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Signalempfänger in Fernmeldeanlagen Die Erfindung bezieht sich auf
einen Signalemfänger von der Art, wie sie in Fernmeldeanlagen verwendet werden,
in denen aus einer Wechselstromquelle, die einer Anzahl solcher, sich mindestens
durch eine elektrische Kenngröße, wie z. B. Frequenz, Spannung oder Phase, unterscheidenden
Wechselstromquellen angehört, ein Signalstrom abgeleitet wird und in .denen der
Signalempfänger nur dann anspricht, wenn der empfangene Signalstrom einer Quelle
entstammt, deren elektrische Kenngrößen eine zum voraus, bestimmte Beziehung mit
jenen. einer Bezugsstromquelle aufweisen (z. B. gleich sind), die zu gleicher Zeit
wie die Signalstromquelle an den Signalemp ämger Strom liefert und darin Spannungen
erzeugt. Solche Signalempfänger sind bekannt. Nach der Erfindung ist der Signalempfänger
so ausgebildet, daB eine Gasentladungsröhre sowohl durch die vom. einer beliebigen
Bezugsstromquelle allein herrührenden Wechselspannungen wie auch durch das Überlagerungsergebnis
der von einer solchen Bezugsstromquelle und einer beliebigen, zu dieser nicht in
der genannten Beziehung stehenden Signalstromquelle erzeugten Wechselspannungen
gezündet und in ionisiertem Zustand gehalten wird, wodurch in einem Ausgangsstromkreis:
der Gasentladungsröhre ein pulsierender Gleichstrom fließt, der einen in diesem
Stromkreis vorgesehenen Kondensator auflädt, derart, daß bei Abfall der an die Röhre
angelegten Spannungen auf einen Wert, der dem Überlagerungsergebnis der von einer
Bezugsstromquelle und einer zu dieser in der genannten
Beziehung
stehenden Signalquelle erzeugten Spannungen entspricht, die Elektrodenspannung der
Röhre vorübergehend auf einen unter dem Löschpunkt liegenden Wert gebracht- wird,
wobei die Zeitkonstante des Ausgangsstromkreises genügend .groß gewähilt ist, um.
die völlige Entionis.ierung der Röhre und: die Betätigung einer vom. dieser gesteuerten
Signalvorrichtung zu gewährleisten.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes weist der
Signalempfänger zwei Transformatoren. auf, an deren Prim"ärwicldungen je die Signal-
und Bezugsstromquellen angeschlossen sind und von denen jeder zwei Sekundärwicklungen
aufweist, von denen jede Sekundärwicklung des einem Transformators derart in Reihe
mitt einer Sekundärwicklung des anderen' Transformators verbunden ist, daß, falls
die mit den Primärwicklungen verbundenen Stromquellen eine solche Beziehung zueinander
aufweisen, daS der Signalempfänger ansprechen sollte, die resultierende Spannung
an den Klemmen eines jeden Sekundärwicklungspaares wenigstens annähernd gleich Null
ist.
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Die Erfindung ermöglicht eine Verbesserung der bisher bekanntgewordenen
Signalempfänger zu erreichen. Bisher- bekannte Signalempfänger weisen die folgenden
Merkmale auf: a) Um mit den in gewissen Fernmeldeanlagen zurVerhütung einer gegenseitigen
Störbeeinflussung zwischen benachbarten Stromkreisen erforderlichen niedrigen Wechselspannungen
arbeiten zu können, war bisher in. den Signalempfängern eine Verstärkerröhre erforderlich..
Dieser Verstärker war deshalb erforderlich, weil die Anordnung mit einer mit kalter
Kathode arbeitenden Gasentladungsröhre und einer Trockengleichrichterbrücke zum
Zweck der Ausübung der Steuerwirkung infolge des Stromkonsums in der Gleichtichterbrücke
und des zugeordneten Belastungswiderstandes eine ziemlich große Leistung der Wechsel
tromquellen verlangte. Als Vers.tärkerröhre mußte daher eine geheizte Röhre verwendet
werden, welche während des Betriebszustandes dauernd einen Heizstrom erforderte.
Außerdem verlangten gewisse Röhren dieser Art eine gewisisle Aufheizzeit, um die
Röhre in den Arbeitszustand zu versetzen, falls der Stromkreis so ausgebildet ist,
daß der Heizstrom nur während der Zeitabschnitte eingeschaltet ist, während denen
der Signalempfänger arbeiten mu'ß@ so .daß Anordnungen ges.ohafen werden mußten,
um den Heizstrom vorher einzuschalten, was in gewissen Fällen schwierig zu verwirklichen
war.
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Demgegenüber bietet die Schaffung eines,Signa,lempfä;ngers, der ohne
Verwendung einer geheizten Röhre auf Signale niedriger Spannu_ ng ansprechen kann.,
einen Vorteil.
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b) Die bekannten Signalempfänger wiesen einen Transformator von der
Art eines ausgeglichenen Differentialtransformators auf. Die Fabrikationsgenauigkeit
solcher Transformatoren war hoch, so d aß auch, die Gestehungskosten hoch ausfielen.
Ein Signalempfänger, der einfachere Transformatoren verwenden kaum., ist daher vorteilhafter,
c) Es sind ferner durch die Verwendung von geheizten Röhren Schivieriglceiten aufgetreten,
indem beim Empfang von starken Stromwellen aus einem der zwei Meldekanäle oder aus
anderen Gründen die geheizte Röhre überlastet wurde und selbst dann, wenn die empfangenen
Ströme aus verschiedenem, Quellen stammten, -keinen Wechselstrom durchließen, so,
daß ihrem Gitter Wechselspannungen angelegt wurden, weshalb der Empfänger unrichtig
ansprach: Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt Fig. i eine aus der genannten Patentschrift bekanntgewordene
Anordnung und Fig. a ein erfindungsgemäßes -,#Lusführungsbeispiel.
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Um dieArbeitsweisedes@neuenSignalempfängers klarer darzustellen, soll
zuerst an Hand der Fig. i eine kurze Beschreibung der bekannten Anordnung gegeben
werden.
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In der Fig. i stellt f einen Signalleiter dar, von dessen einem Ende
mittels Signalgabekontakten ci bis c 12 Signale nach einem Signalempfänger R übermittelt
werden können, der am anderen. Ende des Signalleiters. angeschlossen -ist. Jeder
Signalgabekontakt c i bis, c 12. ist mit einer der Wechselstromquedlen Ss i bis
Ss 12 verbunden,, die sich entweder durch ihre Spannung; Frequenz oder P'has-enwinkel
voneinander unterscheiden.
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Der Signalempfänger enthält eine Unterscheidungseinrichtung Cc, deren
eine Seite mit dem Signalleiter f verbunden ist, während am anderen Ende eine sog.
Biezugsstromquelle. angeschlossen ist, beispielsweise über einen Schalter, über
den, eine der verschiedenen Bezugsstromquellen Sc i, Sc :z bis Sc r2 angeschlossen
werden kann. Diese Bezugsstromquedlen unterscheiden sich ebenfalls durch wenigstens.
eine ihrer elektrischen Kenngrößen voneinander, hingegen entsprechen sie in ihren
Eigenschaften einer der Signalstromquel.len Ss i biss Ss 12.
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Die Unterscheidungsvorrichtung Cc dient zum Vergleichen zweier mit
ihr verbundener Stromquellen, so, daß:, wenn in irgendeinem Augenblick die angeschlossene
Signallstromquelle in. all ihren elektrischenEigenschaften initdenjenigen dergleichzeitig
angeschlossenen Bezugsstromquelle übereinstimmt, -der Signalempfänger R anspricht
und ein Siignaärelais SR zum Ansprechen bringt. Wenn beispielsweise der Bezugsstrom
Sc i angeschaltet ist, dann spricht der Signalempfänger nur dann an, wenn der Signalgab:ekontakt
c i geschlossen isst, so daß -die Signalstromquelle Ss i angeschlossen ist.
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Es ist ersichtlich, daß fair die Quellen Ss i bis Ss 12 und Sc i und
Sc 12, die gleichen Stromquellen verwendet werden können, falls der Abstand
zwischen .dem Schalter, an welchen die Bezugsstromquellen angeschlossen sind, und
den Kontakten c i bis c r2 dies zul'äßt.
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Beispielsweise können dazu zwölf Stromquellen von gleicher Frequenz
und Spannung verwendet werden, die sich jedoch,dadurch.voneinander unterscheiden,
daß ihre Phasen um ein Vielfaches von 3:0° voneinander verschieden sind. Dies ermöglicht
die
Abgabe von zwölf verschiedenen Signalen: über ein und denselben Signalleiter. Diese
Anzahl von Signalen kann leicht dadurch erhöht werden, daß ein zweiter Stromquellensatz
verwendet wird, deren Stromqueillen ihrerseits gleiche Frequenz und Spannung, jedoch
wiederum unter sich durch ein Vielfaches vom 3.0° voneinander phasenverschoben sind,
wobei aber der erste Satz Stromquellen, beispielsweise eine Spannung von :2 Volt,
der andere jedoch eine solche von 3 Volt besitzt. Es gibt natürlich noch viele andere
Lösungen zur Erzielung verschiedener Signale.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 ist die Signalstromquelle
z. B@ mit der Primärwicklung i des Transformators Tr i ver-1>unden, während die
Bezugsstromquelle mit der Primärwicklung des Transformators, Tr 2 verbunden
ist:. Jeder dieser zwei Transformatoren besitzt zwei Sekundärwicklungen, die so
untereinanider verbunden sind, daß,, wenn die gleiche Wechselstromqu:elle mit den
beiden Transformatoren Tr i und Tr2 verbunden ist, die Richtung der in der Wicklung
:2 induzierten Spannung der in der Wicklung 6 induzierten Spannung entgegengesetzt
ist, und weiter, daß in gleicher Weise die Spannungen in den Wicklungen 3 und 5
einander entgegenwirken, so daß in einem solchen Fall die Gesamtspannung eines jeden
Sekundärwicklungspaares gleich Null ist.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht., ist die eine Seite der Wicklungen 2 und
5 mit einer Gleichstromquelle verbunden und eine Seite der Wicklungen 3 und 6 über
die Widerstände Re i und Re: je mit den beiden Kathoden C a i und
Ca 2 einer mit kalter Kathode arbeitenden Röhre T i. Es ist ersichtlich,
daß, falls gleiche Weahselstromquellen mit den Wicklungen i und q. verbünden sind.,
zwischen den Kathoden keine Spannungsdifferenz vorhanden ist, d.aß aber diese beiden
Elektroden die Batteriespannung führen, nämlich - 150 Volt.
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Es soll nun angenommen werden, daß, um den Signalempfänger auf das
Ansprechen auf ein; Signal vorzubereiten, eine Bezu:gsstromquelle. an die Primärwicklung
e-ine-s der beiden Transformatoren Tr i und Tr2 angeschlossen wird. Die in den Wicklungen
2 und 3 oder 5 und 6 induzierte Spannung wird den Kathoden Ca i und Caz angelegt.
Die Richtung dieser Spannungen ist derart, daß, falls Cai positiver wird, Cal negativer
wird und umgekehrt. Das Verhältnis zwischen der Windungszahl der Primärwicklung
und jeder der Sekundärwicklungen der beiden Transformatoren Tr i und Tr2, isst so
hoch, daB die den beiden Kathoden Ca i und Ca 2 angelegte Spannung genügend
hoch ist, um die Entladung zwischen diesen. beiden Elektroden herbeizuführen, wodurch
auch eine Entladung zwischen einer dieser Elektroden und der Anode An i herbeigeführt.
wird, die über einen Widerstand Re 3 mit Erde verbunden ist.
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Die vereinigte Wirkung der vorhandenen Gleichspannun:gsquelle und
der Wechselspannungsquelle wirkt sich in den Kathodenstromkreisen wie folgt aus:
Es soll für einen Augenblick angenommen werden, daß zwischen den beiden Kathoden
keine Wechselspannung vorhanden sei. In. diesem Fall findet von keiner der Kathoden
eine Entladung nach der Anode statt, da die Spannung an den zwischen der Anode und
den Kathoden vorhandenen Enrladungsistrecken zur Auslösung der Entladung nicht genügt.
Von dem Augenblick an, in, dem Wechselspannungen von genügender Höhe den Kathoden
angelegt werden, wird zwischen den beiden Kathoden eine Entladung ausgelöst, und
dies bewirkt einerseits Entladungen zwischen einer der Kathoden und der Anode. Während
der Halbwelle .des Wechselstromes, in der die Kathode Ca i negativer und die Kathode
Cal positiver wird, fließt nur ein Strom von der Kathode Ca i nach der Anode, da
diese Kathode gegenüber der Anode die höchste Spannung führt. Während der Halbwelle
des Wechselstromes, in der die Kathode Cal negativer und die Kathode
Ca i positiver ist, fließt nur ein Strom von der Kathode Cal nach der Anode.
Eis fließt somit durch den Widerstand Re 3 ein pulsierender Gleichstrom. Dieser
Widerstand liegt in Nebenschluß, zu einem Kondensator C, welcher auf eine Spannung
aufgeladen wird, die wie folgt bestimmt werden kann: Es sei für einen Augenblick
angenommen, daß die Wechselspannung den Scheitelwert erreicht habe. In diesem Fall
ist die Spannung zwischen den beiden Kathoden Ca i und Cal, nicht gleich diesem
Scheitelwert, sondern gleich dem zur Aufrechterhaltung der Entladung zwischen den
beiden Kathoden genügenden Wert. Es sei ferner angenommen, daß diese letztere Spannung
gleich 6o Volt sei. Wenn, nun z. B. der Sch eitelwert gleich i i o Volt ist, dann
ist die Differenz zwischen dem Scheitelwert und der Spannung von 6o Volt gleichmäßig
auf die beiden Widerstände Re i und Re :2 verteilt, so daß, die Spannung an der
Kathode Ca i bei diesem Beispiel in bezug auf die bisherige Spannung von - 15
o Volt um 30. Volt erhöht, diej enige an der Kathode Cal dagegen um
30 Volt herabgesetzt ist. Gegen Erde besitzen diese Kathoden somit die Spannungen
- i$o und - 120 Volt, wenn als Gleichspannung eine solche von-i 5o Volt vorausgesetzt
wird. In diesem Zustand fließt somit nur ein Strom von der Kathode Ca i nach der
Anode Ani, und die Spannung an; der letzterem wird um einen Betrag erhöht, der von
vier Faktoren abhängig ist, nämlich dem Spannungswert der Gleichstromquelle, dem
Wert des Widerstandes Re i, dem Wert :der zur Aufrechterhaltung der Entladung zwischen
Ca i und An i erforderlichen Spannung und dem Wert dies Widerstandes Re 3.
Es kann angenommen werden, daß der Wert des Widerstandes.Re3" verglichen mit demjenigen
des Widerstandes Re i, sehr hoch ist, in. welchem Fall die Spannung an der Anode
praktisch auf den Wert von - i $o Volt, vermindert um den zur Aufrechterhaltung
der Entladung zwischen Ca i und An i erforderlichen Wert ansteigt. Wird die
letztere Spannung mit 75 Volt angenommen, so: folgt daraus, daß die Anodenspannung
von Null auf - io5 Volt ansteigt. Auf diese Spannung wird der Kondensator
C
aufgeladen,, wobei die Kapazität dieses Kondensators so gewählt Nvird, daß seine
Spannung zwischen zwei aufeinanderfo@lgenden Scheitehverten nur um wenig abfällt,
so daß die Anode An i praktisch eine Spannung von -io5 Volt führt, solange, als
den Kathoden -der Rö hreT i Wechselspannungen zugeführt werde..
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Wie aus Fig. 2. hervorgeht, ist eine zweite mit kalter Kathode arbeitende
Röhre Tz vorhanden, deren Steuerelektrode Ce 2 mit der Anode An i
der Röhre T i verbünden ist. Während des vorangehend beschriebenen- Zustandes führt
somit die Steuerelektrode ebenfalls eine Spannung von - 105 Volt. Unter diesen Umständen
wird die Röhre in gelöschtem Zustand gehalten, da die Spannung zwischen der Steuerelektrolde
Ce 2 und der Kathode Ca3 nicht genügt, um die Steuerstrecke zwischen diesen
beiden Elektroden zum Zünden zu bringen.
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Es sei nun angenommen, daß gleichzeitig mit der .Bez:ugsistro:mquelle
eine Signalstromquelle mit Beim anderen Transformator des Empfängers verbunden werde.
Faalls diese beiden Stromquellen nicht identisch. sind., so ergibt sich, daß die
Spannungen in den Sekundärwicklungen 2; 3, 5 und 6 einander nicht vollständig aufheben,
so daß die beiden Kathoden Ca i und Ca.2 der Röhre T i Wechselspannung führen. Die
Charakteristiken der verschiedenen Wechselstromquellen werden so gewählt, daß in
jedem Fall bei gleichzeitiger Anschaltung zweier verschiedener Stromquellen an den
Signalempfänger, die resultierende Spannung an den Kathoden Ca i und Cal,
genügend groß bleibt, um die Röhre zu zünden und im Entladungszustand zu halten,,
so, daß im oben beschriebenen Zustand keine Änderung eintritt.
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Es sei nun angenommen, daß die beiden angeschalteten Stromquellen
in b:ezug auf ihre elektrischen Kenngrößen gleich sind. In diesem Fall ist zwischen
den benden Kathoden Cai und Cca2 keine Spamnungsidifferenz mehr vorhanden, und die
beiden Kathoden führen wieder die Spannung - z 5o Volt. In diesem Zustand löscht
die Röhre T i, da die Spannung zwischen den beiden Kathoden und :der Anode, welche
durch den Kondensator C auf -- io5 Volt gehalten wird, zur Aufrechterhaltung einer
Entladung in dieser Röhre nicht mehr genügt. Der Kondensator C wird über den Widerstand
Re 3 langsam entladen, und die Spannung -an der Anode fäillt daher allmählich von
- io5 Volt auf :das Erdpotential. Diese Spannungsabnahme kann durch passende Wahl
der Werte von C und Re 3 so verzögert werden, daß mittlerweile die Röhre T i vollständig
entionisiert worden ist. Sobald dies, :der Fall ist; genügt die zwischen dien Kathoden,
und der Anode wieder auftretende Spannung von - 15o Volt nicht mehr, um eine Entladung
zu bewirken.
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Die Herabsetzung der Spannung am Konden--sator-C ändert auch die Spannung
an der Steuerelektrode Ce z der Röhre T 2., so daß die Spannung zwischen
dieser Elektrode und der Kaihode Ca3 zunimmt, Sobald sie den Wert .der Zündspannung
der Steuerstrecke der Röhre T2 erreicht, wird diese Röhre ionisiert, und. es fließt
ein Strom zwischen der -Kathode Ca 3 und der Anode Aii 2 über das Signalgaberelais-
SR nach Erde. Dieses Relais spricht daher an.
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Die für den vollständigen Vorgang der Löschung der Röhre T i und der
Ionisierung der Röhre T --
erforderliche Zeit hängt weitgehend von
den Werten der verschiedenen Stromkreiselemente ab. Durch passende Wahl dieser Komponenten
ist es möglich, ein sehr rasches, Arbeiten .des Si:gnalgaberelais zu bewirken. Beji
einem praktischen Ausführungsbeispiel, bei dem Wechselströme von 450 Hz Verwendet
wurden, arbeitete das. Relais SR innerhalb einer Zeitspanne von 0,3 bis 1,5
Millisekunden nachdem Augenblick des Gleichwerdens der beiden Stromquellen.
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Aus dem Vorangehenden is t ersichtlich, daß die den bisherigen Signalempfängern
anhaftenden Nachteile beim beschriebenen Signalempfänger nicht vorhanden. sind.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So können beispielsweise an Stelle einer Dreielektrodenröhre T i zwei
Zweielektrodenröhren oder sogar nur eine einzige Zwei.elektro:denröhre verwendet
werden, falls an Stelle der beiden Halb.-wellen der Wechselspannung nur eine Halbwelle
benutzt wird. Ferner kann an Stelle des gezeigten Transformators. ein Transformator
von der in der schweizerischen Patentschrift 236 886 beschriebenen Art und an Stelle
von kalten Gasentl:adunbsröhren solche mit geheizter Kathode (Thyratronröhren) verwendet
werden.