DE517007C - Elektrisch angetriebene Stimmgabel mit einem Vakuum-Roehren-Verstaerker, einer Antriebsspule, um die Gabel in Schwingung zu halten, und einer auf die Antriebsspule gewickelten Polarisierungswicklung, um den Kern der Antriebsspule zu polarisieren - Google Patents

Description

Vakuumröhren-Rückkopplungsstimmgabeln bestehen gewöhnlich aus einer Stimmgabel aus Stahl, einer Aufnahmespule, einer Antriebsspule und einem zwischen den Spulen liegenden Röhrenverstärker. Jede Spule wird von einem magnetischen Fluß durchsetzt, der von einem Dauermagneten herrührt, dessen magnetischer Stromkreis durch die Stimmgabel geschlossen wird. Durch die Schwingung der Gabel wird der Fluß geändert, der die Aufnahmespule durchsetzt, und ein schwacher Wechselstrom wird erzeugt, der im Verstärker verstärkt und der Antriebsspule aufgedrückt wird. Dieser Strom übt eine Rückwirkung auf die Gabel aus, wodurch diese in Schwingung gehalten wird.

Die bisher verwendeten Stimmgabeln der obenerwähnten Art weisen die Nachteile auf:

1. daß durch die Zinken der Stahlgabel eine magnetische Kopplung zwischen der Aufnahmespule und der Antriebsspule entsteht, wodurch die Anfangseinstellung der Gabel erschwert wird,

2. daß die Kraft, mit welcher die Antriebsspule auf die Gabelzinken einwirkt, in keiner einfachen Beziehung zur Schwingungsamplitude der Gabel steht, wodurch verhindert wird, daß die Gabel sich selbst anläßt und weiterschwingt, wenn die Amplitude unterhalb eines bestimmten kritischen Wertes sinkt und wodurch die Ausgangswelle verzerrt wird,

3. daß eine geringe Veränderung in dem der Anode des Verstärkers aufgedrückten Potential die Geschwindigkeit der Gabel ändert, so. daß ein dritter Elektromagnet gegenüber den Gabelzinken angeordnet werden muß, um zu bewirken, daß die Dämpfung und die wirksame Elastizität der Zinken bei einer Spannungsschwankung ,sich derart ändern, daß Frequenzveränderungen vermieden werden, ;

4. daß dieser Ausgleichsmagnet beträchtliche Kraft von der Gabel zieht, die Dämpfung derselben erhöht und die wirksame Kraftausbeute verringert

5. und daß die Gabel, weil sie aus Werkzeugstahl besteht, dessen Elastizität sich bei kleinen Temperaturveränderungen merkbar ändert, immer auf derselben Temperatur gehalten werden muß, wenn sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen soll.

Diese Nachteile werden bei einer elektrisch angetriebenen Stimmgabel gemäß der Erfindung in einer sich aus der weiteren Beschreibung ergebenden Weise vermieden.
Die Erfindung betrifft nämlich eine elektrisch angetriebene Stimmgabel mit einem Vakuum-Röhren-Veretärker, einer Antriebsspule, um die Gabel in Schwingung zu halten, und einer auf die Antriebsspule gewickelten

ίο Polarisierungswicklung, um den Kern der Antriebsspule zu polarisieren. Erfindungsgemäß ist diese Polarisierungswicklung von derselben Stromquelle gespeist, die für den Verstärker Heiz- und Anodenstrom liefert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι zeigt schematisch einen durch eine Stimmgabel gesteuerten Vakuumröhrenstromkreis.

^a<> Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 in Abb. 1 und zeigt verschiedene Einzelheiten der Gabelkonstruktion.

Abb. 3 zeigt schaubildlich andere Einzelheiten der Gabelkonstruktion.

»5 Der in Abb. 1 dargestellte, durch eine Stimmgabel gesteuerte Stromkreis enthält eine Stimmgabel io, eine Aufnahmespule 11, die den Eingangsstromkreis einer Vakuumröhre 12 speist, und eine Antriebsspule 13.

Die Verbindung zwischen der Aufnahmespule und der Vakuumröhre 12 ist über einen Transformator 50 gelegt, der die Gitterspannung auf den erforderlichen Wert erhöht. Die Primärwicklung 14 des Transformators 9 im Aüsgangskreis der Röhre 12 drückt einen Teil ihrer Energie der Wicklung 15 auf, welche über den einstellbaren Widerstand ιό und den Kondensator 33 mit der Antriebsspüle 13 in Rückkopplungsverbindung steht.

Ein anderer Teil 17 der Sekundärwicklung des Transformators 9 liefert durch das Filter 18 Energie an den Transformator 19, der mit den Verstärkerröhren 20 und 21 verbunden ist. In den Ausgangsstromkreisen dieser Röhren ist ein Transformator 22 angeordnet. Die Gleichstromquelle 24 liefert die gesamte Energie, die der Gabelstromkreis benötigt. Der Heizfadenstrom fließt von der positiven Seite der Stromquelle 24 durch, den Widerstand 26, die Heizfäden der Röhren und den Widerstand 27 zur negativen Seite der Stromquelle 24. Der Spannungsabfall am Widerstand 27 wirkt in den Röhren als negative Gittervorspannung. Die Anodenströme werden über den Widerstand 28 der Röhre 12 und über den Widerstand 29 der Röhren 20 und 21 zugeführt. Die Widerstände 23 und 25 sind in den Gitterstromkreisen der Röhren 12, 20 und 21 angeordnet, um zu verhindern,

6.0 daß bei unbeabsichtigten Stromschlüssen oder anderen Störungen der Stromquelle 24 ein so starker Strom entnommen wird, daß Zerstörungen im Apparat hervorgerufen werden. Die Verbindungen des Transformators 50, der Antriebsspule 13 und der Aufnahmespule 11 mit der Vakuumröhre 12 sind derart gestaltet, daß sie mit Bezug auf die Gabel einen Rückkopplungsstromkreis bilden.

Der Antriebsmagnet 13 und der Aufnahmemagnet 11 (Abb. 1) der Stimmgabel 10 sind derart angeordnet, daß durch die Gabelzinken keine merkbare magnetische Kopplung zwischen den Magneten vorhanden ist. Zu diesem Zweck durchsetzt der Fluß die Gabelzinken nur senkrecht zu ihrer Längsrichtung, so daß der magnetische Stromkreis nur über einen verhältnismäßig kleinen Teil des Stimmgabelmaterials geschlossen ist, wenn dieses Material magnetisch ist. Der Antriebsmagnet 13 ist kein Dauermagnet, sondern trägt eine Magnetisierungswicklung 35, die von der Stromquelle erregt wird, welche die Verstärkerröhre speist. Die Wicklung 35 ist auf dem in Abb. 2 gezeigten Kern 4 gewickelt. Der magnetische Stromkreis dieser Spule teilt sich und verläuft senkrecht durch die Gabelzinken, wenn diese aus magnetischem Material, z. B. gewöhnlichem Stahl, bestehen, oder durch kleine Platten bzw. Schuhe 39 aus magnetischem Material, wenn die Gabel aus unmagnetischem Material hergestellt ist. Wenn die Zinken aus magnetischem Material bestehen, werden die Polaritäten der Pole der Antriebs- und Aufnahmemagnete derart gewählt, daß eine Kreuzzirkulation des Flusses längs der Zinken zwischen den Kernen vermieden wird. Damit die kleinen Platten oder Schuhe den magnetischen Stromkreis der Antriebs- und Aufnahmemagnete schließen können, ohne die freie Bewegung der Gabelzinken störend zu beeinflussen, liegen sie nur über einem ganz kleinen Teil ihrer Länge mit den Zinken in unmittelbarer Berührung. Wie in Abb. 2 dargestellt, können die Platten 39 beispielsweise durch kleine Unterlagsscheiben 40 von den Zinken 10 getrennt sein. Durch die Scheiben wird die Bindewirkung auf einen kleinen Teil der Plattenlänge beschränkt. Die Platten können auch mit Messerschneiden 41 versehen sein, die in der in Abb. 3 gezeigten Weise gegen die Zinken festgehalten werden. Die Platten 39 oder 41 können beispielsweise aus Siliziumstahl hergestellt werden.

Die Gabelzinken können in an sich bekannter Weise auch aus -einem Material bestehen, dessen Elastizität sich bei Temperaturveränderungen sehr wenig ändert, so daß eine genaue Temperaturregelung nicht mehr erforderlich ist. Ein für diesen Zweck geeignetes Material ist beispielsweise ein Stahl, der etwa 36 ^Q/_o Nickel, 12 °/₀ Kobalt und als Rest Eisen enthält.

Die aus Siliziumstahl bestehenden Pole der Antriebsmagnete haben die bei 5 in Abb. 2 angedeutete Form und sind derart zu den Gabelzinken angeordnet, daß die von ihnen ausgeübte Kraft bis zu einer gewissen Höhe der Schwingungsamplituden konstant bleibt, so daß die Gabel sich bei einer Amplitude zu stabilisieren sucht, die von den Abmessungen und den relativen Stellungen der Pole abhängig ist. Die Pole des Aufnahmemagneten, welche ebenfalls aus Siliziumstahl hergestellt sind, sind in ähnlicher Weise geformt bzw. angeordnet und liefern eine Spannung in der Aufnahmespule, die bis zu einem bestimmten Wert mit der Schwingungsamplitude zunimmt und darauf verhältnismäßig konstant wird. Durch diese Anordnung ist es möglich geworden, in gewissen Fällen die Stimmgabel selbstanlassend zu machen oder dieselbe von der Ruhestellung aus bei geringer Störung im Verstärkerstromkreis anzulassen. Es wird bei den bisher bekannten Stimmgabelkonstruktionen störend empfunden, daß die Amplitude zunimmt, bis die Gabelzinken gegen die Polstücke anschlägt. Bei den oben beschriebenen Stimmgabeln ist aber auch dieser Nachteil beseitigt.

Durch Ausnutzung der Kennzeichen der Aufnahme- und Antriebsmagnete wird eine äußerst genaue Geschwindigkeitsregulierung und ein vollkommener Spannungsausgleich erzielt. Die Magnete sind, wie obenerwähnt, nicht dauernd erregt, sondern tragen Magnetisierungswicklungen 35 und 36, welche durch den Strom erregt werden, der dem Verstärker zugeführt wird. In diesem Stromkreis sind eine Drosselspule 37 und einstellbare Widerstände 38, 38' angeordnet, um zu verhindern, daß die Magnetisierungswicklungen von dem Verstärker Energie übernehmen. Die Kraft, mit welcher die Pole des Antriebsmagneten auf die Gabelzinken einwirken, ist eine Funktion des Quadrates der Summe aus dem permanenten Flusse, den der in der Wicklung 35 wirksame Gleichstrom erzeugt und dem Wechselflusse, der durch den Strom hervorgerufen wird, welcher von dem Ausgangsstromkreis des Verstärkers in die Spule 13 zurückgesandt wird. Die wirksame Permeabilität des Kernes der Antriebsspule wird aber durch den von der Magnetisierungswicklung hervorgerufenen permanenten Fluß beeinflußt, und als Folge hiervon nimmt bei zunehmendem Magnetisierungsstrom die von den Polen ausgeübte Kraft bis zu einem gewissen Werte zu, um darauf wieder zu sinken. Eine ähnliche Wirkung findet in der Aufnahmespule statt, in welcher die durch die Zinkenbewegung erzeugte Spannung bei einer Zunahme des Magnetisierungsflusses zuerst erhöht und darauf herabgesetzt wird. Die Kombination dieser beiden Wirkungen ruft wiederum die Wirkung hervor, daß die Amplitude der Gabelschwingungen mit wachsender Spannung in den Spulenwicklungen 35 und 36 zunimmt, bis die Spannung einen bestimmten Wert erreicht hat, und darauf : wieder abnimmt. Diese Wirkung wird ausgenutzt, einen Ausgleich für Schwankungen in der Verstärkerspannungszufuhr zu schaffen, indem der Kern der Antriebs- oder .der Aufnahmespule oder die Kerne beider Spulen durch Strom von der Stromquelle des Verstärkers magnetisiert werden. Durch zweckmäßige Wahl des Normalwertes für diesen Strom werden die durch Spannungsschwankungen hervorgerufenen Veränderungen in der Magnetisierung in der Wirkung der magnetischen Gabelstromkreise Veränderungen hervorrufen, die gerade ausreichen, um die Veränderungen in der Wirkung des Verstärkers auszugleichen, die durch dieselben Spannungsschwankungen erzeugt wurden. Durch richtige Einstellung der Luftzwischenräume zwischen den Polflächen und den Gabelzinken ist es ferner möglich, für den Magnetisierurtgsstrom einen Normalwert zu erzielen, der sehr nahe dem Werte liegt, bei welchem die Gabel ihren höchsten Wirkungsgrad hat. In dieser Weise werden Schwankungen in der Leitungsspannung, die von der Gabel herrühren, ausgeglichen, und diese wird auf einer konstanten Schwingungsfrequenz gehalten, ohne daß es erforderlich ist, die obenerwähnte zusätzliche Ausgleichsspule zu verwenden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrisch angetriebene Stimmgabel ¹Oo mit einem Vakuum-Röhren-Verstärker, einer Antriebsspule, um die Gabel in Schwingung zu halten, und einer auf die Antriebsspule gewickelten Polarisierungswicklung, um den Kern der Antriebs- 10g spule zu polarisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisierungswicklung von derselben Stromquelle gespeist ist, die für den Verstärker Heiz- und Anodenstrom liefert.

2. Stimmgabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Aufnahmespule wie die Antriebsspule von der Potentialquelle, die den Verstärker speist, polarisiert sind.

3. Stimmgabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung einer magnetischen Kopplung durch die Hauptteile der Zinken magnetische Teile in Form von Platten bzw. Schuhen von sehr niedrigem magnetischem Widerstand vorgesehen sind, die auf den

Zinken der Gabel starr befestigt sind und sich zwischen den Polstücken der Antriebs- oder der Aufnahmespule erstrekken.

4. Stimmgabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teile niedrigen Widerstandes die Gabelzinken nur mit einer quer zu denselben liegenden Schneide berühren.

5. Stimmgabel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen der Aufnahme- und Antriebsspule in der Bewegungsrichtung der Gabelzinken schmal sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen