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Fernschalt- oder Fernwirkanlage mit drahtloser Übertragung Es ist
neuerdings die Aufgabe aufgetreten, eine Ferneinschaltung oder Fernwirkung (Ferneinstellung)
ohne Kabelverbindung bis etwa 30 m Entfernung, z. B. zur Ferneinschaltung
einer Klingel, zu errei-#hen. Diese Aufgabe tritt z. B. dann auf, wenn in einem
Werk eine in verschiedenen Räumen tätige Person eine andere Person, z. B. eine Sekretärin,
rufen will und deshalb den Sender in der Tasche tragen muß. Eine Sprachverständigung
wird in solchen Fällen nicht verlangt. Ein Beispiel für eine Fernwirkanlage ist
ein elektrischer Türöffner mit drahtloser Übertragung (z. B. für eine Garagentür).
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Einer Lösung der gestellten Aufgabe steht - be-*sonders bei
Anwendung für Geräte, die -in großen Stückz-ahlen -auf den Markt kommen sollen
- die Knappheit an Trägerfrequenzen für eine drahtlose Übertragung mit elektromagnetischen
Wellen entgegen.
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. Die Erfindung, derdie anfangs beschriebene Aufgabe einer
drahtlosen Fernschaltung oder Fernwirkung (Ferneinstellung) zugrunde liegt, besteht
in der gleichzeitigen Anwendung der folgenden, an sich bekannten Merkmale: a) Die
Übertragung erfolgt rein magnetisch mit einer hochfrequenten Trägerfrequenz auf
dem Längstwellengebiet (etwa 25 bis 150 kHz); b) der Sender
hat eine kleine magnetische Antenne, insbesondere eine Ferritstabantenne; c) der
Empfänger hat eine kleine magnetische Antenne, insbesondere eine Ferritstabantenne;
d) der Empfänger ist ein Pendelfrequenzempfänger. Zur Übertragung von Sprache
ist die erfindungsgemäße Anlage nicht vorgesehen, weil dann die Pendelfrequenz entsprechend
dem Abtasttheorem mindestens 6 kHz betragen müßte. Mit einer solchen Pendelfrequenz
können aber nur Trägerfreq#uenzen über 1 MHz hochempfindlich empfangen werden.
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Es ist bei Personenrufanlagen bekannt, Trägerfrequenzen auf dem Längstwellengebiet
(von 25 bis 150 kHz) zur drahtlosen Übertragung von Signalen
n *t magnetischen Antennen zu verwenden. Hierbei ist die Sendeantenne eine
um'das zu versorgende Gebiet verlegte Schleife. Die Empfangsantenne ist eine kleine
magnetische Antenne, im allgemeinen eine Ferritstabantenne. Der Aufwand für eine
solche Anlage ist jedoch in manchen Fällen zu groß, z. B. wenn nur zwischen zwei
Punkten ein Zeichen übertragen werden soll. Die bekannte Personenrufanlage ist auch
dann nicht anwendbar, wenn der Hochfrequenzsender leicht beweglich sein soll.
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Es ist bei einem sogenannten »drahtlosen Mikrophon« bekannt, zur induktiven
Übertragung der Sprachschwingungen in Form von magnetischen Schwingungen ohne Trägerfrequenz
auf der Senderseite eine auf einen Ferritstab gewickelte Spule und auf der Empfangsseite
eine um den Bewegungsbereich des Sprechers verlegte Schleife zu verwenden. Demgegenüber
kommt die erflüdungsgemäße Anlage, die nicht für eine Sprachübertragung bestimmt
ist, ohne Schleife aus und überbrückt eine größere Entfernung.
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Auch zur drahtlosen Übertragung von Hochfrequenz ist die Verwendung
einer Ferritstabantennauf der Senderseite bekannt, jedoch handelt es sich dabei
um die Übertragung von elektromagnetischen Wellen von einem Notrufsender aus über
eine Wasserfläche. Die erfindungsgemäße Anlage benötigt dagegen keine elektromagnetischen
Wellen.
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Dic schwache Ausstrahlung des Senders infolge der kleinen Sendeantenne
wird bei der Erfindung durch das bekannte Pendelfrequenzprinzip auf der Empfangsseite
ausgeglichen. Während jedoch der Z-um Empfang elektromagnetischer Wellen bestimmte,
bekannte Pendelfrequenzempfänger an sich periodisch selbsterregte Hochfrequenzschwingungen
ausstrahlt und deshalb eine magnetisch und elektrisch wirkende Abschirmung des Empfängers
und außerdem noch eine Vorstufe zur Vermeidung der Ausstrahlung von elektromagnetischen
Wellen notwendig ist, bedarf der erfindungsgemäße Pendelfrequenzempfänger für eine
Trägerfrequeim zwischen etwa 25
und 150 kHz keiner magnetischen Abschirmung
und keiner Vorstufe, weil die Feldstärke der störenden magnetischen Strahlung mit
der kleinen Antenne des Empfängers sehr gering ist und mit der dritten Potenz
der
Entfernung abnimmt, so daß sie in einer Entfernung von etwa 50 in unmerklich
klein geworde4 ist. Im Bedarfsfall könnte höchstens eine #lekirostätische Abschirmung
einzelner Leitungen des Pendelfrequenzempfängers erforderlich sein, um den Empfänger
gegenüber störenden elektrischen Hochfrequenzfeldem genügend unempfindlich zu machen
und um eine Ausstrahlung elektrischer Hödhfrequenzfelder, auch von Oberschwingungen
der Trägerfrequenz, zu xerhindern.
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In der älteren Literatur findet man zwar . auch Schaltungen
für Pendelrückkopplungsempfänger mit nur ' einer Röhre für den Empfang von
Mittel- und Kurzwellen. Aber selbst bei Anwendung einer Ferritstabantenne würden
solche Empfänger den heutigen Anforderungen bezüglich Störstrahlung bei weitem nicht
mehr -genügen. Eine ausreichende Störstrahlungsunterdrückung ergibt sich für diese
. ein-fache Schaltung vielmehr erst in dem Frequenzgebiet von etwa
25 bis 150 kHz (entsprechend einer Wellenlänge von 12 bis 2 km), also
im Längstwellengebiet. Wenn man nämlich in diesem Frequenzgebiet magnetische Sende-
und Empfangsantenneil verwendet und ihro größte Abmessung sehr klein gegen die Wellenlänge
bomißt, nämlich kleiner als etwa ein Zehntausendstelder Wellenlänge, so findet eine
rein magnetische Ausstrahlung und keine Bildung von elektromagnetischen Wellen statt.
Bei Erfüllung dieser Forderung dürfen die Sende- und Empfangsantenne bei einer Fxequenz
von 150 kHz (entsprechend 2 km Wellenlänge) höchstens etwa 20 cm lang sein.
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Die Anwendbarkeit der Erfindung wird dadurch gefördert, daß sich sehr
schwache hochfrequente magnetische Wechselfelder besonders störungsfrei empfangen
lassen, denn in dem ecrwähnten Frequenzgebiet der Längstwellen treten die gewöhnlich
z.u beachtenden Störfelder, wie sie z. t. durch Funkenbildung '-in elektrischen
Geräten vorkommen, praktisch nur als elektrische Wechselfelder auf. Sie werdenalgo
in einem nur füt magnetische Wechgelfelder empfindlichen Empfänger nicht wirksam.
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Gemäß einer Weiterbil - dung der Erfindung ist es für das Verhalten
des Pendelfrequenzempfängeis gegenüber äußeren magnetischen Störungen günstig, wenn
sein Eingangsschwingüngskreis so bemessen wird, daß die auf die Eingangselektroden
der Empfanggsröhre oder des - Erripfangstratisistors bezogene Schwingkreiskapazität
in der Größenordnung von etwa 0,5 bis 2 #X liegt. Den! Schwingkreisköndensator
selbst wird. mandabei praktisch einen sehr viel klernmen erhält man einen Resonanzwiderstand
dA,s Eingangsschwingungskreises von z. B. 200 bis gebaut sein. Die Auf die
Eiügangselektroden bezogene Kapazität der angegebenen Größenordnung wird dann durch
die träiigformätorisch#e übersetzung erreicht (vgl. Sch-altbild F i g. 1). An
den Eingangsklemmen erhält man einen Resonatizwiderstand des Eingangsschwingungskreigos
von z. B. 200 bis 300 L2. Dieser ist niedriger als der äquivaletite Rauschwiderstand
der Empfailgsr8hre und auch niednigerals der Eingangswiderständ des Empfangstransistörs.
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Eine solche Bemessung ergibt noch annähernd, aber nicht mehr ganz
den günstigsten möglichen Rauschabstand fÜr den Empfang. Sie ergibt j.ödoch eine
verbesserte- Selektion gegenüber Frequenzen, die von der Sendefrequenz abweichen,
insbesondere gegenüber aperiodischen äußeren Störungen. Eine nähere Untersuchung,
der Anschwingvorgänge lin Pendelfrequenzempfängern zeigt nämlich, daß eine induzierte
Wechselspannung der Resonanzfrequenz - also die Nutzspannung - auch
von einer relativ kleinen »Anfangstpannung« bis zur Ausste.uerungsgrenze aufgeschatikelt
werden kann, während Altfangsspannungen abweichender Frequenz um so weniger zur
Wirkung kommen, je niedriger sie sind.
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Eine weitere Vergrößerung der wirksamen Kapazität des Empfangsschwingungskreises
über die angegebene Größenordnung hinaus würde bewirken, daß das Röhren- bzw. das
Transistorrauschen entsprechend stärker hervortreten und dadurch die Empfindlichkeit
des Empfängers erheblich verschlechtert würde.
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Ein besonders einfacher und billiger Empfänger für eine drahtlose
Pernschält- öder Vernwirkenläge im Sinne der Erfindung ergibt sich,. wenn
die Lichtnetzwechselspannung als Pendelfrequenzwechsölspannung für den Empfänger
verwendet wird. Es kann dann ein Netzgleichtiollter für die Anodenspann,ung der
Röhre öder für die Kollektörspannung des Transistors entfallen. Bei einer Pendelfrequenz
von 50 öder 6014z ergibt sichdanft eine Selektionskurve mit einer Bandbreite
bei etwa 300 bis -500 Hz. Dia diese Kurve etwa die Gestalt der Gaußsdheti
Glockenkurve aufweist, bedeutet dies, daß schön in einem Abstand von 0,8
bis 1,3 kliz eine 1--)ämpfulig von 20 db und bei 2 kRz Abstand eine nämpfung
> 40 db auftritt. In dem Raum zwischen 60 Irth und
100 kRz können also z. 13. 20 Sendefrequenzen untergebracht werden. Eine
Sprachübertragung ist wegen der geringen Bandbreite nicht möglich.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
F lg. 1 zeigt die Schaltung eines Empfängers, F i g. 2 und
3 zwei Schaltungen eines Senders und F i g. 4 die äußere Gestaltung
eines Senders für die Tasche.
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In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Röhrenempfänger
zum drahtlosen Einschalten eines Rufsignals gömäß der vorliegenden Erfindung im
Schaltbild dargestellt. L, gtellt eine auf einen stabförmigen Ferritkern F von z.
B. 16 cm Länge und 8 mm 0 gewickelte Spule dar, die zusammen
mit einem Kondensator Ci den auf die zu empfangende Frequenz abgestimmten Eingangsschwingungskreis
bildet. Ein Röhrensystem Rö, einer Doppeltriode ist gitterseitig mit einer Spule
L, und anodenseitig mit einer Spule L 3 an diesen Scliwmgkreis -angekoppelt.
Das Röhrensystem Rö, stellt zusammen mit dem Schwingkreis die Pendelrückkopplüngsstufe
dar und erhält von einem Netztransforitiator Tr eine als Pendelfrequenzwechselspannung
dienende Anödenwechselspannung. Ein Kondensator C2 dient dabei zur Hochfrequenzüberbrückung
und zugleich zur Abschwächung von Netzoberwellen.
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NEt lElfe eines Gleichrichterventils Yt wird eine Gleichspanilung
erzeugt, wobei eiii Kondensator C. als Speicherkondensator wirkt. Von dieser Gleichspannung
wird mittels eines einstellbaren Spannungsteilers P, eine Gittervorspannung
für Pö, abgenominen. Ein Widerstand R, und ein Kondensator C# dienen zur Beruhigung
dieser Gleichspantfung; ein weiterer Kondensator C, zur besseren überbrückuna für
die Höchfrequenz# Ein Widerstand R', und ein weiterer Widerstand R 3 in Reihe
mit einem I<-'ondensator C, sind dazu bestimmt, wilde Schwingungeti
auf
höheren Frequenzen zu vermeiden. Die am Eingangskreis L., Ci auftretende Hochfrequenzspannung
wird mit Hilfe einer Diode D gleichgerichtet, wobei ein Kondensator
C, als Speicherkondensator und ein Widerstand R4 als Ableitwiderstand
dient. über einen weiteren WiderstandR, zur Vermeidung höherfrequenter Schwingungen
wird die gleichgerichtete Hochfrequenzspannung dem Gitter eines weiteren Röhrensysteins
Rö, zugeführt. Mittels eines Spannung,steilers P, wird eine Gittervorspannung für
Rö, von solcher Größe eingestellt, daß dieses Röhrensystem gesperrt bleibt, so lange
keine Hochfrequenzspannung von einem bestimmten Mindestbetrag auftritt. In der Anodenleitung
von Rö, liegt z. B. ein kleiner Lautsprecher LS oder eine Schnarre, die das Auftreten
einer Hochfrequenzspannung, deren Wert über dieser Reizschwelle liegt, akustisch
anzeigt. Ein Kondensator C, dient dabei zur überbrückung für die restliche
Hochfrequenz.
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Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung
des leichtbeweglichen Senders für die erfindungsgemäße Anlage. Hiernach wird zum
Aumenden des magnetischen Wechselfeldes ein nahezu auf seiner ganzen Länge bewickelter
Ferritstab verwendet und dieser mit den übrigen Schaltungsteilen räumlich so zusammengebaut,
daß sich für den ganzen Sender ein längliches Kästchen relativ kleinen Querschnitts
ergibt. Dieses wird außerdem mit einem Clip versehen, derart, daß es ähnlich wie
ein Füllfederhalter in aufrechter Lage in der Tasche getragen werden kann. Endlich
wird der Sender mit einem oder mehreren vorzugsweise von oben bedienbaren Einschalt-Druckknöpfen
oder mit einem oder mehreren seitlich angebrachten Druckhebeln versehen.
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Die praktische Ausführung eines solchen Senders sei an Hand der F
i g. 2, 3 und 4 noch näher erläutert. F i g. 2 stellt eine
beispielsweise Schaltung dieses Senders mit zwei Transistoren Ti und T2 im Gegentakt
dar, der mit einem Drucktastenschialter Di eingeschaltet wird. Der frequenzbestimmende
Schwingungskreis desselben besteht aus einer Wicklung Wi eines Transformators mit
einem zylindrischen Ferritstab F, als Kern, wobei sich die Wicklung W, zweckmäßig
annähernd überdie ganze Länge von F, erstrecken soll, und aus einem verlustarmen
KondensatorCi.. Eine weitere, mittelangezapfte Wicklung W2 liegt im Kollektorkreis
der beiden Transistoren. Die Rückkopplung erfolgt über eine ebenfalls mittelangezapfte
Wicklung W", die zwischen den beiden Basisanschlüssen liegt, und deren Anzapfpunkt
an den Teilpunkt eines Basisspannungsteilers, bestehend aus einem Widerstand R
, und einem WiderstandR7, angeschlossen ist. Als Stromquelle für den Sender
dient eine BatterieB; diese kann beispielsweise aus drei Trockenelementen mit einer
Gesamtspannung von 4,5 Volt bestehen.
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An Stelle einer solchen Gegentaktschaltung kann auch ein Sender in
Eintaktschaltung treten. Man wird dann allerdings sowohl die Speisebatterie als
auch den Basisspannungsteiler noch mit je einer Kapazität für die Sendefrequenz
überbrücken müssen.
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In F i g. 3 ist eine ganz der Schaltung nach F i
g. 2 entsprechende Gegentaktschaltung gezeichnet, je-
doch mit dem
Unterschied, daß der Sender drei verschiedene Frequenzen aussenden kann. Es sind
dazu drei Drucktastenschalter D., D23 D, vorgesehen, die wahlweise zu betätigen
sind. Ein jeder schaltet sowohl den Batteriestromkreis ein, als auch einen Kondensator
iia den frequenzbestimmenden Schwingkreis. Ci., C122 C,3 sind diese wahlweise einschaltbaren
Kondensatoren. Die übrigen Schaltungsteile haben dieselben Funktionen wie diejenigen
in F i g. 2. Mit einem Sender nach F i g. 3 können z. B. drei verschiedene
Empfänger wahlweise angesprochen werden.
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F i g. 4 zeigt eine beispielsweise äußere Ausführungsform für
einen tragbaren Sender mit zwei Druckknopfschaltern, welcher in der Tasche getragen
werden kann, in zwei Seitenansichten a und b und in der Draufsicht c. Ein
Kunststoffgehäuse G ist an seinem oberen Ende durch eine Platte mit einem
Clip K zium Einhängen in die Tasche abgeschlossen. In der Platte sind zwei Druckknopfschalter
D, und D, eingelassen. Im Inneren von G ist der bewickelte
Ferritstab F, und z. B. drei Trockenelementzellen B übereinander senkrecht stehend
eingebaut. In F i g. 4 c sind diese gestrichelt angedeutet.
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Das von einem solchen Sender erzeugte magnetische Hochfrequenzwechselfeld
weist also einen vertikalen magnetischen Vektor auf. Im Gegensatz dazu weist ein
üblicher Langwellensender eine vertikale Stellung des elektrischen Vektors und eine
horizontale Stellung des magnetischen Vektors auf. Ein Langwellenempfänger entsprechender
Frequenz wird schon deshalb ein Signal des hier beschriebenen Senders nur minimal
aufnehmen. So wird auch durch die Polarisationsrichtung eine gegenseitige Störung
zwischen der erfindungsgemäßen Anlage einerseits und einem Langwellenfunkdienst
andererseits vermieden.