DE528902C - Anordnung zur kurzzeitigen Schliessung eines Stromkreises bei kontinuierlicher Veraenderung einer an die Anordnung angelegten Spannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur periodischen sukzessiven Schließung mehrerer Stromkreise, wie sie insbesondere für die Zwecke der Mehrfachtelegraphie verwendet werden. Man benutzt in diesem Falle auf der Sende- und der Empfangsseite je eine solche Einrichtung, die auf der Sendeseite die Stromkreise mit den Gebern (z. B. Morsetasten), auf der Empfangsseite die Stromkreise mit den entsprechenden Empfangssystemen (z. B. Relais) schließt.

Eine Anordnung dieser Art besteht am einfachsten in einem rotierenden Kontaktarm, der während seiner Rotation nacheinander eine Reihe von Kontaktstücken berührt und so den Stromschluß in den einzelnen an diese Kontaktstücke angeschlossenen Kreisen herbeiführt.

Diese Ausführungsform hat aber den Nach-

ao teil der mechanischen Trägheit und der dadurch bedingten eng begrenzten Zeichengeschwindigkeit.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung jeglicher träger Massen und ermöglicht eine so schnelle Kontaktgebung, daß man die Anordnung auch für die Zwecke der Mehrfachtelephonie und -bildübertragung verwenden kann. Gegenüber den bekannten Methoden der Mehrfachtelephonie hat die neue den Vorzug der Vermeidung der zahlreichen Frequenzen und der vollständigen Geheimhaltung vor normalen Empfangsapparaten.

Es sind bereits Anordnungen dieser Art bekannt, und zwar in der Form von Vakuumröhren, bei denen eine Wechselspannung ein Kathodenstrahlenbündel so ablenkt, daß es in jeder Periode nacheinander auf verschiedene Anoden trifft und so den Stromschluß verschiedener Kreise herbeiführt.

Derartige Anordnungen haben den Nachteil, daß man scharf begrenzte Kathodenstrahlbündel nur in stark gashaltigen Röhren erhält, in denen inkonstante und unübersichtliche Verhältnisse herrschen. Außerdem ist die Anfertigung besonderer Speziairöhren nötig.

Demgegenüber läßt die vorliegende Erfindung Ausführungsformen zu, bei denen nur normale Hochvakuum-Dreielektrodenröhren Anwendung finden.

Die Erfindung geht von Systemen aus, die die Eigenschaft haben, daß bei kontinuierlicher Veränderung einer an das System gelegten Spannung e die dem System entnommene Spannung ν einen Verlauf zeigt, der ein Extremum (Maximum oder Minimum) aufweist.

Ein Beispiel für ein derartiges System ist in Abb. ι dargestellt. Hierin bedeutet D ein System, bei dem die Charakteristik, d. h. der funktionale Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung e' ■ und dem hindurchfließenden Strom i, ein Maximum aufweist (Abb. 2; das Maximum liegt bei E'_m =

ioo Volt und hat die Größe I_m — io mA). Solche Systeme sind in der Technik bekannt; das einfachste ist wohl die sog·. Dynatronschaltung (vgl. z. B. Jahrbuch der drahtlosen Telegraphie und Telephonic Bd. 14, Heft 1, S. 47, 1919).

R bedeutet einen Ohmschen Widerstand (z. B. R = ι 000 Ohm). An seinen Enden b, c wird dem System die Spannung Ri = ν

ίο entnommen; in den Punkten a, b wird dem System die Spannung e = e' + ν zugeführt. Aus dem Zusammenhang zwischen e und i in Abb. 2 ergibt sich jetzt ohne weiteres der in Abb. 3 dargestellte Zusammenhang zwisehen e_o und v; dem Maximum I_m — 10 mA der Abb. 2 entspricht für R = τ ooo Ohm ein Maximum V_m = RI_m^= 10 Volt bei der Abb. 3, das für

RI_n= 110 YoIt

erreicht wird.

Das aus D und R bestehende System hat also die verlangte Eigenschaft, daß einer kontinuierlichen Änderung der angelegten Spannung e ein Verlauf der entnommenen Spannung ν entspricht, der ein Extremum • aufweist.

Ein anderes derartiges System ist in Abb. 4 dargestellt. Hierin bedeute D ein System, dessen Charakteristik (Abb. 5a) einen Wendepunkt aufweist (bei E_w), z. B. eine Hochvakuum-Glühkathodenröhre, die eine ausgesprochene Sättigung aufweist. L ist eine Selbstinduktionsspule. Die Spannung e wird wieder in den Punkten a, b zugeführt, die Spannung ν an den Enden b, c von L entnommen. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß ν gegen e vernachlässigbar klein ist, so daß man e = e', der unmittelbar an D gelegten Spannung, setzen kann. Dann hat der durch das System fließende Strömt auch als Funktion von e den in Abb. 5a angegebenen Verlauf.

Wenn sich also e linear mit der Zeit ändert (e = α·ί), so wird der Strom i zunächst konstant gleich Null sein, sich dann erst immer schneller, darauf wieder langsamer vergrößern und schließlich wieder konstant werden.

Am schnellsten ändert sich i, wenn e den Wert E_w durchläuft, d. h. seine Änderungsgeschwindigkeit dijdt hat für e = E_w ein Maximum. Dies folgt auch unmittelbar dar-

.. aus, daß -j-=-j-·-j-= S · α ist und daß die dt de dt

Steilheit 6" für e==E_w ihren größten Wert hat.

Nun ist aber weiterhin die an der Spule L

induzierte Spannung υ = L · j der Änderungsgeschwindigkeit difdt proportional; sie hat daher ebenso wie diese für e = E_w ein Maximum (Abb. 5b).

Daraus folgt, daß auch dieses System die verlangte Eigenschaft hat, daß die abgenommene Spannung ein Maximum aufweist, wenn die zugeführte Spannung kontinuierlich verändert wird.

Es lassen sich natürlich noch andere Systeme dieser Art herstellen; wesentlich ist immer ein System, dessen Charakteristik eine an einer Stelle verschwindende Ableitung besitzt, in Verbindung mit geeigneten Ohmschen, induktiven oder kapazitativen Widerständen.

In Abb. 6 sind die weiteren Mittel der Erfindung an Hand des Beispieles der Abb. 1 dargestellt.

V₀ ist eine Batterie, deren Spannung etwas unterhalb von V_m liegt. G ist ein Gleichrichter, den man sich der Einfachheit halber als ideal in dem Sinne vorstellen mag, daß er den Strom in der einen Richtung praktisch widerstandslos durchläßt, in der andern vollkommen sperrt. U ist irgendein Verbraucher, z. B. ein aus Fernleitungen, Tasten, Relais usw. bestehendes System. R, V₀₁ U, G (= K) ist einer der Stromkreise, deren sukzessive periodische Schließung der Zweck der Erfindung ist. Er ist so lange geschlossen, wie der Gleichrichter G stromdurchlässig ist.

Nun kann man offenbar durch geeignete Polung von V₀ und G erreichen, daß G dann und nur dann stromdurchlässig ist, wenn die an den Klemmen b, c von R herrschende Spannung ν den Wert V₀ überschreitet. Das ist dann der Fall, wenn e in einer gewissen Umgebung des ausgezeichneten Wertes E_m liegt; denn für e = E_m ist υ == V_1n, also größer als V₀.

In Abb. 3 sind die Werte von e, für die ν ioo den Wert V₀ erreicht, mit E₀ und E'_o bezeichnet. Dann und nur dann, wenn e in dem Intervall E₀, E'_o liegt, ist ν größer als V₀, also der Stromkreis K geschlossen. Man kann dieses Intervall beliebig eng machen dadurch, daß man V₀ genügend nahe an V_m heranrückt. In dem gewählten Beispiel ist V_m = 10, V₀ = 9, E₀ = 100, E₀ = 120 Volt. Würde man etwa V₀ = 9,5 Volt wählen, so wäre das Intervall E₀, E'_o entsprechend kleiner.

Die Batterie E₁ dient dazu, um auch die Lage dieses Intervalls beliebig wählen zu können. Man denke sich die kontinuierlich veränderliche Spannung in den Punkten a, b₁ der Abb. 6 dem System zugeführt und bezeichne sie mit ^₁. Zwischen e, e_t und E₁ besteht die Beziehung ^₁= e — E₁.

Soll also e in dem Intervall E₀, E'_o enthalten sein, so daß der Kreis K geschlossen ist, so muß e_a zwischen E₀ — JS₁ und E'_o — E₁ liegen. Das bedeutet, daß bei einer kontinuierlichen Veränderung der angelegten

Spannung e_t der Kreis K geschlossen wird, wenn e_t das Intervall E₀ — E₁, E'_o — E₁ durchläuft. Gibt man z. B. E₁ den Wert 140 bzw. 110 bzw. 80 Volt, so ist der Kreis K so lange geschlossen, wie die Spannung^ in dem Intervall —40, —20 bzw. — 10, +10 bzw. + 20, + 40 Volt Hegt. Die Lage des Intervalls, bei dessen Durchschreiten der Stromschluß im Kreise K erfolgt, läßt sich also durch passende Wahl von E₁ willkürlich bestimmen.

Man denke sich nun mehrere Systeme nach Art der Abb. 6, bei denen sämtliche Daten gleich und nur die Spannungen E₁ voneinander verschieden sind, an die gleiche veränderliche Spannung e_t gelegt, so daß also alle Systeme an den Punkten a, b₁ miteinander verbunden sind. Die Werte der Spannungen E₁ und der für alle Systeme gleichen

so Spannung V₀ denke man sich wie in dem oben angegebenen Beispiel gewählt, d. h. so, daß die daraus resultierenden Intervalle einander nicht überdecken. Wenn man dann ^₁ kontinuierlich verändert, etwa von kleineren

s5 zu größeren Werten hin, so daß es nacheinander sämtliche Intervalle durchläuft, so wird zuerst in dem System mit dem größten Wert von Ei (in dem gewählten Beispiel 140 Volt) der zugehörige Stromkreis geschlossen und wieder geöffnet werden, darauf in dem System mit dem nächstniedrigeren, E₁. (110 Volt), danach in dem dritten (80 Volt) usf. Auf diese Weise erreicht man durch bloße stetige Veränderung einer Spannung, daß eine Reihe von Stromkreisen sukzessive kurzzeitig geschlossen wird.

Um nun die eigentliche Aufgabe der Erfindung zu lösen, nämlich die Stromkreise sukzessiv periodisch zu schließen, braucht man nur an Stelle an e_x eine Wechselspannung zu nehmen, deren Amplitude so groß ist, daß die fraglichen Intervalle sämtlich durchlaufen werden. Für das gewählte Beispiel würde eine Wechselspannung von 50 Volt Scheitelwert genügen. Es wird sich dann in jeder Periode der oben beschriebene Prozeß abspielen, d. h. die fraglichen Stromkreise werden in der Tat sukzessive periodisch geschlossen.

Für die praktische Durchführung der Erfindung ist noch folgendes zu bemerken.

Der Gleichrichter G kann eine elektrolytische Zelle, ein Kristalldetektor, eine Vakuumröhre o. dgl. sein. Benutzt man eine Elektronenröhre mit mehr als zwei Elektroden, so legt man zweckmäßig in bekannter Weise den Widerstand R bzw. die Spule L oder das sonst angewandte Kopplungselement zwischen Kathode und Gitter; die Schaltung und die Spannung der Batterie V₀ ist dann sinngemäß abzuändern.

Da die angelegte Wechselspannung in jeder Periode sämtliche Intervalle zweimal durchläuft, werden auch sämtliche Stromkreise in jeder Periode zweimal geschlossen. Um dies zu vermeiden, kann man in bekannter Weise eine zu der Wechselspannung um 90 ° phasenverschobene Spannung erzeugen und mit ihr ein (mechanisches oder Elektronen-) Relais betätigen, das in den betrachteten Stromkreis eingeschaltet ist und ihn für die Dauer der zweiten Halbperiode stromlos macht.

Für die Zwecke der Mehrfachtelegraphie, -telephonie und -bildübertragung müssen zwei Einrichtungen der beschriebenen Art, je eine auf der Sende- und der Empfangsseite, vorhanden sein, wobei die beiden Wechselspannungen die gleiche Frequenz haben müssen. Man erreicht dies durch irgendeine der bekannten Synchronisierungsmethoden, z. B. durch direkte Übertragung der Wechselspannung vom Sender zum Empfänger, oder man verwendet zwei schwingungsfähige Kristalle gleicher Eigenfrequenz, die in bekannter Weise zur Konstanthaltung der Periodenzahl angeordnet sind.

Für die Zwecke der drahtlosen Mehrfachtelephonie empfiehlt es sich, die Frequenz der Wechselspannung groß gegen die höchsten vorkommenden Sprachfrequenzen, die Frequenz der eigentlichen Sendewelle groß gegen die der Wechselspannung zu wählen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur kurzzeitigen Schließung eines Stromkreises bei kontinuierlicher Veränderung einer an die Anordnung angelegten Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spannung in an sich bekannter Weise auf ein System wirkt, dessen (statische oder dynamische) Charakteristik ein Extremum aufweist, und daß Mittel vorhanden sind, die bewirken, daß durch den Kreis nur dann Strom fließt, wenn sich der Arbeitspunkt des Systems in genügender Nähe des Extremums befindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in An-Spruch ι erwähnte System auf einen Gleichrichter wirkt, dessen Vorspannung so bemessen ist, daß er nur dann stromdurchlässig ist, wenn sich der Arbeitspunkt des Systems in genügender Nähe des Extremums befindet.

3. Anordnung zur sukzessiven Schließung mehrerer Stromkreise bei kontinuierlicher Veränderung einer Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere An-Ordnungen nach Anspruch 1 und 2 an dieselbe kontinuierlich veränderte Spannung

angeschlossen werden, wobei das Extremum in den einzelnen Systemen für verschiedene Werte der angelegten Spannung erreicht wird.

4. Anordnung zur periodischen Schließung eines Stromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Anordnung nach Anspruch 1 und 2 eine Wechselspannung gelegt wird.

5. Anordnung zur sukzessiven periodischen Schließung mehrerer Stromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Anordnung nach Anspruch 3 eine Wechselspannung gelegt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Systeme, deren Charakteristik ein Extremum aufweist, in Elektronenröhren bestehen, die als Dynatron geschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Systeme, deren Charakteristik ein Extremum aufweist, in Leitern, deren Charakteristiken verschwindende Ableitungen besitzen, in Verbindung mit induktiv wirkenden Mitteln bestehen.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter, deren Charakteristiken verschwindende Ableitungen besitzen, in Elektronenröhren bestehen, die einen Sättigungscharakter aufweisen.

9. Anordnung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die zu schließenden Stromkreise während einer Halbperiode der Wechselspannung geöffnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen