DE530264C - Vorrichtung zum Empfangen und Senden von magnetischen Feldern niedriger Frequenz - Google Patents

Vorrichtung zum Empfangen und Senden von magnetischen Feldern niedriger Frequenz

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DE530264C
DE530264C DES69156D DES0069156D DE530264C DE 530264 C DE530264 C DE 530264C DE S69156 D DES69156 D DE S69156D DE S0069156 D DES0069156 D DE S0069156D DE 530264 C DE530264 C DE 530264C
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winding
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves

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Description

  • Vorrichtung zum Empfangen und Senden von magnetischen Feldern niedriger Frequenz Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen niederfrequenter magnetischer Wechselfelder und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsströme in auf einer Schablone aufgerollten Windungen induziert werden. Die Schablone wird von entsprechenden Teilen. von Umdrehungsflächen begrenzt, deren Richtungen konzentrische Krümmungen mit gleichen Brennpunkten und Polen darstellen, oder von mehrseitigen Außenseiten, die in die Umdrehungsflächen eingeschrieben oder diesen umschrieben sind, oder von einer Umdrehungsfläche und einer entsprechenden polygonalen Außenseite, wobei die Erzeugenden gleich oder verschieden sind. Diese Teile der Außenseite sind symmetrisch zu beiden Seiten der Ebene, deren strahlenförmig angeordnete Windungen zwei zu zwei symmetrisch sind. Diese Windungen haben somit gleiche Längen und sind in Reihe angeschlossen, um so unmittelbar oder mittelbar mit den Polklemmen der Empfänger-oder Sendestromkreise verbunden zu werden.
  • Zwischen einem solchen strahlenartigen Rahmen und dem üblichen ebenen Rahmen mit Schraubenwicklung bestehen wichtige theoretische und praktische Unterschiede. Die Bewicklung der bekannten Rahmen ist derartig, daß für irgendeine gegebene Neigung der Ebene des Rahmens zu der Sendeoder- Empfangsrichtung der magnetischen Wechselfelder der Wert des Feldes durch jede Wicklung hindurch für jede Wicklung derselbe ist. Bei der strahlenartigen Bewicklung gemäß der Erfindung sind dagegen die Größe und das Zeichen des Feldes, das durch jede Wicklung der Bewicklung hindurchtritt, in ihrem Wert verschieden von demjenigen, das durch jede andere Wicklung hindurchtritt, außer in dem Falle, wo die Welle unter dem Winkel eintritt, der durch die strahlenartigen Wicklungen gebildet wird.
  • Ferner ist die Eintrittsfläche des magnetischen Feldes bei den bekannten Rahmen im gleichen Augenblick für jede Wicklung der Bewicklung dieselbe. Bei dem neuen Rahmen dagegen sind die Eintrittsflächen des magnetischen Feldes für die strahlenartigen Wicklungen, die auf der rechten Seite liegen, und für diejenigen, die auf der linken Seite der Symmetrieachse liegen, verschieden.
  • Ferner haben bei einem gewöhnlichen ebenen Rahmen mit einer scbraubenförmigen Bewicklung alle in jeder Wicklung im gleichen Augenblick induzierte Ströme denselben Sinn. Bei dem neuen Rahmen besitzen dagegen die induzierten Ströme verschiedene Richtungen,--von einer-Symmetrieebene gerechnet, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Feldes-liegt.
  • Aus dieser verschiedenen Wirkungsweise der beiden Rahmen ergibt sich auch ihre verschiedene Arbeitsweise.
  • Wenn man zwei gleiche ebene Rahmen mit Schraubenwicklung kuppelt, also hintereinanderschaltet, so wird, wenn das Feld senkrecht zur Achse der Wicklungen liegt, jede Windung eines jeden der beiden Rahmen in gleicher Weise empfangen. Wenn die Wicklungen gegeneinandergeschaltet sind, wird man dann einen Empfang Null erhalten. Für eine Richtung des Feldes senkrecht zu der eben angegebenen wird man gleichfalls den Empfang Null erhalten und ebenso für jede zwischen diesen beiden Grenzfällen liegende Richtung des Feldes.
  • Wenn man dagegen zwei strahlenartige Rahmen miteinander kombiniert, so wird im erstgenannten Falle jede Wicklung auf jeder Seite der Mittelachse in verschiedener Weise empfangen, und im zweiten Falle wird man einen Maximalempfang erhalten, während man für jeden dazwischenliegenden Einfall-Winkel einen Empfang mittlerer Stärke erhält. Man ersieht hieraus, daß, wenn die Richtung der einfallenden Welle innerhalb des Winkels liegt, der durch die strahlenartigen Wicklungen gebildet wird, man den Empfang auf den Maximalwert bringen kann, indem man die mit den Wicklungen verbundenen Bürsten verschiebt.
  • Bei einem gewöhnlichen Rahmen empfängt also jede Wicklung im gleichen Augenblick bezüglich Größe und Sinn in gleicher Weise. Bei dem neuen Rahmen dagegen empfängt keine Wicklung im gleichen Augenblick bezüglich Größe und Richtung ebenso wie die anderen Wicklungen.
  • Man ersieht daraus, daß der strahlenartige Rahmen eine besondere Arbeitsweise besitzt, die es gestattet, Aufgaben zu lösen, die mit dem bekannten Rahmen unlösbar sind, da ja sein Empfang gewissermassen ein umgekehrter ist. So wird an Bord eines Schiffes oder Flugzeuges ein fester, in Richtung der Achse angeordneter Rahmen einer Richtung folgen können, da er Minimalempfang besitzt. Derselbe Vorteil ergibt sich für die gewöhnliche Führung, da das Fahrzeug sich parallel zu dem Sendekabel verschiebt, sich dagegen zu der Sendestation hinrichtet oder sich davon entfernt. Man hat also zwei Sender, die zueinander unter 9o° stehen.
  • Man erkennt hieraus, daß die Mängel der Bewicklung keineswegs mehr dieselbe Bedeutung haben wie bei einem gewöhnlichen Rahmen. Auch der Mangel, der durch di Veränderung der Wellenvorderseite entsteh ist beträchtlich verringert. Auch die Kap< zität zwischen den Wicklungen ist verringer Der neue Rahmen gestattet für die Ser dung bei einer Drehbewegung mit gleici mäßiger Geschwindigkeit des Rahmens nac einem bekannten Gesetz eine nach einem G( setz sich drehende Sendung, das von dem GE setz des Rahmens ganz verschieden ist, un zwar durch die Verstellung der Bürsten au den mit -den Wicklungen verbundenen Klerr tuen. Hieraus ergeben sich sehr erheblich Vorteile.
  • Auf der Zeichnung ist die Erfindun, schematisch in beispielsweiser Ausführung: form dargestellt. Die Abb. i bis 5 stelle verschiedene Formen der Ausführung un Anwendung der Empfänger- und Sendeein richtung gemäß der Erfindung dar.
  • Wie vorhin angegeben, ist der wesentlich Zweck der Erfindung, ein System zum Emp fangen und Senden magnetischer Wechsel felder von niedriger Frequenz symmetrisc: zu einer Ebene zu schaffen, d. h. daß durcl die besondere Anordnung der strahlenför migen Windungen die letzteren gleiche Fläch und gleiche Impedanz (resultierenden Wider stand) haben. Der Zweck des neuen Emp fangsapparates besteht in der Bestimmun der Richtung magnetischer Felder, und zwa hauptsächlich für die magnetische Führung von Fahrzeugen mittels eines Kabels. Ein solche Führung macht nur geringe Kosten Zu diesem Zwecke sind, wie Abb. i zeigt die ausstrahlenden Windungen i auf ein, Schablone gewickelt, welche von Teilen vor zwei Umdrehungsflächen oder Seiten 2, ; begrenzt werden, deren Richtlinien Krüm mungen von gleichem Mittelpunkt sind gleiche Pole und gleiche Brennpunkte habet und deren Erzeugende gleich (die Schablon( ist dann von gleichmäßiger Dicke) oder ver schieden (die Schablone hat dann die Forn eines Keiles) sind. Diese Flächenteile 2, 1 sind symmetrisch in bezug zu einer Ebene die durch die Linie x-x geht, und die Wirr dungen i sind zwei zu zwei symmetrisch zt dieser letzteren, d. h. die mittleren Wick lungsebenen von zwei entsprechenden Win, dungen bilden gleiche Keilwinkel, wobei dei Schnittpunkt gemeinsam mit der besagter Symmetrieebene ist. Die Windungen i sinc in Reihe verbunden und die Enden der sc gebildeten Wicklung sind mittelbar oder unmittelbar mit den Polklemmen des Empfänger- und Sendestromkreises verbunden Bei dem Beispiel in Abb. i ist die Wickelung i mittels eines regelbaren Transformators q. mit den Polklemmen eines Verstärkers 5 verbunden, mit welchem der Stromempfänger (Telephon 6 z. B.) in Verbindung steht.
  • Die Wirkungsweise bei der Aufnahme ist alsdann folgende: Angenommen, daß der Pfeil 7 die Richtung eines veränderlichen magnetischen Feldes angibt, so sieht man, daß dieses Feld in der Wicklung i einen veränderlichen Induktionsstrom (Sekundärstrom) induziert, welcher den Empfänger 6 durchfließt. Wenn dagegen die Richtung des Feldes gleich dem Pfeile 8 ist, so entstehen in der Wicklung i zwei induzierte Ströme von umgekehrtem Sinne und gleicher Stärke. Ihre Wirkungen auf den Empfänger 6 heben sich also auf. Man sieht, daß das Minimum der Aufnahme durch den Empfang von zwei entgegengesetzten Strömen erhalten wird, im Gegensatze zu den bekannten Empfängern, deren Aufnahmeminimum durch den Mangel an Aufnahme geschaffen wird, indem kein Strom in diesem Augenblicke in der Wicklung induziert.wird, welche in bezug zu dem Felde eine bestimmte Stellung einnimmt.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 sind die Teile der Flächen 2, 3, welche die Wicklungsschablone bilden, zylindrische Flächen mit derselben Achse. Außerdem ist auf jeder Windung i eine bloßgelegte Fläche oder ein Kontaktstück für eine bewegliche Kollektorbürste io vorgesehen. In dem dargestellten Beispiele bildet diese Bürste io die Brücke zwischen den Empfängerstromkreisen, die einen Verstärker 5 und ein Telephon 6 einschließen, wobei jeder Stromkreis einerseits in eines der Enden der Wicklung i und andererseits in eine regelbare Kapazität i i ausläuft.
  • Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn das Feld die Richtung des Pfeiles 7 besitzt und die Bürste io die mittlere dargestellte Stellung einnimmt, so erhält man einen Strom von derselben Richtung in dem doppelten Empfänger 6. Wenn das Feld dagegen die Richtung des Pfeiles 8 besitzt, so erhält man Ströme von entgegengesetzten Richtungen. Für einen mittleren Einfallwinkel kann man die Empfänge gleichmachen, indem man die Bürste io auf den Kontakten 9 der Windungen i verschiebt.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb.3 ist die die Windungen tragende Schablone von polygonalen Flächen 2, 3 begrenzt. Man kann auch entsprechend den Einrichtungen des Empfängers mit den Kontaktstücken 9, die zu den Windungen i gehören, zwei Bürsten io, io' in Verbindung bringen, die jede einer Hälfte der Gesamtwicklung entspricht.
  • Zwei Wicklungen, welche gleich der vorhin beschriebenen sind, können symmetrisch zu der Achse y-y angeordnet sein, die senkrecht zu der gemeinsamen Symmetrieachse x-x der besagten Wicklungen liegt. Diese Wicklungen könnten praktisch auf ein und dieselbe Schablone oder auf getrennte Schablonen aufgewickelt werden. Die Enden jeder dieser Wicklungen können in die - Kontaktstücke eines Kontrollers (Schalters) ausmünden, mittels welchen man nach Belieben diese in Reihe oder parallel mit den Polklemmen des Stromkreises verbinden kann.
  • Die Abb. q. zeigt eine Einrichtung, bei welcher jede Wicklung Kontaktstücke 9 auf jeder Windung i und eine Schleifbürste besitzt, welche auf diesen Windungen verschoben werden kann. In diesem Falle sind die entsprechenden Enden jeder Wicklung durch Leiter 12 verbunden und jede Bürste i o, i o' steht in Verbindung mit einer der Klemmen des Empfangsstromes 5, 6. Wenn der Kraftfluß in der Richtung des Pfeiles 7 geht, so ist kein Strom in dem Empfänger bei der dargestellten Stellung der Schleifbürsten io, io'. Wenn der Kraftfluß die Richtung des Pfeiles 8 hat, so ist das Maximum des Stromes für dieselbe Stellung der Schleifbürsten vorhanden.
  • Für eine Zwischenrichtung wird der induzierte Strom eine Richtung und eine Intensität besitzen, welche dem Neigungswinkel entsprechen. Endlich, wenn, um von der Richtung 8 auszugehen, die Richtung des Kraftflusses sich um einen Winkel ändert, der kleiner ist, als der von der Gesamtheit der Windungen i der Wicklung gebildete, kann man den Strom auf einen Nullwert in dem Empfänger 6 zurückbringen, indem man die Schleifbürste io oder io' auf den entsprechenden Kontaktstücken 9 verschiebt; die Richtung dieser Schleifbürste io, io' gibt, wenn der Empfang von neuem vernichtet ist, alsdann die Richtung des einfallenden Feldes.-Man hat somit einen sehr empfindlichen Apparat, der ermöglicht, ein Fahrzeug auf einer Linie, die durch ein elektrisches, ein magnetische:. Feld erzeugendes Kabel gebildet wird, zu führen. Das so gebildete System kann auch mit den bekannten ebenen Wicklungen, wie Abb. 5 zeigt, in Verbindung gebracht werden.
  • Die beiden in Form von Sektoren hergestellten Elemente enthalten, wie beschrieben, entsprechend zwei Schleifbürsten io, io' wie in der Abb. 3. Die zwei zu zwei entgegengestellten Schleifbürsten bilden die Polklemmen von zwei Stromkreisen 13, 1q., welche unmittelbar oder durch einen Transformator mit einem Verstärker 5 und einem Stromempfänger 6 verbunden sind.
  • Die bekannten ebenen Wicklungen 15, 16 sind entweder beide der Ebene x-x parallel oder in Form von X gekreuzt und werden auf die entsprechenden Seiten der Schablonen aufgelegt, auf welche die Windungen. i des Systems gemäß der Erfindung aufgewickelt sind. Jede dieser ebenen Wicklungen 15, 16 ist unmittelbar oder mittels eines Umformers mit den Verstärkern 5 verbunden. Die Verbindungen sind derartig, daß die induzierten Ströme, die in den Windungen dieser ebenen Wicklungen 15, 16 durch einen Kraftfluß von der Richtung 7 erzeugt werden, gleich stark sind und umgekehrte Richtung haben. In diesem Augenblicke wird derselbe Kraftlluß keinen induzierten Strom in den Empfängern 6, die mit den sektorförmigen Wicklungen i verbunden sind, hervorbringen. Wenn die Richtung des Kraftflusses zu der des Pfeiles 7_ einen Winkel bildet, so werden die Aufnahmen verschieden werden, da die in den Wicklungen i induzierten Ströme sich dem in einer der ebenen Wicklungen induzierten Strom hinzufügen und sich dem anderen abziehen.
  • Die Verwendung dieser Einrichtungen zur Lenkung eines Fahrzeuges, z. B. eines Schiffes, mittels eines magnetischen Feldes, das durch den Durchgang eines veränderlichen elektrischen Stromes durch ein Kabel erzeugt wird, ermöglicht also, keinen Empfang zu haben, solange das Fahrzeug sich parallel zu besagtem Kabel bewegt, oder eine gleichmäßige Aufnahme auf beiden Ohren zu haben.
  • Die Winkelverschiebung der Bürsten io, io' zur Erzielung dieser Bedingungen, wenn man eine schiefe Stellung zu dem Kabel einnimmt, ermöglicht, den Grad der N b-ung zu messen. Der Ton, der von dem rechten Empfänger zu dem linken übergeht (oder umgekehrt), entspricht der Neigung des Fahrzeuges nach rechts oder nach links.
  • Wie angegeben, kann das beschriebene System ebenfalls für die Sendung benutzt werden. Selbst wenn die Wicklung fest ist, kann man indessen mit einer beweglichen Schleifbürste die Senderichtung in dem Winkel des Sektors ändern, den die Wicklung mit den strahlenförmig angeordneten Windungen bildet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Empfangen und Senden von magnetischen Feldern niedriger Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenartig angeordneten Spiral-Windungen auf einem sektorförmig ausgebildeten Rahmen derart befestigt sind, daß der Empfang in dem unmittelbar oder mittelbar angeschlossenen Stromkreise an den Klemmen der Wicklung zufolge der Gegenwirkung gleich starker Ströme von entgegengesetzter Richtung aufgehoben wird, die in jeder Hälfte der Wicklung durch ein Feld erzeugt werden, dessen Richtung sich parallel zur Mittelebene der Spiralwindungen erstreckt. a. Einrichtung nach Anspruch i, da,-durch gekennzeichnet, daß mit jeder Windung der Wicklung in Gestalt eines Sektors elektrischer Kontäkt mit einer Bürste hergestellt wird, welche alle Windungen prüfen kann, oder mit Bürsten, welche die Hälfte der Windungen prüfen kann, wobei die Bürste oder mehrere Bürsten mittelbar oder unmittelbar mit einer der Polklemmen eines oder mehrerer Empfängerstromkreise verbunden sind, welche in Reihe mit der strahlenförmigen Wicklung oder auf einer mit der Wicklung verbundenen Brücke angeordnet sind. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ähnliche Wicklungen in der Form eines Sektors symmetrisch angeordnet sind zu einer Achse, die senkrecht zu der gemeinsamen Symmetrieachse jeder der Wicklungen liegt, wobei die entsprechenden Enden der Windungen jeder Wicklung entweder untereinander verbunden oder an einen Kommutator angeschlossen sind, welcher ermöglicht, sie in. Reihe oder parallel der Wicklungen zu schalten. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wicklungen in Gestalt von Sektoren, welche entsprechend zwei Bürsten, die die Hälfte ihrer entsprechenden Windungen prüfen können, besitzen, mit Wicklungen oder Rahmen, die entweder parallel der Symmetrieebene der strahlenförmigen Wicklungen in Verbindung gebracht werden oder ein Kreuz bilden und sich auf die Seitenflächen der Sektoren auflegen, wobei die Bürsten der auf derselben Seite der Symmetrieebene der Sektoren angeordneten Windungen und die eine der Flachwicklungen unmittelbar mit ein und demselben Verstärker, mit dem ein Stromempfänger- in Verbindung steht, verbunden sind.
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