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Schaltungsanordnung zur Bekämpfung von Resonanzstörungen bei elektrodynamischen
Tonschreibern Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen für elektrodynamische
Schwingsysteme, die zum Aufzeichnen von Tönen oder Lauten dienen.
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Es ist bereits eine Schaltung für Telephonrelais bekannt, bei welcher
mit einem Stromkreis des Relais ein abstimmbarer örtlicher Stromkreis verbunden
ist, der selbst schwingen kann. Die elektrischen Charakteristika dieses Stromkreises
sind so gewählt, daß für gewisse Frequenzen ein mehr oder weniger c1urchlässiger
Nebenschluß zu den wirksamen Stromkreisen des Relais gebildet und so dessen Übertragungsfaktor
für die in Betracht kommenden Stromfrequenzen ungefähr konstant gehalten wird. Bei
dieser Parallelschaltung zum Eingang des Telephonrelais ist ein Nebenschlußausgleichsstromkreis
geschaffen, durch welchen bezweckt wird, eine im wesentlichen flache Gesamtanspruchskurve
zu erzeugen. Mit einer solchen Schaltungsanordnung kann eine mechanische Dämpfung
nicht erreicht werden. Weiterhin muß bei der bekannten Schaltung jedwede geringe
Veränderung in der Resonanzfrequenz des schwingenden Teils eine Relativverschiebung
der Scheitelwerte der Gesamtanspruchskurve zur Folge haben, welche, anstatt flach
zu bleiben, außerordentlich stark verzerrt wird.
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Weiterhin ist ein elektrodynamischer Lautsprecher mit tiefliegender
Eigenschwingung vorgeschlagen worden, welcher eine mit Anzapfungen versehene Spule
und eine Schalteinrichtung aufweist, durch, welche die Spule oder deren Teile der
Schwingspule des Lautsprechers parallel geschaltet werden können. Durch diesen unmittelbar
parallel zur elektrodynamischen Schwingspule angeordneten Kettenleiter wird eine
Dämpfung der mech@anisehen Bewegung des Schwingsystems erreicht.
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Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf die Anwendung der für
die Bekämpfung von Resonanzstörungen bestimmten Kettenleiter unmittelbar parallel
zu der elektrodynamisch gesteuerten Schwingspule für einen Lautschreiber.
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Zur Bekämpfung von Resonanzstörungen bei elektrodynamischen Schwingsystemen
werden parallel in die Übertragungsleitung
geschaltete Kettenleiter
vorgesehen, deren Impedanz bei der Resonanzfrequenz klein. dagegen bei anderen Frequenzen
groß ist. Diese Kettenleiter können jedoch bei ihrer bekannten Einschaltung nur
eine frequenzabhängige Amplitudenverzerrung der elektrischen Impulse bewirken, weil
sie durch Verstärkerröhren von dem Schwingspulenkreis selbst getrennt sind.
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Wird ein Schwingsystem mit beweglicher Spule, die in einem Magnetfeld
drehbar gelagert ist, mit einem äußeren Stromkreis verbunden und hierauf durch mechanische
Mittel in Schwingung versetzt, so wird bekanntlich in der Spule eine EMK erzeugt,
die ihrerseits einen Strom hervorruft, der durch die Spule und den äußeren Stromkreis
fließt. Dieser Strom hat eine mechanische Kraft zur Folge, die diese Bewegung zu
ändern sucht. Wenn die Impedanz. des ganzen rein elektrischen Stromkreises ohmisch
ist. so übt diese Kraft eine rein dämpfende Wirkung aus. Bei der vorliegenden Erfindung
wird dieses Prinzip der Schaltungsanordnung der an sich bekannten Kettenleiter ausgenutzt,
indem diese unmittelbar parallel zur Schwingspule eine Lautschreibers geschaltet
werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
schematisch dargestellt.
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Fig. i und 2 stellen mit Benutzung der üblichen Symbole elektrische
Dämpfungs- und Ausgleichsstromkreise dar, die zur Verwendung von L autschreihern
mit beweglicher Spule geeignet sind.
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Fit-. 3 zeigt eine Kurvenreihe mit Empfindlichkeitskurven.
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Bei einer einfachen Ausführungsform eines Stromkreises gemäß Fig.
i, wie sie für einen elektromagnetischen Lautschreiber mit be-,veglicher Spule geeignet
ist, kann der Nebenschluß aus einer Kapazität bestehen, die parallel zu einer Reihenschaltung
von Selbstinduktion und Ohinschem Widerstand liegt. Die Beträge dieser Stromkreiselemente
sind so gewählt, daß die gesamte Impedanz bei der Resonanzfrequenz der beweglichen
Spule sehr klein und bei hohen Frequenzen groß ist.
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Bei einem Lautschreiber ist es nicht er wünscht, ein gleichmäßiges
Ansprechen bei allen Frequenzen zu erreichen, insofern als es angezeigt ist, das
Ansprechen bei niedriger Frequenz herabzudrücken, umungewöhnlich hohe Amplituden
bei der Aufzeichnung zii vermeiden. Infolgedessen wird im vorliegenden Fall nicht
versucht, einen Nebenschluß zu verwenden, dessen Impedanz so steigt, daß der Resonanzpunkt
unterschritten wird, und infolgedessen läßt man letztere einem konstanten Grenzwert
-zustreben, in dein Maße, wie die Frequenz kleiner wird.
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Die aus der Figur ersichtliche parallel geschaltete Kapazität bringt
den Lautschreiber mit seinem induktiven Nebenschluß bei einer hohen Frequenz von
etwa 5ooo Perioden; Sekunde in Resonanz, so daß in diesem Fall die Impedanz diejenige
des Verstärkers ausgleicht, so daß sich das Optimum der Leistungsübertragung ergibt.
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Ilri der Praxis wurde gefunden, daß ein derartiger einfacher Stromkreis
zwar durchaus wirksam ist, daß indessen noch Fehler in der Charakteristik verblieben,
welche die Anordnung zusätzlicher liorrelzturglieder notwendig machen, die den Stromkreis
etwas verwickelter machen. Selbstverständlich muß jeweils ein geeigneter Stromkreis
entsprechend den Erfordernissen des besonderen benutzten Apparats angewendet werden,
beispielsweise nimmt er bei der Anwendung auf den erwähnten Lautschreiber mit der
b°weglichen Spüle die Form der Fig.2 an. In diesem :Maschenwerk können der Kondensator
5. die Selbstinduktionsspule 6 und der Ohrnsclie Widerstand 7, alle drei parallel
geschaltet, einen Teil einer der Zuleitungen zii der beweglichen Spule bilden, zwischen
denen noch zwei Nebenschlüsse liegen können. Einer von diesen besteht aus einer
Selbstinduktion <1 und einer Kapazität
9, die in Reihe geschaltet sind,
während der andere aus einer Selbstinduktion io besteht, die ihrerseits in Reihe
mit zwei parallelen Stromzweigen geschaltet ist, die aus einer Reihenschaltung einer
Kapazität i i und eines Ohmschen Widerstands 12 hzw. aus einer Reihenschaltung einer
Induktivität
13
und eines OhmschenWiderstands 14 bestehen. F_in Überwachungsstromkreis
kann an Punkten der Zuleitung über einen Ohrnschen Widerstand 15 angeschaltet werden
(der Olimsche Widerstand mag normalerweise beispielsweise 12 Ohm Betragen). Parallel
zu dem Widerstand 15 liegt ein Kondensator i< dessen Kapazität etwa h MF l;etragen
niag. In einem solchen Fall mögen die anderen Stromkreiselemente im wesentlichen
die folgenden Werte aufweisen: ,
| Kapazität 5 ....... . . . . 1,3 :VIF Selbstinduktion
io ....... 617,5 @IH |
| Selbstinduktion ß ....... 40,0 3IH Kapazität ii . .
. . . . . . . . . 40,0 111# |
| Ohmscher Widerstand 7. . 100,0 S? Ohmscher Widerstand 12.-
.I,0 S2 |
| Selbstinduktion 8....... 'a,5 :VIH Selbstinduktion i3.......
5,n -IH |
| Kapazität 9 ........... 0,1.I5 AlF Olimscher Widerstand
i.1.. . ii,o !r |
Es ist indessen selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf
diese Werte beschränkt ist, die in irgendeiner Weise und in irgendeinem wünschenswerten
oder notwendigen Ausmaß verändert werden können.
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In Fig. 3 ist eine Reihe von Kurven dargestellt, die mit einer Schaltungsanordnung
für Lautschreiber mit Schwingspule erhalten wurden. . Die Abszissen dieser Kurven
zeigen die Frequenzen von io bis io ooo, während die Ordinaten die Empfindlichkeit
des Lautschreibers wiedergeben. Die Kurven wurden für einen Frequenzbereich von
5o bis 5000 Perioden gewonnen.
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Die Kurve A-A zeigt, die Empfindlichkeit eines Lautschreibers. Man
ging bisher von der Annahme jaus, daß seine Empfindlichkeit dadurch gleichmäßig
gemacht werden kann, daß man einen Ausgangskreis mit einem Verstärker verbindet,
der eine Empfindlichkeitskurve ähnlich der Kurve B-P besitzt, die eine velctorielle
Umkehrungr der Kurve A-A bedeutet. Daraus ergibt sich eine Resultierende, die über
den ganzen Frequenzbereich eine Gerade ist. Diese Gerade ist durch die Kurve D-D
wiedergegeben. Die resultierende Kurve D-D kann aber nur so lange erhalten werden,
als die Resonanzfrequenz und die Dämpfung die gleichen sind wie diejenigen des Ausgangskreises.
Die Kurve E-T' gibt die fehlerhafte Empfindlichkeitskurve, die sich ergibt, wenn
sich die Resonanzfrequenz um i o °/o ändert. Aus der Kurve ist ersichtlich, daß
sich insbesondere in den Bereichen von etwa 500 Perioden eine starke Ungleichmäßigkeit
ergibt, die sich nicht nur' auf eine Verzerrung der Amplitude, sondern auch auf
eine Verzerrung der Phase bezieht.
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Demgegenüber arbeitet bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
mit parallel zur Schwingspule angeordnetem Kettenleiter der Lautschreiber mit einem
Verstärker mit im wesentlichen geradliniger Empfindlichkeitskurve- zusammen. Schaltet
man also den Kettenleiter mit einer der Kurve C-C entsprechenden Charakteristik
unmittelbar parallel zu den Klemmen, so entsteht eine ausreichende Dämpfung zur
Begrenzung der Amplitude der Bewegung bei Resonanz. Die Gesamtempfindlichkeit, die
sich nach der Korrektur durch einen Nebenschlußeingangskreis nach der Kurve C-C
ergibt, ist, wie bei der Resultierenden der Kurven A-A und B-B, die Gerade
D-D. Die Kurve F-F zeigt die Gesamtempfindlichkeit der letztgenannten Kombination,
wenn die Resonanzfrequenz um io°/o tiefer liegt als die des Ausgleichski=eises.
Aus der Kurve ist ersichtlich, daß sie keine ausgeprägte Unregelmäßigkeit enthält,
sondern nur einen leichten Anstieg- bzw. eine Ausgleichung der Spitze.
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Bei dieser Art der Ausgleichung sind die Stabilitätsanforderungen
für den Lautschreiber weniger streng, da geringfügige Änderungen seiner Charakteristik
keine großen Veränderungen in der resultierenden Empfindlichkeitskurve ergeben.
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Die Einrichtung nach der Erfindung besitzt somit erhebliche Vorteile,
insofern als sich aus der Kombination der Ausgleichs- und Dämpfungskreise eine gute
Stabilität der Charakteristik nebst einer hohen Dämpfungswirkung und ein guter M'irl;uiigsgrad
ergibt.