DE595712C - Schaltungsanordnung zur Beseitigung der Verzerrung von Stromstoessen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 21. APRIL 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a¹· GRUPPE 7oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Oktober 1929 ab

In Fernmeldeanlagen, insbesondere in Telegraphenschaltungen, treten bei der Übertragung von Stromstößen infolge der elektrischen Eigenschaften der Übertragungsmittel, insbesondere der langen Fernleitungen, Verzerrungen der Stromstöße auf, die bei hoher Stromstoßgeschwindigkeit, d. h. also bei geringer Länge des einzelnen Stromstoßes, unter Umständen die Verschluckung einzelner Stromstöße und damit die Verstümmelung der übertragenen Zeichen zur Folge haben.

Bei der Über tragung von Stromstößen verschiedener Länge, wie sie z. B. in Telegraphenanlagen vorkommt, kann eine Verkürzung der kurzen und eine Verlängerung der langen Stromstöße eintreten, die bis zur Verschmelzung von Zeichen führen kann.

Zur Beseitigung solcher Verzerrungen sind

. besondere mechanische Einrichtungen bekannt, die vorzugsweise an der Sendeseite Verwendung finden und die darin bestehen, daß die kurzen Stromstöße mit erhöhter, die langen Stromstöße dagegen mit normaler Spannung in die Leitung gesandt werden.

Solche mechanischen Einrichtungen erfordern aber einen erheblichen Aufwand an Mitteln und sind daher nur in besonderen Fällen, z. B. bei der Seekabeltelegraphie, zu brauchen, wenn nämlich die Kosten der Sende- und Empfangseinrichtungen gegenüber den Kosten der Übertragungsmittel keine ausschlaggebende Rolle spielen.

Um ohne einen derartigen Aufwand an Mitteln eine Beseitigung der Stromstoßverzerrungen' zu ermöglichen, ist bereits die Verwendung elektrischer Mittel vorgeschlagen worden, die in einem mit dem Empfangsrelais verbundenen Hilfsstromkreis vorgesehen sind, um die Tätigkeit des Empfangsrelais zu beeinflussen. Diese Mittel bestehen z. B. in Kondensatoren und Widerständen, die im Stromkreis einer besonderen Hilfswicklung des Empfangsrelais angeordnet sind und vom Anker des Empfangsrelais gesteuert werden. Die Mittel bewirken je nach dem Erfordernis z. B. einen verzögerten Abfall des umgelegten Relaisankers in der Weise, daß kurze Stromstöße in geeigneter Weise entzerrt werden. Solche Anordnungen besitzen aber den Nachteil, daß durch die im Hilfsstromkreis auftretenden Stromstöße, die ja zur Herbeiführung der Zeichenentzerrung vorhanden sein müssen, über die Hilfswicklung und die Hauptwicklung des Empfangsrelais die an die Hauptwicklung angeschlos- sene Leitung beeinflußt wird. In dieser Leitung treten Stromstöße auf, die sich z. B. bei gleichzeitigem Fernsprechbetrieb als störende Geräusche bemerkbar machen und in benachbarten Telegraphenleitungen sogar zur S törung der an diese Leitungen angeschlossenen Relais führen können. Andererseits sind die genannten Hilfseinrichtungen am Empfangsrelais überhaupt wertlos, wenn die Strom-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Otto Römer und August Jipp in Berlin-Siemensstadt.

stoße bzw. Telegraphierzeichen bereits so verzerrt ankommen, daß ein sicheres Ansprechen des Empfangsrelais nicht mehr gewährleistet ist. Das erklärt sich daraus, daß die Wirkung des Hilfsstromkreises von dem Ansprechen des Relais, d. h, von dem Umlegen bzw. Anheben des Relaisankers abhängig ist. Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß die Beseitigung der Verzerrung ίο unter Verwendung elektrischer Mittel durch eine der Verzerrung entgegenwirkende Veränderung der Stromstöße vor ihrem Eintritt in das die Verzerrung herbeiführende Übertragungsmittel erfolgt. Gemäß der Erfindung wird dabei vom Anker des die Stromstöße sendenden Relais ein Hilfsstromkreis gesteuert, der seinerseits die Ankerbewegung beeinflußt im Sinne der Verlängerung der kurzen Zeichen und entsprechender Verkürzung der langen Zeichen. Dieser Hilfsstromkreis enthält in, an sich bekannter Weise Ohmsche Widerstände, Kondensatoren, Drosseln oder geeignete Kombinationen von solchen.

Der Hilfsstromkreis kann zwecks Beeinflussung der Ankerbewegung über die Relaiswicklung verlaufen; es ist aber zweckmäßiger, hierfür eine besondere Hilfswicklung am Senderelais anzuordnen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit der Hilfswicklung ein Kondensator in Reihe geschaltet, der (gegebenenfalls über Ohmsche Widerstände) mit dem Relaiskontakt verbunden ist und durch seine Auf- oder Entladung die normale Ankerbewegung verändert.

Mit besonderem Vorteil läßt sich die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in den Fällen verwerten, wo mehrere Senderelais zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer Sendekontakte verwendet werden. Dies ist z. B. bei der Unterlagerungstelegraphie der Fall, bei der man zur Erzielung vollständiger Symmetrie beim Senden zwei Relais in Reihe verwendet, deren Weehselkontakte zur doppelpoligen Umschaltung der Telegraphenbatterie dienen. Nach längerer Tätigkeit der Sendekontakte tritt nämlich bei diesen Anlagen der Übelstand auf, daß die Kontakt-Schließung bzw. -öffnung der beiden Relaisanker nicht mit der erforderlichen Genauigkeit zu gleicher Zeit, sondern in einem wenn auch kurzen zeitlichen Abstand voneinander erfolgt. Dadurch treten zeitweise Spannungsunsymmetrien in der Leitung auf, die sich in den benachbarten Leitungen und im Fernsprechbetrieb der eigenen Leitung äußerst störend bemerkbar machen. Auch diese Schwierigkeit wird durch die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise beseitigt, da durch die im Hilfsstromkreis liegenden elektrischen Mittel, insbesondere die Kondensatoren, eine Beschleunigung der Ankerumlegung und dadurch eine erhebliche Verkürzung der Fehlzeiten erreicht wird. Die praktische Ausführung erfolgt in diesem Falle am besten in der Weise, daß jedes der gleichzeitig gesteuerten Relais eine Hilfswicklung erhält, die zusammen mit den anderen Hilfswicklungen in einem gemeinsamen, von den Relaisankern gesteuerten Hilfsstromkreis liegt.

Die im Hilfsstromkreis vorgesehenen elektrischen Mittel können derart bemessen sein, daß nicht nur die zum richtigen Empfang der Zeichen bzw. Stromstöße erforderliche Vorentzerrung der Stromstöße erfolgt, sondern auch die z. B. durch das Empfangsrelais unvermeidlich eintretende abermalige Verkürzung der Stromstöße, insbesondere der kurzen Stromstöße, von vornherein durch Überentzerrung ausgeglichen wird.

Da ferner die Wirksamkeit der entzerrenden Mittel in gewissem Grade von der ■Kurvenform, des das Relais steuernden Stromes abhängt, können durch besondere Bemessung der Wicklung bzw, der Hauptwicklung des Relais oder durch Zuschaltung elektrischer Mittel zur Wicklung die elektrischen Eigenschaften des Relais, z. B. seine Zeitkonstante, in geeigneter Weise verändert werden. Hierdurch wird eine fast beliebig starke Überentzerrung ermöglicht.

Abb. ι zeigt ein einfaches Anwendungsbeispiel der Erfindung. Ein Sender S, z. B. ein Telegraphenapparat oder Fernschreiber, arbeitet im Ortsstromkreis auf ein Senderelais R, welches durch Umlegen seines Kontaktes r die Telegraphenbatterie B mit wechselnder Polarität an die Leitung L schaltet und dadurch Stromstöße wechselnder Richtung in die Leitung L sendet. An die Leitung L ist der Empfänger E geschaltet, der z. B. ein Empfangsrelais enthält, welches seinerseits einen örtlichen Empfängerstromkreis steuert.

Zur Vorentzerrung der Telegraphierzeichen ist nun gemäß der Erfindung ein Hilfsstromkreis vorgesehen, der beispielsweise eine Hilfswicklung h des Senderelais, einen Kon- no densator C sowie einen Ohmschen Widerstand W enthält und über die Batterie B und den Sendekontakt)' verläuft. Dieser Hilfsstromkreis hat die Wirkung, daß bei Umlegung des Relaisankers r schon bei Unterbrechen des Ruhekontaktes die Entladung des Kondensators C über die Hilfswicklung und die Leitung erfolgt, wodurch im magnetischen Kreis des Relais ein zusätzlicher Fluß erzeugt wird, der bei richtiger Polung der Hilfswicklung sich zu dem Fluß in der Hauptwicklung addiert und dadurch

die Ankerbewegung beschleunigt. Erfolgt die Zurücklegung des Ankers in die Ruhelage nach sehr kurzer Zeit (kurzer Stromstoß) , so bewirkt die noch anhaltende Kondensatorentladung bzw. seine Aufladung mit entgegengesetzter Polarität ein langsameres Abklingen des auf den Relaisanker wirkenden magnetischen Feldes und dadurch eine Verlängerung des in die Leitung gesandten ίο Stromstoßes.

Der Stromverlauf im Sende- und Empfangsrelais ■ sowie in der Leitung ist für leinen einfaduen] TaQ durch, die Abb. 2a bis' e erläutert.

Dabei ist angenommen, daß es sich um die Übertragung von Fünferzeichen handelt und daß das zunächst übertragene Zeichen aus vier Minusströmen und einem Plusstrom besteht, dem weitere Minusströme folgen. Es folgt also ein kurzer Stromstoß der einen Stromrichtung auf einen langen der anderen Richtung, ein praktisch sehr wichtiger Fall, da gerade hierbei leicht eine Verschluckung des kurzen Stromstoßes eintreten kann.

Abb. 2a zeigt den dem Senderelais R zugeführten Strom, der bei Fehlen jeglicher Induktivität des Relais R die dargestellte Rechteckform besitzen würde. Die tatsächliche Kurvenform entspricht etwa dem in Abb. 2b durch die Kurve ι dargestellten Verlauf. Wird die Stromrichtung im Sender S durch den dort vorgesehenen :Sendekontakt umgekehrt, z. B. -f- nach —, wie in Abb. 2a dargestellt, so nimmt der Strom in Relais zunächst ab (Kurve ι in Abb. 2b), steigt in entgegengesetzter Richtung allmählich an und erreicht erst nach Ablauf einer gewissen Zeit den negativen Höchstwert. Die Form des Kurvenabfalles bzw. Anstieges ist dabei durch die Zeitkonstante des Relais R bedingt.

Sie kann durch geeignete Bemessung der Hauptwicklung oder durch Verbindung der Wicklung mit elektrischen Mitteln in einer für die gewünschte Vorentzerrung erforderliehen Weise verändert werden. Beispielsweise läßt sich durch. Vorschaltung von Drosselspulen vor die Relaiswicklung die Zeitkonstante erhöhen und dadurch der Anstieg der Ansprechkurve abflachen.

Beim Ansprechen des Relais R erfolgt die Umlegung des Ankers r nicht augenblicklich im Zeitpunkt der Stromumkehr, sondern kurze Zeit darauf, sobald die Ansprechgrenze b (Abb. 2b) überschritten wird.

Die zweite Umkehr der Stromrichtung im Senderelais R erfolgt im Punkte c (Abb. 2b) Der Strom steigt wiederum im entgegengesetzten Sinne allmählich an und bewirkt bei d nach Überschreiten der Ansprechgrenze das Umlegen des Ankers r. Da der folgende Stromstoß nur aus einem Pluszeichen besteht, erfolgt die Stromumkehr bereits vor Erreichung des Höchstwertes im Punkte e, so daß beim Wiederansprechen des Relaisankers (im Punkte /) bereits eine gewisse Verkürzung des Stromstoßes eintritt. Das darauffolgende Minuszeichen, das nach der Annahme z. B. aus vier Minusimpulsen besteht, ist wieder lang genug, um dem Strom im Empfangs^ relais das Ansteigen auf seinen Höchstwert zu ermöglichen. Die erneute Stromumkehrung findet erst am Punkte g statt, worauf die entsprechende. Umlegung des Relaisankers r bei h erfolgt. Die Rechteckform des hierbei in die Leitung gesandten Stromes zeigt die ausgezogene Kurve in Abb. 2c.

Durch die elektrischen Eigenschaften der Übertragungsleitung wird die Form des Stromes stark verändert, so daß der Strom im Empfangsrelais am Ende der Leitung etwa die in Abb. 2d durch die ausgezogene Kurve dargestellte Gestalt besitzt. Den Wechseln der Stromrichtung entsprechen die Punkte a, c, e und g, während die Umlegepunkte des Empfangsrelaisankers durch b, d, / und h dargestellt sind. Die Rechteckskurve des durch das Empfangsrelais gesteuerten Stromkreises hat demnach die in Abb. 2e wiedergegebene Form. Aus der ausgezogenen Linie ist ersichtlich, daß zwar die Dauer der langen Stromstöße unwesentlich geändert, dagegen die des kurzen Stromstoßes wesentlich verkürzt worden ist. Sobald der Stromanstieg in der Leitung nur ein wenig flacher verläuft, kann der Ansprechpunkt d (Abb. 2d) nicht mehr erreicht werden, so daß die entsprechende Ankerumlegung nicht mehr stattfindet und der kurze Stromstoß vollständig verschluckt wird.

Die gestrichelte Kurve in den Abb. 2b bis e zeigen den Stromverlauf in dem Falle, daß ein Hilfsstromkreis gemäß Abb. 1 verwendet wird. In Abb. 2b zeigen die strichpunktierten Kurven 2 den Verlauf des Entladestromes des Kondensators C (Abb. 1). Die Entladung setzt jedesmal in dem Augenblick ein, wo die Ankerumlegung beginnt, d. h. also zunächst in den Punkten b und d. Der Entladestrom des Kondensators nach Kurve 2 addiert sich zu dem Hauptstrom im uo Senderelais (Kurve 1) zu einem resultierenden Strom, der durch die gestrichelte Kurve 3 dargestellt ist. Eine wirkliche Addition der beiden Ströme ist natürlich nur zulässig, wenn die Windungszahlen der Haupt- und der Hilfswicklung einander gleich sind. Anderenfalls muß das Windungsverhältnis in entsprechendem Sinne berücksichtigt werden.

Aus dem Kurvenverlauf in der Nähe des Punktes b ist ersichtlich, daß die Ankerbeschleunigung im Augenblick der Unterbrechung des Ruhekontaktes plötzlich stark

zunimmt, so daß die Umschlagzeit erheblich verkürzt wird.

Während des ersten langen Stromstoßes klingt der bei der Ladungsänderung des Kondensators auftretende Strom so weit ab, daß er auf die Stromstoßlänge keinen Einfluß mehr hat. Dagegen hat die Kondensatorentladung, die während des folgenden kurzen Stromstoßes im umgekehrten Sinne stattfmdet, den Erfolg, daß der resultierende Strom (gestrichelte Kurve 3) langsamer als im Normalfalle absinkt, so daß die Ankerumlegung nicht mehr bei f, sondern bei f erfolgt. Bei flacherem Anstieg der Hauptstromkurve (1), der sich z.B. in obenerwähnter Weise absichtlich durch Vorschalten einer Drossel erzielen läßt, kann der seitliche Abstand der Punkte f und f, der ein Maß für die Entzerrung darstellt, bei gegebener Hilfskurve (2) in geeigneter Weise erhöht werden.

Die zeitliche Verschiebung der Ankerumlegung im Punkte /' hat zur Folge, daß das in die Leitung gesandte Zeichen (Rechteckform Abb. 2c) sowie der Zeichenstrom im Empfangsrelais (Abb. 2d) die durch die gestrichelte Kurve angedeutete Veränderung erfahren. Die Stromumkehr bei Beendigung des kurzen Stromstoßes erfolgt nicht mehr im Zeitpunkte e (Abb. 2d), sondern kurze Zeit später im Zeitpunkte e'', so daß auch die Umlegung des Empfangsrelais nicht mehr bei f, sondern auch bei f erfolgt. Die Rechteckform des durch das Empfangsrelais gesteuerten Stromes ist also die durch die gestrichelte Linie in Abb. 2e dargestellte, die mit der ursprünglichen Zeichenform (Abb. 2a) genau übereinstimmt. Es ist offenbar, daß außer der Verlängerung des kurzen Stromstoßes zugleich die erforderliche Verkürzung des folgenden langen Stromstoßes erzielt worden ist.

Die Schaltungsanordnung läßt sich nicht nur bei einfachen Sendeschaltungen nach Abb. ι verwenden, sondern z. B. auch bei Schaltungen für Unterlagerungstelegraphie, bei denen mehrere gleichzeitig gesteuerte Senderelais verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt die Abb. 3. Der Sender 5 arbeitet auf zwei in Reihe geschalteten Senderelais R₁ und R₂ und schaltet mittels der Kontakte T₁ und r₂ die Telegraphenbatterie B mit wechselnder Polarität an die Leitung. Der Fernleitung L₁ z.B. einer Kabelleitung, die zur Empfangsstation B führt, kann in bekannter Weise eine Spulenleitung D vorgeschaltet sein, hinter der z. B. über eine Kondensatorleitung eine Abzweigung zu einer Fernsprechstation T führt.

Das richtige Arbeiten der Relaisanker Y₁ und r₂ erfordert eine sehr genaue Einstellung, die sich jedoch während des Betriebes bald ändert. Sobald aber die Ungleichmäßigkeit der Kontaktöffnung bzw. -Schließung einen gewissen Mindestbetrag überschreitet, machen sich die dadurch in die Leitung gelangenden Stromstöße sowohl in der eigenen als auch in den benachbarten Leitungen störend bemerkbar.

Um nun eine solche Ungleichmäßigkeit der Ankerbewegung wieder auszugleichen und zugleich die in die Leitung gesandten Stromstöße vorzuentzerren, sind die Hilfswicklungen Ji₁ und h₂ vorgesehen, die über Widerstandskombinationen mit den Relaisankern und der Batterie in Verbindung stehen. Durch die Wirkung der Hilfswicklungen wird die bereits erläuterte Ankerbeschleunigung erreicht, die zu einer erheblichen Verkürzung der Umschlagzeiten der Anker führt. Dies hat den praktischen Erfolg, daß selbst bei verhältnismäßig großer Ungleichheit der Ankereinstellung immer noch eine ausreichende Geräuschfreiheit der Leitung gewährleistet ist.

Die Schaltungsanordnung ist nicht nur in den einfachen Fällen einer direkten Zeichenübermittlung vom Sender zum Empfänger verwendbar, wie sie noch einmal durch Abb. 4 schematisch dargestellt ist, sondern kann auch dann Verwendung finden, wenn go ζ. B. bei sehr langen Leitungen oder in anderen Fällen Relaisübertragungen in die Leitung eingeschaltet sind (Abb. 5 und 6).

Eine Relaisübertragung besteht in der Regel aus zwei Relais, von denen das eine als Empfangsrelais an die ankommende Leitung angeschaltet ist und das andere, welches durch den Kontakt des Empfangsrelais gesteuert wird, die aufgenommenen Stromstöße als Senderelais in die abgehende Leitung weitersendet. Abb. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Relaisübertragungen RU in die Leitung eingeschaltet sind, die dadurch in drei Abschnitte L₁, L₂ und L₃ zerfällt. Mit der Sendeeinrichtung S ist in bekannter Weise das Senderelais SR verbunden, welches die Stromstöße! in den ersten LeitungsabschnittL₁ sendet.

Die vom Empfangsrelais der ersten Relaisübertragung RU₁ aufgenommenen Stromstöße werden vom Senderelais der gleichen Relaisübertragung in den zweiten Leitungsabschnitt L₂ gesendet und gelangen dann unter Vermittlung der zweiten Relaisübertragung RU₂ in den dritten Leitungsabschnitt L₃, an dessen Ende sie vom Empfangsrelais ER aufgenommen und dem Empfänger E zugeführt werden. Da sich in einer solchen Leitung die Verzerrungen der Stromstöße addieren, werden gemäß der Erfindung die Hilfsstromkreise zur Vorentzerrung der Zeichen nicht nur am Senderelais SR vorgenommen, son-

dern auch an den Senderelais der Relaisübertragungen RU.

Diese Maßnahme kann auch dann von Vorteil sein, wenn z. B. nach Abb. 6 eine Relaisübertragung RU über eine Leitung mittlerer Länge unmittelbar auf die Empfangseinrichtung E einwirkt.

Der Erfindungsgedanke ist nicht nur für die dargestellten Telegraphenschaltungen verwendbar, sondern für alle Fernmeldeschaltungen, bei denen es sich um die Übertragung von Stromstößen handelt, die durch die elektrischen Eigenschaften der Übertragungsmittel eine Verzerrung ihrer Kurvenform, insbesondere ihrer Länge, erfahren.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Beseitigung der Verzerrung von Stromstößen in Fernmeldeanlagen, insbesondere Telegraphenschaltungen, durch elektrische Mittel, die die Stromstöße vor ihrem Eintritt in das die Verzerrung herbeiführende Übertragungsmittel in einem der Verzerrung entgegenwirkenden Sinne verändern, gekennzeichnet durch einen vom Anker des die Stromstöße in das Übertragungsmittel sendenden Relais gesteuerten, in an sich bekannter Weise Ohmsche Widerstände, Drosseln, Kondensatoren oder Kombinationen von solchen enthaltenden Hilfsstromkreis zur Beeinflussung der Ankerbewegung im Sinne der Verlängerung der kurzen Zeichen und entsprechender Verkürzung der langen Zeichen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis über besondere Hilfswicklungen der Senderelais verläuft.

3i. Schaltungsanordnung nach Anspruch2, gekennzeichnet durch einen mit denHilfswicklungen in Reihe geschalteten Kondensator, der mit den Sendekontakten derart verbunden ist, daß der Lade- oder Entladestrom die normale Ankerbewegung verändert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer Sendekontakte dienender Relais ein gemeinsamer Hilfsstromkreis zur gleichmäßigen Beeinflussung aller Relais vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Senderelais mit einer Hilfswicklung versehen ist, über die der gemeinsame Hilfsstromkreis verläuft.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Eigenschaften des Hauptstromkreises durch Bemessung der Relaiswicklung oder durch Zuschaltung von elektrischen Mitteln derart verändert sind, daß die Wirksamkeit der entzerrenden Mittel erhöht ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Relais durch Erhöhung der Wicklungsinduktivität oder durch Vorschaltung von Drosselspulen vor die Relaiswicklung vergrößert ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen