DE373450C

DE373450C - Anordnung zur Umsetzung von Wechselstrom in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz, insbesondere fuer akustische Zwecke

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Publication number: DE373450C
Application number: DEL50879D
Authority: DE
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Priority date: 1920-07-01
Filing date: 1920-07-01
Publication date: 1923-04-12

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 12. APRIL 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVr 373450 KLASSE 21 a GRUPPE 31

(L 5087g VIII'j'2

Egbert von Lepel in Berlin-Wilmersdorf.

Anordnung zur Umsetzung von Wechselstrom in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz, ^insbesondere für akustische Zwecke.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juli 1920 ab.

Der bekanntesteApparat zurUmsetzungvon ' portional ist, würde die Frequenz der Mem-Wechselstrom in mechanische Schwingungen bran doppelt so hoch sein als die des Tongleicher Frequenz ist das Telephon. Es ver- Wechselstromes, also der ursprünglichen wendet elektromagnetische Anziehung; da Sprache, wenn der Elektromagnet nicht durch dieselbe dem Quadrate der Stromstärke pro- den Dauermagnet vormagnetisiert wäre.

Diese Vormagnetisierung ist mit einigen Nachteilen verbunden, die bei der gewöhnlichen Beanspruchung des Telephons mit sehr schwachen Strömen kaum stören, wohl aber dann, wenn es gilt, von einem Lautverstärker gelieferte Tonströme großer Leistung (mehrere oder viele Watt) in Schall umzusetzen oder zur Aufzeichnung des Schalles (Gravieren von Grammophonplatten) zu benutzen, ίο Gewöhnlich wird die Vormagnetisierung durch einen Stahlniagnet bewirkt; dabei muß auch das magnetische F^reld des Tonstromes durch den Stahlmagnet gehen, findet also großen magnetischen Widerstand, erleidet Wirbelstromverluste usw.; ferner muß der Stahlmagnet, wenn er ein starkes Feld liefern soll, groß und schwer sein. Erzeugt man die Vormagnetisierung durch Gleichstrom, so ergeben sich komplizierte Schaltungen, zusätzliehe Drosselspulen u.dgl., und ferner wird dabei die Wicklung des Magnets nicht nur mit «lern Tonstrom, sondern auch mit dem viele Male stärkeren Gleichstrom belastet, muß also wesentlich größer gewählt werden, was auch größere Abmessungen für das Eisen zur Folge hat. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Membran bzw. der Anker nur einseitig vom Magnet bewegt wird, den Rückweg aber auf Grund eigener Elastizität zurücklegen muß. Infolgedessen muß die Eigenschwingungsdauer des beweglichen Teiles kürzer sein als die der höchsten vorkommenden Schallwelle.

Alle diese Nachteile vermeidet die Anord-" nung nach der Erfindung dadurch, daß sie den (bzw. die) Anker der Differenzwirkung zweier vom Tonstrom magnetisierter Pole aussetzt. Es gibt zwei verschiedene Lösungen dieser Aufgabe. Bei der ersten ist eine Vormagnetisierung überhaupt nicht erforderlich, bei der zweiten wird sie zwar benötigt, dennoch ist der magnetische Kreis für den Tonstrom kurz, und die oben erwähnten Nachteile der λ Vormagnetisierung sind umgangen. Die Abb. 1 bis 3 zeigen den Grundgedanken der ersten Lösung. Die von einem Mikrophon oder lauschenden Telephon k (Abb. 11 gelieferten Tonströme werden durch den Transformator t oder auf andere Weise in reinen Wechselstrom (ohne Gleichstromkomponente^ verwandelt und dann durch die zwei Gleichrichter >\ und r, in ihre Halbwellen zerlegt, die durch die Magnetwicklimgen it¹-, und κ¹., gesandt werden. Diese gehören zwei getrennten Elektromagneten Hz₁ und /H₂ an Γ Abb. 2). die an entgegengesetzten Seiten der Membran eines Telephons stehen und zu denen die auf letzterer befestigten Anker σ, und a., gehören. Bei der einen Halbwelle kommt der eine, bei der anderen der andere Magnet zur Wirkung, so daß die Frequenz, in der sich die Membran ρ bewegt, gleich der Frequenz des Schallwechselstronis ist. Ar-Leiten die Gleichrichter unvollkommen, so entspricht die Bewegung der Membran der Differenz der Anziehungen beider Alagnete.

Wie eingangs erwähnt, ist die Anordnung insbesondere für sehr laut sprechende Telephone gedacht, bei welchen die Membran p aus einer Holzplatte von 10 mm .Stärke und 7>* ι m Durchmesser bestehen kann. Es ist dann nicht angängig, die beiden Elektromagnete gegeneinander durch Bügel abzustützen, die die Membran umgreifen, da dieselben zu sehr federn wurden. Eine zweckmäßige Bauweise besteht darin, die Säulen .Ό- ("Abb. 3), welche die beiden Magnete miteinander verbinden, durch Löcher der Membran p hindurchzuführen.

Um die Übertragung von Bewegungsgröße Su auf die Befestigungsstelle zu vermeiden, wird das Telephon zweckmäßig völlig in sich ausbaianziert. Dies geschieht, indem man statt einer einzigen Schallplatte deren zwei (^₁ und P₂, Abb. 4) benutzt, die z. B. die Wände eines Schallkastens d bilden. Die vier Magnete Hz₁ bis Hi₄ sind so geschaltet, daß beide Schallplatten immer in entgegengesetztem Sinne bewegt ^! werden. Auf diese Weise lassen sich Verluste durch schädliche Dämpfung fast ganz beseitigen.

Eine andere Anordnung der Magnete ist in Abb. 5 dargestellt. Sie sind zu einem einzigen dreischenkligeii Magnet m vereinigt, denen der um seine Mitte drehbare Anker α gegenübersteht. Die gezeichnete Vorrichtung dient zum Ritzen von Schallkurven in die Grammophonplatte ~. Zu diesem Zwecke ist der Anker mit dem den Meißel .v tragenden Hebel // verbunden. Ebensowohl kann er mit der Schallplatte eines Telephons mechanisch gekoppelt sein.

Die besprochenen Anordnungen sind dazu bestimmt, mit den von Elektronenlautverstärkern gelieferten starken Schallströmen zu arbeiten. Eine entsprechende Schaltung zeigt Abb. 6. Der Transformator t führt die vom Mikrophon k erzeugten Tonwechselströme in entgegengesetzter Phase den Gittern der beiden parallel geschalteten Elektronenröhren r_t n₀ und >:, zu. Die Mitte des Transformators t ist mit den Kathoden verbunden. (Diese Verbindung kann auch von beliebiger anderer Stelle der Gitterleitung aus vorgenommen sein, wenn ein hoher Widerstand in sie eingefügt ist.) Da das mittlere Gitterpotential gleich dem der Kathoden ist, geht immer nur durch eine Röhre Strom, der je einer Halbwelle des Tonstromes entspricht, so daß die Verstärkerröhren gleichzeitig als Gleichrichter im Sinne der AbT). 1 wirken.

Bei genauer Gleichrichtwirkung ist die Ma-

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Röhre r₂ dar.

gnetisierung der Magnete M₁ und nu bei leisen Tönen sehr gering, was bekanntlich ungünstig ist. Daher ist eine schwache Vormagnetisierung nützlich. Bei der Anordnung nach Abb. ι erhält man sie, wenn man zusätzliche Gleichstromquellen q₁ und q₂ (Abb. 7) einfügt.

Ähnlich kann man bei der Schaltung nach Abb. 6 verfahren. Man gibt den Gittern ein geringes positives Vorpotential, z. B. indem man in die Leitung Gitter-Kathoden eine schwache Gleichstromquelle einfügt. Bedeutet in Abb. 8 die Kurve g den zeitlichen Verlauf der Wechselstromkomponente der Gitterspannung, so stellt dann I₁ den Strom in der Röhre den negativ aufgetragenen Strom in der ₂ Man erkennt, daß die auf den

Anker ausgeübte mechanische Kraft den Kurven I₁ und i, nicht ganz folgt, sondern daß sich der Übergang zwischen beiden auf dem punktierten geradlinigen Stücke vollzieht. Die Schallschwingungen werden also ein wenig verzerrt.

Die zweite Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einer Anordnung nach Art des polarisierten Relais. Die Vormagnetisierung erfolgt durch einen Magnet c, der entweder eine von dauerndem Gleichstrom durchflossene Wicklung trägt (Abb. 9) oder ein Stahlmagnet ist (Abb. 10). Auch die Anordnung der Magnete W₁ und m₂ sowie des Ankers α ist in beiden Abbildungen etwas verschieden. Gemeinsam ist, daß der Anker zwischen Polen liegt, die vom Tonwechselstrome in entgegengesetztem Sinne magnetisiert werden, so daß seine Bewegung der Differenz der Magnetisierungen entspricht. Es ist klar, daß. die vom Tonwechselstroiit erzeugten Kraftlinien nur durch die kurzen unterteilten Magnete Ot₁ und W₂ fließen, nicht aber durch den Magnet c zu gehen brauchen. Die Wicklungen der Magnete M₁ und W₂ sind daher nur für den Tonstrom zu bemessen. Der Magnet c braucht nicht unterteilt zu sein, und es findet keinerlei Rückwirkung zwischen Gleichstrom und Tonstrom statt. Die Abb. 9 und 10 stellen Vorrichtungen zum Gravieren von Grammophonplatten dar, können aber auch zum Antriebe einer Telephonmembran oder andern derartigen Zwecken dienen. In beiden Abbildungen können selbstverständlich nur zwei oder alle vier Magnetschenkel mit Spulen für den Tonstrom bewickelt sein.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Anordnung zur Umsetzung von • Wechselstrom in mechanische Schwingungen gleicher Frequenz, insbesondere für akustische Zwecke, wobei der schwingende Teil der Differenz der elektromagnetischen Anziehung von einem oder mehr Paaren 6a vom Tonwechselstrom erregter Magnetpole ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß vermittels zweier Gleichrichter die beiden Halbwellen des Tonstromes voneinander getrennt und je einem von zwei Elektromagneten zugeführt werden, die den schwingenden Teil in entgegengesetztem Sinne bewegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete eine geringe Vormagnetisierung erhalten.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vormagnetisierende Gleichstrom den beiden Halbwellen des Tonstromes überlagert wird.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Tonstrom von Elektronenlautverstärkern geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben zugleich als Gleichrichter wirken.

5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei der vormagnetisieren.de Gleichstrom der Anodenbatterie entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch an sich be- g_s kannte Mittel (positives Vorpotential des Gitters) bewirkt wird, daß durch jede Röhre ein zusätzlicher Gleichstrom fließt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen, _go welche die auf den beiden Seiten einer Schallplatte liegenden Magnete gegeneinander abstützen, durch Löcher der Schallplatte geführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.