DE127475C - - Google Patents

Description

PATENTSCHRIFT

Ja 127475 KLASSE 2\g.

P. O. PEDERSEN in KOPENHAGEN. Resonanzrelais.

Patentirt im Deutschen Reiche vom a6. Februar 1901 ab.

Die zur Zeit in der Elektrotechnik benutzten Relais bestehen aus einem Elektromagneten, der, wenn seine Windungen von Strömen durchflossen werden, einen Anker anzieht oder abstöfst; im letztgenannten Falle mufs der Anker polarisirt werden.

Diese Relais sind in hohem Grade entwickelt, so dafs ihre Empfindlichkeit aufserord entlich grofs ist, d. h. der Anker wird sich, wenn ein auch nur minimaler Strom durch die Windungen der Elektromagnete geleitet wird, bewegen. Sie haben indessen auch einige Mangel, von denen namentlich zwei eine grofse Rolle spielen und oft in hohem Grade schädlich sind.

Der erste Mangel· ist, dafs diese Relais, um empfindlich zu werden, einen Elektromagneten mit vielen Windungen und einem ziemlich geschlossenen magnetischen Feld haben müssen, um den magnetischen Kraftlinien einen geringen Widerstand zu leisten.

Diese Umstände bewirken indessen, dafs das Relais einen grofsen Widerstand und eine hohe Selbstinduction bekommt. Da diese Relais oft bei elektrischen Leitungen, durch welche schnell variirende elektrische Ströme (Telegraphen- und Telephonleitungen) geleitet werden, benutzt werden, so bewirkt der grofse Widerstand und besonders die hohe Selbstinduction eine beträchtliche Abschwächung der durch die Leitungen gehenden Ströme.

Der zweite Mangel der jetzigen Relais ist, dafs diese nicht nur für die Stromimpulse, die dazu bestimmt sind, sie auszulösen, empfindlich sind, sondern auch für alle anderen Ströme, wenn diese nur eine genügende Stärke haben. Die fremden Ströme können das Relais auslösen, ob sie Gleichströme oder Wechselströme sind.

Das vorliegende Relais zeichnet sich dadurch aus, dafs es von den beiden oben genannten Mangeln frei ist, da einerseits sein Widerstand und seine Selbstinduction aufserordentlich verringert werden können und andererseits dasselbe nur für Wechselströme einer gewissen Frequenz empfindlich ist.

Das Relais besteht aus einem oder mehreren in einem magnetischen Felde angebrachten elektrischen Leitern, die ziemlich leicht in Schwingungen gebracht werden können. Die Form dieser Leiter wie auch deren Träger wird also hauptsächlich mit derjenigen der in der Akustik zum Hervorbringen und Analysiren von Schallschwingungen benutzten Körper (z. B. Saiten, die zwischen zwei Punkten gespannt sind, beim einen Ende eingespannte Stangen, Stimmgabeln, Platten, Glocken und Röhren) übereinstimmen. Selbstverständlich können auch langsamere (Pendel-) und schnellere Schwingungen als solche, die das Ohr auffassen kann, in Betracht kommen.

Die auf das Relais wirkenden Wechselströme werden durch die oben erwähnten Leiter gesandt; und weil diese sich in einem magnetischen Felde befinden, werden sie von Kräften beeinfiufst, deren Grofse in jedem Augenblick mit dem augenblicklichen elektrischen Strom proportional ist, da das magnetische Feld constant ist, während die Richtung der Kräfte

stets sowohl zu der Richtung des Stromes als auch zu der der magnetischen Kraftlinien senkrecht steht.

Wenn die Periode des Wechselstromes mit der Periode der Eigenschwingung des Leiters zusammenfällt, kommt der Leiter in starke Schwingung, während Gleichströme und Wechselströme mit einer davon verschiedenen Periode durch den Leiter fliefsen, ohne diesem eine nennenswerthe Bewegung mitzutheilen. Es ist doch natürlich hier wie in der Akustik, dafs Wechselströme, deren Periode zur Periode der Eigenschwingung des Leiters im einfachen Zahlenverhältnifs steht, auf das Resonanzrelais auch einwirken können.

Beispielsweise werden einige Ausführungsformen angegeben.

Fig. ι und 2 zeigen Schnitte durch eine Ausführungsform, bei welcher der im magnetischen Felde angebrachte Leiter ein ausgespannter Draht ist. A ist ein Brett, auf welchem die Metallständer B₁ und B₂ angebracht sind. Durch die Schrauben C₁ und C₂ auf B₁ und B₂ ist der leitende Draht D zwischen JB₁ und B₂ gespannt. Die Mitte von D befindet sich in dem von dem permanenten Magneten E gebildeten Felde. Wird der Draht D aus seiner Ruhestellung gebracht und losgelassen, wird er um seine Ruhelage Schwingungen ausführen, deren Frequenz η durch die Gleichung η = 9,8i - P

dargestellt ist, wo / die Länge

des Drahtes D in Metern, P seine Spannung in Kilogrammen und j? das Gewicht von einem Meter des Drahtes ebenfalls in Kilogrammen bedeutet.

Der verhältnifsmäfsig grofsen Dämpfung wegen kommt der Draht D doch bald wieder in Ruhe.

Wird ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom mit einer von η verschiedenen Frequenz durch den Draht D gesandt, wird sich dieser ein wenig bewegen; diese Bewegungen aber werden nur minimale sein. Wird dagegen ein Wechselstrom von der Frequenz η durch den Draht gesandt, so kommt dieser in starke Schwingungen, indem sich die Wirkung jedes Stromimpulses zu den Wirkungen der vorhergegangenen addirt. Je gröfser die Ausschwingung des Drahtes ist, um so gröfser ist auch die Energiemenge, die dem Draht bei derselben Stromstärke während jeder Schwingung zugeführt wird.

Die von dem Draht D ausgeführten Schwingungen können entweder direct als Signal benutzt werden, oder sie können einen localen Signalapparat auslösen. Die letztgenannte Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt. A, B₁, B₂, D und E haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1. In Fig. 3 ist der Generator G für die Wechselströme von der Frequenz η gezeigt. Auf dem Draht D ist ein Stift F, der durch die Schwingungen von D mit der Platte F₁ in Contact kommt und dadurch einen localen Stromkreis schliefst, in welchen das Element H eingeschaltet ist, angebracht. Dieses Element sendet seine Ströme durch den ebenfalls in den localen Stromkreis eingeschalteten Signalapparat /.

Selbstverständlich kann die Saite D aus mehreren von einander isolirten Saiten bestehen, die alle von dem Strom des Generators G durchflossen werden. Die einzelnen Saiten müssen jedoch in derselben Richtung durchflossen werden. Fig. 4 zeigt schematisch die Schaltung, wenn Daus drei Saiten besteht.

Um die Empfindlichkeit zu vergröfsern, kann man die Dämpfung vermindern. Dies kann im vorliegenden Falle dadurch geschehen, dafs die Saite D in einem luftleeren oder fast luftleeren Raum angebracht wird und dadurch, dafs das Stativ, das die Saite trägt, sehr steif gemacht wird, so dafs dasselbe nicht nennenswerth mit der Saite mitschwingt.

Die Empfindlichkeit kann ebenfalls dadurch vergröfsert werden, dafs man die Intensität des magnetischen Feldes, in dem sich die Saite D befindet, vergröfsert und dadurch, dafs man das magnetische Feld so ausdehnt, dafs sich die Saite D in ihrer ganzen Länge darin befindet. Falls gewünscht, kann das magnetische Feld von einem Elektromagneten hervorgebracht werden, und in demselben Felde können mehrere von einander unabhängige Resonanzrelais angebracht werden.

Eine andere Form des Resonanzrelais ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Zwei stimmgabelähnliche Körper I₁ und b₂ sind auf einem gemeinsamen soliden Fufsstück α angebracht. Auf den Enden der Schenkel von b₁ und b₂ sind die nichtleitenden Klötze C₁, c\, C₂ und c'₂, zwischen den Klötzen C₁ und C₂ ist der Stromleiter D₁, zwischen den Klötzen c\ und c'₂ der Leiter D₂ angebracht. Die Leiter D₁ und D., sind hinter einander in der elektrischen Fernleitung eingeschaltet, so dafs die von dem Generator G hervorgebrachten Wechselströme durch beide laufen (Fig. 6). Der ganze Apparat ist in einem magnetischen Felde von der Kraftlinienrichtung h (Fig. 5) angebracht. Erzeugt der Generator G einen Wechselstrom, dessen Frequenz der Frequenz der beiden Stimmgabeln b₁ und b₂ entspricht, so kommt das System in starke Schwingungen, die in Fig. 5 und 6 zum Auslösen des localen Signalapparates / benutzt werden.

Die Wirkung wird natürlich dadurch vergröfsert , dafs man die Anzahl der Drähte vergröfsert.

Wie früher erwähnt, soll das Resonanzrelais besonders in der Telephon- und Telegraphentechnik angewendet werden. In der Telephonie

bietet sich das Resonanzrelais besonders dazu an, die Signalrelais, wodurch sich die Abonnenten mit der Telephoncentrale in Verbindung setzen, zu ersetzen. Die Signalapparate, die während des Gespräches zweier correspondirender Abonnenten eingeschaltet sind, wirken oft recht schädlich auf die Güte des Gespräches. Wenn man in diesem Falle das Resonanzrelais anwendet, beseitigt man fast völlig diesen Nachtheil.

Das Resonanzrelais bietet sich zur Multiplextelegraphie unmittelbar dar, indem in der Sendestation mehrere Generatoren jeder für einen Strom mit einer bestimmten Frequenz in Reihe oder parallel in die Telegraphenleitung eingeschaltet werden. Auf der Empfangsstation sind dann die entsprechenden Resonanzrelais, die auf die verschiedenen Frequenzen abgestimmt sind, angebracht. Das Telegraphiren selbst kann natürlich gerade so wie jetzt in verschiedener Weise geschehen, z. B. dadurch, dafs man den Strom der Generatoren unterbricht, kann man durch die dazugehörigen Resonanzrelais entsprechende locale Stromkreise schliefsen oder unterbrechen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :
   Resonanzrelais, bei welchem durch einen variirenden elektrischen Strom einer gewissen Frequenz ein von dem Strom durchflossener Leiter, dessen Frequenz während seiner eigenen Schwingung der Frequenz des Stromes entspricht, in Bewegung gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dafs der Leiter in einem magnetischen Felde angebracht ist und die so ohne Selbstunterbrechung des Betriebsstromes hervorgebrachte Bewegung entweder direct als Signal, oder zur Einwirkung auf Signalapparate oder dergl. benutzt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.