dabei bedient ein Radioempfängeir
einen mit dem Motor verbundenen Wendeschalter derart, daß der Wendeschalter auf
das Vorhandensein oder Nicht.vorhandenseiin eines an dien Empfänger gesandten drahtlosen
Signals anspri,cht. Ist ein solches Signal i.mpuls.modulileTt, d. h. besteht es
au-s einer Folge von Signalimpulsen, dreht sich oder will sich der Motor während
der Dauer eines Impulses in einer Richtung drehen und: während jedes Zwischenraumes
zwischen den Impulsen sn deir anderen Richtung. Es ist bekannt, daß sowohl diie
Drehrichtung als auch die Geschwindigkeit des Motors durch Veränderung des Verhältnisses
zwischen Impuls und Zwischenraum gesteuert werden können, d. h. also des Verhältnisses
der Dauer jedes Impulses zu dem Zeitraum zwischen den aufeinan.derfolgenden Impulsen.
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Um die Senderimpulse bei den einfachen für die drahtlose Steuerung
von Modellen benutzten Sendern zu erzeugen, benötigte man bLiher Apparate mit mechan
,ischen Teilen, wie Relais oder mechaii,i@schen Kontaktarmen. Zweck der Erfindung
,ist es nun, eine rein elektronische Vorrichtung zurr Erzeugung der Send-erimpulse
zu schaffen.
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Erfindungsgemäß besitzt ein Sender zur drahtlosen Gbertr@agung von
Signalen auf einen solchen Empfänger einen elektronischen Oszillator mit automatischer
Gittervors.pannun;g zur übertragung des Signals auf dien Empfängler und e:in Hilfsnetz,
welches in das Gittervorsprungsnetz des. Osz,illators eingeschaltet isst und einen
Ko:rndie;n:s.ator, einen parallel geschalteten Widerstand und einen Schalter besitzt.
Wenn dies Hilfsnetz eingeschaltet isst, oszilfiert der Oszil:lator, bis der Kondensator
auf eine vorbeistImmte Spannluna aufgeladen ist. Dann unt"e:rdrücken die sich ergehenden
Veränderungen in der Gi.ttervorspann@ung die Schwingungen. Dann fließt dii.e Ladung
des Kondensators durch den mit dem Kondensator parallel geschalteten Widerstand
ab, bis die Gitterspannung wieder einen Wert erreicht hat, der die Erzeugung von
Schwingungen bewirkt. Der Oszillator bringt also abwechselnde Schwingungen oder
ist unwirksam.
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Das Hilfsnetz kann vorteilhaft zwischen Kontrollgitter und Kathode
des Oszillators in Reihe mit einem Gittervorspannungswiderstand angeordnet sein,
jedoch auch im entsprechende andere Punkte des Stromkreises des O:szi'llators eingeschaltet
werden, wenn das Kontrollgitter oder ein Hilfsgitter se,ine Gitte.rvorspannung auf
anderem Wege erhält. So kann z. B. das Hilfsnetz z@Nni,scheii Kontrollgitter und
positiver Hochspannungsleitung angeordnet werden, wenn die zusammenigesetzten Werbe
dies Stromkreises angeglichen werden.
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Die Werte der Komponenten werden so gewählt, daß die Imp,u@l,sfrequenz
für die Betätigung des Motorumschalters im Empfänger geeignet isst.
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Der Stromkreis einer vorzugsweisen Ausführungsform dies Senders isst
in F,iig. 1 der Zeichnung dargestellt, während Fig. 2 bji,s 5 Diagramme von g3s.endeten
Sügnalen darstellen.
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Bei dem in Fig. 1 dargei-"t,.Sender isst die Kathode 1 eines mit automatischer
Gittervorspannung versehenen Oszi,la,a@tors 2 mit ooiner Niroderspannung,sbatterie
3 verbunden. Die positive Klemme einer Hochspannungsbatterie 4 ,i:st mit einem Punkt
einer Spule Li verbunden, denen eines Endes sowohl mit der Anode 5 und einem Gitter
6 des OszsiIlators und deren anderes Ende durch einen Kondensator C2 m,it d,-,m
Kontrollgitter 7 des Oszillators verbunden ist. Die Spule Li iist durch einen Abstimmkon@dien-sator
Cl überbrückt und mit der Spule L2 einer Antenne 8 verbunden. Das Gitter 7 ist drurch
einen Giitbervonspannungswiders-tand R1 und einen Schalter S2 mit den .Negativpolen
der beiden Batterien 3 und 4 verhund;en. Wird der Schalter S2 geschlosisen, sendet
der Sender ein stetiges Signal durch die Antenne 8 aus. Die bisher beschriebene
Stromanordnung ist üblich.
Darüber hinaus ist erfindlu:ngs .gemäß
ein Hilfsnetz vorgesehen, welches aus einem Widerstand R2, Kondensatoren C3 und
C4 einem regelbaren Widerstand oder Potentiometer P und Schaltern S1, S3 und S4
besteht. Kondensator C3 und Potentionneter P sind miteinander parallel und in Reihe
:mit dien Widerstand R1 gesdhaltet. Normal sind die Schalter S1 und S2 offen, wie
:dargestellt, und die Schalter S3 und S4 geschlossen, so daß Widerstand R2 und Kondens;ato:r
C4 kurzgeschlossen sind.
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Der Sender soll zur Fernsteuerung der Bewegungen eines Modellschiffes
benutzt werden., welches einen Empfänger und einen kleinen umsteuerbaren Motor besitzt,
der bei Fellen eines, Siignalis an den Empfäng-er mit voller Geschwindigkeit in
der Richtung läuft, die das Schiff vorwärts bewegt. Der Sender sen.diet eine Träbgerwelle
konstanter Ampliitude mit einer Frequenz von beispielsweise 27,1 Mo/sec aus. Wenn
und solange dieses Signal gesendet wird, wird der Umkehrschalter in die Stellung
bewegt und. in dieser gehalten, die den Motor in umgekehrter Richtung laufen läßt.
Der Sender sendet nur dann ein Signal, wenn einer der Schalter S1 und S2 geschlossen
ist. Ist der Schalter S2 geschlossen, wird ein kontinuierliches Signal gesendet,
wie es in Fig. 2 im Diagramm dargestellt i!at und das Schiff rückwärts fahren läßt.
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Ist der Schalter S2 offen und der Schalter S1 geschlossen, erzeugt
der Oszilliator Schwingungen, bis der Kondensator C3 geladen ist. Das bewirkt eine
Änderung dies Gitteirvorspannung des Gitters 7 derart, daß die Schwingungen unterdrückt
werden. Die Ladung des Kondensators fließt dann durch dies Potentiorneter P ab,
bis die Spannung des Gitters 6 wiederum die Erzeugung von Schwingungen durch den
Oszillator erlaubt. Die Signale werden dann als eine Reihe von Impulsen von der
Antenne aus:geste:ndet, d. b. als eine sich periodisch wiederholende Impulsreihe
der Sen:derwel.len. Die Frequenz der Impulse kann z. B. von 1 bis 50 in der Sekunde
betragen. Es ist klar, daß die Länge jeder Impul:smiibe oder jedes Impulses tawsendfa:ch
größer ist alis die Länge der Wellen, aus denen er besteht.
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Das Impulis-Zwis:ohenra.um-Verhältnis, d. h. das Verhältnis der Länge
eines Impulses zu dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, wird
durch Regelung des, Potentiometers P geändert. Bei dem dargestellten Sender ist
diese Änderung so, diaß das Verhältnis gl,eiich und die Frequenz dies Impulse drei
pro Sekunde, wie im Fi;g. 3 isst. Der Motor des Schiffes schwingt entsprechend diesem
Signal hin und her, und das Schiff bewegt sich nicht.
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Wird jetzt der Schalteer S3 geöffnet, ohne :irgendeinen der anderen
Schalter zu verändern, kommt der Widerstand R2 in Reihe mit dem Potentiometer P,
und das Impu;l:s-Zwischenraum-Verhältniis wird auf beispiel-s.iveise 1 : 2 reduziert,
wie in Fig. 4 dargestellt. Das Schiff wird sich also mit bialber Geschwindigkeit
vorwärts bewegen.
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Wenn aber an Stelle des Schalters S, der Schalter S4 geöffnet wird,
kommt der Kondensator C4 in Rehehe mit dem Kondensator C3. Die Frequenz der Impulse
wä,ohs,t ohne irgendeine Änderung des Impuls-Zwi-schenraum-Verhältnisses, wie in
Fig.5 dargestellt. Dass Schiff bewegt sich nicht, weil der Motor gleichmäßig hin
und her schwingt, aber die veränderte Frequenz der Impulse kann mit Hilfe eines
frequenzselektiv en Stromkreises und eines Relais in dem Schiff zur Bedienung eines
anderen angeschlossenen Motors, z. B. einer Ankerwinde, benutzt werden.
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Dass Impuls-Zwiscdie@riraum-Verhältnti.s kann von ungefähr 1 - 2 bis
ungefähr Null durch Änderung des kombinierten Widerstandes von P -f- R2 verändert
werden. Es ist hervorzuheben, daß bei einer Änderung des Impuls-Zwischenraum-Verhältnisses
von größer als 1 in kleiner als 1 oder umgekehrt diie Drehrichtung geändert wird.
Deishalb ist in dem durch den Sender ferngesteuerten Modellschiff die Vorwärtsgeschwindigkeit
nahezu unbegrenzt veränderbar, weil das Impuls-Zwischeuraum-Verhältnis zwischen
der Einheit und annähernd Null variiert. Andererseits ist die Rückwärtsgeschwindigkeit
nur über einen kleinen Bereich regelbar.
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Geeignete Werte der Komponenten für die Erzielung der vorstehend beschriebenen
Wirkungen sind: R1 = 2 000 Ohm C3 = 25 mfd. R2 ---. 10 000 Ohne C4 = 1 mfd. P =
50 000 Ohm