DE45478C - Vielfachtelegraph - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Anordnung und Combination von Apparaten für harmonische Telegraphie, zum Zwecke, eine gröfsere Anzahl von elektrischen Signalen (Depeschen u. dergl.) nach derselben oder nach entgegengesetzter Richtung durch einen und denselben Draht, mit Aufwendung einer relativ geringen elektrischen Kraft, gleichzeitig zu übertragen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfordert:

ι a. dafs die Geberapparate nur rein elektrische Undulationen in der Telegraphenleitung erzeugen, d. h. dafs die Unterbrechungen und Schliefsungen des vom Geber in den primären Stromkreis gesendeten Stromes derart regelmäfsig und rein auf einander folgen, dafs die dadurch in der Telegraphenleitung erzeugten Secundärströme ganz rein wellenförmig sind und folgerichtig in einem Stimmgabelempfänger nur reine einfache Töne erzeugen;

ι b. dafs die Anzahl der Stromunterbrechungen, die in der Zeiteinheit bei den verschiedenen Gebern stattfinden, immer unter einander das nämliche Verhältnils behalten, wenn auch die Geschwindigkeit des jene Unterbrechungen bewirkenden Apparates sich ändert, so dafs ein Reguliren der einzelnen Geber zu einander nie erforderlich wird;

2. dafs die Unterbrechungen im primären Kreise bezw. die Wellen der inducirten Ströme, mit welchen man ein bestimmtes Signal hervorrufen will, immer genau in derselben Geschwindigkeit auf einander folgen;

3. dafs die Stärke des elektrischen Stromes in jedem Augenblick genau so grofs ist, wie sie für die volle Wirkung der in diesem Augenblick gleichzeitig functionirenden Geber erforderlich fet;

4. dafs die Empfänger immer, und nur ebenso lange ansprechen, als die ihnen zugehörigen Geber functioniren, durch andere Geber oder sonstige ihnen (den Empfängern) nicht bestimmte Inductionsströme aber nicht beeinflufst werden.

Von diesen Bedingungen ist die unter 1 a. angeführte noch dahin zu erläutern, dafs die Unterbrechungen und Schliefsungen, welche durch die Geber vermittelt werden, nicht durch Vibrationen des Unterbrechungsorgans, bei etwaiger Elasticität desselben oder durch Stöfse, wie sie beispielsweise beim Unterbrechen des Stromes durch Federn, die an den Zähnen eines Rades anliegen, eintreten, in ihrer Reinheit und Regelmäfsigkeit beeinträchtigt werden dürfen.

Nach dieser Erklärung ist leicht zu übersehen , dafs die drei ersten der vorstehenden Bedingungen durch den in Fig. 1 schematisch dargestellten Geberapparat, und die letzte Bedingung durch Apparate von der durch die Fig. 2 bis 7 veranschaulichten Art erfüllt werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Geberapparat besteht aus einem Cylinder 4 (eventuell auch aus einer Scheibe oder einem Kegel von äquivalenter Construction), welcher aus gut leitendem und nicht oxydirendem Material hergestellt und mit einer der Anzahl der zugehörigen Geber gleichen Anzahl circularer Reihen von Vertiefungen 6 versehen ist, von welch letzteren die innerhalb einer und derselben circularen Reihe befindlichen, in pe-

ripherischer Richtung gemessen, alle die gleiche Länge haben und durch ebenso lange, ungeänderte Flächen 6^a des Cylinders selbst von einander getrennt sind.

Die Vertiefungen selbst sind aber wieder mit Pafsstücken aus dem Material des Cylinders ausgefüllt und von dem Massiven des letzteren nur durch ganz dünne Cementschichten getrennt, so dafs der ganze Cylinder ä'ufserlich durchaus glatt und homogen erscheint.

Diese, aus leitenden und isolirten Stücken zusammengesetzten circularen Cylinderreihen functioniren für je einen Geber als automatische Stromunterbrecher.

Zu diesem Zweck stehen diese circularen Reihen in leitender Verbindung mit je einem gut leitenden Contactstück 22 (am besten mit einem metallischen Besen), welches das Ende einer von einem Geber kommenden Leitung 18, 19, 20 ... bildet, während ein weiteres Contactstück 21^c andererseits so angebracht ist, dafs es während der Rotation des Cylinders beständig mit dessen metallischer Masse in leitender Verbindung bleibt.

Das letztgenannte Contactstück 21^c bildet das Ende einer Leitung 2i^b, welche den einen Pol einer elektrischen Batterie 21 mit dem Cylinder 4 in Verbindung setzt, während von dem anderen Pol dieser Batterie eine Leitung 21^a ausgeht, welche eine oder mehrere Spiralen eines Inductionsapparates 25 und 26 umfafst und sich hinter demselben in ebenso viele Leitungen 18, 19, 20 . . . verzweigt, als der Apparat Geber enthält.

Als Geber aber können beliebig construirte Stromschlüssel 24 figuriren, welche an die soeben genannten Abzweigungen 18, 19, 20 ... der Leitung 21^a angeschlossen und durch Niederdrücken mit je einer der genannten Leitungen 18, 19, 20 ... in Contact treten.

Zufolge dieser Anordnung werden beim Niederdrücken eines oder mehrerer Schlüssel 24 in einem oder in mehreren Drähten abwechselnd Ströme erzeugt und unterbrochen, je nachdem die zugehörigen Contactstücke 22 gerade an einem leitenden oder an einem isolirten Theil des rotirenden Cylinders zur Anlage kommen.

Die hierbei in dem Inductionsapparat 25, 26 erzeugten Inductionsströme werden von einer oder mehreren Spiralen 26 aufgenommen und auf die Telegraphenleitung L und auf in die Erde versenkte Polplatten P und durch deren Vermittelung auf die Empfänger des Telegraphensystems übertragen.

Die Einrichtung, so weit sie bis jetzt beschrieben wurde, erfüllt, wie später näher erläutert wird, bei passendem Verhältnifs der Anzahl der isolirten Stücke 6 in den neben einander befindlichen circularen Reihen des Cylinders die ersten der unter 1 a. und 1 b.

am Eingange dieser Beschreibung angeführten Bedingungen vollkommen.

Zur Erfüllung der dritten Bedingung ist Vorsorge zu treffen, dafs die Kraft des Elektricitätserzeugers 21 möglichst constant bleibe, und dafs sein innerer Leitungswiderstand sowohl, als auch derjenige der Sammelleitungen 2i^a und 2i^b (inclusive, primäre Spirale des Inductionsapparates) sowie derjenige des Cylinders 4 .möglichst gering (insgesammt etwa gleich Y₅₀ einer Ohm'sehen Einheit) sei.

Ist dies der Fall, so ist die jeweilige Kraft des in der Telegraphenleitung hervorgerufenen Inductionstromes, mit sehr grofser Annäherung, proportional der Anzahl der jeweils gleichzeitig in Function befindlichen Geberleitungen, sofern man in diese vollständig gleiche Widerstände 23 einschaltet, welche etwa 25 Mal so grofs sind als der Gesammtwiderstand in der Stromquelle, in den Sammelleitungen 21 ^a und 21^b und im Cylinder 4 (also etwa gleich V₂ Ohm'sche Einheit).

Die Erfüllung der zweiten Bedingung erfordert, dafs der Cylinder 4 stets mit constanter Geschwindigkeit rotire.

Man erreicht dies am vollkommensten, wenn man den Cylinder durch einen Elektromotor betreibt, welcher durch einen besonderen Elektricitätserzeuger erregt wird und dessen Stromleitungswiderstand hierbei durch einen vollkommen astatischen Regulator regulirt wird; es genügt indessen auch, den Cylinder 4 durch einen beliebigen Motor in Umdrehung zu setzen und den mechanischen Widerstand dieses Motors durch Wirkung eines Elektromagneten oder dergleichen zu reguliren, dessen elektrische Kraft wieder durch einen auf den Leitungswiderstand wirkenden, vollkommen astatischen Regulator regulirt wird.

Einen derartigen Regulator zeigt die schematische Darstellung 12 bis 17 in Fig. 1 in Verbindung mit einem Elektromotor 1, 2, welcher durch einen Elektricitätserzeuger 16 erregt wird und auf die vertical angeordnete Welle 3 des Cylinders 4 einwirkt, während diese vermittelst geeigneter Getriebe mit der rotirenden Welle 12 des Regulators in zwangläufiger Verbindung steht.

Dieser letztere besteht aus drei gekrümmten Schienen 13, 14, i5^a aus schlecht leitendem Material, von welchen die erste und die letzte während ihrer Rotation mit gut leitenden Contactstücken α und b in Berührung stehen, die ihrerseits durch Drähte 13^a und 15 in die Stromleitung des oben genannten Elektromotors (bezw. des Elektromagneten) eingeschlossen sind, während die Schiene 14 von den Schienen 13 und i5^a isolirt ist und nur durch zwei metallische Kugeln oder Rollen 17 und I7^a an je einem Punkt mit ihnen in leitende Verbindung gebracht wird.

Die drei Schienen 13, 14 und I5^a sind hierbei derart gekrümmt und angeordnet, dafs sie zusammen eine Führungsbahn für die genannten Kugeln oder Rollen bilden, auf welcher diese unter dem Einflufs ihres Eigengewichtes und ihrer Centrifugalkraft an jeder Stelle liegen bleiben, so lange die Rotationsgeschwindigkeit der Welle 12 (und bezw. der Welle 3) sich nicht ändert, bei kaum mefsbarer Aenderung derselben aber sofort ihrer Lage entsprechend um sehr kleine Strecken ändern. Dabei verbinden sie gröfsere oder kleinere Stücke der Schiene 14 durch Vermittelung ihres eigenen Körpers leitend mit entsprechend gröfseren oder kleineren Stücken der Schienen 13 und 15% welche (wie oben erwähnt) an zwei Enden der Stromleitung des Elektromotors (bezw. Elektromagneten) angeschlossen sind. Die Folge davon ist, dafs der Widerstand in dieser Stromleitung gerade um so viel vermehrt oder vermindert wird, dafs sich dadurch die Wirkung des Elektromotors (bezw. Elektromagneten) so weit reducirt oder vermehrt, als nothwendig ist, um eine weitere Geschwindigkeitsänderung in gleichem Sinne zu verhüten.

Die Form der Führungsbahn ergiebt sich durch analytische Betrachtung als eine nahezu parabolische.

Als Empfänger werden im vorliegenden Falle Stimmgabeln verwendet, welche derart angeordnet werden, dafs sie durch die elektrischen Inductionsströme in Schwingungen versetzt werden, die ihrerseits dann durch passend regulirte mechanische Vorrichtungen bemerkbar gemacht werden, wenn ihre Amplitude eine gewisse Gröfse hat.

Um zu erreichen, dafs von allen Stimmgabeln immer nur diejenigen in erwünschter Weise bemerkbar ausschwingen, deren Geber in Thätigkeit sind, wird jede Stimmgabel für einen anderen Ton gestimmt.

Bei geeigneter Wahl dieser Töne, wird zwar jeder Stimmgabel durch jeden Strom eine Schwingung ertheilt, die verschiedenen Schwingungen ergeben aber nur dann eine resultirende Schwingung von der zur bemerkbaren Reaction erforderlichen Amplitude, wenn die Ströme bezw. die Stromveränderungen in solchen Zeiträumen auf einander folgen, die der Schwingungsdauer der Tonwellen der Stimmgabeln gleich oder doch ein nahes Vielfaches derselben sind.

Am vortheilhaftesten erscheint es, die Stimmgabeln so zu stimmen, dafs die Schwingungszahlen ihrer Töne unter einander in Verhältnissen stehen, wie die Zahlen 49, 53, 57, 61, 65? 7¹? 77* 83, 91 u. s. f. zu einander, dann ist die Gefahr, dafs eine Stimmgabel durch einen ihr nicht zugehörigen Geber zu Schwingungen veranlafst werde, deren Amplitude grofs genug wäre, um Verwirrungen herbeizuführen, sicher ausgeschlossen.

In denselben Verhältnissen, in welchen die Schwingungszahlen der Stimmgabeltöne zu einander stehen, müssen auch die Anzahl der Vertiefungen (bezw. der isolirten Füllstücke 6) der circularen Reihen des Cylinders 4, Fig. 1, mit welchen die den bezw. Stimmgabeln zugehörigen Geber in leitende Verbindung treten, zu einander stehen. Hieraus resultirt die Erfüllung des eingangs Angezogenen.

Wenn also beispielsweise die Töne zweier Stimmgabeln die Schwingungszahlen 530 und 570 haben, so erhalten die circularen Reihen des Cylinders, an welche sich die Contactstücke der zugehörigen Geberleitungen anlegen, bezw. 53 und 57 Vertiefungen (6) und natürlich ebenso viele leitende Zwischenräume, während man den Cylinder pro Secunde 10 Umdrehungen machen läfst.

Um zu bewirken, dafs eine Stimmgabel nach dem Aufserthätigkeitsetzen des Gebers sofort wieder aufhöre, in bemerkbarem Grade auszuschwingen, ist jede Stimmgabel in ein permanentes magnetisches Feld eingeschlossen, wodurch der beabsichtigte Zweck in der That vollkommen erreicht wird.

Auf diesem Princip beruhen die constructiven Anordnungen der Empfa'ngerapparate, welche die Fig. 2 bis 7 veranschaulichen.

In den Fig. 2 und 3, welche die Seitenansicht und den Grundrifs einer solchen Einrichtung zeigen, repräsentirt 27 einen permanenten Magneten, der an dem einen Pol S einen von einer Spirale 29 umgebenen Eisenkern 28 und an dem anderen Pol JV eine Stimmgabel 30 in solcher Richtung trägt, dafs sich der Eisenkern 28 zwischen den beiden Armen der Stimmgabel befindet.

Aufserdem ist an dem einen Arm des permanenten Magneten 27 eine Eisenschiene 31 drehbar befestigt, welche sich derart gegen den anderen Arm desselben anlegt, dafs sie eine magnetische Brücke zwischen den beiden Armen des permanenten Magneten bildet, welche die bei der Thätigkeit des Gebers stattfindende magnetische Wirkung des aus der Spirale 29 und dem Kern 28 gebildeten Elektromagneten auf die Stimmgabel mehr oder weniger abschwächt, und man ist somit in der Lage, durch Verstellung der Brücke 31 die Wirkung der in der Leitung hervorgerufenen elektrischen Impulse auf die Stimmgabel genau zu justiren.

Nachdem diese Justirung einmal vorgenommen ist, braucht man niemals wieder an dem Empfänger etwas zu ändern. Die genannte Regulirvorrichtung könnte daher auch ganz wegbleiben, sie erweist sich jedoch als sehr nützlich im Falle eines bei Herstellung des Apparates begangenen Fehlers.

Fig. 4 zeigt eine Stimmgabel 30, welche selbst ein permanenter Magnet ist. Dieselbe ist an einem geeigneten Träger isolirt befestigt und ein Elektromagnet 29 zwischen den Armen der Stimmgabel angeordnet. Bei dieser Anordnung kann die Wirkung des Elektromagneten durch Schrauben 35, welche in die Arme der Stimmgabel eingeschraubt sind, regulirt werden.

Fig. 5 zeigt die Stimmgabel 30, umgeben von einem permanenten Magneten 27, der zwei Spiralen 29, eine an jedem Arm, trägt, während die Arme der Stimmgabel 30 sich zwischen den Kernen 28 des zweitheiligen Elektromagneten 28, 29 befinden.

Bei dieser Anordnung können die Kerne 28 zum Zwecke der Regulirung der magnetischen Beeinflussung der Stimmgabel in ihrer Längenrichtung verstellbar gemacht werden.

Um die Ausschwingungen der Stimmgabel bei bestimmter Gröfse der Amplitude mechanisch bemerkbar zu machen, genügt es, an einem oder an beiden Armen der Stimmgabel je ein leichtes Verlängerungsstück anzubringen, welches einen kleinen Hammer oder dergleichen an seinem freien Ende trägt, und einen tönenden Körper in solcher Entfernung davon anzuordnen, dafs derselbe von erwähntem Hammer nur dann getroffen wird, wenn die Stimmgabel die zum Signalgeben bestimmte Amplitude beschreibt. Eventuell kann auch ein Arm der Stimmgabel direct zum Anschlagen an den tönenden Körper bestimmt werden. In jedem Falle aber mufs die Lage des tönenden Körpers verstellbar sein.

Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 6.

In derselben repräsentirt 10 ein federndes Verlängerungsstück, 11 einen daran befestigten Hammer und 12 eine Glocke, welche an einem Gleitstück i2^a befestigt ist, das sich seinerseits vermittelst einer Schraube 13 auf einem Support verschieben läfst.

Bei der Anordnung, welche Fig. 7 zeigt, ist anstatt eines tönenden Körpers eine rotirende Rolle 15 gewählt, über welche permanent ein Streifen präparirten Papiers oder dergleichen fortgezogen wird, und das äufsere Ende der Feder 10 trägt anstatt des Hammers einen Stift, der bei genügender Gröfse der Amplitude der Stimmgabelschwingungen Eindrücke auf den Papierstreifen erzeugt.

Bei geeigneter Construction der Rolle 15 werden auch bei dieser Anordnung die Stöfse des Stiftes gegen den Papierstreifen gleichzeitig für das Ohr wahrnehmbar.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein harmonisches Telegraphensystem, im wesentlichen bestehend aus:

   1. einem Geberapparat, welcher gekennzeichnet ist durch:

   a) einen sich mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit drehenden Cylinder 4 (Fig. 1) (oder einer Scheibe), auf dessen äufserer Oberfläche mehrere ringförmige Reihen aus verschiedenen, aber stets aus einer geraden Anzahl gleich langer, je zusammen den ganzen Umfang des Cylinders einnehmenden und abwechselnd von der Masse des Cylinders isolirter Abtheilungen in der Weise hergestellt sind, dafs die isolirteri Theile aus demselben harten, nicht oxydirbaren Metall, wie die einen Theil des Cylinderkörpers bildenden nicht isolirten Theile bestehen, und dafs diese Theile mit der dieselben von einander trennenden, sehr dünn gehaltenen Isolirmasse eine ununterbrochene glatte Oberfläche des Cylinders bilden, und

   b) die Anordnung einer der Anzahl der unter 1 a. angegebenen Reihen vom Metallcylinder isolirter und nicht isolirter Theile entsprechenden Anzahl von Stromkreisen (18, 19, 20), in welche je ein ziemlich grofser Widerstand (23) und je ein Stromschliefser(24) eingeschaltet sind, welche ferner einerseits in Metallbürsten (22) oder dergleichen endigen, die sich gegen je eine der genannten Reihen anlegen, und welche andererseits mittelst einer Bürste (21°) oder dergleichen Contactstückes mit dem Körper des Cylinders oder der Scheibe 4 durch einen Draht (2i^b) in Verbindung stehen, in welchen für alle Stromkreise gemeinschaftlich ein Elektricitätserzeuger (21) und die einen sehr geringen Widerstand bietende primäre Spirale (25) eines Inductionsapparates eingeschaltet sind, dessen secundäre Spirale (26) mit der Telegraphenleitung in Verbindung steht;

   2. einer Vorrichtung zur Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des unter 1 a. angegebenen Cylinders4 (oder Scheibe u. s. w.), gekennzeichnet durch den in den Stromkreis eines den Cylinder 4 antreibenden elektrischen Motors, welcher gespeist wird durch einen Elektricitätserzeuger (16) von sehr geringem inneren Widerstand, eingeschalteten astatischen Regulator, bestehend aus einem veränderlichen Widerstand, der aus einer oder mehreren Schienen(i 3,14,15^a) gebildet ist, welche sich um eine verticale Achse (12) drehen und eine derartige Form haben, dafs bewegliche Rollen (17 und i7^a) bei bestimmter Umdrehungsgeschwindigkeit der Schienen sich auf diesen in jeder Lage unter dem Einflufs ihres Gewichtes und ihrer Centrifugalkraft im Gleichgewicht be-

   finden, wobei die Schienen in den Stromkreis so eingeschaltet sind, dafs diejenigen Stücke derselben, welche sich zwischen den Rollen (17 und i7^a) befinden, den veränderlichen Widerstand bilden, der bei eintretenden Abweichungen von der vorher bestimmten Geschwindigkeit durch die hierdurch veranlafste Aenderung der Lage der Rollen (17, I7^a) selbstthä'tig vergröfsert oder vermindert wird;

   Empfängern, bestehend in Stimmgabeln (30), die durch die Wirkung elektrischer Ströme, welche die Spiralen (29, Fig. 2 bis 7) (von Elektromagneten oder dergleichen) durchziehen, in Schwingungen versetzt werden und zum Zwecke der Verhütung eines schädlichen Nachschwingens der Stimmgabeln nach dem Aufhören der Ströme in ein durch einen permanenten Magneten (27), die Stimmgabel (30) und den Kern (28) der bezüglichen Spirale (29) gebildetes, oder allgemeiner in irgend ein magnetisches Feld eingeschlossen sind, und

   4. einem für Eindrücke empfänglichen Körper, der in einer solchen Entfernung von den unter 3. genannten Empfängerstimmgabeln (30) angeordnet ist, dafs er durch einen Arm oder beide Arme dieser letzteren oder durch eine kleine Masse, welche am freien Ende einer leichten Verlängerung eines oder beider Arme der Stimmgabel angebracht ist, bemerkbare Stöfse oder Eindrücke empfängt, sobald die Stimmgabel mit der normalen Amplitude ausschwingt, welche den Kreisströmen entspricht, während deren sie bemerkbar functioniren soll.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen