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Schaltanordnung für Fernsprech- und Signalanlagen mit Verstärkern.
Bei Fernsprech- und Signalanlagen, in deren Leitungen Verstärker, z. B. Kathodenröhren,
eingeschaltet sind, können sehr leicht Störungen dadurch eintreten, daß eine Röhre
betriebsunfähig wird, etwa der Glühfaden durchbrennt. Es ist bereits bekannt, im
Falle einer solchen Störung eine Ersatzröhre über ein Umschaltrelais einzuschalten
oder mittels eines Wählers unter den einer größeren Zahl von Fernleitungen zugeordneten
Verstärkern einen nicht gestörten Verstärker aufzusuchen. Diese Anordnungen haben
aber den Nachteil, daß das Umschaltrelais mit mehreren Kontakten versehen sein muß
oder daß beim Wählerbetrieb die Glühkathoden auch der nicht in Betrieb befindlichen
Verstärkerröhren an die Heizbatterie angeschlossen sind.
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Die Erfindung besteht nun darin, in einer Brückenschaltung die Verstärker
derart zu kombinieren, daß ein gestörter Verstärker oder ein Teil des gestörten
Verstärkers zwangläufig ersetzt wird. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, einer
Mehrzahl von Verstärkern eine geringere Anzahl von Reserveverstärkern gemeinsam
anzuordnen. Für diesen Fall ist die Brückenschaltung erfindungsgemäß derart ausgebildet,
daß bei einer Störung in einer Gruppe von Verstärkern ein Ersatzverstärker aus der
Ersatzgruppe selbsttätig derart eingeschaltet wird, daß er erst nach erfolgter Einschaltung
betriebsbereit ist. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung
im Prinzip dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Schaltung unter Verwendung der
Wheatstoneschen Brückenanordnung, bei der mit Hilfe eines Relais ein Brückenarm
durch die Brückendiagonale ersetzt wird, Abb. 2 die Schaltung unter Verwendung der
Wheatstoneschen Brückenanordnung, bei der mit Hilfe eines Relais ein Brückenarm
durch die Brückendiagonale ersetzt und der entsprechende andere kurzgeschlossen
wird, Abb. 3 die Schaltung unter Verwendung der Andersonschen Brücke, bei der die
durch Relais betätigte Umschaltung fortfällt, Abb. q. diese Brückenschaltung in
Verbindung mit den Fernleitungen, Abb. 5 eine Schaltung, bei der einer Gruppe von
Fernleitungen eine kleinere Gruppe von Ersatzverstärkern zugeordnet ist.
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In Abb. i bedeutet A B C D die Brückenschaltung und Z die Zentralbatterie,
von der aus die Brückenarme an den Punkten A und B den Speisestrom erhalten. In
die Brückenarme A C, B D und A D sind entsprechend gewählte Widerstände
W1, yi'3 und W4 und in den Arm B C beispielsweise der Heizfaden einer Glühkathodenröhre
R1 eingeschaltet. Zweckmäßig werden für W, und W¢ große, dagegen für W1 die üblichen
Vorschaltwiderstände der Röhre gewählt. In die Brückendiagonale C D sind
die Ersatzröhre
R2 und das Relais S mit seinem Anker K geschaltet,
welch letzterer sich in der Ruhestellung des Relais in der Stellung i-2 befindet.
Die Widerstände in den Brückenarmen sind so abgeglichen, daß die Brückendiagonale
C D
stromlos ist. Brennt jetzt beispielsweise der Faden der Röhre R, durch,
so wird das Gleichgewicht der Brücke gestört, durch die Diagonale C D fließt
ein Strom. Die Röhre R2 tritt in Tätigkeit, und das Relais zieht den Anker in die
Stellung i-3, so daß der Arm B R, C durch die Leitung B S R2 C ersetzt ist. Durch
diese Umschaltung wird erreicht, daß die Stromverhältnisse vor und nach der Umschaltung
die gleichen geblieben sind, was sich aus den analogen Gleichungen, wie denen für
die Abb. 2 angegebenen, ergibt.
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In Abb. 2 ist diese Ausführungsform in der Weise abgeändert, daß die
Brücke von der Wechselstromquelle W aus gespeist wird. Es werden dann zweckmäßig,
um Stromverluste zu vermeiden, die Widerstände W3 und W 4 durch die Kondensatoren
Cl und C2 ersetzt, auch kann die Übertragung der Heizenergie in diesem Falle induktiv
erfolgen. Sodann ist aber hier noch die auch auf die in Abb. i beschriebene Ausführungsform
anwendbare Änderung getroffen, daß durch das Relais S sowohl der Arm B R, C durch
die Leitung B K S R2 C ersetzt als auch der Kondensator C2 bzw. der Widerstand W3
kurzgeschlossen wird. Unter der Voraussetzung, daß Cl bzw. W4 großen komplexen bzw.
großen Ohmschen Widerstand besitzt, ändert sich der Leitwert der Anlage nur wenig,
wie sich aus Folgendem ergibt. Es ist
der Leitwert der gesamten Brückenschaltung,
der Leitwert der gestörten Brückenschaltung. Wenn nun R1 = R2 gewählt ist, so wird
die Differenz zwischen beiden. Diese geht für W3 = W4 in
über und ist demnach für großes W4 sehr klein, kann also praktisch vernachlässigt
werden. Die Stromverhältnisse sind also auch hier vor und nach der Umschaltung des
Relais S praktisch dieselben.
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Während zur Aufrechterhaltung der gleichen Stromverhältnisse vor und
nach Inbetriebsetzung der Reserveröhre in den beiden bisher beschriebenen Ausführungsformen
eine Umschaltung durch ein Relais notwendig war, wird dieses in der in Abb. 3 dargestellten
Ausführungsform lediglich durch die Andersonsche Brückenanordnung erreicht, die
ohne elektrische Schaltmittel mit einfacher Stromverzweigung arbeitet. Die Brücke
A B C D wird an den Punkten C und D von der Batterie Z gespeist. In dem Arm
A D liegt die Röhre Ri, während in dem Teil A E der Brückendiagonale
A B die Ersatzröhre R2 eingeschaltet ist. Für die Stromlosigkeit dieses Teilzweiges
besteht zwischen den Widerständen die bekannte Gleichung
Der Widerstand des Brückenarmes A D wird nun so gewählt, daß W 1
2.
3 = R2 -I- Ws ist. Über die übrigen Widerstandsgrößen aus Gleichung
i kann nun so verfügt werden, daß der Heizstrom vor und nach dem Durchbrennen der
Röhre derselbe bleibt. Rechnerisch einfach gestaltet sich der Fall, in dem der Teilzweig
E B nach dem Durchbrennen stromlos ist; dies wird durch die Bedingung
ausgedrückt. Wird nun mit Rücksicht auf diese Bedingungen in Gleichung i der Widerstand
WS gewählt, so fließt beim Durchbrennen der Betriebsröhre R1 durch die Ersatzröhre
R2 der gleiche Heizstrom wie vor dem Durchbrennen durch die erstere. Eine strenge
Erfüllung der Gleichung 3 ist nicht erforderlich. Es können beispielsweise die Widerstände
W2 und W4 so gewählt werden, daß der in dem Teilzweig B E der Brückendiagonale
A B fließende Verzweigungsstrom keine störende Wirkung hervorruft.
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In Abb. q. ist nun gezeigt, wie diese letztere Brückenschaltung in
eine Fernsprechleitung eingeschaltet wird. Brennt der Glühfaden der Röhre R1 durch,
so tritt, wie sich aus obiger Ausführung ohne weiteres ergibt, an ihre Stelle zwangläufig
die Röhre R2. Hierbei sind die Gitter und Anoden der Röhren miteinander verbunden.
Natürlich ist auch hier ebensogut die in den Ausführungsbeispielen der Abb. i und
2 gezeigte Darstellung zu verwenden.
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Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher einer Gruppe von Fernleitungen,
beispielsweise vier, von denen zur besseren Übersicht nur eine einzige dargestellt
ist, eine kleinere Gruppe von Ersatzröhren, beispielsweise zwei, R1 und R2, zugeordnet
sind. Die Wirkungs-
«eise ist folgende: Brennt der Glühfaden der
Betriebsröhre, die auf der Zeichnung nicht angegeben ist, durch, so werden mittels
bekannter Einrichtungen der Einschalter E und der Kontakt K,. geschlossen. Dadurch
wird der Stromkreis von El über K1, K2, den Drehmagneten D, K,, und Erde E2 geschlossen.
In diesem Stromkreis wird der Drehmagnet abwechselnd erregt und abgeregt. Er dreht
die Schaltarme a1. . . a@ des Wählers bi' über dessen feste Kontakte i, 2,
3, .4 und legt einen freien Verstärker auf folgende Weise in die Leitung: Beim Auftreffen
des Wahlarmes a5 auf den festen Kontakt i entsteht der Stromkreis El, K1, S2, S3,
a5, K6, S4, EI. In diesen Stromkreis spricht das Relais S2 an und setzt durch Öffnen
des Kontaktes K2 den Drehmagneten D und somit auch den Wähler N' still. Das Relais
S; schließt ferner bei seiner Erregung den Kontakt K4 und damit die '\@'icklung
des Relais S2 kurz, wodurch in bekannter Weise verhindert wird, daß die Leitung
durch einen anderen Wähler belegt wird. Das Relais S4 schließt in erregtem Zustand
den Kontakt K5 und damit den Stromkreis der Batterie Z für die Ersatzröhre R1. Gleichzeitig
fließt der Batteriestrom durch die Halteuzcklung S, des Kontaktes K5. Wird nun die
Ersatzröhre R1 gestört, so fließt der Strom über den Teilzweig A G der Brückendiagonale
A B, in die das Relais S6 eingeschaltet ist. Dieses öffnet den Kontakt K,
so daß die Leitung L unterbrochen ist. Der Drehmagnet setzt sich wieder in Bewegung
und dreht die Schaltarme auf den nächsten Kontakt, der mit einem ungestörten Verstärker
in Verbindung steht.
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Die beschriebene Schaltung hat vor allem den Vorteil, daß sie ganz
ohne Umschaltrelais arbeitet oder daß für dieses nur ein einziger Kontakt erforderlich
ist. Bei Wählerbetrieb wird die Glühkathode jeder Verstärkerröhre erst dann an die
Heizbatterie angeschlossen, wenn sie als Ersatz für eine Röhre dienen soll oder
wenn eine neue Verbindung hergestellt werden soll.