DE338654C

DE338654C - Receiving device for electrical vibrations

Info

Publication number: DE338654C
Application number: DE1917338654D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1917-04-06
Filing date: 1917-04-06
Publication date: 1921-06-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur ausgewählten Aufnahme elektrischer Schwingungen und hat den Zweck, deren Betriebssicherheit einerseits durch eine efheblich verstärkte Einwirkung der innerhalb zweier Grenzfrequenzen Kegenden Signalwellen auf die Anzeigevorrichtung und anderseits durch erhebliches Schwächen der Einwirkung außerhalb dieser Grenzen liegender SchwingungenThe invention relates to devices for the selected absorption of electrical vibrations and has the purpose of increasing their operational safety on the one hand by a significantly increased Effect of the signal waves within two limit frequencies on the Display device and, on the other hand, by significant weaknesses of the influence outside vibrations lying within these limits

ίο zu erhöhen.ίο to increase.

Durch die Erfindung wird die Resonanzspitze wesentlich verbreitert, und die Empfangskurve fällt von der Resonanzspitze beiderseits sehr steil ab. Daher werden WeEenzüge, die selbst nur sehr wenig von den Periodenzahlen des Resonanzbereiches abweichen, doch nur schwache Wirkungen auslösen.As a result of the invention, the resonance peak is widened considerably, and the reception curve falls from the resonance peak on both sides very steep. Hence, weE trains that themselves have very little of the period numbers deviate from the resonance range, but only trigger weak effects.

Es ist bekannt, zur bevorzugten Aufnahme elektrischer Schwingungen bestimmter Frequenz einen auf diese abgestimmten Schwingungskreis zu verwenden. Setzt man solchen Kreis versuchsweise einer wandernden Frequenz aus, so zeigt sich zwischen den erregenden und den erregten Schwingungen eine Phasenver-Schiebung. Die absolute Größe derselben steigt zum Resonanzpunkte hin erst aEmählich, dannIt is known for the preferred absorption of electrical oscillations of a certain frequency to use an oscillation circuit that is tailored to this. If one sets such a circle on a trial basis a wandering frequency, there is a phase shift between the exciting and the excited vibrations. The absolute size of the same increases towards the point of resonance first gradually, then

aber sehr stark bis zum Werte von — an undbut very strong up to the value of - an and

fällt von hier aus in entsprechender Weise wieder ab. Ferner tritt dabei aber auch im Resonanzpunkte eine plötzliche Umkehr desdrops from here in a corresponding manner. It also occurs in the Resonance points a sudden reversal of the

Wertes der Phasenverschiebung von + —Phase shift value of + -

auf —, der sogenannte Phasenumschlag ein.on -, the so-called phase change.

Die Erfindung geht nun darauf hinaus, den Phasenumschlag praktisch nutzbar zu machen und sieht zu diesem Zweck zunächst zwei zur Frequenz der Signalschwingungen um einen gleichen Prozentsatz nach beiden Seiten verstimmte Schwingungskreise vor.The invention now aims to make the phase change usable in practice and for this purpose first sees two to the frequency of the signal oscillations around one the same percentage of out-of-tune oscillation circles on both sides.

Würde man nun die in diesen beiden Kreisen erregten elektromotorischen Kräfte bzw. Ströme (Vektoren) hintereinanderschalten, so würden sich letztere innerhalb der beiden Grenzen infolge der darin einander entgegenstehenden Phasen schwächen, außerhalb der Grenzen j dagegen infolge der hier gleichgerichteten Phasen j verstärken. Es würde sich also zunächst noch eine dem Zweck der Erfindung vollkommen entgegenstehende Wirkung ergeben.One would now consider the electromotive forces or currents excited in these two circles If (vectors) are connected in series, the latter would be within the two limits weaken as a result of the opposing phases in it, out of bounds j, on the other hand, amplify j due to the rectified phases j. So it would still be initially result in an effect completely contrary to the purpose of the invention.

Diese Verhältnisse werden jetzt aber dadurch in ihr Gegenteil verwandelt, daß die Schwingungskreise in ihrer Wirkung auf die Anzeigevorrichtung differentiell geschaltet werden, wodurch nunmehr in vollkommenster Weise der Zweck der Erfindung erreicht ist.These relationships are now transformed into their opposite by the fact that the oscillation circles are switched differentially in their effect on the display device, whereby now in the most perfect way the purpose of the invention is achieved.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen die theoretische Entwicklung des Erfindungsgedankens, und die Fig. 6 bis 10 stellen verschiedene Anwendungsbeispiele der Erfindung dar.FIGS. 1 to 5 show the theoretical development of the concept of the invention, and FIGS. 6 to 10 show various application examples of the invention.

Fig. ι zeigt für einen auf eine bestimmte Frequenz η abgestimmten Schwingungskreis K₁ die in diesem bei veränderlicher Frequenz auftretenden Amplituden, welche die Kondensatorspannungen bzw. -ströme bis zu Abweichungen von ±_ 30 Prozent von der Eigenfrequenz darstellen. Die Figur zeigt aber auch, daß die ausgewählte Aufnahme eines engeren Frequenzintervalls durch einen solchen KreisFig. Ι shows for an oscillating circuit K ₁ tuned to a specific frequency η the amplitudes occurring in this at a variable frequency, which represent the capacitor voltages or currents up to deviations of ± 30 percent from the natural frequency. However, the figure also shows that the selected recording of a narrower frequency interval through such a circle

nur sehr unvollkommen erreicht wird. Die nach beiden. Seiten nur allmählich abfallenden Kurvenäste lassen erkennen, daß bei praktischer Anwendung auch noch andere von einem Mittelintervall von z. B. Jz. 3 Prozent sogar entfernter .gelegene Frequenzen noch beträchtliche. Amplituden hervorrufen, die häufig genügen dürften, die an den Kreis geschalteten Apparate zum Ansprechen zu bringen. . . -..__.-is only achieved very imperfectly. the after both. Pages with only gradually sloping curve branches show that with more practical Use also others of a mean interval of z. B. Currently 3 percent even more distant frequencies are still considerable. Cause amplitudes that Often enough, the devices connected to the circuit for addressing should be sufficient bring. . . -..__.-

_; Setzt man solchen Schwingungskreis einer Erregung mit wandernder Frequenz aus, so ändert sich nicht nur die Amplitude, sondern : es. findet auch eine veränderliche Phasenver-Schiebung zwischen den ■ erregenden und den erregten Schwingungen statt. Der Gang dieser Verschiebung ist in Fig. 2 aufgezeichnet, welche zeigt, daß die. Phasenverschiebung bei größeren Verstimmungen., gering ist, ,zum Resonanzpunktc _; If such an oscillation circuit is exposed to an excitation with a wandering frequency, not only does the amplitude change, but: it. there is also a variable phase shift between the exciting and the excited vibrations. The course of this displacement is recorded in Fig. 2, which shows that the. Phase shift with larger detunings., Is small,, to the resonance pointc

hin allmählich ansteigt» im Augenblick dergradually increases »at the moment of

Resonanz den Wert 4- — erreicht, worauf dieser hier momentan in den Wert —umspringtResonance reaches the value 4- -, whereupon this here at the moment in the value —jumps

und dann wieder abfallt.and then falls off again.

In Fig. 3 sind für zwei gleiche Schwingungskreise JST₁, K₂ mit einem Intervall von η Jh. 3 Prozent die Amplituden dargestellt. Fig. 4 zeigt hierfür die Verschiebungskurven nebeneinander aufgezeichnet, wobei ersichtlich ist, daß die zur selben Frequenz gehörigen Phasen innerhalb eines hierfür festgesetzten Intervalls von +_ 3 Prozent gegeneinanderstehen, sich also bei einfacher Hintereinanderschaltung der Wirkungen beider Kreise schwächen würden, während die Phasen außerhalb des Intervalls, die auf derselben Seite der Abszissenachse liegen, sich summieren.In Fig. 3, the amplitudes are shown for two identical oscillation circuits JST ₁ , K ₂ with an interval of η Jh. 3 percent. Fig. 4 shows the displacement curves for this purpose recorded side by side, whereby it can be seen that the phases belonging to the same frequency are against each other within an interval of + _ 3 percent set for this purpose, that is, if the effects of both circuits were simply connected in series, the effects of both circuits would be weakened, while the phases outside the Intervals that are on the same side of the abscissa axis add up.

Durch eine differentielle Schaltung lassen sich nun diese Verhältnisse umkehren. Es tritt dann eine Summierung innerhalb des Intervalls und außerhalb desselben eine Subtrahierung der Phasen bzw. der Einwirkung der beiden Kreise auf die mit diesen verbundene Empfangseinrichtung ein.These relationships can now be reversed using a differential circuit. It Then there is a summation within the interval and outside of it a subtraction the phases or the effect of the two circles on the receiving device connected to them.

Fig. 5 zeigt die Wirkung, die sich mit der Anordnung nach Fig. 3 und 4 durch eine diffe-Eentielle Schaltungsweise der Wirkungen beider Kreise erzielen läßt. Die resultierende Amplitude verläuft nun innerhalb des Intervalls sattelförmig, stürzt beim Verlassen desselben fast senkrecht ab und bleibt mit ihren außerhalb des Intervalls liegenden Werten beträchtlich unter den entsprechenden Werten des einzelnen der beiden Schwingungskreise.FIG. 5 shows the effect that results from the arrangement according to FIGS. 3 and 4 through a differential Switching way of the effects of both circles can be achieved. The resulting amplitude now runs saddle-shaped within the interval, falls when leaving it almost perpendicular and remains considerable with its values lying outside the interval below the corresponding values of the individual of the two oscillation circles.

Die Verbindung der Kreise K₁, K₂ mit den Signalanzeigevorrichtungen kann praktisch in verschiedenster Weise erfolgen, je nachdem man direkte oder induktive Kupplung wählt, subjektive oder objektive Aufnahme der Wirkungen erstrebt, eine elektrische oder mechanische Auswertung des Phasenumschlages verfolgt oder auch schließlich optische oder Relaiswirkung zu Hilfe nimmt.The connection of the circles K ₁ , K ₂ with the signal display devices can practically take place in the most varied of ways, depending on whether direct or inductive coupling is selected, subjective or objective recording of the effects is sought, an electrical or mechanical evaluation of the phase change is pursued or, finally, optical or relay effects takes to help.

In Fig. 6 sind mit a, b zwei in den Empfangs-antennenstromkreis in Reihe eingeschaltete Spulen bezeichnet, bei denen der Schwingungskreis K₁ der einen gegen die Frequenz der Signalschwingungen (z. B. 1000) um einen Betrag von z. B. 50 Perioden nach der einen Seite und der Schwingungskreis K₂ der anderen Spule um den gleichen'Betrag nach der anderen Seite hin verstimmt ist. Der Schwingungskreis K₁ der Spule α ist also auf 950 und der Kreis K₂ auf 1050 Perioden abgestimmt. Beide Kreise sind mit einem dritten, den aus einem Fernhörer F gebildeten Empfangsapparat enthaltenden Stromkreis induktiv gekuppelt und die auf diesen Stromkreis induzierten Wirkungen sind gegeneinander gerichtet.In Fig. 6, a, b denotes two coils connected in series in the receiving antenna circuit, in which the oscillation circuit K _{1 of} the one against the frequency of the signal oscillations (z. B. 1000) by an amount of z. B. 50 periods to one side and the oscillating circuit K _{2 of} the other coil is detuned by the same amount to the other side. The oscillation circuit K _{1 of} the coil α is therefore tuned to 950 and the circuit K ₂ to 1050 periods. Both circuits are inductively coupled to a third circuit containing the receiving apparatus formed from a remote receiver F , and the effects induced on this circuit are directed against one another.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der die beiden Schwingungskreise K₁ und K₂ je eine Spule c bzw. ä enthalten, mit der sie induktiv auf eine dritte Spule e wirken, die in einem dritten Kreise mit einem Fernhörer in Reihe liegt. Auch hier ist die Anordnung so getroffen, daß die von den Spulen c und d ausgehenden Induktionen auf die dritte Spule differentiell wirken.Fig. 7 shows an arrangement in which the two oscillation circuits K ₁ and K ₂ each contain a coil c or a , with which they act inductively on a third coil e , which is in a third circuit in series with a remote receiver. Here, too, the arrangement is such that the inductions emanating from coils c and d act differentially on the third coil.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der die beiden Spulen c und d nicht wie in Fig. 7 allein von der Kondensatorspannung, sondern von Kondensatorspannung plus Selbstinduktion der Kreise K₁ und K₂ abgezweigt sind.FIG. 8 shows an embodiment in which the two coils c and d are not branched off solely from the capacitor voltage, as in FIG. 7, but from the capacitor voltage plus self-induction of the circuits K ₁ and K _2.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der . in jeden der beiden Kreise K₁, K₂ ein Vibrationsgalvanometer G₁, G₂ eingeschaltet ist, deren Spiegel in der Phase des betreffenden Kreises schwingt. Mit L ist eine Lichtquelle angedeutet, von welcher aus Lichtstrahlen die Spiegel S₁ und S₂ der Galvanometer nacheinander treffen und darauf zu einer Beobachtungsstelle hin, z. B. auf eine Skala, hingeleitet werden. Bei Schwingungen der Spiegel S₁ und S₂ in gleicher Phase, also parallel zueinander, würde der die Spiegel verlassende Lichtstrahl nur eine geringe Parallelverschiebung gegen seine bisherige Lage erfahren, und bei zweckmäßiger Wahl der Galvanometerempfindlichkeit würde auf der Skala sogar nur ein Lichtpunkt erscheinen. Sobald jedoch eine Phasenverschiebung eintritt, erfolgt eine Winkelablenkung des Lichtstrahles, die innerhalb der Grenzfrequenzen sehr große Werte erreicht und auf der Skala als großer Lichtstreifen sofort erkennbar wird.Fig. 9 shows an arrangement in which. In each of the two circles K ₁ , K ₂ a vibration galvanometer G ₁ , G _{2 is} switched on, the mirror of which oscillates in the phase of the circle in question. L indicates a light source from which light rays _{hit the mirrors S 1} and S _{2 of} the galvanometer one after the other and then to an observation point, e.g. B. on a scale. If the mirrors S ₁ and S ₂ oscillate in the same phase, i.e. parallel to one another, the light beam leaving the mirror would experience only a slight parallel shift from its previous position, and if the galvanometer sensitivity were chosen appropriately, only one point of light would appear on the scale. However, as soon as a phase shift occurs, the light beam is angularly deflected, which reaches very high values within the limit frequencies and is immediately recognizable on the scale as a large strip of light.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung mit Frequenzrelais. In jeden der beiden Kreise K₁ und K₂ ist die Magnetisierungsspule je eines solchen mit einer Kontaktzunge versehenen Relais A₁ bzw. R₂ eingeschaltet. Die Kontaktzunge edes der beiden Relais ist mit einem dritten,Fig. 10 shows an arrangement with frequency relays. In each of the two circles K ₁ and K ₂ , the magnetizing coil of such a relay A ₁ or R ₂ provided with a contact tongue is switched on. The contact tongue of each of the two relays is connected to a third

ein Anzeigeinstrument nebst Batterie enthaltenden Stromkreis verbunden, so daß bei Phasengleichheit in den Stromkreisen UT₁ und K₂ der dritte Stromkreis offen bleibt, dagegen aber geschlossen wird, sobald Phasenverschiebung eintritt. Die Kontaktzungen könnten, anstatt wie dargestellt, in der Ruhelage zwischen ihren Kontakten, auch an· einem derselben anliegend angeordnet werden. Der dritte Kreis kann in beliebiger Weise entweder für einen objektiven (Morseschreiber) oder subjektiven (Galvanometer) Empfang der differentiellen Wirkung von K₁ und UT₂ ausgenutzt werden.a display instrument and battery-containing circuit connected, so that if the phases in the circuits UT ₁ and K _{2 are} the same, the third circuit remains open, but is closed as soon as a phase shift occurs. The contact tongues could, instead of being arranged in the rest position between their contacts as shown, also bear against one of the same. The third circle can be used in any way either for an objective (Morse code writer) or a subjective (galvanometer) reception of the differential effect of K ₁ and UT ₂ .

Claims

Patent Claims:

i. Receiving device for electrical vibrations, characterized in that to record the signal oscillations two tuned to cut-off frequencies for them, In their effects differentially switched oscillation circuits are provided.

2. Device according to claim i, characterized in that both oscillation circuits inductively to a common to them, containing the display apparatus (telephone) Act on the circuit (Fig, 6 to 8).

3. Device according to claim r, characterized in that the two oscillation circuits a vibration galvanometer is assigned to each, the mirror of which has a light beam that hits them one after the other opposite phase shift summed deflect (Fig. 9).

4. Device according to claim 1, characterized in that both circles a frequency relay is assigned to each, the contact blades of which with opposite phase shift complete a display signal circuit (Fig. 10).

1 sheet of drawings.