DE376020C - Einrichtung zur Erzeugung von Stromschwankungen mittels AEnderung der Belichtung von einen Stromkreis beeinflussenden Selenzellen, insbesondere fuer Telegraphie ueber Unterseekabel - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 22. MAl 1923

KLASSE 21 a GRUPPE

(D 32435 VIIIl21a¹)

Thomas Bullitt Dixon in New York.

insbesondere für Telegraphie über Unterseekabel.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. März 1916 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Stromschwankungen mittels Änderung der Belichtung von einen Stromkreis beeinflussenden Selenzellen, insbesondere für Telegraphie über Unterseekabel unter Benutzung eines im Rhythmus der Stromschwankungen in Schwingungen versetzten, die Strahlen einer Lichtquelle den Selenzellen zuwerfenden Spiegels.

Der Zweck der Erfindung ist, eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, bei welcher eine Anzahl von' Lichtbalken von annähernd rechteckigem Querschnitt derart über die Flächen der Selenzellen verteilt wird, daß scharfe Umgrenzungen entstehen, und die einzelnen Lichtbalken für sich annähernd die gleiche Beleuchtungsstärke über ihre Querschnittsfläche haben. Weiter bezweckt die Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, bei welcher eine bedeutend größere Menge des Gesamtlichtes einer Beleuchtungsquelle ausgenutzt werden kann, als dies bisher möglich war, wobei der Galvanometerspiegel selbst nur so geringe Abmessungen erhält, daß sein Trägheitsmoment nur sehr Idein ist,

₂- wodurch sehr hohe Geschwindigkeiten der Kabelübertragung erzielt werden können.

Erreicht wird dies gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht durch eine Reihe von

-₀ segmentförmigen, um die Lichtquelle herum angeordneten Sammellinsen in eine Anzahl von getrennten und divergierenden Lichtstrahlen geteilt wird, die durch Primärreflektoren auf einem Galvanometerspiegel o. dgl. zunächst vereinigt werden, von letzterem wieder divergieren und alsdann durch Sekundärreflektoren auf einer oder mehreren Selenzellen zusammenfallend vereinigt werden.

Die Lichtbalken können daher erfindungsgemäß auf gegenüberliegende Flächen eines beweglich gelagerten Doppelspiegels geworfen werden, und der Spiegel selbst kann aus einer Mehrzahl von Streifenspiegeln hergestellt werden, die unabhängige Unterstützung und parallele Schwingachsen aufweisen.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und es ist:

Abb. ι eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung,

Abb. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung,

Abb. 3 eine — teilweise geschnittene — Ansicht einer Galvanometerspule und der Lagerung für den Spiegel,

Abb. 4 eine — teilweise geschnittene — Draufsicht auf die Abb. 3,

Abb. 5 eine teilwpise Schnittansicht dieser Lagerung,

Abb. 6 die Vorderansicht der Galvanometerspule und der' mit ihr verbundenen Teile,

Abb. 7 die Vorderansicht eines aus mehreren nebeneinander angeordneten, voneinander un-

abhängig aufgehängten Teilen bestehenden Spiegels gemäß der Erfindung,

Abb. S ein Schnitt nach der Linie z-z der Abb. 7 und

Abb. 9 die Seitenansicht des Spiegels gemäß Abb. 7.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform ist I ein beweglicher Galvanometerspiegel o. dgl., dar durch eine Telephon- oder Phonographenmembran 0. dgl. beeinflußt wird. Die radioelektro-empfindliche Einrichtung 2, beispielsweise eine Selenzelle oder eine Gruppe derartiger Zellen, wird durch die Bewegungen eines Lichtbünde!s beeinflußt, das seinerseits durch den Galvanometerspiegel 1 gesteuert wird. 3 bezeichnet eine Lichtquelle und 4, 4 eine Reihe von Sammellinsen, die in einem Halbkreise um die- Lichtquelle 3 herum angeordnet sind, so daß sie von dieser gleichen Abstand haben. Jede dieser Linsen bildet einen Abschnitt oder einen , Streifen, der aus der Mitte einer sphärischen ^; Sammellinse, vorzugsweise einer plankonvexen Linse oder einer Meniskuslinse, herausgenommen ist. Eine Reihe von primären Reflektoren, zweckmäßig Prismen 5, 5 dienen dazu, die Licht- I büschel in geeigneten Winkeln von den Sammellinsen 4 durch die sekundären SammeHinsen 6, 6 auf den Spiegel 1 abzulenken. Eine . zweite —· ebenfalls zweckmäßig als Prismen ausgebildete —- Gruppe von sekundären Reflek- _; toren 7,7 dient dazu, die von den einzelnen 1 Primärreflektoren 5 und von dem Spiegel 1 kommenden Lichtbündel auf die Selenzelle oder -zellen 2 zu reflektieren. Der Einfachheit halber sind die einzelnen Lichtbüschel 8, 8 in der Abb. ι durch je eine gestrichelte Linie angegeben, welche die Achse des betreffenden Lichtbüschels darstellt. Aus praktischen Gründen werden zweckmäßig Lichtbündel oder -büschel · mit rechteckigem Querschnitt verwendet, deren [ Höhe bedeutend größer ist als ihre Breite oder j umgekehrt. !

Die Primärlinsen 4 sind so angeordnet, daß ■ die Lichtbüschel mit Bezug aufeinander diver- j gieren, und durch die Primärreflektoren 5 wer- 1 den diese divergierenden Büschel zusammen j auf den Galvanometerspiegel 1 gebracht, und zwar jedes unter einem bestimmten Winkel zu den anderen. Selbstverständlich können die ] Lichtbündel 8 durch Strahlenbrechung oder j Refraktion anstatt durch Reflexion durch die j Prismen abgelenkt werden. Da jedoch diese j Lichtbrechung auch in dem Falle, wo achro- \ matische Prismen verwendet werden, mehr oder weniger eine Lichtzerstreuung mit sich bringt, ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Lichtbünde.1 durch Reflexion abzulenken.

In der Abb. 1 sind die primären Sammellinsen 4 in einem annähernd die Hälfte der Lichtquelle 3 umgebenden Kreisbogen angeordnet. Um das Licht von der anderen Hälfte \ \ dieses Raumes auszunutzen, sind Reflektoreng, Q angeordnet, die praktisch als Kugelabschnitte ausgebildet sind und das von der Lichtquelle auf sie fallende Licht nach vorn werfen, derart, daß das Licht von allen Seiten der Lichtquelle ausgenutzt wird.

Bei der Wirkungsweise der in Abb. 1 darge-• stellten Vorrichtung werden die verschiedenen, durch die Sammellinsen 4 divergierend projizierten Licht büschel 8 durch die Primärreflektoren 5 so abgelenkt, daß sie zusammenfallend auf den Galvanometerspiegel 1 treffen. Zweck- '< mäßl·* werden in die Bahn dieser Lichtbüschel noch sekundäre Sammellinsen 6 eingeschaltet, um ihnen die richtige Gestalt und Schärfe zu ι geben und um, ohne Rücksicht auf den Unterschied in de- Länge einiger dieser Lichtbüschel, ihre Spiegelbilder auf eine annähernd gleichförmige Größe zu bringen. Von dem Spiegel 1 werden die Lichtbüschel als Büschel 8^J in di- ^; vergierenden Bahnen nach den entsprechenden sekundären Spiegeln 7 reflektiert und von hier als Büschel 8* auf die Selenzellen 2 vereinigt. Durch jede kleine Bewegung des Galvanometerspiegeis 1 erfolgt eine entsprechende Bewegung der reflekierten Lichtbüschel 8^a. Die Bewegung dieser reflektierten Büschel ist praktisch jedoch so klein, daß letztere nicht aus den Feldern ihrer zugehörigen Sekundärspiegel heraustreten. Von diesen werden die weiter reflektierten Lichtbüschel 8* auf die Selenzelle 2 vereinigt und bewegen sich über deren Fläche in Übereinstimmung mit den Bewegungen des Spiegels 1. Durch diese Bewegungen der Lichtbüschel wird die Beleuchtung der beiden Selenzellen 2 im entgegengesetzten Sinne geändert, d. h. die Beleuchtung der einen Zelle wird erhöht und gleichzeitig die der anderen vermindert, so daß der elektrische Widerstand der einen Vorrichtung vermindert und der der anderen erhöht wird. Hierdurch wird eine Empfängerspule, welche beispielsweise die Ankerspule eines Heberschreibers oder eines anderen empfindlichen Empfangsinstrumentes sein kann, bewegt.

Die Größe des durch irgendein Lichtbüschel auf der Selenzelle 2 erzeugten Linsenbildts wird durch die Größe und den Brennpunkt der entsprechenden primären Sammellinsen 4, durch die Brennweite der sekundären Sammellinse 6 und schließlich durch die Gesamtlänge des Bündels von der primären Sammellinse bis zu der Selenzelle 2 bestimmt. Bei der in Abb. 1 dargestellten Anordnung sind die von der Lichtquelle 3 nach dem Spiegel 1 unter den kleineren Winkeln projizierten Lichtbündel von geringerer Gesamtlänge als diejenigen, die unter größeren Winkeln projiziert werden. Damit nun die Linsenbilder von gleichförmiger oder annähernd gleichförmiger Größe und so völlig umgrenzt als möglich werden, erhalten die sekundären Sammellinsen 6 für die kürzeren

Lichtbüschel einen kürzeren Brennpunkt als diejenigen für die längeren Lichtbüschel und werden dementsprechend näher an den Spiegel ι herangerückt. Infolge dieser Anordnung und richtigen Einstellung erhalten die einzelnen Lichtbündel an der Stelle des Auftreffens auf die Selenzellen 2 einen gleichförmigen Querschnitt, obgleich die Bilder der Leuchtquelle (zum Unterschied von den Bildern der primären Sammellinsen 4), die durch die längeren Lichtbüschel auf den Reflektor 1 projiziert werden, etwas größer sind als die Bilder der Leuchtquelle, die durch die kürzeren Lichtbüschel projiziert werden. Aus diesem Grunde werden primäre Sammellinsen 4 von. der gleichen Brennweite und von kürzerer Brennweite als diejenigen für eine der sekundären Linsen 6 verwendet. Diese Anordnung ermöglicht, daß die primären Sammellinsen in der praktisch geringsten Entfernung von der Leuchtquelle angebracht werden können, so daß jede den größten Lichtbetrag erhält.

Die sekundären Sammellinsen können jedoch auch gleiche Brennweite aufweisen, wobei dann eine Zwischenreihe von Reflektoren oder Spiegeln zwischen den Primärreflektoren und den sekundären Sammellinsen eingeschaltet ist, um gleiche Länge der Lichtbündel zu erzielen. Die als Prismen ausgebildeten Sekundärreflektoren können weiterhin durch Spiegelreflektoren ersetzt werden.

Anstatt einer größeren Anzahl von kleinen, segmentförmigen, primären Sammellinsen 4, 4 kann auch eine kleinere Anzahl von größeren primären Sammellinsen zur Anwendung gelangen, wobei eine jede dieser Linsen für eine Mehrzahl von Lichtbüscheln bestimmt ist.

Nötigenfalls können die Lichtbüschel durch Strahlenbrechung mittels Prismen anstatt durch Reflexion mittels Primärreflektoren abgelenkt werden, wobei dann für Brechungen um einen größeren Winkel zweckmäßig achromatische Prismenpaare benutzt werden.

Häufig ist es zweckmäßig, an Stelle des einfachen Spiegels 1 einen Doppelspiegel τ^α zu verwenden, wie ein solcher in Abb. 2 dargestellt ist. Dieser Spiegel besteht aus zwei sehr dünnen Glas- oder Quarzstücken, von denen jedes auf seiner Rückseite eine Spiegelfläche hat. Die Rückseiten der beiden Glas- oder Quarzstücke werden aufeinandergelegt, so daß die beiden Spiegel sich als eine Einheit bewegen können. Eine Mehrzahl von Lichtbüscheln kann somit auf jede Spiegelfläche dieses Doppelspiegels geworfen werden, worauf sie in der beschriebenen Weise reflektiert werden. Die auf die beiden Seiten des' Doppelspiegels projizierten Lichtbüschel können, wie Abb. 2 zeigt, von derselben Quelle oder aber auch von zwei getrennten Beleuchtungsquellen kommen. Durch die Anordnung nach Abb. 2 werden die Spiegel oder Reflektoren 9 hinter der Lichtquelle überflüssig, so daß das Licht von allen Seiten mit gleichem Wirkungsgrade abgeleitet werden kann.

Durch geeignete Anordnung der Sekundärspiegel können die von dem Spiegel 1 oder x^a reflektierten Lichtbüschel in Gruppen geteilt werden, von denen jede auf eine der besonderen Selenzellengruppe 2 einwirkt, so daß eine große Anzahl von· gleichzeitig wirkenden Selenzellen verwendet werden kann. Sind die zur Verfugung stehenden Selenzellen breiter als die Breite der zur Anwendung kommenden Lichtbüschel, so werden diese durch Unterteilung der Sekundärspiegel in zwei oder mehrere Büschel zerlegt.

In den Abb. 3 bis 6 ist eine Galvanometerspule und eine Galvanometerspiegellagerung angegeben, die sich für die Zwecke der Erfindung als brauchbar erwiesen hat. Eine Konsole 16 ist in der Nähe der Pole der Feldmagnete, wie solche für Heberrchreiber gewöhnlich zur Anwendung kommen, mit der Galvanometerspule i6^a in dem Kraftfelde der Magnete gelagert. Die Konsole hat einen Arm 17 mit einem Schieber, auf dem ein zweiter Arm 18 gelagert ist, der seinerseits einen aufrechtstehenden, die Spiegelunterstützung bildenden Teil ig trägt. Der Spiegel χ wird durch eine Drehaufhängung unterstützt, die aus den beiden unteren Fasern 12 und der oberen Faser 13 besteht. Schieber oder Schlitten 20, 21 dienen zur Einstellung des Spiegels und der Drehaufhängung. Die unteren Aufhängefasern 12 gehen über mit Nuten versehene Bolzen 22, die in einer Trommel 23 sitzen, die ihrerseits durch eine Schnecke 24 gedreht werden kann. Durch Drehung dieser Trommel 23 und der mit der oberen Faser 13 verbundenen Schraube 25 kann die Winkelstellung des Spiegels geregelt werden. Die Galvanometerspule i6^a hat die übliche Drehaufhängung und ist mit dem Spiegel durch sehr dünne Fasern 26 verbunden, die mit den von der Spule i6^a hervorragenden Armen 27 sowie mit einem leichten Arm 28 an der Spiegellagerung 1 verbunden sind. Die Anordnung ist hierbei derart, daß die Spannung der Spulen- und Spiegelaufhängung nach Wunsch eingestellt werden kann. Da die Fäden 26 an der Verbindungsstelle mit der Spule τ6^α weiter voneinander entfernt sind no als an der Verbindungsstelle mit dem Spiegel 1, kann durch jede geringe Winkelbewegung der Spule ΐβ³ der Spiegel 1 um einen größeren Winkel bewegt werden. Der Teil 19 ist an einer Schraube 29 gelagert, so daß er nach verschiedenen Winkelstellungen bewegt werden kann. Als Lichtquelle wird zweckmäßig eine Nernstlampe oder eine andere kleine Glühlampe verwendet. Diese Beleuchtungsquellen gestatten die Verwendung von Galvanometerspiegeln r, die lang und schmal sind, so daß sie ein kleines Trägheitsmoment haben. Erscheint es aus

irgendeinem Grunde zweckmäßig, zwei Reflek- ! toren oder Spiegel zu verwenden, so werden sie so gelagert, daß sie um die gleiche Achse ausschwingen. Es ist jedoch auch möglich, einen Spiegel von beträchtlicher Breite zu verwenden, der trotzdem ein kleines Trägheitsmoment aufweist. Ein derartiger breiter Spiegel ist wünschenswert, wenn die Lichtquelle eine beträcht- j liehe Breite hat, wie es z. B. bei einer elektri- | ίο sehen Bogenlampe der Fall ist. Ein solcher ! verhältnismäßig breiter Spiegel, der trotzdem : nur einen kleinen Trägheitfaktor aufweist, ist in den Abb. 7, 8 und 9 dargestellt. Der Spiegel besteht aus einer Mehrzahl von einzelnen schmalen Spiegelstreifen i^b, die nebeneinanderliegen und Faseraufhängungen haben und die nicht ' um die gleiche, wohl aber um parallele Achsen ausschwingen. Diese einzelnen Spiegel i^b kön- | nen daher als Segmente eines größeren Spiegels : bezeichnet werden. Zwischen den einzelnen ' Segmenten befindet sich ein geringer Zwischen- : raum, um eine freie Ausschwingung um die einzelnen Achsen zu ermöglichen. Ein derartig großer Spiegel aus einem Stück würde infolge seines großen Trägheitsmomentes für empfindliche Vorrichtungen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, nicht verwendet werden können. Durch Teilung in eine Anzahl paralleler Seg- j mente, die um ihre eigenen Achsen aus^chwin- j gen, wird das Trägheitsmoment der einzelnen I Segmente zusammen bedeutend geringer als ι das eines Spiegels aus einem einzigen Stück, ί Die Lagerung jedes dieser Segmente 1* ist die ■-gleiche wie bei d :r Anordnung nach den Abb. 3 I bis 6. Der Streifen wird durch Bänder oder Schnüre 26 aus^eschwungen, die mit ainer in dar Abb. 7 nicht dargestellten Galvanometerspule verbunden sind, welche jedoch ähnlich der Spule i6^a der Abb. 3,4 und 6 ist. Die Arme 28 der anderen Reflektorenstreifen 1* sind mit dem ', Arme28 des Reflektorstreifens i^bx durch Schnüre j 31 verbunden. Hieraus geht hervor, daß die I einzelnen Streifen i^b und i*-^v so miteinander ^! verbunden sind, daß sie zusammen ausschwin- ι gen. Die einzelnen Lichtbüschel werden von j diesen Spiegelsegmenten ebenfalls in der oben beschriebenen Weise auf der gleichen Selenzelle | oder einer Gruppe von Zellen vereinigt. '

Die einzelnen Spiegel und Reflektoren können gemäß der Erfindung selbstverständlich noch in mannigfacher anderer Weise angeordnet werden, j wodurch alsdann mehr oder weniger viele Licht- j büschel erzielt werden können. Auch können ; zwei Lichtquellen hintereinander angeordnet j werden, wobei alsdann hinter der letzteren der '' Reflektor liegt und die Linsen und Reflektoren j in zweckentsprechender Weise derart ange- I ordnet werden, daß auch dann die Lichtstrahlen in der erwünschten Weise auf die Selenzellen treffen.

Die Primärvorrichtung kann erfindungsgemäß auch durch eine Telephon- oder Phonographenmembran beeinflußt werden, in welchem Falle ein Fernsprechempfangs- oder -gebeapparat Verwendung finden kann. Die ganze Einrichtung bildet alsdann ein sehr wirksames Fernsprechrelais.

Die Anordunng nach der Erfindung kann auch so getroffen werden, daß die Selenzellen 2 voneinander in geringem Abstand liegen, und die Lichtbüschel für gewöhnlich nicht mit ihnen in Berührung kommen, sondern erst bei Ablenkung auf die Zellen treffen.

Schließlich kann auch der Reflektor 9 durch eine Mehrzahl von Reflektorstreifen ersetzt werden, die alsdann in ähnlicher Weise wie die Sammellinsen 4 gelagert werden können. Diese Reflektorstreifen haben gegenüber einem Reflektor 9 aus einem Stück den Vorzug, daß die Spiegelflächen der einzelnen Spiegel einander genau ähnlich sind.

Claims (3)

P ATENT-Ansprüche :

1. Einrichtung zur Erzeugung von Strom-Schwankungen mittels Änderung der Belichtung von einen Stromkreis beeinflussenden Selenzellen, insbesondere fürTelegraphie über Unterseekabel unter Benutzung eines im Rhythmus der Stromschwankungen in Schwingungen versetzten, die Strahlen einer Lichtquelle den Selenzellen zuwerfenden Spiegels, dadurch gekennzeichnet, daß das von einer Lichtquelle (3) ausgestrahlte Licht durch eine Reihe von segmentförmigen, um die Lichtquelle (3) herum angeordneten Sammellinsen (4) in eine Anzahl von getrennten und divergierenden Lichtbalken geteilt wird, die durch Primärreflektoren (5) auf dem Galvanometerspiegel (1) o. dgl. zunächst vereinigt werden und darauf von letzterem wieder divergieren und alsdann durch Sekundärreflektoren (7) auf einer oder mehreren Selenzellen zusammenfallend vereinigt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbalken auf gegenüberliegende Flächen eines beweglich

■ gelagerten Doppelspiegels geworfen werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch no gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Streifenspiegeln vorgesehen ist, die unabhängige Unterstützungen und parallele Schwingachsen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.