DE298380C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf die drahtlose j Zeichengebung, und zwar im besonderen auf eine Einrichtung zum Aussenden der Zeichen. Es sind bereits Systeme der drahtlosen Zeichengebung bekannt, bei welchen verhältnismäßig große, einer Hochfrequenzstromquelle für ungedämpfte Schwingungen entnommene Energiemengen durch schwache Ströme überwacht werden, die durch Tonwellen in einem gewöhnlichen Telephonübertrager erzeugt werden. Man kann zu diesem Zweck von einem elektrischen , Gasapparat Gebrauch machen, der durch eine Erregerspannung periodisch leitend gemacht wird, die ; solcher Weise verändert wird, daß die Zeitdauer, während welcher der Apparat leitend gemacht wird, variiert. Man kann aber auch von einem Apparat Gebrauch machen, welcher vorzugsweise ständig eine einseitige Leitfähigkeit besitzt, durch deren Veränderung der der Antenne zugeführte Energiebetrag verändert wird. Apparate, die geeignet sind, große Energiebeträge in dieser Weise zu überwachen, können in verschiedenen Formen gebaut werden. Der folgenden Beschreibung ist eine sogenannte reine Elektronen-Entladungsröhre zugrunde gelegt. Diese Entladungsröhre, welche im folgenden auch Relais genannt wird, besteht aus einem entlüfteten Gefäß mit wenigstens zwei Elektroden, und einem leitenden Körper in der Nähe derselben. Eine der Elektroden wird durch irgendwelche Mittel veranlaßt, Elektronen auszusenden, insbesondere dadurch, daß sie durch hindurchgesandten Strom zum Glühen gebracht wird. In einem solchen Entladungsgefäß fließt negative Elektrizität von der Kathode zur Anode, aber nicht in der umgekehrten Richtung, und dieser Stromfluß wird verstärkt, also der scheinbare Widerstand des Gefäßes verringert, wenn an den leitenden Körper positive Spannung angelegt wird, dagegen wird der Stromfluß geschwächt, also der scheinbare Widerstand vergrößert, wenn an den leitenden Körper negative Spannung angelegt wird. Wenn die negative Spannung genügend groß ist, wird der Stromfluß ganz unterbrochen. Der Betrag des zwischen den Elektroden fließenden Stromes kann also durch Änderung des elektrischen Feldes in ihrer Nähe verändert werden.

Indem die Hochfrequenzstromquelle mit einem solchen Relais und mit der Antenne verbunden wird, kann die Amplitude des in die Antenne fließenden Stromes in Abhängig-, keit von dem durch das Relais fließenden Strom gebracht werden. Letzterer selbst kann seinerseits durch die dem leitenden Körper aufgedrückte Spannung in Übereinstimmung mit Stromschwankungen geändert werden, die durch die zu übertragenden Zeichen hervorgerufen werden. Eine derartige Anordnung besitzt den wichtigen Vorteil, daß durch sehr kleine Schwankungen in dem dem Zeichen-

geber entnommenen Strome und entsprechend kleine Schwankungen im elektrischen Feld des Relais viel größere Schwankungen in dem das Relais durchfließenden Strome hervorgerufen werden können.

Zum besseren Verständnis des Folgenden soll zunächst die bisher' erwähnte bekannte Einrichtung an Hand der Fig. ι noch ausführlicher erläutert werden. Hierin bedeutet ι

ίο die zum Aussenden der Zeichen dienende Antenne, die in der üblichen Weise durch einen einstellbaren Kondensator 2 geerdet ist. Die Ortsstromquelle zur Erzeugung der auszusendenden Wellen wird beispielsweise von einem Wechselstromgenerator 3 gebildet, dessen Frequenz oberhalb des Hörbarkeitsbereiches liegen soll. Der Stromkreis des Hochfrequenzerzeugers umfaßt außer dem üblichen Schwingungstransformator 4,. durch welchen die Schwingungen auf den Antennenkreis übertragen werden, einen zweiten eisenlosen Transformator 5, der vorzugsweise so entworfen wird, daß er eine verhältnismäßig große Sekundärspannung liefert. Im Sekundärkreis des Transformators 5 liegen zwei Relais 6 und 7. Jedes der beiden Relais enthält eine beispielsweise glühfadenförmige Kathode 8, eine beispielsweise scheibenförmige Anode 9 und einen beispielsweise gitterförmigen Körper 10 innerhalb eines hochentlüfteten Gefäßes. Die Kathoden werden durch Ströme zum Glühen gebracht, die kleinen Batterien 11 entnommen werden, und hierdurch veranlaßt, Elektronen auszusenden. Die eine Sekundärklemme des Transformators 5 ist mit der Anode des Relais 6 und der Kathode des Relais 7 verbunden, die andere Sekundärklemme umgekehrt mit der Kathode des Relais 6 und der Anode des Relais 7. Infolge dieser Anordnung werden, obwohl jedes Relais nur Strom in einer Richtung durchläßt, doch beide Halbwellen des Sekundärkreises ausgenutzt. Der durch die Relais fließende Strom kann jedoch durch Veränderung der an die Gitter 10 angelegten Spannung verändert werden. Bei einer bestimmten Spannung ist die Empfindlichkeit der Relais am größten. Die Größe dieser Spannung hängt in weitem Maße von den Abmessungen des besonderen Relais ab und kann leicht versuchsmäßig festgestellt werden. Zur Erzeugung der Spannung dient eine Batterie 12 von geeigneter. Größe, die im geeigneten Sinne mit je einem der Gitter 10 verbunden ist.

Bei der beschriebenen Anordnung fließt ein Hochfrequenzstrom von einer bestimmten Amplitude im Sekundärkreis des Transformators 5, und der der Antenne 1 zugeführte Strom hat gleichfalls eine bestimmte Amplitude, die von derjenigen des im Sekundärkreis fließenden Stromes abhängt. Durch. Änderung der Spannung der Gitter 10 können im Antennenkreis entsprechende Stromschwankungen hervorgerufen werden und diese zum Aussenden von Zeichen irgendeiner gewünschten Art dienen. Um durch eine solche Einrichtung Töne zu übertragen, wird ein gewöhnlicher Mikrophonübertrager 13 in einem eine Batterie 14 enthaltenden Ortsstromkreis vorgesehen. Der Übertrager kann selbstverständlich von der Sendestelle weit entfernt und mit ihr durch eine Übertragungsleitung verbunden sein. Der Übertragerkreis ist mit den Gittern 10 induktiv durch Transformatoren 15 verbunden, wodurch Schwankungen in dem durch die Tonwellen hervorgerufenen Strome entsprechende Schwanklingen der Gitterspannung und diese ihrerseits entsprechende Schwankungen in der Amplitude des Antennenstromes hervorrufen. Es ergibt sich hieraus, daß die Stromwellen der Antenne nicht konstante Amplitude besitzen, sondern daß diese unmittelbar proportional den Schwankungen der von den Tonwellen hervorgerufenen Ströme schwankt. Diese Schwankungen der ausgesandten Wellen können an der Empfangsstelle durch geeignete Empfangsvorrichtungen benutzt werden, um die Tonwellen an dem entfernten Orte zu reproduzieren. Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in mannigfacher Weise abgewichen werden. So können die beiden Elektronenentladungsgefäße zu einem einzigen, mit zwei Anoden und zwei Gittern vereinigt werden. Die beiden Anoden sind, in diesem Falle mit den Außenklemmen der Sekundärwicklung des Transformators 5 zu verbinden, die beiden Gitter mit den Außenklemmen der Sekundärwicklung des einzigen, an Stelle der beiden Transformatoren 15 tretenden Transformators; eine Mittelklemme dieses Transformators ist mit einer Mittelklemme des Transformators 5 und mit der Kathode zu verbinden. Die Ubertragerströme können, falls sie zu schwach sind, zunächst durch ein ähnliches Entladungsgefäß verstärkt werden, ehe sie induktiv den Gittern zugeführt werden. Von den beiden Transformatoren 4 und 5 kann der eine oder andere fehlen, d. h. der Hochfrequenzerzeuger 3 kann auch im Relaiskreis oder im Antennenkreis liegen. Er kann aber endlich auch im Übertragerkreis, d. h. in Reihe mit dem Übertrager 13 liegen, in welchem Falle im Relaiskreis eine Batterie geeigneter Größe oder eine andere Stromquelle vorzusehen ist.

Bei der beschriebenen Einrichtung wird ein großer Teil der vom Hochfrequenzerzeuger erzeugten Energie im Relaiskreis absorbiert. Die Energiemenge, die der Antenne zugeführt werden kann, ist daher durch die Aufnahmefähigkeit des benutzten Relais begrenzt, und letztere ist gegenwärtig durch die Schwierigkeiten begrenzt, mit welchen die Herstellung solcher Apparate gegenwärtig verbunden ist.

Die übertragene Energie kann vergrößert wer- j den, indem man mehrere Relais parallel schaltet, j ' in welchem Fall der Energiebetrag proportional der Anzahl der Relais wächst. Man kann jedoch, und dies bildet den Gegenstand der Erfindung, indem man mit jedem der parallelgeschalteten Relais einen Widerstand in Reihe schaltet und die Relais passend entwirft, erreichen, daß die Energiemenge im wesentlichen ίο proportional dem Quadrat der Anzahl der Relais wächst. Diese Anordnung ist in der Fig. 2 dargestellt. Es sind hierbei beispielsweise vier Relais, 6, 6', 6", 6"' parallelgeschaltet und mit jedem der Relais ein Widerstand 17 in Reihe geschaltet. Von den beiden Anoden 9 jedes Relais ist die eine mit der einen und die andere mit der anderen Außenklemme des Transformators 5 verbunden. Die Kathoden 8 sind von Gittern 10 umgeben, die lM^ämtlich mit einer Klemme der Sekundär- ^^wickluttg des Transformators 15 verbunden sind, dessen andere Klemme mit einer Batterie 16 verbunden ist. Diese Batterie tritt an Stelle der Batterien 12 der Fig. 1, und es sind mit ihr die Kathoden 8 der Entladungsröhren verbunden, jedoch an verschiedenen Punkten der Batterie, so daß die Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Gitter für die aufeinanderfolgenden Relais stufenweise zunimmt. Das andere Ende der Batterie 16, welches mit der Kathode des letzten Entladungsgefäßes verbunden ist, ist außerdem mit einer mittleren Anzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 5 verbunden und ferner gewohnlich geerdet. Vorzugsweise wird ein einstellbarer Kondensator ig zu den Sekundärklemmen des Schwingungstransformators 5 par-•allelgeschaltet, doch ist dies in solchem Falle, in welchem die Kapazität der Relais genügend - 40 groß ist, nicht erforderlich.

Bei dieser Anordnung schwankt wie bei derjenigen nach Fig. 1 der Strom im Antennenkreis übereinstimmend mit demjenigen im Primärkreis des Schwingungstransformators 5 und daher auch in Übereinstimmung mit demjenigen im Sekundärkreis des Schwingungstransformators. Die Spannung und Energie der Stromquelle 1 wird zum Teil durch den Transformator 4, zum Teil durch den Transformator 5 aufgenommen. Die erste Teilenergie wird dem Antennenkreis zugeführt, die zweite Teilenergie wird auf den Sekundärkreis des Transformators 5 übertragen und in diesem durch die Widerstände und Relais aufgezehrt und in Wärme umgesetzt, welche diese Teile erwärmt. Eine Steigerung der dem Antennenkreis zuführbaren Energiemenge ist infolgedessen gleichzeitig mit einer Steigerung der in den Widerständen und Relais erzeugten Wärme verbunden und daher durch die zulässige Erwärmung insbesondere der Relais begrenzt, während die Widerstände für einen beliebig hohen Energieverbrauch gebaut werden können. Die Erfindung ermöglicht, wie noch gezeigt werden wird, daß von der im Sekundärkreis aufgebrauchten Energie verhältnismäßig weniger auf die Relais entfällt, so daß die gesamte Belastung gesteigert werden kann.

Wie bereits erwähnt wurde, wächst die Spannungsdifferenz zwischen den Kathoden und den Gittern der aufeinanderfolgenden Relais stufenweise. Wenn nun im Transformator 15 eine Spannungswelle von solcher Richtung erzeugt wird, daß sie die negative, der Batterie 16 entnommene Spannung der Gitter 10 überwindet, so beginnt Strom zunächst durch das Relais 6 zu fließen und nimmt allmählich bis zu einem Höchstbetrage zu. Wenn die Spannung der Stromquelle genügend groß ist, wird sie aufeinanderfolgend die negative Spannung der Gitter sämtlicher Relais überwinden und es wird Strom aufeinanderfolgend in sämtlichen Relais zu fließen beginnen. Umgekehrt wird beim Sinken der Spannung, welche den Gittern durch den Transformator 15 aufgedrückt wird, ein Relais nach dem anderen aufhören, Strom durchzulassen, bis die aufgedrückte Spannung auf Null sinkt und wie im Anfang kein Strom fließt. Die Relais können so entworfen, und die an ihre Gitter angelegte Spannung kann so gewählt werden, daß, wenn der Strom im Relais 6 seinen Höchstwert erreicht, Strom im Relais 6' zu fließen beginnt, und wenn dieser seinen Höchstwert erreicht hat, Strom im Relais 6" zu fließen beginnt usw. Die Relais der dargestellten Art schwanken etwas in ihrem Verhalten, und bisweilen besteht Proportionalität zwischen dem durchfließenden Strom und der dem Gitter aufgedrückten Spannung nur für einen be- · ' grenzten Bereich. In solchem Falle kann es angezeigt sein, die Gitterspannungen so zu wählen, daß, bevor der Strom in einem Relais seinen Höchstwert erreicht hat, er bereits im nächsten Relais zu fließen beginnt. Auf diese Weise kann die Gesamtanordnung so entworfen werden, daß der die Relais durchfließende Gesamtstrom der Spannungsschwankung im Transformator 15 im ganzen Bereich proportional ist. Wenn Strom durch ein Relais zu fließen beginnt, dann hat es zunächst einen sehr großen scheinbaren Widerstand, der größte Teil des Spannungsabfalles findet daher im Relais selbst statt und das Relais hat den größten Teil der Energie des Sekundärkreises aufzuzehren, während der vorgeschaltete Widerstand 17 infolge der geringen Stromstärke nur einen geringen Spannungsabfall hervorruft und nur wenig Energie vernichtet. In dem Maße jedoch, wie der Strom wächst, wächst gleichzeitig der Spannungsabfall am

vorgeschalteten Widerstand 17 und die von ihm vernichtete Energiemenge, sinkt dagegen die Spannung am Relais und der verhältnismäßige Anteil der Energie, der im Relais aufgezehrt wird. Die größte Energiemenge wird somit, wie die Rechnung zeigt, vom Relais vernichtet, wenn der Strom die Hälfte seines Höchstwertes erreicht hat und das Relais die Hälfte der Spannung vernichtet. Wenn der Strom seinen Höchstwert erreicht, dann wird fast die ganze Spannung des Anodenkreises durch den Widerstand vernichtet, auf das Relais entfällt nur ein sehr kleiner Teil der Spannung, und es kann daher der durch das Relais vernichtete Energiebetrag praktisch vernachlässigt werden. Es sei beispielsweise angenommen, daß durch den Sekundärkreis eine Energiemenge im Höchstbetrage von 10 Kilowatt überwacht werden ' soll, welcher z. B.

0,5 Ampere bei 20 000 Volt entsprechen möge. Geschieht dies durch ein einzelnes Relais und wird eine allmähliche Regelung der Energie vom unbelasteten Zustand bis Vollast bewirkt, so hat das Relais im Maximum 0,25 Ampere bei 10 000 Volt, also 2,5 Kilowatt aufzuzehren. Es muß also so bemessen sein, daß es während der Zeit, während welcher die Gitterspannung vom Nullwert zum Höchstwert übergeht, eine Energiemenge aufnehmen kaifn, die von Null an bis auf den angegebenen Höchstbetrag ansteigt und dann wieder auf Null sinkt.

Es sei nun angenommen, daß gewünscht wird, eine Energiemenge im Höchstbetrage von 160 Kilowatt entsprechend 8 Ampere bei 20 00CrVoIt zu überwachen. Wenn vier Relais in der dargestellten Weise parallelgeschaltet werden, so hat jedes 2 Ampere aufzunehmen. Der Höchstbetrag der in einem Relais zu vernichtenden Energie beträgt somit 1 Ampere bei 10 000 Volt oder 10 Kilowatt. Der Übergang vom Mindestbetrage zum Höchstbetrage und wieder zum Mindestbetrage findet jedoch in jedem einzelnen Relais in einem Viertel der Zeit statt, in der er bei Benutzung eines einzigen Relais auftreten würde, nämlich beim Relais 6 während der Zeit, während welcher die Gitterspannung von Null bis auf ein Viertel des Höchstwertes steigt, beim Relais 6' während des Steigens der Gitterspannung von ein Viertel bis auf ein Halb des Höchstwertes usw. Daher beträgt die von jedem Relais aufzunehmende Energiemenge nur ein Viertel von 10 Kilowatt, also 2,5 Kilowatt. Diese Energiemenge ist ebenso groß wie im früheren Fall, obwohl das Relais nun den vierfachen Strom führt. Es ist also ersichtlich, daß vier Relais derselben Kapazität die 16 fache Energiemenge eines einzelnen Relais überwachen können.

Die dargestellten Relais besitzen eine merkliehe Kapazität zwischen den Anoden. Dies führt zu einem beträchtlichen Stromfluß durch die Relais zwischen den Anoden während der Zeit, während welcher die Anordnung nicht zur Zeichenübertragung dient. Es wird daher eine beträchtliche Menge Energie nutzlos in den Widerständen 17 vernichtet. Um dies zu vermeiden, kann es angezeigt sein, jedem dieser Widerstände einen Kondensator parallel zu schalten. Hierdurch werden die Hochfrequenzströme herabgedrückt, während der gleichgerichtete Stromfluß des Relais zwischen Kathode und Anoden in keiner Weise gehindert wird. Selbstverständlich kann der Widerstand 17 ebensogut mit der Kathode in Reihe . geschaltet werden wie mit den Anoden. Damit die Gitter 10 nicht einen unnötig großen Strombetrag aufnehmen, wenn sie stark positiv werden, können sie in Reihe mit einem Widerstand 18 geschaltet werden.

Claims (1)

1. Patent-An SPRU ch:

   Einrichtung zur Aussendung wellentelegraphischer Zeichen durch Hochfrequenzströme, deren Amplitude mittels eines a
   reiner Elektronenentladung beruhenden Entladungsgefäßes in Abhängigkeit von dem in einem Übertrager erzeugten Strome verändert wird, gekennzeichnet durch mehrere parallelgeschaltete, mit Vorschaltwiderstand " versehene Entladungsgefäße, die aufeinanderfolgend auf verschieden große Spannungen ansprechen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.