DE506663C

DE506663C - Vorrichtung zur Modulierung des Stromes in einem Lichtbogengleichrichter

Info

Publication number: DE506663C
Application number: DET32327D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1923-01-05
Filing date: 1925-05-26
Publication date: 1930-09-08
Also published as: DE469815C; GB234808A; FR29701E

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lichtbogengleichrichter nach Art des Patents 415 910, bei denen die Steuerelektroden von Strömen derselben Frequenz wie der Gleichrichter-Speisestrom erregt werden und der Brennstrom durch Änderung der Phasenverschiebung zwischen dem Lichtbogenkreis und dem Steuerelektrodenkreise moduliert wird.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Phasenverschiebung im Rhythmus und entsprechend der Stärke der Steuerspannung dadurch erfolgt, daß man der Steuerelektrode eine Spannung konstanter Amplitude aufdrückt, die der Phase des Brennstromes entgegengesetzt ist, und daß dieser Spannung eine weitere gegen sie um etwa 90 ° verschobene Spannung überlagert wird, deren Amplituden proportional der beeinflussenden Spannung sind.
ao Von den Abbildungen zeigt

Abb. ι als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung, die die elektrischen und telephonischen Zeichen in optische Zeichen umwandelt. Die Abb. 2 und 3 sind erläuternde Diagramme.

Abb. ι stellt das Schaltungsschema eines optischen Sendeapparates für drahtlose TeIegraphie dar, der auch für die photographische Registrierung benutzt werden kann. Die Abbildung enthält ein Schaltungsschema, das die Modulation des erzeugten Gleichstroms als Funktion der Gitterspannung einer an das Lichtbogenrelais angeschlossenen Dreielektrodenlampe ermöglicht. Die Speisefrequenz der Röhre zwischen der Anode und der Kathode, d. h. die Frequenz des Stromes der Stromquelle 8 (Abb. 1) ist eine sehr große, beispielsweise 10000Perioden in der Sekunde, während die durch das Mikrophon 1 erzeugte Modulation von hörbarer Frequenz ist.

Nach Abb. 1 ist ein durch eine Batterie 2 gespeistes Mikrophon 1 mit der Primärwicklung eines Übertragers 3 in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklung beeinflußt das Gitter 4 einer Dreielektrodenlampe. Der Glühfaden 3 wird z. B. mittels einer Akkumulatorenbatterie 5 erhitzt. Die Anode 6 ist in Reihe geschaltet mit einem Nutzwiderstand 7. Ein Wechselstromerzeuger von einer über der Hörbarkeit liegenden Frequenz, der bei 8 angeordnet ist, dient zur Speisung der Primärwicklung eines Transformators 9. Eine der Sekundärwicklungen 9' dieses Transformators speist die Anode 10 der Quecksilberlampe 11

f *

über einen Widerstand 12. Eine zweite Wicklung 9" des Transformators 9 dient zur Erzielung der Anodenspannung der Dreielektrodenlampe. Sie liegt in Reihe mit einem Widerstand 13 und einer derartigen Selbstinduktionsspule 13', daß der Strom in ihrem Kreise in bezug auf die Speisespannung um beinahe 90⁰ verschoben ist. Die dritte Sekundärwicklung 9'" des Transformators 9 dient zur Speisung eines Widerstandes 14. Er liefert einen Potentialunterschied in Gegenphase mit der Spannung an der Dampflampe. Die Widerstände 7 und 14 sind in Reihe geschaltet und ihre Enden sind einerseits mit der Kathode, andererseits mit der Steuerelektrode der Leuchtröhre verbunden. Die Wicklung 9'" erzeugt mithin eine Wechselspannung zwischen der Kathode und Steuerelektrode, die annähernd in Gegenphase zur

ao Spannung zwischen der Anode und der Kathode ist. Um dies zu erreichen, genügt es, daß die Wicklung 9'" in entgegengesetztem Sinne wie die Wicklung g' gewickelt ist. Die Wirkung dieser Schaltung ist, daß jeder Stromdurchgang durch die Röhre verhindert wird, solange diese Phasenverschiebung aufrechterhalten bleibt, was der Fall ist, wenn die Dreielektrodenlampe erloschen ist. Bekanntlich muß, damit der Strom durch die Leuchtröhre geht, das Potential der Anode und das der Steuerelektrode gewisse positive Werte übersteigen, wobei das Potential der Kathode der Einfachheit halber mit Null angenommen werden möge. Wenn diese Anoden- und Steuerelektrodenpotentiale sich in Gegenphase befinden, werden diese Bedingungen niemals gleichzeitig erfüllt sein, und es wird deshalb niemals ein Strom durchgehen. Erst sobald diese Phasenverschiebung zwischen Steuerelektrode—Kathode einerseits und Anode—Kathode andererseits sich genügend ändert, kann sich der Bogen entzünden und der Strom durchgehen. Die Vorgänge, die sich in der Anordnung abspielen, seien an Hand der Kurven erläutert.

Die Anodenpotentiale der Leuchtröhre sowie das durch die Wicklung 9'" erzeugte Potential der Steuerelektrode sind durch die Kurven I und II des Diagramms der Abb. 2 dargestellt, wobei das Potential der Kathode gleich Null angenommen ist.

Es fließt nun durch die Dreielektrodenröhre ein Strom«, der folgenden Verlauf hat: Glühfaden 5, Inneres der Röhre, Anode 6, Widerstand 7, Stromkreis der einerseits aus 13, andererseits aus 9" und 13' zusammengesetzt ist. Dieser Strom besteht übrigens nur, wenn die Platte gegenüber dem Glühfaden positiv ist. Sind die Wicklungen 9' und 9" entgegengesetzt oder haben sie bei der Anordnung nach der Abb. 1 gleichen Sinn, so ergibt sich, wenn man zunächst die Selbstinduktion 13' vernachlässigt, daß die Platte gegenüber dem Glühfaden positiv ist, wie dies in den Kurven I und III des Diagramms der Abb. 2 dargestellt ist.

Durch die Wirkung der Selbstinduktion 13' \vird aber eine Verzögerung um etwa V₄ Periode (Phasenverschiebung von 90⁰) des in der Wicklung 9" erzeugten Stromes verursacht. Der Strom i unterliegt natürlich derselben Phasenverschiebung und stellt sich deshalb nach der Kurve IV des Diagramms der Abb. 2 dar. Der Strom i erzeugt zwischen den Punkten A und B eine Potentialdifferenz K · i, wobei K eine Konstante bedeutet, die abhängig ist von dem Widerstände 7 und dem Teil des Widerstandes 13, der zwischen den Punkten A und B liegt, so daß die Kurve IV der Abb. 2 im entsprechenden Maßstabe auch dieses Potential darstellt.

Das an der Steuerelektrode der Leuchtröhre wirkende Potential ist dann die Resultierende aus den durch 9'" gelieferten Potentialen V und dem von der Dreielektrodenröhre gelieferten Potential K · i. In dem Diagramm V sind in gestrichelten Linien die Kurven II und IV und in vollen Linien die Kurve angedeutet, deren Ordinaten gleich den Summen der Ordinaten der vorhergehenden Kurven sind und die dementsprechend das an der Steuerelektrode wirkende Potential darstellt.

Wenn infolge einer Änderung des Potentials des Gitters 4 der Glühkathodenröhre der Strom/ sich ändert, beispielsweise doppelt so groß wird wie gemäß Kurve V, so ergibt sich das durch die Kurve VI veranschaulichte Potential der Steuerelektrode.

Wie bereits erwähnt, kann der Lichtbogen in der Röhre sich nur entzünden, wenn die Anode positiv ist und die Steuerelektrode ein Potential besitzt, das einen gewissen positiven Wert überschreitet, mit anderen Worten, wenn der in der Kurve V und VI angenommene Punkt sich oberhalb der Linie h-l·' befindet. Aus dem Vergleich der Kurven I und V ergibt sich also ohne weiteres, daß der Bogen in dem Augenblick zünden wird, der dem Punkte M der Kurve I entspricht, wenn das Potential no der Steuerelektrode durch die Kurve V dargestellt wird. Wird dies Potential durch die Kurve VI dargestellt, so erfolgt die Zündung in dem dem Punkte/' entsprechenden Augenblick.

Es ergibt sich also, daß je nach der Stromstärke im Anodenkreise der Dreielektrodenröhre die Zündung des Bogens in der Röhre früher oder später stattfindet, d. h. daß der Strom die Leuchtröhre während eines mehr oder weniger großen Bruchteiles jeder Periode durchströmt oder, mit anderen Worten, daß

der mittlere Wert dieses Stromes mehr oder weniger groß ist.

Das Mikrophon beeinflußt die Stromstärke i

mit einer hörbaren Frequenz, d. h. mit einer solchen, die erheblich unter derjenigen der Stromquelle 8 liegt. Die Abb. 3 zeigt den Stromverlauf in diesem Falle.

In Abb. 3 ist in von demjenigen der Abb. 2 verschiedenem, aber ebenfalls verzerrtem

to Maßstabe bei VII die vorhergehende Kurve I entsprechende Kurve (Potential der Röhrenanode) und bei VIII die der Kurve. IV entsprechende Kurve dargestellt, d. h. diejenige, die den Teil des Steuerelektrodenpotential wiedergibt, der von der durch das Mikrophon beeinflußten Dreielektrodenröhre herrührt.

Wie oben auseinandergesetzt, nehmen die Zeitabschnitte der Zündung des Bogens zu, wenn die durch die Kurve VIII dargestellten Potentiale größer werden. In der Kurve VII sind die der Zündung des Bogens, d. h. dem Durchgange des Hauptstromes entsprechenden Teile durch starke Striche gekennzeichnet. Der mittlere Wert dieses Hauptstromes wird deshalb durch die in den strichpunktierten Linien dargestellte Kurve des Diagramms der Abb. 3 wiedergegeben. Es ist also ersichtlich, daß man den Hauptstrom, der durch die Gleichrichterröhre geht, in derselben Weise variieren kann, wie der Mikrophonstrom sich ändert.

Wie oben ausgeführt, wird also unter bestimmten Umständen durch eine Verschiebung der Phase des Potentials der Hülle in bezug auf das der Anode bei jeder Periode die Dauer des Durchganges des Stromes auf einen Bruchteil der Periode herabgesetzt und hierdurch gleichzeitig die mittlere Intensität des Stromes und damit die mittlere Lichthelligkeit des Bogens verändert. Die beschriebene Schaltung ergibt also eine Abhängigkeit der Lichthelligkeit des Bogens von der Phasenverschiebung der Hüllenspannung und demnach der Intensität der Schallwelle, die in das Mikrophon gelangt. Mit anderen Worten, jede Schallwelle erzeugt eine Veränderung des Mikrophonstromes, eine Veränderung der Spannung des Gitters 4 und demgemäß einen Potentialunterschied zwischen den Punkten A und B und somit eine Verschiebung in der Spannung zwischen der Kathode und der Steuerelektrode.

Um die innere Leuchtkraft der Lichtquelle zu erhöhen, ohne dazu die ganze Röhre übermäßig erhitzen zu müssen, was der Wirkung der Steuerelektrode abträglich sein würde, sowie zur Überwachung der Lichtstärke des Bogens sieht man zweckmäßig eine Einschnürung in der Röhre vor. Die in Abb. 1 unterhalb der Einschnürung angedeutete zweite Hülle dient zur Abblendung des vom unteren Teile der Röhre ausstrahlenden Lichtes.

Man kann das erzeugte Lichtbündel mit Hilfe einer Linse 15 oder eines passend ausgebildeten und angeordneten Spiegels in bestimmte Richtungen lenken. Um die Geheimhaltung der optischen Übertragung sicherzustellen, kann man mit Hilfe eines geeigneten Schirms 16 den sichtbaren Teil des Spektrums der durch den Bogen gelieferten Strahlen ausschalten und nur entweder die infraroten oder nur die ultravioletten Strahlen durchgehen lassen.

Die durch die Lichtstrahlen übertragenen Zeichen können unmittelbar durch das Auge oder mit Hilfe eines Fernglases aufgenomme" werden. Man kann sie aber auch auf einem photographischen Film o. dgl. registrieren lassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Modulierung des Stromes in einem Lichtbogengleichrichter nach Patent 415 910 durch Änderung der Phasenverschiebung zwischen dem Lichtbogenkreis und dem Steuerelektrodenkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase zwischen dem Entladungsstrome und dem die Steuerelektrode speisenden Strome im Rhythmus und entsprechend der Stärke der Steuerspannung dadurch verschoben wird, daß man der Steuerelektrode eine Spannung konstanter Amplitude aufdrückt, die der Phase des Brennstromes entgegengesetzt ist, und daß dieser Spannung eine weitere gegen sie um etwa 90 ° verschobene Spannung überlagert wird, deren Amplituden proportional der beeinflussenden Spannung sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerorgan für die Amplitudenänderung in an sich bekannter Weise eine Dreielektrodenröhre dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen