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Elektrisch gesteuerte Arbeitsvorrichtung zur unmittelbaren Auslösung
oder Beeinflussung mechanischer Kräfte. Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte
Arbeitsvorrichtung zur unmittelbaren Auslösung oder Beeinflussung mechanischer Kräfte
und eignet sich insbesondere als elektrisches Relais, Oszillograph, Telegraph, Telephon,
selbsttätiger Strom- und Spannungsregler und schließlich zu all jenen Zw.ekken,
bei denen es auf empfindliche Apparate ankommt, welche auf elektrische Spannungsänderungen
ansprechen.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwei einander unmittelbar berührende
feste Körper, welche in der Vorrichtung vereinigt sind, derart angeordnet sind,
daß durch einen galvanischen Strom, welcher diese Körper und deren ihrer Größe nach
während der Detätigungsdauer im wesentlichen gleichbleibende Berührungsfläche durchfließt,
infolge der an der Eer ührungsfläche auftretenden Potentialdifferenz elektrische
Anziehungs- und hierdurch Reibungskräfte hervorgerufen und gleichsinnig mit Änderungen
des galvanischen Stromes oder der durch ihn erzeugten Potentialdifferenz geändert
werden.
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Vorrichtungen mit galvanischen Übergangsströmen zwischen zwei einander
berührenden Körpern sind bekannt, wie beispielsweise bei dem sogenannten Elektromotographen
von E d i s o n. Es wurden aber die Materialien der Körper oder Zusätze zu solchen
stets so gewählt, daß unter Bznutzung elektrolytischer Erscheinungen die Anziehungskräfte
mit zunehmendem galvanischen Strom geringer wurden und umgekehrt, im wesentlichen
also Erscheinungen an den Berührungsflächen. auslöst wurde:, welche die Anziehungskräfte
bei steigendem Strom verringerten. Die Erfindung beschreitet den entgegengesetzten
Weg und nutzt letzten Endes die Wirkung bloßer galvanischer Übergangsströme aus,
die zwischen zwei einander unmittelbar berührenden Körpern durch die Berührungsfläche
hindurchtrete:i und bei vergrößertem Strom auch vergrößerte Anziehungen hervorrufen,
wenn nur dafür gesorgt wird, daß ein erheblicher Teil des Spannungsabfalles beim
Durchströmen der beiden Körper auf den Übergang durch die Berührungsfläche entfällt.
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Ein wesentlicher Unterschied gegenüber bekannten Einrichtungen besteht
auch darin, daß bei der Erfindung ein rascher Ausgleich der Aufladungen der beiden
Kondensatorflächen stattfinden kann, so daß die Vorrichtung im wesentlichen trägheitslos
ist.
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Nach ei:-em. älteren Vorschlag der Erfinder wird zwischen zwei leitende
Stücke eine Zwischenlage geringer Leitfähigkeit gelegt und diese Stücke so zueinander
und der Zwischenlage angeordnet, daß sie sich beim Anlegen einer Spannung einander
nähern können und umgekehrt. Die anfänglich kleine Berührungsiläche der leitenden
Stücke wird hierbei vergrößert, so weit, daß beide Stücke schließlich vollständig
aneinanderliegen.
Diese Vorrichtung dient daher entweder als Elektroskop,
dessen Anzeige durch die gegenseitige Lagenänderung der beiden leitende Stücke im
Raum hervorgerufen wird, oder aber als elektrisches Steuerrelais, wobei mindestens
eines der beiden Stücke als Zunge des Relais dient und somit wiederum die Lagenänderung
im Raum gegenüber dem anderen Stück und der Zwischenlage die gewünschte Wirkung
hervorruft.
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Eine unmittelbare Auslösung oder Beeinflussung mechanischer Kräfte
erfolgt jedoch durch keines dieser leitenden Stücke, so daß es sich nicht um eine
Arbeitsvorrichtung handelt.
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Dementsprechend unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von diesem
älteren Vorschlag dadurch, daß gemäß der Erfindung mechanische Kräfte und Arbeitsleistungen
unmittelbar ausgelöst oder beeinflußt werden, ferner auch dadurch, daß die Berührungsfläche
zwischen den festen Körpern gemäß der Erfindung während der Betätigungsdauer im
wesentlichen gleichbleibt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind rein schematisch in den Abbildungen
dargestellt.
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Es zeigt: Abb. i ein in baulicher Beziehung wie ein gewöhnlicher Kondensator
ausgeführtes Nullspannungsrelais, Abb. 2 .eine geänderte Ausführungsform des Relais
nach Abb. i in seitlicher Ansicht, Abb.3 eine dritte Ausführungsform desselben,
Abb. ¢ den als lautsprechendes Telephon ausgeführten Apparat in Seitenansicht und
teilweisem Schnitt und in Einschaltung in einen Telephonstromkreis, ' Abb. 5 eine
geänderte Ausführungsform der Abb. q. in Seitenansicht und teilweisem Schnitt, Abb.6
ein perspektivisches Bild einer geänderten Ausführungsform eines Teiles, Abb.7 eine
dritte Ausführungsform eines lautsprechenden Telephons und Abb.8 eine Schaltung
desselben in Verbindung mit einem Audionverstärker.
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Wird, wie in Abb. i angedeutet, ein in elektrischer Beziehung nur
wenig leitender Stoff i zwischen den zwei elektrisch leitenden Körpern 2 und 3,
z. B. zwei Metallplatten, angebracht, so daß der Stoff i mit beiden Metallplatten
Berührungsflächen hat, und besteht zwischen diesen beiden Platten ein elektrischer
Spannungsunterschied E, so findet eine Anziehung statt, und die Platten werden einen
Druck auf den Stoff i ausüben. Kann die Platte 2 auf dem Stoff i gleiten, so wird
die Anziehung bewirken, daß zur Hervorrufung eines solchen Gleitens ein stärkerer
Zug z. B. auf die Platte 2 ausgeübt werden muß als nur zur Überwindung der infolge
des Gewichtes der Platte 2 bestehenden Reibung zwischen dem Stoff i und den Platten
2 und 3 notwendig ist.
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Hat der Stoff i ein gewisses, geringes Leitungsvermögen, so werden
die Verhältnisse sich ähnlich gestalten. Die Ladungen, welche von den Platten auf
den Stoff übergehen, können sich dann fortwährend quer durch den Stoff ausgleichen,
so daß ein Strom durch den Stoff entsteht. Zwischen den Berührungsflächen des Stoffes
mit den Platten und diesen Platten selbst wird daher fortwährend ein merklicher
Spannungsunterschied bestehen, selbst wenn die Spannung E eine konstante
Gleichspannung ist. In Übereinstimmung hiermit wird ein beständiger Druck auf den
Stoff und eine beständige Reibung zwischen dem Stoff und den Platten bestehen, solange
die Spannung E aufrechterhalten wird. Übrigens ist der genannte Druck und
die genannte Reibung mit wachsender Spannung E stark ansteigend.
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Mit verschiedenen Arten von Stoffen zwischen den Platten 2 und 3 wird
die zwischen den beiden Berührungsflächen des Stoffes i und den Platten 2 und 3
vorhandene Spannung verschieden sein, selbst wenn die Dicke des Stoffes dieselbe
ist. Diese Spannungsunterschiede an den Trennflächen sind gleich der Differenz zwischen
der Gesamtspannung E und dem Ohmschen Spannungsabfall quer dusch den Stoff, der
von dem Leitungsstrom herrührt. Für einen bestimmten Stoff wird dieser Betrag wachsen,
je dünner man die Stoffschicht nimmt, indem der Spannungsabfall im Innern des Stoffes
dann sinken wird. Es hat sich gezeigt, daß gewisse Stoffe in besonders ausgeprägtem
Grade einen großen Spannungsabfall gerade an der Oberfläche ergeben, so daß der
Druck und die Reibung einen sehr bedeutenden Wert annimmt, auch wenn die Dicke des
Stoffes nicht unbedeutend ist und die Spannung nur mäßig hoch ist. Solche Stoffe
sind vorzugsweise tierische Häute, Gelatine, Celloidin, Nitrocellulose, gewisse
Papiersorten und andere ähnliche organische Stoffe. Auch mehrere schlecht leitende
Mineralien, z. B. Schiefer und Marmor, zeigen diese Eigenschaft, welche auch bei
gewissen Holzsorten beobachtet werden kann. Die hier genannten Stoffe zeigen unter
sich große Verschiedenheiten. Als zwei vorzüglich geeignete Stoffe kommen besonders
Gelatine, die in Form von biegsamen Häuten oder Bändern verwendet wird, und Marmor
in Frage, der in Plattenform Anwendung findet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf
die Verwendung gerade dieser beiden Materialien oder überhaupt eines der hier beispielsweise
genannten Materialien beschränkt.
Ist in Abb. i der Stoff eine ebene,
z. B. i cm dicke Marmorplatte, welche mit der Metallplatte 3 verschraubt oder auf
andere passende Weise, z. B. mittels eines leitenden Klebstoffes, an ihr befestigt
ist, so daß eine innige Berührung entsteht, so wird eine ebene Metallplatte 2 mit
einem Flächeninhalt von z. B. i qcm mit großer Kraft an der Marmorplatte festgehalten
werden. Wenn der Spannungsunterschied E zwischen den Platten und 3 z. B.
330 Volt beträgt, so wird je nach der Genauigkeit des Planschliffes eine
Kraft P von i kg oder mehr notwendig sein, um die Platte 2 an dem Stoff i entlangzubewegen.
Wird eine etwas kleinere Kraft von einem Gewicht oder einer Feder hervorgebracht,
so wird die Platte 2 an der Marmorplatte i festgehalten werden, solange die Spannung
E nicht unter einen gewissen Wert sinkt, wogegen die Platte 2 von der Kraft P zur
Seite gezogen wird, sobald die Spannung abfällt oder verschwindet. Diese Anordnung
ist also ohne weiteres als Nullspannungsrelais verwendbar. Der Stromverbrauch ist
von der Größenordnung 0,0003 Amp. Die Kraft P kann auch senkrecht zur Platte
2 wirken.
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Eine andere Form eines solchen Nullspannungsrelais ist in Abb.2 dargestellt.
Der eine leitende Körper 2 ist hier ein feststehender Metallzylinder, um welchen
ein Band i aus dünner, glatter Gelatine (sogenanntes Gela.tinepapier) liegt, welch
letztere durch zwei ungleich schwere Gewichte P und p oder durch Federn in
Spannung gehalten wird. Die Gelatine ist auf der Oberfläche mit Stanniol, Blattgold
oder einer ähnlichen leitenden Belegung 3 versehen, welch letztere den anderen leitenden
Körper bildet und an welcher der eine Spannungspol liegt, während der andere an
den Zylinder 2 geführt ist. Solange eine gewisse Spannung E besteht, ist die Reibung
so groß, daß die Gewichte die Gelatine nicht bewegen können; fällt oder verschwindet
die Spannung, wird die Reibung vermindert, und die Gelatine gleitet auf dem Zylinder
2. Die Gewichte können dann die Auslösung eines Schalters, das Schließen eines Stromkreises
o. dgl. bewirken. Ist die Spannung E z. B. i io Volt, so kann der Gewichtsunterschied
mehrere Kilogramm betragen, wenngleich die Berührungsfläche der Gelatine mit dem
Zylinder nur einige Quadratzentimeter beträgt. Das kleine Gewicht p braucht nur
wenige Gramm zu wiegen, so daß das Band gerade gespannt gehalten wird. Der Stromverbrauch
des Relais ist nur von der Größenordnung io --, bis io-° Amp. Das Relais kann auch
so eingerichtet werden, daß auch der Leiter 3 feststehend ist, indem das Gewicht
P dann die Gelatine i aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Metallflächen 2 und
3 herausreißen muß. Hierzu ist die doppelte Kraft erforderlich. Selbstverständlich
kann umgekehrt die Gelatine feststehend sein, während die Irraft an den beiden Leitern
2 und 3, welche in diesem Falle Plattenform haben können, angreift.
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Das obengenannte Relais kann nicht wie ein magnetisches Relais seine
Anfangsstellung selbsttätig wieder einnehmen, wenn die Spannung E zurückkehrt. Dies
kann durch eine Anordnung, wie in Abb. 3 dargestellt, erreicht werden, wo die Gelatine
um einen Zylinder gelegt ist, welcher durch einen 'Motor o. dgl. in ständiger Umdrehung
in der Richtung des Pfeiles gehalten wird. Der eire Endpunkt q. der Gelatine ist
hier an einer starken Feder 5 befestigt, während der andern Endpunkt 6 an einer
schwächeren Feder ; angreift, welche nur die Gelatine gespannt halten soll. Doch
können auch Gewichte wie in Abb.2 verwendet werden. Solange die Spannung E besteht,
hält die Reibung zwischen dem Zylinder 2 und der Gelatine i die starke Feder 5 ausgespannt,
während diese Feder sich zusammenzie:it, wenn die Spannung sinkt oder ganz verschwindet.
Kommt die Spannung wieder, so geht der Punkt ¢ in seine frühere Stellung zurück.
Die Organe, welche das Relais bedienen soll, können dann an den Punkt q. gekuppelt
werden. Das Relais kann leicht so eingerichtet werden, daß es selbst den zu der
Umdrehung des Zylinders dienenden Motor steuert, so daß dieser nur arbeitet, wenn
die Feder 5 gespannt werden soll, während eine nicht dargestellte Sperrvorrichtung
verhindert, daß der Zylinder sich gegen die in der Abbildung gezeigte Pfeilrichtung
dreht.
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Der Apparat kann ummittelbar als Telegraphenapparat verwendet werden,
wenn in dem Punkt q. ein Schreibstift angebracht wird. Die für den Betrieb des Apparates
notwendige Spannung (z. B. 4.o bis 8o Volt) wird namentlich bei drahtloser Telegraphie
leicht erreicht, indem man die Schwingungen mittels eines oder mehrerer Elektronenrelais
gleichrichtet und gleichzeitig auf hohe Spannung bringt. Unter diesen Umständen
wirkt ein solcher Telegraphenapparat mit einer mechanischen Kraft, die mindestens
io ooomal größer ist als diejenige eines magnetischen Telegraphenapparates mit gleichem
Energieverbrauch, obwohl die bewegten Teile sehr leicht gehalten werden können;
deshalb registriert der Apparat drahtlose Signale mit kräftiger und deutlicher Schrift
unmittelbar auf Papier.
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Wird die ganze Anordnung so ausgeführt, daß die bewegten Teile eine
sehr geringe Masse bzw. eire kurze Schwingungsdauer für freie Schwingungen haben,
so kann die Anordnung, indem man ihr eine passende Dämpfung
gibt,
als Oszillograph zur Registrierung schneller Schwingungen verwendet werden. Soll
mit einem solchen Apparat die Kurvenform einer Wechselspannung untersucht werden,
muß letztere mit einer passenden Gleichspannung in Reihe geschaltet werden, so daß
die resultierende Spannung trotz der Pulsationen ständig dasselbe Vorzeichen hat.
Um Verzerrungen zu vermeiden, muß die Gleichspannung bedeutend höher als die Spannungsänderungen
sein. Diese zugefügte Gleichspannung kann den Apparat auch zu einem polarisierten
Relais machen. Wenn die Wechselspannung, welche untersucht werden soll, niedrig
ist, kann sie vorerst mittels eines Spannungstransformators herauftransformiert
werden.
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Ersetzt man in Abb. 3 die starke Feder 5 durch eine Membran, welche
in einer Schalldose angebracht ist, so kann der Apparat als Telephon verwendet werden.
Auf diese Verwendung beziehen sich sämtliche in dem Folgenden besprochenen Anordnungen,
obwohl mehrere von diesen auch bei den früher genannten Verwendungen in Betracht
kommen können.
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Die Sprechströme werden vorerst mittels eines Transformators auf passende
Spannung gebracht und diese einer passenden Gleichspannung, der Polarisationsspannung,
überlagert. Die Anordnung ist in Abb.4 dargestellt. Hier bildet die schwache Feder
7 die Spannungszuführung zur Metallbelegung 3 der Gelatine. Das andere Ende des
Gelatinebandes ist an der Membran 16 in der Schalldose 8 mit dem Schalltrichter
9 befestigt. io ist die regelbare Vorspannungsquelle. i i ist die Sekundärseite
des Transformators, 12 seine Primärseite, welche von dem Mikrophon 13 und
der Batterie 14 Sprechströme erhält. Selbst sehr schwache Sprechströme in dem Stromkreis
12, 13, i ¢ können, wenn ein passender Transformator mit großem Übersetzungsverhältnis
verwendet wird, an der Gelatine bedeutende Spannungsänderungen hervorbringen, da
der Ohmsche Widerstand von der Belegung 3 durch die Gelatine i bis zum Zylinder
2 mehrere Megohm beträgt, so daß der Sekundärstrom des Transformators sehr klein
wird. Die Änderungen in der Zugkraft, welche das Gelatineband auf die Membran ausübt,
können dann wirkliche Bruchteile eines Kilogramms betragen, wodurch ganz außerordentlich
kräftige Lautwirkungen erreicht werden können. Da der Apparat den Charakter eines
Relais hat, stellt er zu gleicher Zeit ein Telephon und einen Telephonverstärker
dar; die Energie, welche den Schall hervorbringt, rührt von dem Motor her, welcher
den Zylinder 2 in Umdrehung hält, und nicht von den Telephonströmen. Infolgedessen
erreicht man leicht, daß ein Gespräch, welches auf gewöhnlichen Fernsprechteilnehmerleitungen
mit normalem Mikrophon und dem beschriebenen Apparat als Empfänger geführt wird,
bedeutend kräftiger als die menschliche Stimme wiedergegeben wird, so daß es deutlich
in selbst sehr großen Räumlichkeiten gehört und verstanden werden kann. Es ist deshalb
auch leicht, ein solches Gespräch auf einem Phonographen, Diktaphon o. dgl. aufzunehmen.
In Verbindung mit einem Starkstrommikrophon spricht ein solcher Apparat kräftiger
als irgendein anderer bekannter Sprechapparat. Die Natürlichkeit der Sprache ist
ebenso gut wie bei den bekannten lautsprechenden Telephonen, wenn alles richtig
bemessen ist.
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Anstatt der in Abb.4 dargestellten Schalldose kann jedes andere bekannte,
dazu geeignete schallerzeugende Organ verwendet werden.
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Die S.challdosenmembran bzw. das schallerzeugende Organ kann ganz
oder teilweise von dem Zuge, welcher von der Vorspannung herrührt, entlastet werden
mit Hilfe eines Gegenzuges von einem passenden, nicht dargestellten federnden Organ.
Zwischen der Gelatine und dem Schallerzeuger kann weiter ein Hebelsystem eingeschaltet
werden.
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Wünscht man die Sprache nicht unmittelbar als Schall wiederzugeben,
sondern sie auf einer Phonographwalze o. dgl, aufzuzeichnen, so kann man den Schallerzeuger
durch ein passendes Ritzorgan ersetzen. Jedoch kann man natürlich auch den Schallerzeuger
beibehalten und die Aufnahme dadurch vernehmen, daß man den Schall des Telephons
in einen normalen Schallaufnahmeapparat schickt.
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Ersetzt man in einem derartigen Telephonapparat die Membran und die
Schalldose durch ein oder mehrere kräftige Mikrophone von an sich bekannter Art,
so daß der Zug von der Gelatine auf passende Weise auf das bewegliche System der
Mikrophone übergeführt wird, so erhält man ein sehr kräftiges Telephonrelais.
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Eine-Bedingung für die richtige Wirkungsweise des Telephonapparates
ist, daß sowohl der Zylinder 2 wie die Gelatine i vollkommen glatt und rein sind.
Allmählich wird durch die Abnutzung an den Reibungsflächen etwas Pulver gebildet,
welches die Reibungskraft herabsetzt und schnarrende Nebengeräusche verursacht.
Das Pulver wird von dem Zylinder durch die in Abb. 4 dargestellte Bürste 15 entfernt,
während das Pulver, welches sich an der Gelatine ansammelt, während der Rotation
des Zylinders durch eine in den Zylinder eingedrehte schraubenförmige Furche entfernt
wird, deren Kanten das Pulver hinwegschaben.
In die Furche kann
überdies ein weicher Wollfäden o. dgl. eingelegt werden, welcher das Pulver unmittelbar
hinwegfegt.
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Bei kräftigem Sprechen wird das ausgespannte Gelatineband Neigung
haben, in Eigenschwingungen zu geraten; diese können durch Berührung mit schalldämpfenden
Stoffen, wie Watte, Filz o. dgl., gedämpft. werden.
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Die mechanische Stärke des Gelatinebandes kann durch angeklebtes Papier
. oder ähnliches vermehrt werden: Die Vorspannung, welche gewöhnlich zwischen 25
und z2o Volt liegt, kann als ein Bruchteil der städtischen Spannung genommen werden,
wenn Gleichstrom verfügbar ist. Da Gleichstrom aus einer Zentrale nie ganz gleichförmig
ist, ruft derselbe im Telephon einen stärkeren oder schwächeren Ton hervor; deshalb
entnimmt man besser die Vorspannung aus einem passenden Kondensator (z. B. Mikrofarad),
welcher durch passend große Widerstände oder Induktionsspulen an das Lichtnetz angeschlossen
ist. Ist Gleichstrom aus einer Zentrale nicht verfügbar, so kann die Vörspannüng
mittels einer Batterie von ganz kleinen Trockenelementen her-2-stellt werden.
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Ist die Reibung zu klein, weil der Zylinder oder die Gelatine fettig
o. dgl. geworden ist, wird ein Abwischen beider mit Spiritus die Reibung wieder
verbessern.
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In der Praxis zeigt es sich jedoch, daß es schwierig ist, die Reibung
längere Zeit hindurch gleichbleibend zu halten. Da die Lautstärke dadurch bedingt
ist, daß die Vorspannung allein eine bedeutende gleichbleibende Reibung hervorbringt,
so wird eine selbsttätige Regelung dieser Grundreibung erwünscht sein. Zweckmäßig
verwendet man daher einen Regler, welcher die Vorspannung vermehrt, wenn die Reibung
sinkt, und umgekehrt. Dies kann auf viele Weisen ausgeführt werden. Im allgemeinen
wird die Einrichtung getroffen, daß .eine- Vergrößerung oder Verkleinerung der Grundreibung
auf passende Weise einen Spannungsteiler baeinflußt, von welchem die Vorspannung
abgezweigt und dadurch verkleinert oder vergrößert wird. Die Bewegung des Spannungsteilers
kann z. B. unmittelbar - dadurch erfolgen, daß die Schalldose oder der Zylinder
beweglich angeordnet sind, so daß ihre Stellung zu jeder Zeit durch die Größe der
Grundreibung bestimmt wird, indem eine Feder oder ein Gewicht dem von der Grundreibung
herrührenden Zuge das Gleichgewicht hält. Der bewegliche Kontakt des Spannungsteilers
kann dann an die genannten beweglichen Teile gekuppelt werden.
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Der Spannungsteiler kann z. B. auch mit Hilfe der Änderungen bewegt
werden, welche die Drehzahl des Antriebsmotors infolge der Änderungen der -Grundreibung
erfährt, indem ein Zentrifugalregler- den Spannungsteiler steuert. Man verwendet
dann am besten einen Motor, dessen Drehzahl von der Belastung stark abhängig ist,
z. B. einen Reihenschlußmotor.
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Der .Spannungsteiler kann weiter mit Hilfe der Änderungen bewegt werden,
welche das Drehmoment des Motors infolge der Änderungen der Grundreibung erfährt,
indem ein Dynamometer sich nach der Größe des Drehmomentes einstellt und den Spannungsteiler
steuert. Als Dynamometer kann z. B. das Gehäuse des Motors verwendet werden, wenn
dasselbe achsial drehbar angeordnet ist und mit einer Feder oder einem Gewicht Gleichgewicht
hält.
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Der Spannungsteiler selbst kann wegen der sehr kleinen Stromstärken,
um die es sich handelt, z. B. aus einem Graphitwiderstand mit einer Länge von wenigen
Zentimetern bestehen (Widerstand z. B. 5o ooo Ohm), auf dessen Oberfläche sich eine
sehr leichte Kontaktfeder bewegt.
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Übrigens wird jede andere Anordnung, welche obengenannte Spannungsregelung
bewirkt, verwendbar sein.
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Zwecks Erreichung einer gleichbleibenden Grundreibung kann man statt
obiger Regelung der Vorspannung diese letztere. konstant halten und die wirksame
Reibungsfläche ,ändern. Durch die Flächenänderungen können auch dieselben bewegenden
Organe bewerkstelligt werden, welche, wie oben ausgeführt wurde, zum Steuern des
Spannungsteilers verwendet wurden. Die Flächenänderung selbst kann entweder dadurch
erreicht werden, daß die Gelatine um einen größeren oder kleineren Winkel um den
Zylinder gewickelt wird, oder dadurch, daß die Gelatine nur auf einem Teil ihrer
Länge mit Metall belegt ist, so daß eine Längenverschiebung des Gela.tinebandes
die wirksame Reibungsfläche ändern wird. Eine Ausführungsform des letzten Gedankens
ist beispielsweise in Abb.5 dargestellt. Die Schalldose 8 ist hier auf einem Rohr
t ä angebracht, welches sich um die Achse i9 drehen kann und welches durch einen
Hebel 2o mit dem verschiebbaren Gewicht 2 r verbunden ist. Das Gewicht ist ständig
bestrebt, die Schalldose nach links in Abb. 5 zu wippen; diesem wird jedoch durch
den Zug des Gelatinebandes entgegengewirkt. Die leitende Belegung der Gelatine reicht
nur bis an den Punkt 22. Von dem drehbaren Rohr aus geht senkrecht zur Ebene der
Abbildung ein festes Rohr nach dem Schalltrichter cg. @Vird die Reibung aus irgendeinem
Grunde größer, so wird die Schalldose 8 nach rechts gezogen werden. Hierdurch wird
derjenige
Teil' der metallbelegten Fläche, welcher den Zylinder
berührt, verkleinert, und die Reibung sinkt wieder, bis das Gleichgewicht mit dem
Gewicht 2i von neuem erreicht ist. Das Umgekehrte findet statt, wenn die Reibung
zufällig verkleinert wird. Durch Verstellung des Gewichtes 21 kann man nach Belieben
die Lautstärke des Telephons ändern.
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Eine dritte Form der Flächenänderung wird erreicht, wenn man, wie
in Abb.6 dargestellt, den Zylinder 2 in eine leitende und eine isolierende Hälfte,
23 und 2q., teilt und den Zylinder längs seiner Achse verschiebbar anordnet. Die
metallbelegte Fläche der Gelatine i (Abb. 5) hat mit beiden Hälften des Zylinders
Berührung, und es ist ersichtlich, daß eine achsiale Verschiebung des Zylinders
eine Änderung der wirksamen Reibungsfläche bewirken wird. Die genannte Verschiebung
des Zylinders kann durch eines der oben zur Spannungsregelung beschriebenen Organe
bewerkstelligt werden.
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Übrigens wird jede andere Anordnung, welche obengenaunte Flächenregelung
ausführt, verwendbar sein.
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Bei allen . genannten Regelungssystemen können die Schwingungen des
Reglers mittels Anordnungen an sich bekannter Art gedämpft werden.
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Man kann dem Telephon eine wesentlich andere Ausführungsform erteilen,
indem man statt eines umlaufenden Zylinders eine umlaufende ebene Scheibe benutzt.
Man befestigt dann am besten die Gelatine an einem leichten Stab 26 (Abb. 7), welcher
durch ein ähnliches Hebelsystem 27, wie von Grammophonschalldosen her bekannt, die
Kraft auf die Membran 16 überträgt. Der Stab 26 mit angehefteter Gelatine kann leicht
auswechselbar angeordnet werden. Der Apparat erhält dadurch eine außerordentliche
Ähnlichkeit mit einem Grammophon und kann auch zeit einigen geringen Änderungen
als solches verwendet werden. Entsprechend der in den Zylinder eingedrehten Furche
wird an der Scheibt eine spiralförmige oder in anderer passender Weise geformte
Furche verwendet. Die meisten der Regelungsanordnungen, welche bei. dem Telephon
mit umlaufendem Zylinder beschrieben sind, können in mehr oder weniger angepaßter
Form bei der Ausführungsform mit umlaufender Scheibe verwendet werden.
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Anstatt daß ein Metallzylinder oder eine Metallscheibe umläuft und
die Gelatine mit ihrer Metallbelegung festgehalten wird, kann man natürlich auch
einen mit Gelatine o. dgl. überzogenen Metallzylinder umlaufen lassen, auf dem ein
feststehender Metallstreifen oder ein Streifen aus metallisiertem Papier o. dgl.
gleitet. Da das beschriebene Telephon grundsätzlich mit Telephonströmen ziemlich
hoher Spannung arbeitet, eignet es sich vorzüglich für Verwendung in Verbindung
mit einem Audion oder einem ähnlichen Verstärker, indem die verstärkte Telephonenergie
aus solchen Verstärkern gewöhnlich mit ziemlich hoher Spannung erhalten wird, welche
somit ohne besondere Transformierung für dieses Telephon verwendet werden kann.
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Abb. 8 zeigt beispielsweise ein Schaltungsschema einer solchen Anordnung,
bei welcher gleichzeitig eine. Spannungsregelung verwendet wird, um die Grundreibung
konstant zu halten. 28 ist ein Mikrophonstromkreis, welcher in bekannter Weise den
Spannungsunterschied zwischen der Kathode und der Zwischenelektrode eines Audions
29 bekannterArt becinflußt, wodurch Änderungen in dem von der Gleichstromquelle
31 gelieferten Anodenstrom entstehen, in welchen Stromkreis eine passend große Selbstinduktionsspule
3o eingeschaltet ist.
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32 ist ein großer Ohmscher Widerstand, welcher in Verbindung mit dem
beweglichen Kontakt 35 den oben die Spannungsregelung bewirkenden Spannungsteiler
bildet, welch letzterer in den ebenfalls früher besprochenen Weisen selbsttätig
gesteuert werden kann.
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Das Telephon 33 ist zwischen der Anode des Audions und dem beweglichen
Kontakt 35 des Spannungsteilers eingeschaltet; die Nüllstellung des Kontaktes ist
rechts auf der Abbildung. Zwecks Dämpfung etwa auftretender Schwingungen in der
Spannung der Spannungsquelle 31 ist, wie oben besprochen, die Kapazität 3q. eingeschaltet.
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Aus der Abbildung geht hervor, daß das Telephon 33 unmittelbar von
der Wechselspannung beeinflußt wird, welche an den Endpunkten der Selbstinduktionsspule
3o herrscht, und welche von den Änderungen der Stromstärke in dem Hauptstromkreis
des Audions herrührt.
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Anstatt einer Selbstinduktionsspule 30 kann ein passend großer Ohmscher
Widerstand verwendet werden, der auch einen Parallelwiderstand zu der Berührungsfläche
der beiden Körper darstellt, in welchem Falle der Kontakt des Spannungsteilers eine
neue Stellung weiter links in der Abbildung erhält. Schließlich kann eine Vereinigung
von Widerstand und Selbstinduktion benutzt werden.
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Verbindet man den einen Endpunkt q. des Gelatinebandes mit einem Strom-
oder Spannungsregler passender bekannter Art, so kann eine solche Vereinigung von
dem in Abb.8 dargestellten Apparat und genannten Regler als selbsttätiger Strom-
oder Spannungsregler wirken, wenn der Strom oder die Spannung, welche geregelt werden
soll, dem Spannungsunterschied
zwischen den Leitern 2 und 3 proportional
ist.