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System von zwei oder mehr veränderbar miteinander gekoppelten Spulen
In der Hochfrequenztechnik, insbesondere in der Empfängertechnik, tritt dauernd
die Aufgabe auf, eine veränderbare Kopplung zwischen zwei Induktanzen vorzusehen.
Zum Teil werden solche veränderbaren Kopplungen als Hochfrequenztransformator benutzt,
z. B. zur Kopplung zwischen einem Anodenkreis und dem nachfolgenden Gitterkreis
oder auch zwischen der Antenne und dem Eingangsschwingungskreis, andernteils verwendet
man einstellbare induktive Kopplungen für die Veränderung von Einzelinduktivitäten,
also beispielsweise unter Anwendung des Variometerprinzips, bei dem eine Induktanz
aüs zwei oder mehr Einzelspulm besteht, die durch Verändern ihrer gegenseitigen
Lage eine Veränderung der Gesamtinduktivität ergeben.
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Derartige veränderbare induktive Kopplungen sind bisher entweder in
Form von gegeneinander verschieb= oder schwenkbaren Spulen hergestellt worden oder
auch in Form von Variometern, deren Grundmerkmal darin besteht, daß im Felde der
einen Teilspule eine andere Teilspule angeordnet ist, die derartig drehbar ist,
daß -ihre Windungsebene entweder. von einem Minimum oder einem Maximum von Kraftlinien
der anderen Teilspule durchsetzt werden kann.
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Beim Bau von Empfangsapparaten für die Rundfunktechnik macht man insbesondere
die Antennenkopplung häufig veränderbar, d. h. man sieht in der Antenne eine Spule
vor, die induktiv mit einer im Eingangskreis der ersten Röhre liegenden Spule veränderbar
gekoppelt ist. Man hat für diesen Zweck vielfach das Variometerprinzip verwendet.
Dies weist aber folgende Nachteile auf.
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Der erste Nachteil des Variometers besteht darin, daß dessen drehbare
Teilspule bereits bei einer Drehung von 9o° von minimaler auf maximale Kopplung
gelangt. Bei dieser hohen. Änderungsgeschwindigkeit ist aber -eine differenzierte
Einstellung kaum möglich. Vor allem aber ist es ein Mangel, daß, ausgehend von der
Stellung minimaler Kopplung, beim Drehen der drehbaren Teilspule der Kopplungsgrad
sofort sehr stark ansteigt. Das macht sich vor allem dort sehr unangenehm bemerkbar,
wo mit einem großen Wellenbereich bzw. mehreren Wellenbereichen gearbeitet wird,
da die Minimalkopplung hierbei für verschiedene Wellenlängen bzw. verschiedene Wellenbereiche
verschiedenen Einstellungen des Variometers entspricht. Es wird dann gerade im Gebiet
kleiner Kopplungen der Kopplungsgrad außerordentlich stark abhängig von der jeweiligen
Empfangsfrequenz, was sich eben dann besonders unangenehm bemerkbar macht, wenn
sich der Kopplungsgrad im Gebiet kleinerer Kopplungen gleichzeitig mit der Einstellung
der bewegbaren Spulen stark: ändert.
Ein weiterer, im wesentlichen
konstruktiver Nachteil des Variometers besteht darin, daß esSchwierigkeiten macht,
in einem Spulenkörper zwei oder mehr bewegbare Spulen, die man entsprechend den
einzelnen Wellenbereichen notwendig -hat, derart anzuordnen, daß sie beide von einem
Einstellknopf aus in die Drehbewegung versetzt werden können. Man braucht dazu relativ
komplizierte Getriebe, die oft einen 'toten Gang aufweisen.
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Die Erfindung vermeidet die bei den bekannten induktiven Kopplungssystemen
mit variabler Einstellung vorhandenen Nachteile. Der Zweck der Erfindung besteht
in der Schaffung eines einfachen Kopplungssystems mit zwei oder mehr Spulen, das
eine genügend langsame bzw. beliebig gestaltbare Änderungsgeschwindigkeit gegenüber
der Bewegung des Einstellknopfes aufweist. Ferner wird eine den verschiedenen Wellenbereichert
möglichst - angepaßte Bewegungsmöglichkeit für zwei oder mehr bewegbare Spulen geschaffen.
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Das Prinzip der Erfindung besteht darin, _ daß relativ zum Kraftlinienfeld
einer Spule, z. B. einer Zylinderspule, eine oder mehrere andere Spulen bewegbar
sind, die mit ihren Achsen derart- schräg . zur Achse der erstgenannten- -Spule
verlaufen, daß sie bei einer Hinundherbewegung parallel zu sich selbst entweder
von-.einer Miedest- oder einer Höchstanzahl.bzw.-einer beliebigen Zwischenanzahl
von Kraftlinien der-- .ersten Spule durchsetzt werden. Die beim Variometer bekannte
Drehbewegung -der bewegbaren Spule ist also durch eine Hinundherbewegung unter gleichzeitiger
Schrägstellung der Achse der bewegbaren Spule- zur Achse der festen Spule ersetzt.
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Es empfehlt. sich, die eine Spule, insbesondere,-vorzugswei.se -die-feststehende
Spule, auf eiüem zylindrischen Körper anzuordnen, in dessen -Innerem die. bewegbare
Spule bzw. die bewegbaren. Spulen angeordnet- sind. Diese sitzen auf .einem- Träger,
der vorzugsweise senkrecht zur Achse . des Zylinders hin und her verschebbar ist;
Gegebenenfallskann die Verschiebung der bewegbaren Spulenauch in Richtung der -Achse
.des--Zylinders -oder irgendwie' schräg dazu erfolgen: Die beweg-. baren Spulen
im Innern* des feststehenden Zylinders sind nach Möglichkeit von kleinen Dimensionen;:
-es empfiehlt sich, dafür kleine Flachspülen (sog. Honigwabenspulen oder ähnliche
Spulen) zu verwenden.
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Bei der 11kiundlervIerschvebungg der bewegbaren Spulen hat man nun
gnt die Möglichkeit, die Geschwindigkeit der Spulenbewegung in eine beliebige Abhängigkeit
von der Bewegung des Bedienungsknopfes zu bringen. Man kann z. B. an dem Träger
für die bewegbaren Spulen einen senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Schlitz
anbringen, in den ein Stift eingreift, der auf einer mit der Bedienungsachse verbundenen
Scheibe sitzt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß aus der Stellung
minimaler Kopplung heraus zu Beginn der Drehung des Bedienungsknopfes der
Schlitz tangential zu dem durch den Mitnehmerstift beschriebenen Kreis liegt, während
er nach einer Drehung von 9o° in radialer Richtung verläuft, um nach einer weiterem
Drehung von 9o° wieder in die tangentiale Stellung zu gelangen. Es würde hierbei
also innerhalb einer Umdrehung von i 8o' die Bewegungsgeschwindigkeit der bewegbaren
Spulen in Abhängigkeit von der Drehung des Bedienungsknopfes zunächst praktisch
mit dem Werte Null beginnen, sich dann (nach 9o° Drehung)- einem maximalen Werte
nähern, um schließlich wieder -(nach 18o° Drehung) den Wert Null zu erhalten. Vielfach
würde es auch genügen, die Spulengeschwindigkeit lediglich in dem von Null bis 9o°
einstellbaren Drehbereich des Bedienungsknopfes zu verändern.
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Der Erfindungsgedanke wird in der beigefügten Zeichnung näher erläutert:
Abb. i zeigt an einem einfachen- Beispiel das Prinzip der Erfindung: Auf einem beispielsweise
zylindrischen Spulenkörper i sitzt eine Spule 2, die z. B. einlagig gewickelt sein.
mag. Das Feld dieser Spulen ist durch die Kraftlinien k angedeutet. Die bewegbare
Spule ist mit 3" bezeichnet. Sie ist eine kleine Flachspule, die sich bequem innerhalb
des Spulenkörpers i hin und her bewegen läßt, und zwar parallel zu sich selbst in
der Richtung des Doppelpfeiles zwischen den Punkten A und B. Infolge der
Neigung der Achse der Spule 3 zur Achse der Spule 2 wird die Spule 3 in der einen
Endstellung (bei A) vors einem Minimum an Kraftlimien. des anderen Spulenfeldes
durchsetzt, während bei der rechten Stellung B die Spule 3 von einer großen Anzahl
von Kraftlinien bzw. Kraftflächen. durchsetzt wird. Bei A herrscht also
minimale, bei B maximale Kopplung; zwischen diesen beiden Stellungen
A und. B- läßt sich die Stellung .der Spule 3- und somit der Kopplungsgrad
durch Verschieben kontinuierlich regeln.
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Besonders wichtig wird, wie bereits eingangs erwähnt, der Erfindungsgegenstand
in Verbindung mit solchen Spulensystemen, die für mehrere- Wellenbereiche verwendet
werden sollen, Ein Ausführulzgsbeispiel eines solchen Systems zeigt, zugleich mit
der konstruktiven Beschaffenheit des Bewegungsorgans, die Abb: 2 : In, dieser stellt
z -wieder einen zylindrischen Spulenkörper dar. Auf diesem sind zwei Spulen,
und zwar die Spulen 2 und q., fest-angeordnet. Die eine dieser
Spulen
mag als Primärspule für den Mittelwellenbereich, die andere als Primärspule für
den Langwellenbereich dienen; oder ies kann beim Mittelwellenbereich nur die eine
der beiden Spulen angeschaltet sein,. während sie beim Langwellenbereich beide in
Reihe geschaltet sind. Die Sekundärspulen, die zwecks kontinuierlicher Einstellung
des Kopplungsgrades bewegbar sind, sind mit .3 bzw. 5 bezeichnet, wobei die Spule
3 im Feld der Spule 2, und die Spule 5 im Feld der Spule 4 liegt. Die Schaltung
zwischen den Spulen 3 und 5 bezüglich der Mittel- bzw. Langwellenbereicheinstellung
wird zweckmäßig die gleiche sein wie. zwischen den Spulen 2 und 4. Es ist zweckmäßig,
die Sekundärspulen 3 und 5, entsprechend den verschieden großen Feldern der Spule
2 bzw. 4, in verschiedenen Winkeln geneigt zur Achse des Spulenkörpers i anzubringen,
wie es die Abbildung zeigt.
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Die bewegbaren Spulen 3 und 5 sind an entsprechenden Vorsprüngen eines
Trägers 6 befestigt, der zweckmäßig aus einem Isoliermaterial, jedenfalls aber aus
einem unmagnetischen Material besteht und senkrecht zur Achse des Spulenkörpers
i hin und her bewegbar ist. Die Bewegung erfolgt dadurch, daß der Träger 6 außerhalb
der Spule in eine Stange 8 fortgesetzt ist, die an ihrem rechten Ende mit dem Antriebsmechanismus
verbunden ist. Der Spulenkörper i steht fest, was durch die Montageplatte 9 angedeutet
ist, die den -Spulenkörper i umschließt. Die Antriebsstange 8, die mit dem Träger
6 verbunden ist, gleitet zweckmäßig auf einer festen Platte oder Schiene, die durch
io angedeutet ist. Damit die Sekundärspule 5, die einen verhältnismäßig großen Teil
des Spulenkörperquerschnittes i ausfüllt, genügend Bewegungsmbglichkeit hat, empfiehlt
es sich, den Spulenkörper i bei 7 zu durchbrechen, so daß dort die Spule 5 nach
außen durchtreten kann, wenn der Träger 6 nach links bewegt wird.
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Der Antriebsmechanismus ist bei dem Beispiel nach Abb.2 folgendermaßen
ausgobildet: Das rechte Ende der Antriebsstange 8 enthält einen senkrecht zu ihrer
Bewegungsrichtung verlaufenden Schlitz 14. In diesen Schlitz greift ein Stift 13
ein, der an dem einen Ende eines in dem festen Punkt 12 drehbar gelagerten Zwischenhebels
sitzt, dessen anderes Ende einen Stift 16 trägt, der auf einer Scheibe 2o gleitet.
Diese Scheibe 20 sitzt auf der 'von außen her einstellbaren Achse "21 des Bedienungsknopfes
fest auf. Die Randkurve der Scheibe 2o hat beim vorstehenden Beispiel eine spirälähniiche
Form, derart, daß beim Drehen der Scheibe 2o nach rechts der Abstand des Stiftes
16 von der Achse 21 zunächst mit sehr geringer, dann mit fortschreitend zunehmender
Geschwindigkeit vergrößert wird. Die Stellung des Stiftes 16, die der größten Annäherung
an die Achse 2r entspricht, ist die Stellung minimaler Kopplung zwischen den Spulen
2 und 3 bzw. 4 und 5 (linke Endstellung der Scheibe 2o). Dreht man die Scheibe 2o
aus dieser Stellung nach rechts, wird infolge der spiralförmigen Gestalt ihrer Randkurve
die Antriebsstange 8 zunächst mit sehr geringer und dann mit immer größerer Geschwindigkeit
ebenfalls nach rechts bewegt, wodurch der Kopplungsgrad zwischen den Spulen 2 und
3 bzw. 4 und -5 fortschreitend zunimmt. ' -Der Stift 16 des Zwischenhebels i i wird
zweckmäßig federnd an die Randkurve der Scheibe 2o angedrückt. Dies erfolgt am besten
in der Form, daß der Zwischenhebel i r - einen Ansatz 15 besitzt, der einen Stift
17 enthält. An diesem Stift 17 ist das eine Ende einer Feder 18 befestigt,
deren anderes Ende über einen Draht oder Faden 19 mit der Einstellachse 2
i verbunden ist. Dieser Faden 19 greift derartig um die Einstellachse herum, daß
je nach der jeweiligen Stellung der Achse 21 ein mehr oder weniger großer Teil dieses=
Fadens auf der Achse aufgewickelt ist. Dadurch kann man erreichen, daß die Spannung
der Zugfeder 18 bei allen Stellungen des Zwischenhebels i i praktisch konstant bleibt,
d. h. es ist bei Weiterentfernung des Punktes 17 von der Achse 21 (rechte Endstellung
der Scheibe 2o) das zwischen der Achse 21 und der Zugfeder i 8 .befindliche Stück
des Drahtes i9 länger als im Falle der Stellung größerer Näherung des Punktes 17
an die Achse 21.
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Der Erfindungsgegenstand lä.ßt sich gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiel
selbstverständlich in mannigfacher Weise abändern.
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Man kann z. B. die bewegbaren- Spulen 3 und 5 statt im Innern ödes
Spulenkörpers i auch außerhalb desselben anordnen. Es muß nur dafür gesorgt werden,
daß die Spulen 3 und 5 dann weiterhin im Felde der Spulen 2 bzw. 4 verbleiben und
bei der in Frage kommenden Schrägstellung die Herstellung einer Minimal- und,einer
Maximalkopplung in dem jeweils gewünschten Umfange zulassen.
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Die Sekundärspulen 3 und 5 können ferner feststehend und dafür der
Spulenkörper i mit den Spulen 2 und 4 bewegbar angeordnet werden, wobei diese Bewegung
wiederum ientweder senkrecht zur Achse des Spulenkörpers i oder in Richtung dieser
Achse oder schließlich auch in irgendeinem Winkel zu ihr geneigt verlaufen kann.
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Für die Konstruktion des Antriebsmechanismus kann man selbstverständlich
im Rahmen des fachmännischen Könnens zahlreiche Variationen vorsehen. "Eine einfachere
Könstruktion
bestünde z. B. gemäß Abb. 3 darin,, daß die Antriebsstange
8 senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung dnen Ansatz 22 hat, in welchem der Schlitz
i ¢ verläuft, und .daß dann der Mitnehmerstift 13 direkt auf einer kreisförmigen
Antriebsscheibe 23 sitzt, die innerhalb eines Winkels von 9o° einstellbar ist. Bei
der in. Abb. 3 dargestellten Nullstellung -der Kopplung verläuft der Schlitz 14
tangential zu dem Kreis, den der Stift 13 beschreibt. Dabei kann der Schlitz 14
statt geradlinig im Bedarfsfalle auch geschwungen verlaufen.
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Es ist ferner gleichgültig, in welcher Weise man die einzelnen Spulen
zueinander schaltet. Man kann also das Spulensystem statt als Hochfrequenztransformator
selbstverständlich auch als einfaches Variometer, bei dem nur eine Induktanz zu
ändern ist, ausbilden.
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Es empfiehlt sich, als Material für den im Felde der feststehenden
Primärspulen bewegbaren Träger 6 ein hochwertiges Isoliermaterial zu verwenden,
das nur allergeringste dielektrische Verluste aufweist. Man wird hierzu am besten
einen der neuen hochwertigen. Isolverstofe, z. B. keramische Sondermassen bekannter
Art, verwenden. Aus dem gleichen Material kann man im Bedarfsfalle auch den Spulenkör
er i sowie die in Nähe der Spulenfelder befindlichen Teile der Antriebsvorrichtung,
also z. B. die Antriebsstange 8, herstellen.