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Elektrisch leitende Kopplungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
elektrisch leitende Kopplungsvorrichtung zur Herstellung einer kapazitiven Kopplung
zwischen einem isolierten, elektrischen Leiter und einem von einer Bedienungsperson
getragenen HF-Sende- und/oder -Empfangsgerät, dessen einer Pol mit dem Körper der
Bedienungsperson und dessen anderer Pol mit der vom Körper der Bedienungsperson
isolierten, eine Kopplungsfläche bildenden Kopplungsvorrichtung verbunden ist.
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Es ist bereits eine Einrichtung zur drahtlosen Sprach- und Musikübertragung
bekannt, bei der ein aus Draht bestehendes Netzwerk am Boden oder an der Decke eines
Raumes angeordnet ist. Ein von einer Person zu tragendes Telephon ist zwischen den
Körper der Person und ein Metallteil des Telephons geschaltet, um auf die Weise
die Änderungen des elektrostatischen Feldes in der Umgebung des Netzwerkes aufzunehmen.
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Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß ein ganzes Draht-Netzwerk
erforderlich ist, um eine einigermaßen gleichmäßige Energieübertragung von der Sende-
auf die Empfangsantenne zu erhalten. Im übrigen gewährleisten die in Form des Kopfhörerbügels
oder eines Fächers vorliegenden Empfangsvorrichtungen keinen gleichmäßigen Empfang.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kopplungsvorrichtung
der eingangs genannten Gattung, welche trotz Vorliegens nur eines isolierten, elektrischen
Leiters ohne eine besondere Orientierung der Bedienungsperson eine weitgehend gleichmäßige
übertragung elektrostatischer Feldänderungen zwischen dem isolierten Leiter und
der Kopplungsfläche gewährleistet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die geschlossene
metallische Kopplungsfläche kuppelförmig ausgebildet ist, derart, daß sie bei Anordnung
gegenüber dem Leiter diesem unabhängig von ihrer Orientierung eine konstante Fläche
darbietet. Sie kann vorzugsweise aus einem nichtmetallisehen, mit einer die Kopplungsfläche
bildenden geschlossenen Metallschicht belegten Helm bestehen, der über eine isolierende
Haube von der Bedienungsperson getragen wird. Bevorzugt ist ein in Berührung mit
dem Körper der Bedienungsperson stehender Teil der isolierenden Haube mit einer
Metallschicht versehen, die in Verbindung mit der Erdklemme des Sende- und/oder
Empfangsgerätes steht.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der elektrisch leitenden Kopplungsvorrichtung
ist gewährleistet, daß die dem isolierten Leiter dargebotene Ef-
fektivfläche
auch bei Bewegungen der Bedienungsperson im wesentlichen konstant bleibt, so daß
eine weitgehend gleichmäßige Energieübertragung gewährleistet ist.
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Ein Kugelstrahler für elektromagnetische Wellen ist an sich bekannt.
Es handelt sich hierbei jedoch um eine aus zwei Hälften bestehende Kugel, welche
eine Dipolantenne darstellt. Der bekannte Kugelstrahler arbeitet auch nicht mit
irgendeinem isolierten Leiter zusammen, sondern strahlt in die freie Atmosphäre
ab. Da es sich bei dem bekannten Kugelstrahler um einen Dipol handelt, ist die Antenne
polarisiert, was beim Erfindungsgegenstand nicht der Fall ist.
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Weiter ist schon ein in einem Helm angebrachter Rundstrahler bekannt,
welcher aus einer Mehrzahl von zueinander parallelen Stäben, deren Länge eine Viertelwellenlänge
beträgt, und einem dazu senkrecht stehenden Stab besteht, dessen Länge einer halben
Wellenlänge entspricht. Die Stäbe sind derart ausgebildet, daß sie an eine leicht
gekrümmte Fläche angepaßt werden können.
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Der Nachteil der bekannten Rundstrahlvorrichtung besteht darin, daß
die einzelnen Metallstreifen gegeneinander genau ausgerichtet sein müssen, da sonst
die Richtwirkung der Antenne in unerwünschter Weise verändert wird. Derartige sorgfältige
Ausrichtmaßnahmen sind beim Erfindungsgegenstand nicht erforderlich.
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Der bekannte Rundstrahler ist auch nicht mit einem isolierten Leiter
gekoppelt, sondern strahlt frei in den Raum. Der bekannte Rundstrahler könnte auch
für den erfindungsgemäßen Zweck nicht verwendet werden, weil auf Grund des Strahlungsdiagramms
der Antenne keine praktisch konstante Kopplung zwischen Antenne und einem Leiter
erreicht werden kann und somit auch das auf den Leiter übertragene
Signal
bei unterschiedlicher Orientierung nicht konstant wäre.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein tragbares HF-Sendegerät für die Fernsteuerung
mittels eines Hochfrequenz-Trägerstromes, F i g. 2 das Blockschaltbild eines
die Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung verwendenden Fernsteuerungssenders
nach F i g. 1 und F i g. 3 eine Ausführungsforin der Kopplungseinrichtung
als Helm.
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Nach den F i g. 1 und 2 sind die weiter unten beschriebenen
elektrischen und elektronischen Kreise in ein zylindrisches Gehäuse 1 mit
einem die elektronischen Kreise des tragbaren Senders enthaltenden Teil la und einem
die Betätigungsknöpfe 4 aufnehmenden Teil 1 b eingeschlossen.
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Der obere Teil des Gehäuses 1 besitzt einen Ring 2 aus Isoliermaterial,
auf den gemäß der Erfindung eine Kopplungseinrichtung 3 in Form einer Kuppel
aufgesetzt ist. Diese Kopplungseinrichtung besteht aus einem nichtmagnetischen leitenden
Metall (Messing, Aluminium usw.). Sie steht mit der Ausgangsstufe des Senders in
an sich bekannter Weise in elektrischer Verbindung (oder mit dem Eingangskreis des
Empfängers, wenn das Gerät als Empfänger dient). Um einen zufälligen Kurzschluß
durch Kontakt mit der Hand der Bedienungsperson zu vermeiden, wird die Metallkuppel
vorteilhafterweise mit einem plastischen Überzug versehen. Gemäß einer abgewandelten
Ausführungsform kann die Kuppel aus einem innen mit einer Metallschicht versehenen
Isoliermaterial bestehen, wobei der metallische Überzug die Kopplungseinrichtung
bildet.
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Die Druckknöpfe 4 in F i g. 2 bestimmen durch Einschaltung
von nicht dargestellten Kapazitäten in dem Niederfrequenz-Oszillator je eine Tonfrequenz
zur Modulation des Hochfrequenz-Oszillators 7. Die modulierte Welle wird
an den Eingang eines Verstärkers 8 angelegt, dessen Ausgang an der Kopplungseinrichtung
3 anliegt.
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Mit einem Gerät der beschriebenen Art ist es dann möglich, über einen
isolierten Leiter 5 unabhängig von der Orientierung der Kopplungseinrichtung
3 bezüglich dieses Leiters (die Kopplungseinrichtung 3
zeigt dem Leiter
5 eine annähernd konstante Fläche) durch Betätigung der Knöpfe 4 eine Maschine
oder einen Motor fernzusteuern. Dieser Motor oder diese Maschine sind mit einem
Empfangsgerät ausgerüstet, welches ebenfalls eine mit dem isolierten Leiter gekoppelte
Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
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Entsprechend der Anzahl auszuführender Steuerungen kann das Sendegerät
der beschriebenen Art in Abhängigkeit von den verschiedenen auftretenden Frequenzen
eine oder mehrere zusätzliche »Stufen« aufweisen, wobei jede Stufe ein Gehäuse
1 mit geeigneten Betätigungsknöpfen 4 umfaßt. Die Bedienungsperson kann also
mit einem einzigen tragbaren Gerät dieser Art an irgendeiner Stelle der Grube den
Betrieb von Maschinen, Motoren, Signalen oder anderen Dingen über einen isolierten
Leiter steuern, ohne seine Richtung bezüglich dieses Leiters vorher einstellen zu
müssen.
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Wie erwähnt, kann die Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung die
Form eines Helmes annehmen. Dieser Helm, der aus Metall bestehen kann, oder für
den Fall, daß er nicht aus Metall besteht, eine metallische Schicht aufweist, steht
z. B. mit dem heißen Punkt eines tragbaren Sendegerätes in elektrischer Verbindung.
Die Erdklemme des Gerätes steht entweder über die in Berührung mit der Hand der
Bedienungsperson befindliche Metallmasse bzw. eine Metallklemme oder durch den mit
einer Metallschicht versehenen Teil der isolierenden Haube mit dem Körper der Bedienungsperson
in Berührung. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer derartigen Haube
für einen Helm weist im Inneren ein biegsames und haftendes Metallband in Höhe der
Stirn des Trägers des Helmes auf. Auf diese Weise wird die Rückverbindung nach Erde
von der Erdklemme des Sendegerätes über einen Verbindungsdraht, das biegsame Metallband
und den Körper der Bedienungsperson gewährleistet.
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F i g. 3 veranschaulicht eine mögliche Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein in aufgebrochener Ansicht dargestellter Helm 9 (welcher
der Kopplungseinrichtung nach den F i g. 1 und 2 entspricht) aus geschichtetem
Kunststoff auf seiner Innenfläche mit einem durch Vakuumverdampfung hergestellten
Aluminiumüberzug versehen ist. Eine isolierende Haube 10 trägt in Höhe der
Stirn und im Inneren ein haftendes Metallband 11. Ein dem Gehäuse
1 in F i g. 1
entsprechendes Sendegerät 12 mit Steuerknöpfen 4 ist
durch zwei Leitungen 13 mit dem Helm verbunden. Der eine der beiden Drähte
13 ist einerseits mit dem heißen Punkt des Senders und andererseits mit der
metallischen Innenschicht des Helmes 9 verbunden. Die andere Leitung
13 steht einesteils mit der Masseklemme des Senders 12 und andererseits mit
dem haftenden Metallband 11 in Verbindung, welches, wie aus der Figur hervorgeht,
in direkter Berührung mit der Stirn der Bedienungsperson steht.
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Es besteht also eine statische Kopplung des Sendegerätes über die
Metallfläche des Helmes 9 an den Leiter 5. Die Rückleitung nach Erde
erfolgt durch den Körper der Bedienungsperson über das Stirnband 11. Der
Leiter 5 kann ein bereits vorhandener, z. B. elektrischer Leiter sein, so
daß zu diesem Zweck kein besonderer Leiter vorgesehen werden muß.
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Zur Veranschaulichung der Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung
in Form eines Helmes wurde als Beispiel ein tragbares Sendegerät beschrieben; dieses
Gerät kann natürlich, wie das auch im Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnt wurde,
als Funksprech-Empfänger, Funksprechsende-Empfänger oder als Fernsteuerungsgerät
ausgebildet sein und mehrere Stufen von Druckknöpfen 4 aufweisen. Die Vorteile dieser
Ausführungsform bestehen wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel darin,
daß die Bedienungsperson weder einen bestimmten Ort noch eine bestimmte Richtung
bezüglich der isolierten Kopplungsleitung 5 vorher einnehmen muß, insbesondere,
wenn die Leitung in einer höheren Lage angeordnet ist.
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Die Erfindung kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. Insbesondere
können die Kopplungseinrichtung gemäß der Erfindung und die damit ausgerüsteten
Geräte in allen Räumen, Werkstätten und auf allen Bauplätzen in Kopplung mit einer
»Wellenleitung« angewandt werden.