DE270766C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 270766 KLASSE 21 a. GRUPPE

Dr. GUIDO MOELLER in BERLIN.

Da bisher kein Mikrophon bekannt ist, das eine so große Stromstärke zulassen würde, wie es für den Zweck der direkten Einschaltung in einen Schwingungskreis notwendig ist, so sind alle Versuche, bei der drahtlosen Telephonie mittels schneller elektrischer Schwingungen ein Mikrophon der gewöhnlichen Konstruktion als direkten Sender oder als Funkenstrecke zu benutzen, ergebnislos gewesen. Wenn es aber gelingtj ein Mikrophon zu konstruieren, durch das ein erheblicher Strom geht, der den Ton wellen entsprechend verändert wird, so könnte man beträchtliche Energiemengen in ungedämpfte elektrische Schwingungen umsetzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sendermikrophon für drahtlose Telephonie, das aus einer auf einer Membran befestigten Vakuumröhre mit Oxydkathode, deren Oberfläche veränderlich ist, besteht. Die Verände-

rung des Widerstandes und der Oberfläche der Oxydkathode ist dadurch ermöglicht, daß die Kathodendrähte in Kohlenklötzchen enden, zwischen denen ein Kohlenstäbchen pendeln kann. Durch diese Anordnung kann ein HaIbkontaktlichtbogen erzeugt werden. An der Stelle, wo sich der Halbkontaktlichtbogen bildet, ist in geeigneter Weise eine Oxydmasse der Erdalkalien angebracht.

Durch die von Wehnelt angegebenen Vakuumröhren mit Oxydkathode können beträchtliche Ströme geschickt werden, die nur abhängig von der Temperatur der Oxydkathode und der Größe ihrer wirksamen Oberfläche sind. Wie die meisten

. Vakuumfunkenstrecken läßt dieser Apparat die Elektrizität nicht kontinuierlich, sondern nur oszillatorisch durch, worauf ihre Unterbrecherwirkung genau im Sinne der gewöhnlichen Luftfunkenstrecken beruht. Wird nun. die von einem Heizstrom durchflossene Halbkontaktoxydkathode, die so angeordnet sein muß, daß ihre Oberfläche oder ihr Widerstand durch SchwingunH&D— beeinflußt _ wird. durch Schallwellen in Schwingungen versetzt, während ein Entladungsstrom die Röhre passiert, so ist es klar, daß erstens der Oberflächenzustand an der Kathode sich ändern muß, indem die Kohlenstäbchen sich bewegen oder wackeln, zweitens die Temperatur der Kathode Und damit die wirksame Oxydschicht eine Änderung erfahren wird, und daß drittens auch die in Schwingung gesetzten Elektronen einen Antrieb oder eine Verzögerung ihrer Geschwindigkeit erfahren.. Durch alle diese Ursachen müssen sich aber der Elektronenstrom und damit die Schwingungen in einem parallel gelegten Schwingungskreise ändern. Da diese Änderungen durch die Tonschwingungen erzeugt sind, so müssen sie auch ihnen genau entsprechen.

Stellt man also einen Schwingungskreis her, bestehend aus der in einem Stromkreis eingeschalteten Vakuumröhre mit veränderlicher Oxydkathode, einer parallel dazu geschalteten Spule und einem veränderlichen Kondensator, so werden bei Stromdurchgang durch die Vakuumröhre in dem Schwingungskreise ungedämpfte elektrische Schwingungen von beträchtlicher Energie erzeugt, die den sie erzeugenden Tonwellen vollkommen entsprechend sind. Eine Antenne, die sich in Resonanz mit dem Erregerkreise befinden muß und zu deren Abstimmung eine in dieselbe eingeschaltete variable Spule und ein veränderlicher Konden-

sator im Kreise selbst dienen, wird durch Transformation zum Mitschwingen erregt. Unbedingt erforderlich ist der Sekundärkreis übrigens nicht, da man die Antenne auch direkt an den Schwingungskreis legen kann.

Die vom Sender ausgesandten Schwingungen von schwankender Amplitude und Wellenlänge rufen im Empfänger Schwingungen hervor, welche in genau gleicher Weise beeinflußt sind

ίο und bei Verwendung der üblichen. Vorrichtungen hörbar werden.

Der Empfänger besteht aus einem gewöhnlichen Luftdraht mit einer veränderlichen Spule nebst Kondensator, einem geeigneten Wellendetektor, z. B. der elektrolytischen Zelle von Schloemilch, und dem Telephon.

Ein solches Sendermikrophon, bestehend aus einer Vakuumröhre mit veränderlicher Oxydkathode auf einer Membran, verträgt also starke Ströme und erlaubt die Reichweite bei der Telephonie bedeutend zu steigern, denn es kommt bei der Telephonie auf relative Änderungen der elektrischen Schwingungen durch die akustischen an.

Man stellt eine solche Vakuumröhre mit Halbkontaktoxydkathode in der Weise her, daß man zwei Kathodenzuleitungen an ihren Enden mit Kohlenklötzchen versieht, die ausgehöhlt sind und in denen in geeigneter Weise eine Oxydmasse der Erdalkalien oder der seltenen Erden angebracht ist. Zwischen den Kohlenklötzchen liegt ein leicht bewegliches Kohlenmittelstück in ähnlicher Weise wie es bei den bekannten Kohlenmikrophonen der Fall ist.

Die Röhre wird, wie Fig. 2 zeigt, unter Vorschaltung eines geeigneten Widerstandes β an eine Batterie gelegt, in der Weise, daß der die Kathode durchfließende Heizstrom parallel zum Hauptstrom liegt. Man kann aber auch den Heizstrom für die Kathode einer besonderen Batterie entnehmen. Der Heizstrom ist in beiden Fällen ebenfalls mit Hilfe eines Vorschaltwiderstandes d einzuregulieren. In dem Moment, wo der Hauptstrom selbständig unterhalten bleibt, kann der Heizstrom der Kathode ausgeschaltet werden, damit der Heizkörper nicht zerstört wird. In diesem Falle bewirkt die durch Schallwellen hervorgerufene Kontakt änderung zwischen dem glühend gewordenen Teil der Kathode und dem sich dagegen anlehnenden Kontaktkörper eine genügende Variation der Temperatur und damit des die Röhre durchfließenden Stromes.

Die so in den Batteriestrom eingeschaltete Röhre wird, wie Fig. 1 zeigt, auf einem Resonanzboden, z. B. einer gut schwingenden Holzmembran g von entsprechender Größe, befestigt, indem man unter die Rohrenden kleine Holzstege h anbringt.

Die ganze Anordnung zeigt folgende, in beiliegender Zeichnung Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform.

Von den Klemmen der Lichtleitung α in Fig. 2 geht der Gleichstrom über die Sicherungen b b und die Drosselspulen c c, welche den Übertritt von Hochfrequenzschwingungen nach der Batterie zu verhindern haben, über einen Vorschaltwiderstand e in die Vakuumröhre mit Halbkontaktoxydkathode f, welche dadurch erregt wird, daß der Heizstrom die Kathode erhitzt. Hierdurch werden in dem parallel geschalteten Schwingungskreise o-p-q, der aus dem veränderlichen Kondensator p, der Selbstinduktion q, dem Hitzdrahtamperemeter 0 besteht, elektrische Schwingungen erzeugt, die ungedämpft und kontinuierlich sind.

Die Antenne, die' sich in Resonanz mit dem Erregerkreise befinden muß, besteht aus dem Luftleiter, einer variablen Spule r und einem Amperemeter s.

Die Wirkungsweise bei Übertragung von Tönen ist folgende:

Durch den Schalter α wird die Röhre in das Netz geschaltet und dadurch zum Brennen gebracht. Es werden dann im Schwingungskreise o-p-q kontinuierliche Schwingungen erzeugt, die induktiv auf die Antenne übertragen werden. Wenn gegen die Schallplatte g des Vakuumröhrenmikrophons f gesprochen wird, werden hierdurch entsprechend den Sprechschwingungen modifizierte elektrische Schwingungen im.Schwingungskreise erzeugt, die von der Antenne in den Raum ausgesandt werden.

Die bereits angegebene Form einer der verwendeten Vakuumröhren mit veränderlicher Halbkontaktoxydkathode ist in der Zeichnung (Fig. 1) wiedergegeben.

Das Vakuumrohr besteht aus einem kugelförmigen, hochevakuierten Glasgefäß f von etwa 12 cm Durchmesser. In Ansatzröhren sind die Anoden i eingeschmolzen, welche aus etwa 10 cm langem und 0,5 cm starkem Stahldraht bestehen. Diese Stahldrähte werden zweckmäßig mit einem Glasrohr überzogen, so daß die Entladungen nur von den blanken Enden der Anoden ausgehen können. Die Anoden können auch röhrenförmig gestaltet sein und erhalten dann an dem außen offenen Ende einen Rippenkühler. In der Zeichnung (Fig. 1) ist eine Röhre mit nur einer Anode dargestellt. Der Abstand der Anoden von der Kathode soll nicht unter 1 cm betragen.

Die Kathode k besteht, wie schon angegeben, aus zwei eisernen Zuleitungen, an deren Ende sich Kohlenklötzchen I befinden, zwischen denen ein drittes Kohlenstück m pendelnd aufgehängt ist. Eine andere Form der Kathode ist so ausgebildet, daß an dem einen Ende ein Kohlenklötzchen I befestigt ist, gegen das ein anderes (m) an einer Messinglamelle federnd aufgehängtes Kohlenzylinderchen sich lose an-

legt, ähnlich wie es bei den bekannten Mikrophonen der Fall ist (Fig. ia und ib). Auch kann man das eine Elektrodenende mit einer blanken Stahlscheibe versehen, gegen die das pendelnde Kohlenstäbchen sich lose anlegt. Auch hat es sich bei stärkeren Strömen als zweckmäßig erwiesen, um ein Festbacken der Kohlenstäbchen zu verhindern, den einen Teil der Halbkontaktkathode, und zwar den Teil,

ίο der beim Heizkörper Anode ist, durch ein Stäbchen aus Kupfer zu ersetzen. In der Nähe des Halbkontaktes, wo der Strom ihn zur Weißglut erhitzt, muß sich die Oxydmasse η befinden, die entweder in die Kohlenkörper hineingepreßt wird oder die in Form einer Scheibe auf die Kohlenzylinder aufgesetzt ist (Fig. ib). Da der Halbkontaktlichtbogen im Vakuum brennt, so werden die Kontakte nur wenig öder gar nicht abgenutzt.

ao Mittels einer besonderen Batterie von einigen Volt wird der Halbkontaktheizkörper auf eine Temperatur von etwa 1000 bis 1400 ° erhitzt, oder er wird parallel zum Hauptstromkreis gelegt und kann beim Angehen der Röhre ausgeschaltet werden, um seine Abnutzung zu vermeiden.

Nachdem die leuchtende Entladung eingesetzt hat, was man an dem weißglühenden Fleck an der Oxydkathode erkennt, von dem die Entladungen ausgehen, wird der Heizstromkreis der Sicherheit wegen ausgeschaltet, da jetzt auch der Strom von selbst durch die weißglühend gewordene Oxydkathode unterhalten wird.

Nach vorliegendem Patent soll allerdings die Temperatur der Oxydschicht bzw. der Oxydscheibe durch die Änderung des Halbkontaktes beeinflußt werden, während die Kathode von einem Heizstrom durchflossen wird. Es hat sich aber gezeigt, daß auch beim Ausschalten des Heizstromes, wenn einmal der Wehnelteffekt eingetreten ist, auch eine Änderung des Oberflächenzustandes der Oxydkathode den die Röhre passierenden Hauptstrom variiert, was sich dadurch erklärt, daß durch das Wackeln des Kohlenkörpers an der empfindlichen Stelle der Oxydschicht der Oberflächenzustand und damit die Temperatur des kleinen wirksamen Fleckes ebenfalls schon geändert wird.

Das oben beschriebene Mikrophon, bestehend aus einer Vakuumröhre mit. veränderlicher Halbkontaktoxydkathode auf einer Membran eignet sich aber naturgemäß auch zur Übertragung von Tönen unter Verwendung von Drahtleitungen zwischen Sender und Empfänger. In diesem Falle kann die Anordnung wesentlich vereinfacht werden.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Starkstrommikrophon für die Zwecke der Telephonie mit und ohne fortlaufendem Draht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumröhre mit veränderlicher Halbkontaktoxydkathode auf einer Membran derart angebracht ist, daß die Röhre und damit die leicht bewegliche als Mikrophon ausgebildete Oxydkathode beim Stromdurchgang durch die Schwingungen der Membran ihre Oberfläche und Temperatur ändert, wodurch in dem Entladungsstrom, der die Röhre passiert, den Tonschwingungen entsprechende Variationen der elektrischen Entladung hervorgerufen werden.

2. Verfahren zur Telephonie ohne fortlaufenden Draht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumröhre mit einer · Halbkontaktoxydkathode nach Anspruch 1 und ein geschlossener Schwingungskreis zu einem Sender zusammengestellt ist zwecks Erzeugung ungedämpfter elektrischer Schwingungen.

3. St arkstrommikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Halbkontaktoxydkäthode als Kohlenmikrophon ausgebildet ist, derart, daß die das Mittelstück tragenden Kohlenklötzchen oder das Mittelstück selbst in geeigneter Weise mit einem wirksamen Oxyd versehen sind, das beim Wackeln des Kohlenstäbchens und der beim Stromdurchgang dadurch hervorgerufenen Änderung der Temperatur der Halbkontaktstellen seine Temperatur ändert.

4. Starkstrommikrophon nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkontaktoxydkäthode aus Kohlen- bzw. Graphitscheibchen oder Kohlenklötzchen und einem sich lose dagegen anlehnenden Kupferklötzchen oder Kupferzylinderchen besteht.

5. Verfahren zur Telephonie mit Drahtleitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Starkstrommikrophon nach Anspruch 1 und 3 als Sender dient, wobei nur sein Mikrophoneffekt ohne Schwingungskreis Ver-Wendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.