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Einrichtung zum Telephonieren und Telegraphieren auf einem einzigen Drahte zwischen zwei oder mehreren Zentralen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum gleichzeitigen Telephonieren und Telegraphieren zwischen zwei Orten mit Hilfe eines einzigen Drahtes. Dies wird in der Telephonstation durch Einschaltung eines" Trenner" genannten Apparates erreicht, der zum Telephon nur die Wechselströme von solcher Periodenzabl gelangen lässt, wie sie die Telephonströme besitzen, dagegen Gleichströme und Wechselströme von wesentlich geringer Periodenzahl abfängt.
Die Figur zeigt in schematischer Ausführung eine mit einem solchen Trenner ausgerüstete Telephonstation, also eine städtische Telephonzentrale, die mit der Zentralstelle einer anderen Stadt durch nur einen Draht verbunden ist, durch den eine telegraphische wie tclephonische gleichzeitige Verständigung erreicht werden soll. Damit die Einrichtung einen praktischen Wert besitzt, muss nicht nur die Zentrale, sondern auch durch ihre Vermittlung jeder ihrer Abonnenten durch den einen Telegraphendraht mit der Telephonzentrale der anderen Stadt verbunden werden können.
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ist sie durch einen Linientr. msformator J'abgezweigt, der drei Windungen besitzt, nämlich eine primäre a, al, die in die Leitung in Serie eingeschaltet ist und zwei sekundäre
Windungen b, b'und c, c'.
An die erstgenannte sekundäre Windung ist das Telephon, an die zweite das Mikrophon und die Anrufvorrichtung angeschlossen. Die über die Linie an der gezeichneten Station ankommenden Tolephonströme werden also induktiv durch die Spule b, b'auf das Telephon 5 übertragen. Die von der Station weggehenden Ströme werden dagegen, ebenso wie das Anrufzeichen, von dem Mikrophon 7 bezw. dem selbst- tätigen Unterbrecher 9 vermittels der Spule c, c'induktiv auf die primäre Wicklung a, a' übertragen und durch die Linie l zu der Anfangsstation fortgeleitet. Spule b, b'überträgt die ankommenden Ströme nicht unmittelbar auf das Telephon 5, sondern mittelbar, nämlich unter Zwischenschaltung des Trenners 2, der den Hauptteil der Erfindung bildet.
Derselbe hat die Aufgabe, nur die eigentlichen Telophonströme von der Linie l auf das Telephon zu übertragen, dagegen alle anderen Ströme, die nicht Telephonströme sind, also beim
Hören nur schädlich wirken können, abzufangen. Aus diesem Grunde ist der Apparat mit dem Namen" Trenner" bezeichnet. Er besteht aus einem geschlossenen Stromkreis, der sich auf eine gewisse Länge brückenartig in zwei Arme 3,3 teilt, die vor ihrer Vereinigung eine
Differentialwicklung auf einem weichen Eisenkern 4 bilden. In jeden der beiden Arme ist Kapazität, also ein Kondensator und Selbstinduktion, also etwa eine Drosselspule, ein- geschaltet.
Wird nun ein Wechselstrom von der Linie auf die Spule b, b'übertragen, so erzeugen die beiden Differentialwicklungen je für sich im Eisenkern --4 einen wechselnden magnetischen Fluss.
Wie sich aus der Theorie ergibt, kann bei gleichen Ohmschen Widerständen der beiden Zweige für eine bestimmte Frequenz das Verhältnis der Kapazität und Selbst- induktion des einen Zweiges zu denen des anderen derart geregelt werden, d. h. eine der- artige Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen erzielt werden, dass der magnetische Gesamtfluss des Eisenkerns Null wird. Es lässt sich also beispielsweise hiedurch erreichen,
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dass. Wechselströme einer bestimmten Frequenz, beispielsweise wie sie auf der Fernleitung I durch Induktion von den parallel laufenden telegraphischen Leitungen entstehen, abgefangen werden.
Fliessen durch die Linie gleichzeitig Wechselströme einer anderen Frequenz, also beispielsweise Telephonströme, so lässt sich, wie sich aus obigen Ausführungen ergibt, erreichen, dass die Ströme der einen Frequenz im Eisenkern 4 keinen magnetischen Fluss erzielen, dagegen die anderen einen solchen herbeiführen. Ist also der Eisenkern 4 der wirksame Kern eines Telephons, so wird dessen Membran auf die Ströme der erstgenannten Periodenzahl nicht reagieren, dagegen wird sie auf den zweiten Strom und überhaupt auf alle diejenigen Ströme reagieren, welche eine höhere oder eine niedrigere Frequenz haben als erstere besitzen. Theoretisch lässt sich also nur der Wechselstrom einer ganz bestimmton Frequenz aufheben, praktisch. lassen sich jedoch durch dieses Verfahren Wechselströme innerhalb eines bestimmten Gebietes von Frequenzen aufheben.
Denn wenn auch nur für die theoretische Frequenz nach der Einstellung des Trenners der magnetische Fluss vollkommen Null ist, so wird er doch auch für die benachbarten Frequenzen, also sowohl für die Ströme höherer wie minderer Frequenzzahl so schwach bleiben, dass, wenn der Kern 4 das wirksame Eisen eines Telephonkernes ist, der magnetische Fluss nicht genügt, die Telephonplatte zum Vibrieren zu bringen. Auf diese Weise ist es möglich, die
Wechselströme niederer Frequenz, wie sie auf der Fernleitung beim Geben der tele- graphischen Zeichen und durch Induktion durch parallel laufende Drähte entstehen, in ihrer Wirkung auf das Telephon zu vernichten und nur Ströme von höherer Frequenz, also die Telephonströme selbst, auf das Telephon zu übertragen.
Man kann demgemäss den Trenner 2 auch in dem Falle verwenden, in welchem der zu beseitigende Strom eine Frequenz hat, die nur um geringes von der des zu über- tragenden Stromes verschieden ist oder auch in solchen Fällen, wo gleichzeitig die
Wirkung mehrerer Ströme aufgehoben werden soll, deren Frequenzen benachbarte Werte haben. Der erste Fall tritt ein, wenn zum Telephonieren Wechselstrom benutzt wird oder wenn der Draht einer Wechsel-bezw. Drehstromkraft-Übertragung angehört, deren
Generatoren keine vollständig konstante Winkelgeschwindigkeit besitzen. Denn durch eine solche U t rugelrässigkeit im Gange des Stromerzeugers werden Stromschwingungen erzeugt, die in ihrer Periodenzahl nahe an die des Telephonstromes herankommen.
Die zweite Anwenungsrnög1icbkeit entspricht dem in der Praxis häufigsten Fall, wo die zum Tele- phonieren zu benutzende Telegraphenleitung sich inmitten einer grossen Menge parallel laufender anderer Telegraphendrähte befindet. Die Einstellung des Trenners, so dass er
Wechselströme bestimmter Frequenz vernichtet, wird am einfachsten dadurch erreicht, dass man nur den einen Zweig verändert, und zwar wird man die Kapazität bei Anwendung eines Plattenkondensators durch Zusammendrücken desselben regeln und die Selbstinduktion durch Verschieben dur Eisenkern einstellen.
Die Differentialspulo 4 des Trenners 2 wirkt nicht unmittelbar als Kern des Tele- phons 5, da sonst in bestehenden Anlagen die dort verwandten Telephone unbrauchbar wären, sondern sein magnetischer Fluss wird durch die Wicklung 6 aufgenommen, an welche das Telephon 5 durch Umlegen des mit der Wicklung 6 verbundenen Schalters angeschlossen werden kann. Auch das Mikrophon 7 hat seine übliche Form behalten, os ist wie der Trenner induktiv mit der Linie, und zwar durch die Wicklungen a, n'und c, c des Linientransformators 1 verbunden.
Wie bei anderen Telephon-und Telegraphen- einrichtungen auf gemeinsamer Leitung muss man von den gewöhnlichen elektromagnetischen
Anrufeinrichtungen absehen, da diese wegen ihrer niedrigen Frequenz die an die Leitung I angeschlossenen Telegrapbenapparate beeinflussen würden. Der Anruf besteht hier in einem lautsprechenden Telephon S, das in Serie mit der Leitung l geschaltet ist und einen
Selbstunterbrecher 9, der an die Sekundärspule c, c'des Linientransformators 1 an- geschlossen ist.
Der Selbstunterbrecher 9 besteht, wie bei den elektrischen Klingeln aus einer Spule und einer Platte, die durch ihre Schwingungen den Strom häufig schliesst und öffnet.
Schaltet man den Schalter des Unterbrechers 9 ein, so entsteht ein intermittierender
Gleichstrom hoher Frequenz, der sich als Wechselstrom auf der Linie fortpflanzt und ein
Telephon betätigt, das natürlich auch auf der anrufenden Station vorhanden und durch die Spule 8 schematisch dargestellt ist. Diese bildet in Verbindung mit dem Unterbrecher die Anrufsvorrichtung und ruft einen hellen rasselnden Ton hervor.
Hinter jeder Station ist ein Kondensator 10 zwischen Leitung l* und Erde angeschlossen, und zwar aus folgenden Gründen : Die Rückleitung für die Telegraphen-wie für die Telephonströme geschieht durch die Erde. Zu diesem Zweck ist jede Telegraphen- station in der üblichen Weise geerdet. Beim Geben eines jeden telegraphischen Zeichens wird diese Erdung momentan aufgehoben, so dass für diese Augenblicke die Telephon-
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ströme unterbrochen werden. Um diese Unterbrechung zu hindern, ist eine stets vorhandene Erdung vorgesehen und dies geschieht durch den genannten Kondensator 10.
Denn wenn die links von der Telephonstation liegende zweite Telephonstation mit der ersten telephonisch verbunden ist, so finden jetzt die Telephonströme vermittels des Kondensators die Rückkehr zur Erde, während der Kondensator für die Telegraphen-Gleichströme einen unendlich grossen Widerstand besitzt.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass vermittels des Trenners 2 die Telephonzentralep auf einer für telegraphische Zwecke gleichzeitig benutzten Leitung miteinander verkehren können, ohne dass man die üblichen Telephon- und Telegraphenapparate umzubauen braucht und ohne dass der Widerstand der Leitung nennenswert vermehrt wird.
Natürlich ist es notwendig, dass die gezeichnete Station, wenn sie von der an dieselbe Leitung angeschlossenen anderen Station angerufen wird, nicht nur zunächst selbst mit der Anruferstation spricht, sondern dann auch jeden ihrer Abonnenten anschliessen kann, damit er über die Fernleitung hinweg mit der anderen Station bezw. mit dem dort angeschlossenen Abonnenten sprechen kann. Diese Umschaltung geschieht in einfachster Weise dadurch, dass der an die Wicklung 6 angeschlossene Schalter in die in der Zeichnung dargestellte Lage gelegt wird. Es werden die durch die Telephonströme im Eisenkern erzeugten magnetischen Schwingungen induktiv auf die Spule 6 übertragen, die nun ihrer seits die Telephonströme weiter leitet und daher als die wirksame Spule bezeichnet werden kann.
Während vor dem Umlegen in die dargestellte Lage die Ströme von dieser Spule aus an das Telephon 5 der Zentrale geleitet werden, werden sie jetzt, nach dem Umlegen laut Zeichnung, in die Erde gesandt. Da jede Abonnentenstation ebenfalls mit einem Pol an Erde gelegt ist und andererseits laut Zeichnung an das andere Ende der Spule 6. so ist durch das Umlegen des Schalters das Telephon der Zentrale ausgeschaltet und dafur die Leitung des Abonnenten bezw. sein Telephon eingeschaltet.
Dieser könnte also jetzt über seine eigene Zentrale und die Fernleitung zu der anderen Telephonzentrale bezw. ihren Abonnenten sprechen.
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wäre jedoch mit grossen elektrischen Verlusten verknüpft, weil die abgehenden Abonnenten- c ; prechströme die Differentialspule passieren müssten und dort teils durch die Differentialwicklung, teils durch die Widerstände der Drosselspule und des Kondensators stark ge- schwächt werden. Da nun die Ströme, wenn sie auf der anderen Station ankommen, po
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werden, ist es gar nicht erforderlich, dass die Sprechströme des Abonnenten über seine eigene Zentrale geleitet werden. Damit der Abonnent deutlich hören kann, ist, der Trenner erforderlich, damit er deutlich sprechen kann, ist er nicht erforderlich, sondern wirkt sogar störend.
Wollte man nun den Trenner umgehen, so müsste man von jeder Abonnentenstation zu der Zentrale der Fernleitung einen zweiten Draht ziehen, über den die Sprech- ströme des Abonnenten geleitet werden sollen. Um nun einerseits den Trenner zu umgehen und andererseits mit einem Draht auszukommen, ist ein Relais von grösster Einfachheit angewendet, welches aus einem Telephon 12 und einem Mikrophon 11 besteht. Das Telephon ist mit dem an die Lokal-Telephonleitung angeschlossenen Abonnenten in Serie geschaltet.
Das Mikrophon, in welches das Telephon hineinspricht, ist unter Benutzung der bereits vorhandenen Mikrophon-Batterie für das Mikrophon 7 an die Spule c. c'des Linientransformators J angeschlossen. Wenn also ein Abonnent spricht, so werden dio Schallschwingungen vom Telephon 12 unter Umgehung des Trenners 2 auf das Telephon 11 übertragen. Die in dem Mikrophonstromkreise so erzeugten Stromschwankungen werden von der Spule c, c'auf die Linie l übertragen und zu der anderen Station fortgeleitet. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur die Apparate der Zentrale, sondern auch die des Abonnenten unverändert zu lassen und mit einer Lokalleitung zwischen Zentrale und Abonnenten sowie Fernleitung zwischen den verschiedenen Zentralen auszukommen.