DE379839C - Einrichtung zum Hoerbarmachen von Wechselstroemen tiefer Frequenz - Google Patents

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um Mittel, durch welche Wechselströme von tiefer Frequenz erkennbar gemacht werden; im besonderen handelt es sich um Wechselströme so tiefer Frequenz, daß ein in den Stromkreis des Wechselstromes eingeschaltetes Telephon schlecht oder gar nicht hörbare Schwingungen ausführt, so daß ohne die hier in Vorschlag zu bringenden Mittel, z. B. eine Nachrichtenübermittlung mit ίο Hilfe von Wechselströmen derartig tiefer Frequenzen nicht möglich wäre. Gemäß der Erfindung sind nun die nachstehend näher zu beschreibenden Mittel für kriegstechnische Zwecke von besonderer Brauchbarkeit, sowohl in Ansehung der damit zu erzielenden. Wirkung wie auch in der leichten und bequemen Handhabung. Dabei ist es keineswegs ausgeschlossen, daß diese Mittel auch für andere Zwecke, z. B. in der Meßtechnik, mit Vorteil zur Verwendung gelangen können. Sie sind auf der Erscheinung aufgebaut, daß ein gut wahrnehmbarer Ton oder ein Geräusch, das also auf einer Schwingungszahl von einer bestimmten Höhe beruht, seinen Charakter verändert, wenn man ihm einen an sich kaum oder gar nicht hörbaren tiefen Ton überlagert. In dieser Änderung des Toncharakters eines beliebigen Tones oder Geräusches mit Hilfe von elektrischen niedrigfrequenten Schwingungen, die sonst für das Ohr gar nicht oder kaum erkennbar sind, liegt das eigentliche Merkmal der Erfindung. Dabei ist durch die Erfindung der besondere Vorteil gegeben, daß das Ohr auf Änderungen im Charakter eines ₍ dauernd wahrnehmbaren Tones oder Geräusches außerordentlich empfindlich ist. Die Wirkung des Wechselstromes mit der geringen Schwingungszahl und damit die Empfindlichkeit der Mittel für seinen Nachweis, lassen sich noch bedeutend steigern, wenn nicht nur eine einfache Überlagerung der beiden elektrischen Vorgänge I (Töne oder Geräusche) stattfindet, sondern, wenn eine Durchmischung derselben innerhalb der Apparate stattfindet, für die im einzelnen eine Erklärung kaum möglich sein wird. Zur Erläuterung der Erfindung sind eine Reihe von Ausführungsbeispielen auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt die Abb. ι in schematischer Weise die Mittel und

ihre Schaltung für eine einfache Übereinanderlagerung eines hochfrequenten Wechselstromes und eines Wechselstromes tiefer Frequenz am Empfangsort, die

Abb. 2 bis 4 Schaltungen, durch welche eine besondere Verzerrung der aufeinander wirkenden elektrischen Schwingungen erfolgt, die Abb. 5 und 6 die Überlagerung der Wechselströme, wobei die letzteren über Verstärkereinrichtungen fließen, die

¹ Abb. 7 bis 10 die Überlagerung unter gleich- ; zeitiger Kompensierung des auf dem hochfrej quenten Wechselstrom beruhenden Dauertones. j Abb. 11 und 12 besondere Anordnungen zur J Erzeugung des Dauertones durch Selbsterre- ^! gung von Verstärkern.

Bei der Abb. 1 bedeuten t und t¹ die Auf- • nahmeorgane (Antennen) für den Wechselstrom ' der niedrigen Frequenz, der für die Folge auch ! als Signalstrom oder Niederfrequenzstrom be-I zeichnet wird. Der am Empfangsort dauernd j wirksame Wechselstrom hoher Frequenz (im i nachfolgenden auch als Dauerstrom) und der von ihm abhängige Ton als Dauerton bezeichnet wird durch einen Wechselstromgeneratora hervorgerufen. Durch einen Transformator T wird der Signalstrom auf den Stromkreis S und damit auf das darinliegende Telephon F übertragen, so daß beide Ströme gleichzeitig das Telephon durchfließen.

Solange kein Senderstrom (Signalstrom) vorhanden ist, ist im Telephon F der Dauerton a vernehmbar. Sobald der Signalstrom auf den Transformator Γ einwirkt, macht sich eine Änderung im Charakter des Dauertons α bemerkbar, und zwar je nach der Handhabung des Signalstromes in Form von Morsezeichen oder auch in einer sonst geeigneten Weise.

Bei Abb. 2 erfolgt die Übertragung des Dauertones α und des Signalstromes auf den Stromkreis 5 des Telephons F unter Verwendung zweier Transformatoren T, T¹; im Stromkreis S ist ferner eine stromverzerrende Einrichtung entweder in Reihe ν oder im Nebenschluß v¹ zumTelephoni" angeordnet. Solche stromverzerrenden Einrichtungen, die man auch als veränderliche Wechselwiderstände bezeichnet, können sein: unvollkommene Kontakte, Mikrophone, Detektoren (Kristalldetektoren, elektrochemische Glühkathoden, magnetische Detektoren) ; an Stelle von veränderlichen Widerständen lassen sich auch veränderliche Induktivitäten, wie Drosselspulen mit Eisen, Spulen mit geschlossenem Eisenkern und solche mit schlecht magnetisierbarem Eisen, insbesondere Stahl, verwenden. Die stromverzerrende Wirkung der Vorrichtung ν bzw. v¹ läßt sich noch verstärken durch die Einschaltung von Kondensatoren, Drosselspulen oder durch eine Vereinigung von beiden (Resonanzwirkung).

Bei Abb. 3 bezeichnet M ein Mikrophon, dessen Elektrode»!¹ durch einen Magneten^,

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der durch den Signalstrom erregt-^; wird, gesteuert wird. Zum Betrieb des Mikrophons dient eine Batterie E. Diese Anordnung stellt also einen Verstärker nach dem bekannten Mikrophonprinzip für den Sighalstrom dar. In dem Stromkreis 5 wird ferner über den Transformator Γ¹ von dem Generator α ein Dauerstrom induziert. Diesem entspricht ein bestimmter Tön,- dessen Charakter noch von der

ίο Einwirkung der stromverzerrenden Einrichtung?; abhängt. - Sobald nun der Magnete durch den Signalstrom erregt wird, wird die Elektrode m¹ des Mikrophons M abwechselnd angezogen und wieder freigegeben und damit der Charakter des Dauertons geändert.

Bei der Abi>. 4 fehlt die Batterie E. Der Dauerstrom α bildet gleichzeitig auch den Mikrophonspeisestrom. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Einrichtung nach Abb. 4 dieselbe wie bei Abb. 3. Die strom verzerrende Einrichtung ν kann in beiden Fällen auch fortgelassen werden.

Bei Abb. 5 ist der Signalstrom unter Vermittlung des Transformators T über einen Veras stärker B nach dem bekannten Glühkathodenprinzip mit den Elektroden δ¹, δ² und der Hilfselektrode δ³ geschickt. ' Der verstärkte Signalstrom geht vermittels des Transformators Γ² und der Dauerstrom vermittels des Transformators T³ auf den Stromkreis 5 des Telephons F über.' E^x bezeichnet die Batterie für die Glühkathode δ² und E² ist die Spannung für den verstärkten Signalstroni. Bei Abb. 6 ist sowohl der Signalstrom wie auch der Dauerstrom α über den Verstärker B geleitet. Der technische Effekt bei dieser Schaltungsweise nach Abb. 6 besteht darin, daß sich die strom-

■ verzerrende Wirkung des Glühkathodenrohres B (Detektorwirkung nach Abb. 2) mit der Ver-Stärkerwirkung vereinigt!

In der Praxis ist es nicht vorteilhaft, den dem Dauerstrom α entsprechenden, gut hörbaren Ton (Geräusch) ständig auf das Ohr einwirken zu lassen. Das Ohr ermüdet hierdurch zu leicht.

Bei den Einrichtungen nach Abb. 7 bis 10 ist deshalb eine Kompensierung des Dauertones vorgenommen, und zwar bei Abb. 7 mechanisch und bei den Abb. 8 bis 10 elektrisch. In Abb. 7 betreibt der Dauerstrom α unter Vermittlung eines Transformators T¹ ein zweites'Telephon 2⁷¹, während Dauerstrom und Signalstrom gleichzeitig das Telephon F durchfließen. Von beiden Telephonen gehen nun Schlauchleitungen L und L¹ nach einem Hörtrichter K, und zwar ist die Länge beider Leitungen/, und U- derart gewählt, daß sich die von beiden Telephonen unter der Einwirkung des Dauerstromes allein entstehenden Töne durch Interferenz aufheben. Sobald nun der Signalstrom noch im Telephon F wirksam ist, wird in letzterem der Toncharakter geändert, die Töne heben sich daher nicht mehr , vollständig gegenseitig auf, so daß das Ohr entsprechende Töne oder Geräusche wahrnimmt.

Bei Abb. 8 ist die Kompensierung auf elektrischem Wege durch die Anwendung zweier besonderer Wicklungen w, w¹ auf demselben · Telephonanker ausgeführt.

Bei der Schaltung nach Abb. 9 ist das Telephon F in den Brückenzweig 'z einer Wheatstonschen Brücke verlegt, während der Signalstrom in der bei Abb. 3 und 4 beschriebenen Weise ein Mikrophon M steuert. Der Generator sendet einen Dauerstrom durch die Brücke. Durch entsprechende Einstellung des Brückenzweiges ζ läßt sich das Verhältnis der Widerstände so gestalten, daß durch das Telephon F im allgemeinen kein Dauerstrom fließt. -Eine Änderung des Kontäktwiderstandes des Mikrophons durch den Signalstrom bringt das Telephon zum Ansprechen.

In Abb. 10, deren Schaltung im wesentlichen derjenigen nach Abb. 6 entspricht, erfolgt die Kompensierung durch den Dauerstrom a, der unter Vermittlung zweier Transformatoren T⁴, Γ⁶ in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise auf das Telephon einwirkt. In dem Stromkreis ' des Kompensierungstromes können noch ein Widerstand R, eine Spule W und ein Kondensator C zur Einstellung der richtigen Phase in bekannter Weise zur Anwendung gelangen.

Anstatt eine besondere Stromquelle · für die ^: Erzeugung des Dauertones zur Anwendung zu bringen, kann der Dauerton auch durch Selbsterregung der. Verstärkereinrichtungen, wie sie in Verbindung mit den Abb. 3 und 4 beschrieben sind, erzeugt werden. So ist z. B. in Abb. 11 als Verstärkervorrichtung das Mikrophon M im Stromkreis S des Telephons F angeordnet. Unter Anwendung zweier Transformatoren T⁵, T⁶ ist eine Rückkopplung nach dem Stromkreis S¹ des .Signalstromes erfolgt. Es wird also durch die angegebene Schaltung 4er Mikrophonstrom (Batterie E) dem erregten Magneten A zugeleitet, und es tritt dann in bekannter Weise ein Selbsttönen ein.. Der Magnet A wird dabei gleichzeitig durch den Signalstrom erregt. Es kann auch ein zweiter besonderer Magnet für die Steuerung des Mikrophons M zur. Anwendung gelangen.

Gelangt an Stelle des Mikrophons ein Glühkathodenrohr zur Anwendung, so läßt sich das- * selbe so anordnen, daß durch Selbsterregung, das bekannte Pfeifen entsteht, der Dauerstromii ist dann überhaupt entbehrlich. Es entsteht dann eine Schaltung, wie sie in Abb. 12 angegeben ist, sie ist im wesentlichen mit der von Abb. 5 identisch, die neue Wirkung gesteht in dem Wegfallen der Dauerstromquelle a: '

Claims (17)

1. -. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Hörbarmachen von Wechselströmen tiefer Frequenz, dadurch

   gekennzeichnet, daß der tiefen und deshalb schlecht hörbaren Frequenz eine höhere gut hörbare Frequenz überlagert wird.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzstrom und ein am Empfangsort dauernd wirksamer hochperiodischer Wechselstrom (Dauerstrom) gleichzeitig ein Telephon durchfließen.

   ίο
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß in dem Telephonstromkreis Einrichtungen eingeschaltet sind, welche den Charakter des oder der darin fließenden Ströme verzerren (veränderliche

   is Wechselwiderstände, Detektoren u. dgl.) wobei diese stromverzerrenden Einrichtungen parallel, in Reihe zum Stromkreis oder auch in einer sonstigen Stromverzweigung liegen.
4. 4. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kondensatoren, Drosselspulen oder Vereinigung derartiger Einrichtungen zu Schwingungskreisen die Wirkung der stromverzerrenden Vorrichtungen oder Schaltungen erhöht wird, j
5. 5. Ausführungsform nach Anspruch 1 '· bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ⁱ Verstärkeranordnung zur Verstärkung des Niederfrequenzstroms vorgesehen ist. !
6. 6. Ausführungsform nach Anspruch 5, da-

   durch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung ! ein durch den Niederfrequenzstrom magne- _; tisch erregtes Mikrophon dient, welches durch Gleichstrom aus einer besonderen i Batterie betrieben wird.
7. 7. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb des für die Verstärkung dienenden Mikro- ! phons der Dauerwechselstrom dient. ;
8. 8. Ausführungsform nach Anspruch 5, da- ' durch gekennzeichnet, daß der Niederfre- j

   quenzstrom über eine Kathodenstrahlröhre ! auf das Telephon einwirkt, während der Dauerstrom direkt das Telephon antreibt.
9. 9. Schaltung für die Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stromkreis des Niederfrequenzstromes wie auch der des Dauerstromes über > das Glühkathodenrohr geführt und hier- ; durch nicht nur eine Verstärkung beider '■ Ströme sondern auch gleichzeitig eine seine \ Hörbarkeit stärkende Stromverzerrung her- i vorgerufen wird. ;
10. 10. Ausführungsform der Vorrichtung ! nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerstrom elektrisch oder akustisch vollständig oder nahezu vollständig kompensiert wird, um eine störende Wirkung auf das Ohr, auch bei Anwendung starker Dauerströme zu verhindern.
11. 11. Ausführungsform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerstrom ein zweites Telephon betreibt und das von beiden Telephonen zwei Rohrleitungen von solcher verschiedener Länge nach dem Ohr führen, daß durch Interferenz die von beiden Telephonen erzeugten Dauertöne sich aufheben.
12. 12. Ausführungsform nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Telephon mit zwei Wicklungen, von denen die eine nur vom Dauerstrom, die andere vom Dauerstrom und vom Niederfrequenzstrom gleichzeitig durchflossen wird, während beide Wicklungen so bemessen sind, daß die in ihnen fließenden Dauerströme ohne den Niederfrequenzstrom sich aufheben.
13. 13. Ausführungsform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Brückenzweige einer vom Dauerstrom durchflossenen Wheatstonschen Brücke ein Telephon angeordnet und in der einen Zweigleitung ein Mikrophon enthalten ist, dessen Kontaktwiderstand durch einen vom Niederfrequenzstrom erregten Magneten gesteuert wird.
14. 14. Ausführungsform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzstrom und der Dauerstrom gemeinsam über eine Verstärkerröhre auf ein Telephon einwirken, während der Dauerstrom gleichzeitig direkt nach dem Telephon, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Widerständen, Kondensatoren oder Drosselspulen, zur Einstellung der richtigen Phase, geleitet wird.
15. 15. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerstrom in seiner Wirkung durch Selbsterregung der Verstärker ersetzt wird.
16. if). Ausführungsform nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrophonstrom durch eine Rückkopplung beliebiger Art dem erregenden Magneten, der durch den Niederfrequenzstrom betätigt wird, zugeführt und hierdurch in an sich bekannter Weise ein Selbsttönen des Telephones hervorgerufen wird.
17. 17. Ausführungsform nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glühkathodenrohr in seinen elektrischen Eigenschäften absichtlich so gewählt wird, daß Selbsterregung (das bekannte Pfeifen) eintritt und auf diese Weise der Dauerstrom vollständig entbehrlich wird.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen.