DE148540C

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Publication number: DE148540C
Application number: DENDAT148540D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auffangen elektrischer Schwingungen, die in einem elektrischen Leiter vorhanden sind, und hat insbesondere Bezug auf eine Vorrichtung zur Entdeckung und zur Registrierung der Gegenwart solcher Schwingungen in Verbindung mit der drahtlosen Telegraphic.

Bei der Ausführung dieser Erfindung wird

ίο ein Empfänger oder Entdecker (Detektor) benutzt, welcher infolge des Einflusses elektrischer Schwingungen auf die magnetische Hysteresis des Eisens oder anderer magnetischer Metalle in Tätigkeit tritt. Unter Hysteresis wird hier der Betrag der Energie verstanden, welcher zur Umkehr des Magnetismus verbraucht wird. Zu diesem Zwecke wird ein Stück magnetisches Metall in einem rotierenden magnetischen Feld so aufgehängt oder auf Zapfen gelagert, daß es infolge seiner Hysteresis abgelenkt werden kann, wobei ein Prinzip zur Verwendung kommt, das bereits von einem der Erfinder zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Eisen in Vorschlag gebracht worden ist. Die elektrischen Schwingungen wirken dadurch auf das aufgehängte magnetische Metall, daß sie durch dasselbe hindurchgehen. Dies beeinflußt den Betrag der Ablenkung, so daß die Gegenwart der Schwingungen erkannt und registriert werden kann, was durch geeignete Form einer Anzeige- oder Registriervorrichtung geschehen kann. Da.die Größe der Ablenkung«· von der Stärke der Schwingungen abhängt, so kann die Vorrichtung auch für quantitative Anzeigen benutzt werden.

Magnetische Empfänger für elektrische Schwingungen, wie solche bisher verwendet worden sind, beruhten auf der Reduktion der Hysteresis, welche dann eintritt, wenn ein Eisenkern einem langsam sich ändernden magnetischen Felde unterworfen ist und die aufzufindenden Schwingungen durch eine Wicklung hindurch geleitet wurden, welche um den Kern herum gewunden war; dies veranlaßte ein Wogen der magnetischen Linien, welche abwechselnd die magnetischen Linien des Kernes, die durch das langsam sich ändernde Feld erzeugt werden, unterstützen oder schwächen; die Wirkung wurde mit Hilfe von Strömen erkennbar gemacht, die hierbei in einer anderen gleichfalls um den Kern gewickelten Spule induziert wurden.

Die Erfinder haben jedoch festgestellt, daß unter gewissen Bedingungen die elektrischen Schwingungen eine Wirkung hervorbringen, die vorher noch unbekannt war und entgegengesetzten Charakter besitzt, nämlich daß sie die Hysteresis eines magnetischen Metalles vergrößert. Diese Eigenschaft wird bei der. Durchführung vorliegender Erfindung in erster Linie verwendet, weil es sich herausgestellt hat, daß sie verhältnismäßig große mechanische Wirkungen zu erzeugen imstande ist.

Zu diesem Zweck geben die Erfinder dem magnetischen Metall die Gestalt eines feinen isolierten Drahtes, vorteilhaft Stahldrahtes. Die elektrischen Schwingungen werden durch

diesen Draht hindurchgeleitet, während letzterer gleichzeitig verhältnismäßig geringen Variationen des Längsmagnetismus unterworfen ist. Die Erfinder haben nun beobachtet, daß die Hysteresis des Metalles mit Bezug auf diese geringen Änderungen vergrößert wird, wenn elektrische Schwingungen durch den Draht hindurchgehen; sie benutzen diese Vergrößerung der Hysteresis dazu, um

ίο eine mechanische Wirkung zu erzeugen und hierdurch anzuzeigen und, wenn notwendig, Signale zu registrieren, die in der Form von elektrischen Schwingungen mitgeteilt werden.

Diese Vergrößerung der Hysteresis tritt ein, wenn die um die Längsachse des Drahtes verlaufenden magnetischen Schwingungen, die eine Folge der elektrischen, durch den Draht hindurchgehenden Schwingungen sind, der Längsmagnetisierung überlagert werden, welche periodisch durch das sich drehende Feld verändert wird.

Das magnetische Metall erhält vorteilhaft die Gestalt einer kleinen Spule aus isoliertem Draht, durch welchen die elektrischen Schwingungen hindurchgehen können.

Auf beiliegender Zeichnung ist: Fig. ι eine Ansicht teilweise im Schnitt und zeigt die eine Ausführungsform vorliegender Erfindung.

Fig. 2 ist ein Grundriß derselben.

Fig. 3 zeigt einen Teil der Vorrichtung in Ansicht rechtwinklig zu Fig. 1 betrachtet. Fig. 5 bis 7 zeigen schematisch die Wicklungen der Spule der Vorrichtung.

Fig. 8 zeigt gleichfalls schematisch einen Teil einer anderen Ausführungsform vorliegender Erfindung.

Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung werden die Pole A eines rotierenden Magneten von einem Querstück B getragen und durch die Spulen C erzeugt, denen der Strom durch die KontaktringeD und BürstenE aus einer Batterie oder sonstigen Elektrizitätsquelle zugeführt werden. Der Magnet wird durch einen Elektromotor oder eine sonstige Kraft um seine vertikale Mittelachse gedreht, Diese Achse F des Magneten ist zu diesem Zwecke mit einer Schnurscheibe G ausgestattet, wobei jedoch der Antrieb auch durch einen auf der Achse selbst angeordneten Motor erfolgen kann. Die Achse F wird durch ein passendes Stehlager H getragen.

Zwischen den Polen A ist ein magnetischer Körper J drehbar gelagert. Dieser besteht aus einer Spule, die aus feinem isolierten Stahldraht gewickelt ist; die Enden dieses Drahtes sind an die Klemme K gelegt. Die Magnetpole A besitzen vorteilhaft die Gestalt von Keilen, so daß die magnetischen Kraft- ' linien eine möglichst große Länge der Wicklung durchdringen müssen.

Die Spule ruht in Zapfen L L¹ und wird durch eine Torsionsfeder M beeinflußt. Die Zapfen LL¹ dienen als Zuleitungen, welche die Enden des Drahtes mit den Klemmen K verbinden. Oben wird der Kontakt' durch die Feder K¹ hergestellt, während unten der Drehkörper in einen kleinen, mit Quecksilber gefüllten Trog eintaucht, an welchem ein Draht K'² der anderen Klemme angeschlossen ist. Zum Einstellen der Feder dient ein passender Torsionsknopf N, wobei noch eine weitere Einstellung bei O ermöglicht sein kann, derart, daß die drehbar gelagerte Spule genau mit Bezug auf den rotierenden Magnet zentriert werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Verstellung in zwei Horizontalrichtungen möglich. Die Schrauben P dienen dazu, um unter Vermittlung von Schlitzen in dem Querstück B die Entfernung jedes Magnetpoles von- der Rotationsachse regeln zu können. Die Spule und ihre Wicklung J liegen in einem Gefäße J¹, welches mit Petroleum oder anderer Isolierflüssigkeit gefüllt ist und genügend Dichte besitzt, um die Vibrationen der Spule bei plötzlicher Inanspruchnahme zu dämpfen und deren Bewegungen verhältnismäßig stetig zu machen. Die Achse, welche die Spule J trägt, trägt ferner noch einen Zeiger, durch welchen die Ablenkung der Spule sichtbar gemacht werden kann oder registriert wird. Dieser Zeiger, an dessen Stelle auch ein einfacher Spiegel treten kann, ist beliebiger Art, beispielsweise ein Heberschreiber, der seine Bewegungen auf einem Papierstreifen aufzeichnet; auch kann der Zeiger mit einem Kontakt ausgestattet sein, der wiederum ein Relais in Tätigkeit setzt und der somit jede Ablenkung registriert, die eine bestimmte Stärke überschreitet. Auch könnte eine Anzeigevorrichtung beliebiger anderer Art vorgesehen sein. Es empfiehlt sich, Mittel vorzusehen, durch welche die Stärke des Stromes in den Spulen C geregelt werden kann, so daß man auf größte Empfindlichkeit einstellen kann.

Wenn der Magnet A so eingestellt ist, daß die Spule J das Bestreben hat, ihm infolge der bei der Umkehrung des Magnetismus verbrauchten Energie zu folgen, so wird diesem Bestreben dadurch Widerstand entgegengesetzt, daß eine passende Gegenkraft durch die Feder M gegeben ist. Wenn nun elektrische Schwingungen durch den Draht der Spule hindurchgehen, so hat sich herausgestellt, daß die Ablenkung der Spule vergrößert wird. Diese Wirkung macht sich durch eine plötzliche Ablenkung in der Drehrichtung des Magneten bemerkbar. Die Ablenkung hält an, solange die elektrischen Schwingungen andauern, und die Spule kehrt zurück, "sobald die Schwingungen aufhören.

Auf diese Weise können lange und kurze Perioden der Schwingungen durch lange und

. kurze Perioden der verstärkten Ablenkung sichtbar gemacht werden.

Das rotierende Feld kann entweder dadurch erzeugt werden, daß die Magnete rotieren oder auf andere bekannte Weise, beispielsweise durch die Verwendung eines feststehenden Ringmagneten, der mit Spulen

ίο umwunden ist, die so angeordnet sind, daß der Pol herumwandern muß, wenn der Strom in jener Spule periodisch umgekehrt wird.

Die Spule ist aus feinem Stahldraht gewickelt, der etwa einen Durchmesser von 0,001 bis 0,0005 mm besitzt. Der Draht ist derart gewickelt, daß der Magnet A daraufhin wirkt, daß jeder Teil des Drahtes wesentlich in der Richtung seiner Länge magnetisiert wird. Zur Wicklung wird Eisen, Stahl, Nickel oder anderes paramagnetisches Metall genommen. Feinem aus Gußstahl gezogenem Draht ist der Vorzug zu geben.

Der drehbar gelagerte Körper J kann, wie Fig. 4 bis 8 zeigen, verschiedene Gestalt haben, wobei auch gleichzeitig das magnetische Metall auf derselben in verschiedener Weise angeordnet sein kann. Die" einfachste Anordnung geht aus Fig. 4 hervor, in welcher der Draht bifilar verläuft und auf einem Kern von Elfenbein oder dergl. in der bei Widerstandsspulen gebräuchlichen Weise aufgewickelt ist. Die Drahtspule ist auf diese Weise angenähert induktionsfrei, jedoch jedenfalls nicht vollkommen, da der Draht selbst aus magnetischem Material besteht. Es können auch zwei oder mehrere auf diese Weise induktionsfrei gemachte Spulen verwendet und dieselben hintereinander oder nebeneinander geschaltet sein.

Eine andere induktionsfreie Wicklungsart ist in Fig. 5 dargestellt. Daselbst sind zwei Wicklungen aufgebracht, die parallel miteinander derart verbunden sind, daß der Strom in der einen Wicklung in entgegengesetzter Richtung wie in der anderen Wicklung fließt. Auch können, wie Fig. 6 zeigt, zwei oder mehrere Spulen vorhanden sein, die im gleichen Sinne gewickelt sind. Die Anzahl der Windungen der einzelnen Spulen ist jedoch um ein Geringes ungleich, so daß die Spulen durch ihre gegenseitige Induktion so wirken, daß der Strom in jeder einzelnen Spule größer ist, als wie der Strom in dem nicht geteilten Stromkreis. In diesem Falle muß die Wellenlänge der elektrischen Schwingungen größer sein, als die Drahtlänge der Windungen.

Die elektrischen Schwingungen können zunächst durch eine Primärspule aus isoliertem Draht geleitet werden, welche entsprechende Schwingungen in einer sekundären Spule erzeugen. Diese sekundäre Spule kann in sich selbst geschlossen sein und kann dann in diesem Fall den abzulenkenden Teil des Systems bilden. So besteht in Fig. 7 die Primärspule J¹ aus einer Wicklung feinen isolierten Kupferdrahtes, der auf einer äußeren Röhre oder einem Halter aufgewickelt ist, während die sekundäre Spule J- aus feinem isolierten Stahldraht besteht und die drehbare Spule bildet. Gewünschtenfalls können Primär- und Sekundärspule auf den Drehkörper aufgewickelt sein und beide aus magnetischem Material bestehen.

Es können auch, wie Fig. 8 zeigt, zwei magnetische Körper J⁵ verwendet werden, die miteinander ein bewegliches System bilden, so daß jeder in einem bestimmten Drehfeld liegt, das durch die Pole A- A^a gebildet wird. Diese Felder können dann in entgegengesetzten Richtungen rotieren und auf diese Weise ein Gleichgewicht der Wirkung so lange hervorbringen, als keine elektrische Schwingung hindurchgeht. Sobald jedoch eine elektrische Welle durch einen der Körper eintritt, so wird das Gleichgewicht gestört, und es tritt eine Ablenkung ein.

Die beschriebene Vorrichtung wird zur Auffindung elektrischer Schwingungen in gleicher Weise benutzt wie der bisher in der drahtlosen Telegraphie verwendete Kohärer (Frittröhre) oder magnetische Detektor. Die Anordnungen zur Hervorbringnng der zu übertragenden elektrischen Welle können beliebiger Natur sein. Auch die Anordnungen zur Aufnahme solcher Anordnungen können beliebiger Art sein, nur wird dann der vorliegende Empfänger an Stelle des Kohärers oder sonstigen Detektors verwendet.

In manchen Fällen, in denen der vorliegende Empfänger die Stelle eines bisher verwendeten Empfängers einnehmen soll, ist es noch notwendig, besondere zusätzliche Kapazitäten vorzusehen, um die Selbstinduktion, die hierdurch eingeführt wird, zu neutralisieren.

Anstatt das magnetische Feld in Umdrehung zu versetzen, kann man auch in manchen Fällen den von den elektrischen Wellen beeinflußten Eisenkörper sich drehen lassen und den Feldmagneten aufhängen oder no derart lagern, daß die Hysteresis des Eisenkörpers das Bestreben hat, den Feldmagneten abzulenken. Die beschriebene Anordnung ist jedoch vorteilhafter, da sie es ermöglicht, das aufgehängte System sehr leicht zu machen und sich somit rasch den Signalen anpassen kann, welche aus elektrischen Wellen zusammengesetzt sind.

Claims

Patent-Ansprüche: ,

I. Ein Verfahren zum Auffangen elektrischer Schwingungen, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Schwingungen durch I einen magnetischen Körper (vorteilhaft eine Spule aus Stahldraht), welcher periodischen Änderungen des Längsmagnetismus unterworfen wird, derart hindurchgeführt . werden, daß die Schwingungen einen oszillierenden Kreismagnetismus in dem Körper erzeugen, welcher seine Hysteresis vergrößert und eine mechanische ίο Wirkung hervorbringt.
2. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper, durch welchen die Schwingungen hindurchgehen, beweglich gelagert ist (beispielsweise mittels Zapfen) und sich in einem relativ beweglichen (drehenden) magnetischen Felde befindet, während der magnetische Körper, beispielsweise durch eine Feder, in seiner Drehrichtung Widerstand findet.
3. Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Körper die Gestalt einer angenähert induktionsfreien Wicklung aus isoliertem magnetischen Draht besitzt, durch welchen die Schwingungen oder andere durch diese induzierte Schwingungen hindurchgehen. .
4. Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld durch einander gegenüberstehende Elektromagnete mit keilartig zugeschärften Polen gebildet wird, die um eine mittlere Achse drehbar sind, während der magnetische Teil aus einer gegebenenfalls in eine dämpfend wirkende Isolierflüssigkeit eintauchenden isolierten Wicklung aus magnetisierbarem Draht besteht, welche drehbar zwischen den Magneten liegt und durch eine Torsionsfeder beeinflußt wird.
5. Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere magnetische Körper (J⁵J verwendet werden, die auf einer gemeinschaftlichen Achse sitzen, wobei jedoch jeder Körper in einem besonderen, im entgegengesetzten Sinne wie das andere, rotierenden magnetischen Felde sich befindet, und die Schwingungen durch einen der Körper hindurchgehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.