DE153197C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren 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 Periodenzahl gelangen läßt, wie sie die Telephonströme besitzen, dagegen Gleichströme und Wechselströme von wesentlich geringerer oder höherer Periodenzahl abfängt. Die bekannten ähnlichen Verfahren zum gleichzeitigen Telegraphieren und Telephonieren auf einem Drahte ermöglichen es nur, die Störungen der Telegraphierströme beim Ein- und Ausschalten des Telegraphenstromkreises auf das Telephon zu verhindern. Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens werden auch alle übrigen induktiven Störungen, wie sie durch parallel laufende Telegraphenleitungen, oder elektrische Licht- oder Kraftübertragungen, oder Straßenbahnen oder durch irgendwelche ähnlichen Einflüsse hervorgerufen werden, behoben.

Die Verschiedenheit der Wirkungen der bekannten Systeme mit denen des vorliegenden Systems beruht in der verschiedenen Schaltung der Trenner. Bisher wurden dieselben in die Linie in Serie eingeschaltet oder parallel geschaltet; jedenfalls stehen sie mit ihr in metallischer Verbindung. Bei dem vorliegenden System wird der Trenner induktiv abgezweigt, also in der Weise, daß in die Leitung die primäre Wicklung eines kleinen Linientrartsformators eingeschaltet wird, deren sekundäre Wicklung die Stromquelle für den Trenner abgibt. Durch die metallische Verbindung besteht bei dem bekannten Verfahren der Nachteil, daß die Größe der Induktion und der Kapazität dieses Trenners keine ein für allemal feststellbare ist, sondern daß dieselbe beeinflußt wird von den elektrischen Werten der Linie. Wenn von einer entfernt gelegenen Station telegraphiert wird, so besitzt der gesamte Stromkreis eine größere Induktion und Kapazität wie bei einer näher gelegenen. Der Trenner wird dort also nur auf eine Station bestimmter Entfernung eingestellt werden können, während er für andere Stationen nutzlos ist. Bei dem neuen System dagegen bildet der Trenner im Verein mit der Sekundärspule des Linientransformators einen in sich geschlossenen Stromkreis, der, wenn einmal ausgeglichen, unveränderlich bleibt, der daher unabhängig ist von der Entfernung, von der aus telegraphiert wird oder von der induktive Störungen auf die Leitung übertragen werde«. Die Figur zeigt in schematischer Ausführung eine mit dem neuen Trenner ausgerüstete Telephonstation, also eine städtische Telephonzentrale, die mit der Zentralstelle einer anderen Stadt durch nur einen Draht verbunden ist, durch defl eine telegraphische wie telephonische gleichzeitige Verständigung erreicht werden soll. Damit das Verfahren

einen praktischen Wert besitzt, muß nicht nur die Zentrale, sondern durch ihre Vermittelung auch jeder ihrer Abonnenten durch den einen Telegraphendraht mit der TeIcphonzentrale der anderen Stadt verbunden werden können.

Die Einrichtung der Telephonstation ist die folgende:

Von der Telegraphenlinie L ist die Station

ίο durch einen Linientransformator ι abgezweigt, der drei Windungen besitzt. Die primäre Spule α λ¹ ist in die Linie L eingeschaltet; die eine sekundäre Spule b b^l .gehört zum Empfängertelephon, die andere (c C¹J zum Mikrophon und zum Anrufapparat.' Spule b b¹ überträgt die induzierten Ströme nicht unmittelbar auf das Telephon 5, sondern mittelbar durch Zwischenschaltung des Trenners 2, der den Hauptteil der Erfindung bildet und die Aufgabe hat, nur die eigentlichen .Telephonströme zum Telephon 5 gelangen zu lassen. Er besteht aus einem geschlossenen Stromkreise, der sich auf einer gewissen Länge brückenartig in zwei Teile 3, 3 teilt, die vor ihrer, Vereinigung eine Differentialwicklung 4 auf einem weichen Eisenkern bilden.

In dem durch die Figur dargestellten allgemeinsten Fall ist jeder der beiden Teile mit einem Kondensator und einem induktiven Widerstände, also etwa einer Drosselspule, ausgerüstet. Da jedoch in bestimmten Fällen die Kapazität gleich unendlich und der induktive Widerstand gleich Null in einem oder beiden Zweigen werden kann, ergibt sich, daß in einem oder beiden Zweigen der Kondensator und ebenso in beiden oder einem Zweige die Drosselspule fortgelassen werden kann. Es ergeben sich hieraus neun verschiedene Ausführungsformen des Trenners, von denen die Form die beste ist, wo in einem Zweig ein Kondensator und eine Drosselspule, in dem anderen nur ein Kondensator eingeschaltet ist.

Auf die Spule b b¹ des Trennerkreises wirken nun durch Induktion von der primären Spule α α¹ aus nicht nur die Telephonströme, sondern auch einerseits die Telegraphierströme ■ (Gleichströme), da ja beim Geben eines jeden telegraphischen Zeichens ein Feld in der Spule a a' entsteht und verschwindet und andererseits durch Induktion die Ströme der der Linie L parallel laufenden anderen telegraphischen Leitungen.

Wenn irgend ein' Wechselstrom durch den Trenner fließt, so erzeugt er in dem Eisenkern einen wechselnden magnetischen Fluß, der proportional ist der Differenz der die zwei Zweige durchfließenden Ströme. Wenn jetzt die Ohm'schen Widerstände der zwei Zweige gleich sind, so kann man für eine gegebene Frequenz die Kapazitäten und Selbstinduktionen derartig regeln, daß der magnetische Fluß im Eisenkern Null wird.

Wenn der Apparat gleichzeitig von zAvei Wechselströmen verschiedener Frequenzen durchflossen wird, so wird man die Konstanten derartig regeln können, daß etwa der magnetische Fluß der Ströme einer Frequenz im Kern gleich .Null wird und nur die Ströme der höheren Frequenz einen von Null verschiedenen Fluß erzeugen. Ist der Eisenkern der wirksame Kern eines -Telephons, so wird dieses nicht auf die erstgenannte Periodenzahl reagieren, aber es wird auf die zweite Frequenz wie auch auf jede andere Frequenz, die höher oder niedriger wie die erstgenannte ist, ansprechen.

Sind die Ohm'schen Widerstände der zwei Zweige nicht genau gleich, was in der Praxis vorkommen wird, so wird man nur ein Minimum des Flusses erhalten, welches man durch die Konstanten des Trenners regeln kann; aber da bereits ein Fluß von einer gewissen Größe erforderlich ist, um die TeIephonplatte zum Vibrieren zu bringen, so begreift man, daß man dieses Minimum nur dieser Größe gleich zu machen braucht mit demselben Erfolge, als wenn der Fluß Null wäre.

Es folgt daraus die Möglichkeit, die Wirkung der induzierten Ströme in einem Telephonkreise zu eliminieren, denn es genügt, den Trenner entsprechend der Frequenz dieser Ströme zu regeln, und dies gelingt um so besser bei durch Telegraphenströme hervorgerufenen induktiven Störungen, weil deren Frequenz sehr verschieden ist von den niedrigsten Frequenzen der Telephonströme.
■ In der Praxis wird das Telephon nicht allein für eine einzige Frequenz still sein, sondern auch für höhere oder niedere als die gewählte, und zwar zwischen ziemlich engen Grenzen, welche kurz »Zone der Toleranz« genannt seien. ' ■

In Übereinstimmung mit dem bekannten akustischen Interferenzversuch, bei welchem, eine Röhre sich in zwei ungleich lange Zweige spaltet, die sich dann wieder vereinigen, ergibt sich ohne weiteres, ohne in die Theorie des Trenners einzugehen, daß durch eine entsprechende Wahl der Größe der Kondensatoren und Drosselspulen für eine bestimmte Frequenz eine vollständige Interferenz stattfinden kann. In diesem Falle heben sich die beiden Bewicklungen auf dem Eisenkern in ihrer magnetisierenden Wirkung vollständig auf.

Da nun ein bestimmter Fluß erforderlich ■· " ist, um die Telephonplatte in Schwingungen zu versetzen, so wird das Telephon nur sprechen, wenn der Fluß den bestimmten

Werf auf der einen öder der anderen Seite des Nullwertes erreicht hat. Die Zone der Toleranz wird also von diesen bestimmten Werten der Frequenz, bei denen das Telephon zu sprechen beginnt, begrenzt.

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 dem zu 'übertragenden 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 TeIegraphieren Wechselstrom benutzt wird oder wenn der Draht einer Wechsel- bezw. Drehstromkraftübertragung ■ angehört oder einer -solchen Leitung parallel läuft", deren Generatoren keine vollständig konstante Winkelgeschwindigkeit besitzen. ' Denn durch eine solche Unregelmäßigkeit im Gange des Stromerzeugers werden Stromschwingungen erzeugt, die in ihrer Periodenzahl nahe an die des Telephon stromes herankommen.

Die zweite Anwendungsmöglichkeit ent-' spricht dem in der Praxis häufigsten Fall, wo die zum Telephonieren zu benutzende Telegraphenleitung sich inmitten einer großen Menge parallel laufender anderer Telegraphendrähte befindet.

Die Einstellung des Trenners, so daß er Wechselströme bestimmter Periodenzahlen vernichtet, wird am einfachsten dadurch erreicht, daß man nur einen Zweig verändert, und zwar wird man die Kapazität bei Anwendung eines Plattenkondensators durch Zusammendrücken desselben regeln und die Selbstinduktion durch Verschieben des Eisenkernes einstellen.

Die Differentialspule 4 des Trenners 2 wirkt nicht unmittelbar als Telephon, da sonst in bestehenden Anlagen die dort verwendeten Telephone unbrauchbar wären, sondern sein magnetischer Fluß wird durch die Wicklung 6 aufgenommen, welche mit dem Telephon 5 in Serie geschaltet ist. Auch das Mikrophon 7 hat seine übliche Form behalten und seine Spulen werden durch die Wicklung a a¹ rind cc¹ des Linientransformators 1 gebildet.

Wie bei anderen Telephon- und Telegrapheneinrichtungen auf gemeinsamer Leitung muß man von den gewöhnlichen elektromagnetischen Anrufeinrichtungen absehen, da diese die an die Linie L angeschlossenen Telegraphenapparate beeinflussen würden. Der Anruf besteht hier in einer elektrischen Tute 8 bekannter Art, welche von einem Selbstunterbrecher 9 in Tätigkeit gesetzt wird, und zwar auf folgende Weise:

Der Schalter 13 schließt den Stromkreis des Selbstünterbrechers 9, seine Schwingungen bezw. die hierdurch erzeugten Stromstöße werden vermittels der Spule cc¹ auf die Linie geschickt und durch die elektrische Tute auf der anderen Station wieder aufgefangen. Diese Tute besteht aus einem gewöhnlichen Telephon, dessen Scheibe synchron mit dem Unterbrecher schwingt. Eine solche Tute ist natürlich* auch auf der in der Figur wiedergegebenen Station vorhanden und durch die Wicklung 8 schematisch dargestellt, und zwar ist sie mit der einzigen Leitung in Serie geschaltet. .

Schließlich ist noch ein Kondensator 10 vorgesehen, der folgende Aufgabe hat.· Beim-Telegraphiereri wird bei jeder einzelnen ■ Zeichengebung der Stromkreis für einen Augenblick unterbrochen, wie sich aus der Figur ohne weiteres ergibt. Wenn in diesem Augenblicke auf der Linie auch telephoniert wird, wäre daher die elektrische Verbindung unterbrochen. Der Kondensator 10 dient nun dazu, den Stromschluß für die telephonischen Ströme in demjenigen Augenblicke zu geben, wo der telegraphische Stromkreis in der Station 18 durch das Geben der telegraphischen Zeichen unterbrochen ist.

Aus obigem ergibt sich, daß vermittels des Trenners 2 die Telephonzentralen auf einer _go für telegraphische Zwecke benutzten Leitung miteinander verkehren können, ohne daß man die üblichen Telephone und Telegraphenapparate umzubauen braucht und ohne daß der Widerstand der Leitung" nennenswert vermehrt wird. Will die Station einen ihrer Abonnenten mit der an der Leitung L liegenden Zentrale der anderen Stadt verbinden, so wird man nur den Umschalter der Wicklung 6 umlegen, um damit das Stationstelephon auszuschalten und die wirksame Wicklung 6 an die Verteilungstafel und 'den Linienwähler anzuschließen. Bei sehr entfernt liegenden Abonnenten empfiehlt es sich, den vom Kern 4 aufgenommenen Fluß in bekannter W'eise zu verstärken.

Würde umgekehrt der Abonnent durch Vermittelung des Trenners 2 und der Linie L nach einer Station sprechen,, so würde der Telephonstrom durch das Differential 4 und n₀ die Kondensatoren des Trenners stark geschwächt werden. Auch ist für dieses Rücksprechen der Trenner überflüssig, da in der Leitung vom Abonnenten bis zur Telegraphenlinie L keine "störenden induzierenden Ströme wirken. Diese Störungen treten vielmehr wieder erst in der Linie auf und sind durch den Trenner der anderen Zentrale, die jetzt die hörende ist, zu entfernen. Damit also ein Abonnent deutlich hören kann, ist der Trenner erforderlich; damit er deutlich sprechen .,kann, ist er nicht erforderlich und

sogar störend. Um ihn nun beim Sprechen zu umgehen, ist ein Relais von großer Einfachheit angewendet. Dieses besteht aus einem Telephon 12, das mit dem an die Lokaltelephonleitung t angeschlossenen Abonnenten in Serie geschaltet ist, und einem Mikrophon 11, in welches das Telephon hineinspricht und das die Worte auf die Linie mittels der Spule c c¹ hineinschickt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Einrichtung zum Telegraphieren und Telephonieren auf einem einzigen Drahte zwischen zwei oder mehreren Zentralen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trenner, der eine in sich geschlossene, aus mindestens einer Kapazität, mindestens einem induktiven Widerstände und einem differential bewickelten Eisenkern bestehende Stromverzweigung bildet, induktiv an die Linie angeschlossen ist, so daß durch ihn die Telephonströme von der Linie auf das Telephon durch die elektromagnetische Einwirkung seines Eisenkernes auf die Telephonspule übertragen, dagegen die induzierten Ströme bei wesentlich anderer Frequenz vernichtet werden.
2. 2. Bei einer Einrichtung nach Anspruch ι die Anwendung eines Relais zur Umgehung dieses Trenners beim Sprechen des Abonnenten, indem ein in der städtischen Zentrale in den Telephonkreis des Abonnenten in Serie eingeschaltetes Telephon in ein Mikrophon hineinspricht, das seinerseits an eine sekundäre Wicklung des Linientransformators angeschlossen ist, so daß die in ihm induzierten Stromstöße mit Umgehung des Trenners unmittelbar zur Linie fließen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.