DE127475C

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PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Ja 127475 KLASSE 2\g. Yes 127475 CLASS 2 \ g.

P. O. PEDERSEN in KOPENHAGEN. Resonanzrelais.P. O. PEDERSEN in COPENHAGEN. Resonance relay.

Patentirt im Deutschen Reiche vom a6. Februar 1901 ab.Patented in the German Empire from a6. February 1901 onwards.

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.The relays currently used in electrical engineering consist of an electromagnet, which, when currents flow through its turns, attracts an anchor or repel; in the latter case the anchor must be polarized.

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.These relays are highly developed, so that their sensitivity is extraordinary is large, d. H. the anchor will move if there is even a minimal current through the windings the electromagnet is directed, move. However, they also have some shortcomings, Two of which, in particular, play a great part, and are often highly injurious.

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.The first deficiency is that these relays, in order to be sensitive, use an electromagnet with many turns and a fairly closed magnetic field, to provide a low resistance to the magnetic lines of force.

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.These circumstances mean, however, that the relay has a great resistance and a high resistance Self induction. As these relays are often used in electrical lines, through which quickly varying electrical currents (telegraph and telephone lines) are used the great resistance, and especially the high self-induction, produce one considerable attenuation of the currents passing through the lines.

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.The second deficiency of the current relays is that they are not only used for the current impulses are intended to trigger them, are sensitive, but also to all other currents, if only they have enough strength. The foreign currents can trigger the relay, whether they are direct currents or alternating currents.

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.The present relay is distinguished by the fact that it differs from the two above Deficiency is free because, on the one hand, its resistance and self-induction are greatly reduced and on the other hand it is only sensitive to alternating currents of a certain frequency.

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.The relay consists of one or more mounted in a magnetic field electrical conductors that can be vibrated fairly easily. the The shape of this ladder as well as its support is therefore mainly related to that of the in bodies used in acoustics to produce and analyze sound vibrations (e.g. Strings that are stretched between two points, bars clamped at one end, Tuning forks, plates, bells and tubes) match. Of course you can also slower (pendulum) and faster oscillations than those that the ear can grasp can be considered.

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 KräfteThe alternating currents acting on the relay are sent through the conductors mentioned above; and because these are in a magnetic field, they are energized whose magnitude in each moment is influenced by the instantaneous electric current is proportional since the magnetic field is constant while the direction of the forces

stets sowohl zu der Richtung des Stromes als auch zu der der magnetischen Kraftlinien senkrecht steht.always perpendicular to both the direction of the current and that of the magnetic lines of force stands.

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.If the period of the alternating current corresponds to the period of the natural oscillation of the conductor collapses, the conductor comes into strong oscillation, while direct currents and Alternating currents with a different period flow through the conductor without it to communicate a movement worth mentioning. Of course it's like acoustics here, that alternating currents, the period of which corresponds to the period of the natural oscillation of the conductor in simple terms Numerical ratio is on the resonance relay can also act.

Beispielsweise werden einige Ausführungsformen angegeben. For example, some embodiments are given.

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 Fig. 1 and 2 show sections through an embodiment in which the attached conductor in the magnetic field is a stretched wire. A is a board on which the metal stands B ₁ and B _{2 are} attached. The conductive wire D is tensioned _{between JB 1} and B ₂ by the screws C ₁ and C ₂ on B ₁ and B _2. The center of D is in the field formed by the permanent magnet E. If the wire D is brought out of its rest position and released, it will vibrate around its rest position, the frequency η of which is given by the equation η = 9.8i - P

dargestellt ist, wo / die Längeis shown where / the length

des Drahtes D in Metern, P seine Spannung in Kilogrammen und j? das Gewicht von einem Meter des Drahtes ebenfalls in Kilogrammen bedeutet.of the wire D in meters, P its tension in kilograms and j? the weight of one Meter of the wire also means in kilograms.

Der verhältnifsmäfsig grofsen Dämpfung wegen kommt der Draht D doch bald wieder in Ruhe.Because of the relatively large damping, wire D will soon come back in peace.

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.If a direct current or an alternating current with a frequency different from η is sent through the wire D , it will move a little; but these movements will only be minimal. If, on the other hand, an alternating current of frequency η is sent through the wire, it vibrates strongly, as the effect of each current impulse is added to the effects of the previous one. The greater the oscillation of the wire, the greater the amount of energy that is supplied to the wire at the same current intensity during each oscillation.

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 /.The vibrations carried out by the wire D can either be used directly as a signal, or they can trigger a local signaling device. The latter arrangement is shown in FIG. A, B ₁ , B ₂ , D and E have the same meaning as in FIG. 1. In FIG. 3, the generator G is shown for the alternating currents of the frequency η . A pin F is attached to the wire D , which comes into contact with the plate F ₁ due to the vibrations of D and thereby closes a local circuit in which the element H is switched on. This element sends its currents through the signal apparatus / which is also switched on in the local circuit.

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.Of course, the string D can consist of several strings which are isolated from one another and through which the current of the generator G flows. However, the individual strings must be flown through in the same direction. Fig. 4 schematically shows the circuit when D consists of three strings.

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.In order to increase the sensitivity, the attenuation can be reduced. This can in the present case it occurs because the string D is evacuated or almost evacuated Space is attached and because the stand that carries the string is very stiff is made so that it does not resonate appreciably with the string.

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.The sensitivity can also be increased by increasing the intensity of the magnetic field in which the string D is located, and by the fact that one expands the magnetic field so that the whole length of the string D is in it. If desired, the magnetic field can be generated by an electromagnet and several independent resonance relays can be used in the same field be attached.

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.Another form of resonance relay is shown in FIGS. Two tuning fork-like bodies I ₁ and b ₂ are mounted on a common solid foot piece α . On the ends of the legs of b ₁ and b ₂ are the non-conductive blocks C ₁ , c \, C ₂ and c ' ₂ , between the blocks C ₁ and C ₂ is the conductor D ₁ , between the blocks c \ and c' _{2 of} the conductor D ₂ attached. The conductors D ₁ and D are connected one behind the other in the electric long-distance line, so that the alternating currents produced by the generator G run through both (FIG. 6). The whole apparatus is placed in a magnetic field in the direction of the line of force h (Fig. 5). If the generator G generates an alternating current, the frequency of which corresponds to the frequency of the two tuning forks b ₁ and b ₂ , the system starts to vibrate strongly, which are used in FIGS. 5 and 6 to trigger the local signal apparatus /.

Die Wirkung wird natürlich dadurch vergröfsert , dafs man die Anzahl der Drähte vergröfsert. The effect is, of course, increased by increasing the number of wires.

Wie früher erwähnt, soll das Resonanzrelais besonders in der Telephon- und Telegraphentechnik angewendet werden. In der TelephonieAs mentioned earlier, the resonance relay is said to be particularly useful in telephone and telegraph technology be applied. In the telephony

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.The resonance relay is particularly suitable for the signal relay, whereby the subscribers contact the telephone exchange to replace. The signaling devices that were used during the Conversation between two correspondent subscribers are switched on, often have a very damaging effect on the goodness of the conversation. If you use the resonance relay in this case, one almost completely eliminates this disadvantage.

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.The resonance relay can be used for multiplex telegraphy directly by being in the transmitting station several generators each in series for a current with a certain frequency or be switched on in parallel in the telegraph line. Are at the receiving station then the corresponding resonance relays tuned to the different frequencies are appropriate. Telegraphing itself can, of course, be just as it is now in different ways Wise done, e.g. B. by the fact that the current of the generators is interrupted, one can use the associated resonance relay Close or interrupt corresponding local circuits.

Claims

Patent claim:
Resonance relay, in which a varying electric current of a certain frequency sets in motion a conductor through which the current flows, the frequency of which corresponds to the frequency of the current during its own oscillation, characterized in that the conductor is placed in a magnetic field and the Movement produced in this way without self-interruption of the operating current is either used directly as a signal or to act on signaling apparatus or the like.

For this purpose ι sheet of drawings.