DE541042C - Eichleitung mit veraenderlicher Charakteristik und veraenderlicher grosser Daempfung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN ASi
22. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 541 KLASSE 21 a2 GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Eichleitungen zum Nachbilden hoher Dämpfungswerte mit veränderlicher Charakteristik sind bereits bekannt. In der Patentschrift 403 727 wird z. B. eine Eichleitung beschrieben; die aus einer bekannten T- oder H-Schaltung und 'einem mit ihrem Ausgang in Serie geschalteten veränderlichen Widerstand besteht. Eine andere Anordnung beschreiben F. Luschen und K. Küpfmüllerin den wissenschaftlichen Veröffentlichungen aus dem Siemens-Konzern, Band 2, S. 407, Abb. 15, in der die Dämpfung an zwei veränderlichen Widerständen und nur die Charakteristik der Ausgangsseite an einem dritten veränderlichen Widerstand eingestellt werden.

Diese Eichleitungen haben den Nachteil, daß sie im allgemeinen unsymmetrische Gebilde sind; denn es wird hierbei lediglich die von der Ausgangsseite aus gemessene Charakteristik einstellbar ausgeführt, während man auf die von der Eingangsseite aus gemessene Charakteristik keinen Einfluß hat und sich deren Wert unabhängig von dem eingestellten Wert der Ausgangscharakteristik in nicht ohne weiteres übersehbarer Weise mit der jeweils eingestellten Dämpfung der Eichleitung ändert.

Wenn nun auch für manche Zwecke die

Einstellung der Charakteristik der Ausgangsseite der Eichleitung ausreicht, so ist doch für andere Zwecke auch eine Einstellung der Charakteristik der Eingangsseite der Eichleitung erwünscht. Wird endlich bei den bekannten Einrichtungen versehentlich die Eingangsseite der Eichleitung mit der Ausgangsseite vertauscht, so können sich in die Meßresultate erfahrungsgemäß grobe Fehler einschleichen.

Demgegenüber stellt eine Eichleitung gemäß der Erfindung ein symmetrisches Gebilde dar, das sowohl von der Eingangsseite wie von der Ausgangsseite aus gemessen die jeweils eingestellte Charakteristik zeigt.

Die Eichleitung kann aus einer der an sich bekannten Π-, H-, T- usw. Schaltungen bestehen. Die Werte für die Einzelwiderstände dieser Schaltungen ergeben sich aus den bekannten Formeln, wie sie z. B. von K. Hopf-η er in »Berechnung von Ersatzleitungen für Fernsprechverkehr« in der Telegraphen- und Fernsprechtechnik, Band 8, 1919, Nr. 4, S. 49, in Gleichung (11) und (12), oder auch von J. G. Hill in »Telephonictransmission«,London, 1920, Kapitel 3, S. 30 fr, angegeben sind. Allgemein treten in diesen Formeln die hyperbolischen Funktionen des Arguments ßl auf, und zwar in der Form

η ^a η m m

wobei η und m ganze Zahlen sind.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Walther Wolff in Berlin-Köpenick.

Die Erfindung geht nun davon aus, daß bei den hohen Dämpfungswerten, die an der Eichleitung eingestellt bzw. durch sie gemes-

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sen werden sollen, die Funktionen %a — und

RJ RJ

(£otg — gleich ι und die Funktionen ©in — und

ßl

gleich — e^m gesetzt werden können, ohne

einen merklichen Fehler zu begehen. Läßt man diese Vereinfachungen zu, so können diejenigen Widerstandswerte /?, die die Funk-

Of OI

dornen ^g — und Eotg — enthalten, als unabhängig vom Argument ßl angesehen werden und können daher erfindungsgemäß dazu benutzt werden, unabhängig von dem Dämpfungswert den jeweiligen gewünschten Wert so der Charakteristik 'einzustellen. Diejenigen Widerstandswerte W dagegen, die die Funk-

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tionen @in — und Eof — enthalten, sind zwar zunächst noch sowohl von der Dämpfung als auch von der Charakteristik abhängig. Da jedoch in den Formeln für diese Widerstände Wi infolge der oben als zulässig angegebenen Vereinfachungen die Dämpfung nur

in Form einer Funktion —e^m, d. h. einer einfachen Exponentialfunktion als Faktor auftritt, kann durch eine logarithmische Änderung des Widerstandes W erreicht werden, daß die diesen Änderungen !entsprechenden Werte von ßl sich bei verschiedenen Werten der Charakteristik nur um einen konstanten Betrag unterscheiden, der lediglich von dem* eingestellten Wert der Charakteristik abhängt. Erfindungsgemäß wird daher der Widerstand W logarithmisch abgestuft, und es kann alsdann aus der jeweiligen Einstellung des Widerstandes W unmittelbar der Wert der Dämpfung an einer Skala abgelesen werden, wenn diese beim Übergang von einem Wert der Charakteristik zu einem anderen um 'einen bestimmten, nur von diesen Werten abhängigen Betrag verschoben wird.

Der Erfindungsgedanke wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Abb. 1 und 2 näher erläutert.

Abb. ι stellt das Prinzipschema einer künstlichen Eichleitung in der bekannten, sogenannten T-Schaltung dar.

Abb. 2 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Die Widerstände/? und W sind veränderlich. Die Einstellung des Widerstandes W ist mittels eines Schiebers 2, der über einer Skala α spielt, ablesbar. Die Skala« selbst läßt sich verschieben und ihre Einstellung mittels eines an beliebiger Stelle fest mit ihr verbundenen Schiebers 1 an einer zweiten, feststehenden Skala b ablesen. Die Skala a ist der Deutlichkeit halber in der Abbildung in zwei verschiedenen Stellungen gezeichnet, von denen die eine punktiert angedeutet ist. Die in Abb. r dargestellte Eichleitung besteht aus drei Widerständen R, R und W. Die Werte für diese Widerstände ergeben sich (vgl. K. Höpfner und J. G. Hill a. a. O.) zu

w —

<B\nßl'

Hierin bedeuten Z die Charakteristik und ßl die Dämpfung der Eichleitung. Für genügend große Werte der Dämpfung ist angenähert (vgl. K.Höpfner a. a. O., S. 51, oder J. G. Hill a.a.O., S.35 und Abb. 14 auf S. 36)

(2)

Hierin ist e ;die Basis der natürlichen Logarithmen. Unter Berücksichtigung der Gl. (2) gehen die Gl. (1) für große Dämpfungswerte über in die Gleichungen

R=Z

Zu einem gegebenen Wert von Z und einem großen Wert von ßl lassen sich also aus den Gl. (3) und (4) die zugehörigen Werte der Widerstände/? und W bestimmen. Wie man sieht, hängt R nach Gl. (3) nur von dem Wert der Charakteristik Z ab und ist unabhängig von dem Wert ßl der Dämpfung. Es wird daher erfindungsgemaß R gleich der Charakteristik Z gemacht. Der Widerstand W dient zum Verändern der Dämpfung der Eichleitung. Nach Gl. (4) hängt W sowohl von Z wie von ßl ab. Es können daher zunächst noch zu einem be- no stimmten Wert von W ganz verschiedene Werte von ßl gehören, je nachdem, welchen Wert man für Z und damit nach Gl. (3) für den Widerstand R wählt.

Durch Logarithmieren der Gl. (4) erhält man die Gleichung

In W = In (2 Z)- ßl. (4a)

Um den durch diese Gleichung angedeuteten Zusammenhang zwischen W<, Z und ßl praktisch anzuwenden, bildet man den Wider-

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stand W so aus, daß die Größe der hintereinander einstellbaren Widerstandswerte sich logarithmisch ändert. Ist W beispielsweise, wie in der Abb. 2 angedeutet, ein Schiebewiderstand, so muß man also den Widerstands draht so aufbringen, daß der von dem mit einem Zeiger versehenen Schieber 2 abgegriffene Teil des Widerstandes sich nicht proportional, sondern logarithmisch mit dem jeweiligen Verrücken des Schiebers ändert. Dies kann auf die mannigfachste Weise erreicht werden. Man könnte etwa den Querschnitt des Widerstandsdrahts ungleichförmig wählen, so daß sich der Widerstand logarithmisch ändert, oder man könnte dem Körper, auf den der Widerstandsdraht aufgebracht wird, statt der üblichen zylindrischen Gestalt eine andere Gestalt geben, so daß sich eine logarithmische Änderung des jeweils von dem Schieber abgegriffenen Widerstandes ergibt.

Wählt man nun Z gleich einem festen Wert, etwa gleich Z₁, und gibt dem Widerstand R entsprechend der Gl. (3) den Wert Z₁, so wird nach Gl. (4)

In W = hi (2 Z₁) — ßl. (4a¹)

Jedem Wert von ßl entspricht sonach ein bestimmter Wert von InW und damit von W selbst, und umgekehrt, solange man den Wert von Z₁ festhält. Man kann also zu jeder Einstellung des Schiebers 2, dessen Zeiger über einer Skala « spielen möge, an der Skala « den zugehörigen Wert von ßl ablesen. Dabei ist wegen der logarithmischen Abstufung des Widerstandes W die Unterteilung der Skala« gleichmäßig, d. h. wenn etwa die Punkte der Skala, die den Werten ßl = 5 und ßl= 6 entsprechen, 3 cm auseinanderliegen, so liegen auch die Punkte, die etwa den Werten ßl = 7 und ßl = 8 entsprechen, ebenfalls 3 cm auseinander.

Geht man nun zu einem anderen Wert von Z, etwa, zu dem Wert Z₂ über, so wird aus der Gl. (4a) die Gleichung

In W = In (2 Z₂) - ßl'. (4a")

Durch die Bezeichnung ßl wird angedeutet, So daß zu demselben Wert von W, d.h. zu derselben Stellung des Schiebers 2 jetzt ein anderer Wert der Dämpfung gehört als vorher. Wiederum entspricht jedoch einem bestimmten Wert von ßl' 'ein bestimmter Wert von W, und umgekehrt, solange man den Wert Z₂ festhält. Löst man die Gl. (4a') und (4a") nach ßl bzw. nach ßl' auf, so erhält man die beiden Gleichungen

ßl = In [2 Z₁)-InW (4b¹)
ßl' = In (2 Z₂)- InW. (4b")

Bei feststehender Skala« würden sich für jede Einstellung des Widerstandest je nach der Wahl der Charakteristik Z und damit der Widerstände i? verschiedene Werte für die Dämpfung ergeben. Der Unterschied zwischen zwei Werten ßl und ßl' ergibt sich aus der Subtraktion der Gl. (4b') und (4b") zu

Δ ßl = In (2Z₈) — In (2 Z₁). (5)

Diese Differenz ist demnach nur von den ■ Werten der Charakteristiken abhängig. Sie läßt sich erfindungsgemäß dadurch berücksichtigen, daß man die Skala α, über der der Zeiger des Schiebers 2 spielt, um den nach Gl. (5)1 aus den jeweils in'Betracht kommenden Z-Werten zu berechnenden Betrag geschieht.

Um bei der Messung die Skala« ohne Berechnung in die richtige Stellung· bringen zu können, sind die aus den Z-Werten nach Gl. (5) berechneten Beträge auf einer zweiten Skala b aufgetragen und die entsprechenden Punkte durch die zugehörigen Z-Werte markiert. Über der Skala b spielt ein an der Skala « an beliebiger Stelle befestigter Zeiger 1.

Will man etwa nacheinander die veränderliche Eichleitung für die Z-Werte 600, 1200 und 1600 Ohm verwenden, so gebe man zunächst den beiden Widerständen/? den Wert 600 Ohm, sodann stelle man den mit der Skala « fest verbundenen Zeiger 1 auf der Skala b über die Marke 600 Ohm, wie in der Abb. 2 angedeutet ist. Damit ist die Skala« in ihre richtige Stellung gebracht Worden, und man kann mittels des mit dem Schieber 2 verbundenen Zeigers auf der Skala« unmittelbar die jeweils eingestellten Dämpfungswerte ablesen.

Gibt man nun Z den Wert 1200 Ohm, so macht man die Widerstände JR. je gleich 1200 Ohm und verschiebt die Skala« so, daß jetzt der Zeiger 1 auf der Skala b über der Marke 1200 Ohm spielt, wie in der Abb. 2 in der punktierten Stellung der Skala« angedeutet ist. Alsdann lassen sich mittels des Zeigers des Schiebers 2 auf der Skala« unmittelbar die jeweiligen Dämpfungswerte ablesen.

Ähnlich verfahre man mit dem Wert Z= 1600 Ohm.

Es kann auch beispielsweise durch Betätigung eines gemeinsamen Schalters bewirkt werden, daß gleichzeitig mit der Z-Einstellung der Widerstände die entsprechende Nulleinstellung der ßl -Skalas selbsttätig erfolgt. Dies kann etwa so geschehen, daß mit der zur Z-Einstellung dienenden Schaltvorrichtung ein Antriebsorgan zur Verschiebung der ßl- Skala in an sich bekannter Weise durch Hebel oder i?,o Kurvenscheiben oder Zahnräder o. dgl. gekuppelt ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Eichleitung mit veränderlicher Cha-S rakteristik und veränderlicher großer Dämpfung zum Nachbilden bzw. Messen von großen Dämpfungen bei veränderlicher Charakteristik, bestehend aus einer der bekannten T-, H-, Π-, Δ- o. dgl. Schaltungen, bei welchen diejenigen .W&der¹-stände (/?) der Schaltung, zu deren. Be-

   OJ ο 1

   rechnung die Funktionen ig — und Sotg—

   benutzt werden, zum Einstellen nur der veränderlichen Charakteristik . der Eichleitung, dagegen diejenigen Widerstände der Schaltung, zu deren Berechnung die

   Funktionen ©in — und Sof — benutzt werden, zum Einstellen der Dämpfung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Widerstände logarithmisch abgestuft sind und die zur Ablesung der Dämpfungszahlen dienende Skala gleichmäßig geteilt ist.
2. 2. Eichleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ablesung der Dämpfungszahlen an der gleichen Skala auch bei verschiedener Einstellung der Charakteristik die Skala der Dämpfungszahlen um einen dem jeweilig eingestellten Wert der Charakteristik entsprechenden Bietrag verschiebbar ist.
3. 3. Eichleitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Werte der Charakteristik, d.h. der Widerstände (/?), und die Verschiebung der Skala (a) für die Dämpfungszahlen gleichzeitig durch denselben Schalter erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen