Neuerungen auf dem Gebiete der Schwachstromtechnik. Von Dr. Karl T. Fischer. Neuerungen auf dem Gebiete der Schwachstromtechnik. I. Der Telephonograph. 1. Prinzip. Der Telephonograph, oder wie der Erfinder, der dänische Ingenieur Voldemar PoulsenV. Poulsen, Das Telegraphophon, Drude's Annalen der Physik, 3 1900 S. 754 ff. (1899), den Apparat nannte, das Telegraphon, hat wie das Telephon den Zweck, das gesprochene Wort oder überhaupt den Schall in die Ferne zu übertragen, löst jedoch noch die weitere Aufgabe, die Uebertragung an der Empfangsstelle zu fixieren, so dass das fixierte übertragene Gespräch beliebig oft und zu einer beliebigen Zeit abgehört werden kann. Das Telegraphon löst also dasselbe wie Telephon und Phonograph zusammen. Die Art der Uebertragung ist der telephonischen sehr ähnlich. Bekanntlich werden im Mikrophon, das im Prinzip aus stromdurchflossenen Kohlekontakten besteht, beim Sprechen auf die Mikrophonplatte die im Kontakt stehenden Kohlestückchen mehr oder weniger fest aneinander gepresst und dadurch die Widerstände, die der die Kontakte passierende elektrische Strom eines galvanischen Elementes findet, verkleinert oder vergrössert, so dass in dem Stromkreis während des Sprechens auf die Mikrophonplatte Schwankungen der Stromstärke entstehen. Ist in den Stromkreis eine Spule, welche den Stahl- oder Eisenkern eines Telephons umgibt, eingeschaltet, so wird infolge der Stromschwankungen dieser Kern verschieden stark magnetisiert und dadurch die vorgelegte Eisenmembran des Telephons verschieden stark herangezogen und somit die umgebende Luft in rhythmische Bewegung versetzt, so dass das Ohr Schallempfindungen empfängt, welche im Rhythmus der in das Mikrophon gesandten Schallwellen aufeinander folgen. Statt dass die Schwankungen im Mikrophon selbst in die Telephonspule geleitet werden, werden sie oft benutzt, um in einer Induktionsspule entsprechende Induktionsstromstösse hervorzubringen, die nun erst in die Ferne zum Telephon geleitet werden. Textabbildung Bd. 316, S. 741 Fig. 1. Im Telephonographen werden die durch das Mikrophon hervorgebrachten Stromschwankungen dazu benutzt, um einen Elektromagneten oder ein Elektromagnetpaar (Hufeisenelektromagnet) verschieden stark zu magnetisieren und dadurch auf einem rasch vorbeigeführten Draht D (Fig. 1) oder dünnemStahlband B (Fig. 2) quer zur Längsrichtung Pole hervorzurufen. Textabbildung Bd. 316, S. 741 Fig. 2. Merkwürdigerweise bleibt die auf einem Stahlband oder Stahldraht in dieser Weise erzeugte komplizierte Magnetisierung erhalten, wenn man das Band aufwickelt, und verschwindet selbst dann nicht, wenn man das Band an einem Elektromagneten – „dem Empfangsmagneten“ – nahe vorbeiführt und dadurch in dem Elektromagneten Induktionsströme hervorruft. Hat man das Stahlband rasch genug bewegt, was für ein Band von 3 mm Breite und 0,05 mm Dicke bei einer Geschwindigkeit von 2 m/Sek. bis 10 m/Sek. der Fall ist, so sind auf demselben entsprechend den einzelnen Schallwellen eine grosse Anzahl von einzelnen Magnetpolen hervorgerufen worden; bewegt man daher dieses magnetisch beschriebene Stahlband mit gleicher Geschwindigkeit an einem Empfänger vorbei, der genau so wie der Schreibelektromagnet gebaut ist, so werden in diesem Ströme induziert, welche im Rhythmus der ursprünglichen Schallbewegung aufeinander folgen und welche daher, durch ein Telephon geleitet, dieses das an der Sendestation aufgegebene Gespräch reproduzieren lassen. Textabbildung Bd. 316, S. 741 Fig. 3. 2. Praktische Ausführung. Im sogen. Drahtapparat (Fig. 3) ist der etwa 1 mm starke Stahldraht in einen feinen Gewindegang eingelegt, welcher in einen Cylinder von etwa 14 cm Durchmesser und 28 cm Länge eingeschnitten ist und etwa 100 m Draht aufnehmen kann. Der Cylinder wird mittels Elektromotor in gleichmässige Drehung versetzt und während der Drehung durch den Schreibelektromagneten, dessen Kern aus 1 mm starkem, weichstem schwedischen Eisen und dessen Wickelungen auf feinstem Relaisdraht hergestellt sind, magnetisiert; die Fortbewegung des Elektromagneten erfolgt dadurch, dass er vermöge der Form seiner Pole und seines Eigengewichtes an dem Draht entlang gleitet. Textabbildung Bd. 316, S. 742 Fig. 4. Will man das Gespräch reproduzieren, so wird der Elektromagnet in die Anfangsstellung zurückgebracht, was bei mehreren Apparaten automatisch besorgt wird, und nun mit einem Telephon verbunden. Dreht sich die Walze mit genau derselben Geschwindigkeit wie bei der Aufnahme des Gespräches, so gibt der Telephonograph dasselbe getreu wieder; das überraschendste ist dabei, dass die Wiedergabe mit grosser Intensität und Genauigkeit erfolgt, sowie dass ein Gespräch mehr als 10000 mal abgehört werden kann, ohne dass eine Schwächung eintritt. Will man mit demselben Band ein anderes Gespräch aufnehmen, so wird erst der Draht entmagnetisiert, indem der genannte Elektromagnet mit einem genügend starken konstanten Strom beschickt wird, und nun während er über den Draht gleitet, die dort liegenden Polaritäten verwischt, d.h. „löscht“. Textabbildung Bd. 316, S. 742 Fig. 5. Der Bandapparat (Fig. 4), welcher ermöglicht, ein längeres Gespräch aufzunehmen als der Drahtapparat, benutzt als Gesprächsträger, statt des Drahtes, ein Stahlband, das wie oben angegeben, quer magnetisiert und wie der Streifen eines Morsetelegraphen von einer Walze auf eine andere aufgerollt wird. Da das Band mit einer Geschwindigkeit von2 m/Sek. bewegt wird, so werden in der Minute ungefähr 120 m Band verbraucht; nachdem man ohne weiteres 1 bis 2 km Band aufrollen kann, so lässt sich ein Gespräch von 16 bis 18 Minuten Dauer mit dem Apparat fixieren. Wird statt des zweipoligen Schreibmagneten ein einpoliger verwendet, so muss die Geschwindigkeit des Bandes viel grösser sein und 16 bis 20 m betragen. 3. Verwendung. a) Das Bandtelegraphon gestattet ohne weiteres, bei Abwesenheit des telephonisch Angerufenen vermittelst einer automatischen Auslösung, die beim Anruf erfolgt, dem Anrufer eine Mitteilung zukommen zu lassen, wie z.B. „N. N. ist zur Zeit nicht anwesend; bitte um 3 Uhr wieder anzurufen“, oder „N. N. ist nicht anwesend, bitte sprechen Sie in den Telephonographen“. Kommt dann N. N. später nach Hause, so kann er das Gespräch ohne weiteres abhören. b) Es kann ein telephonisch aufgenommenes Gespräch gleichzeitig von einer grösseren Anzahl von Personen abgehört werden; es dient dazu folgende Einrichtung, welche als „Telephonzeitung“ bezeichnet werden kann (Fig. 5). Ein endloses, rasch rotierendes Stahlband ist über zwei Rollen gespannt und wird mittels Mikrophon und Sprechmagneten beschrieben. Unten ist dann eine entsprechende Anzahl von Abhörelektromagneten angebracht, deren jeder mit dem Telephon eines Zeitungsabonnenten in Verbindung steht. Nachdem eine Bandstelle den letzten Abhörmagneten passiert hat, wird sie durch den Löschmagneten für eine neue Aufnahme vorbereitet; eine dauernde Aufbewahrung der Magnetschrift findet also hier nicht statt. Dass bei dem Passieren des Löschmagneten das Band eine konstante Quermagnetisierung erfährt, ist nicht schädlich, sondern hat sich im Gegenteil als so nützlich herausgestellt, dass man, auch wenn ein Band neu beschrieben werden soll, erst dasselbe an einem konstant magnetisierten Elektromagneten vorbeiführt und so eine konstante Quermagnetisierung hervorruftErnst Ruhmer, Wirkungsweise des Polarisationselements beim Telephonographen, Phys. Zeitschrift, II 1900 S. 129.. Textabbildung Bd. 316, S. 742 Fig. 6. c) Der telephonische Multiplikator E. S. Hagemann's eines Mitarbeiters von Poulsen, ermöglicht ein einmal aufgegebenes Gespräch mit mehrfach verstärkter Intensität wiederzugeben; er besteht aus mehreren n (Fig. 6) parallel zu einander stehenden und über dieselbe Walze gespannten Stahldrähten oder -bändern; von der Mikrophonleitung her wird der Sprechmagnet „S“ erregt und durch ihn auf dem Bande ein Gespräch fixiert; abcd... n sind Abhörmagnete, welche aber selbst sofort wieder mit Schreibmagneten a1b1c1d1 ... n1 in Verbindung sind; während daher unter den Abhörmagneten n ... dcba das durch S beschriebene Band vorbei bewegt wird, werden gleichzeitig in n1 ... d1c1b1a1 die Bänder n ... 54321 beschrieben. Ordnet man daher weiter die Abhörmagnete α1α2α3 ... αn in solchen Lagen an, dass sie von den durch abcd ... n nacheinander identisch beschriebenen Stellen gleichzeitig passiert werden, und schaltet man die Abhörmagnete α1α2α3 ... αn hintereinander in die Telephonleitung des Abnehmers ein, so addieren sich hier die in den einzelnen Magneten induzierten elektromotorischen Kräfte und bringen in dem Telephon eine n-fache Lautverstärkung hervor – erfüllen also denselben Zweck, den man durch das viel angestrebte, aber noch nicht gefundene telephonische Relais erreichen wollte. Textabbildung Bd. 316, S. 743 Fig. 7. d) Die Multiplextelephonie, welche von P. O. Petersen ersonnen wurde, sei an dem Beispiel einer Duplextelephonie klargelegt: sie bezweckt auf ein und derselben Fernleitung gleichzeitig zwei oder mehrere Gespräche unabhängig voneinander zu führen und wird dadurch in der einfachsten Weise ermöglicht, dass man als Schreib- bezw. Abhörmagnete nicht einfache Hufeisen elektromagneten, sondern kompliziertere Kombinationen von Magneten verwendet, die dann auch ihre besonderen komplizierteren Magnetfelder hervorbringen. Verbindet man z.B. als Schreibmagnete zwei Hufeisenelektromagnete, welche nach Fig. 7 mit ihren Wickelungen hintereinander geschaltet sind und welche von der Induktionsspule eines Mikrophons aus magnetisiert werden, so werden sie auf dem Stahlband Doppelpole hervorrufen, und wenn man diese unter einem identisch gebauten Doppelmagnetsystem hinwegführt, so werden dort Ströme induziert, welche dieselben Pulsationen zeigen wie diejenigen, welche das Schreibmagnetsystem umflossen hatten. Ein verschieden gebautes Magnetsystem würde dagegen keine genaue Reproduktion ermöglichen; ein Magnetsystem, das wie E3E4 geschaltet ist (Fig. 8), wo also beide Elektromagnete gegeneinander geschaltet sind, würde überhaupt keine Wirkung ergeben, da die Doppelpole SS bezw. NN in E3 und E4 entgegengesetzt gerichtete elektromotorische Kräfte induzieren würden. Textabbildung Bd. 316, S. 743 Fig. 8. Würde man dagegen E3 und E4 als Schreibmagnete verwendet haben, so würden E3 und E4 auch wieder als Hörmagnete eine richtige Reproduktion liefern, dagegen E1E2 als Abhörmagnete unbrauchbar sein. Verwendet man als Schreibmagnete 1. ein Magnetsystem E1E2, die gleichsinnig gewickelt sind, und 2. ein Magnetsystem E3E4 die in verschiedenem Sinn gewickelt sind, so kann man zwei Gespräche auf demselben Band fixieren; das Band, das die beiden Gespräche trägt, ist dabei so magnetisiert, wie es sich aus der Uebereinanderlagerung der durch beide Magnetsysteme hervorgerufenen Polaritäten ergibt. Führt man ein so beschriebenes Band an einem einfachen Hufeisenmagneten als Abhörmagneten vorüber, so hört man die beiden Gespräche wirr durcheinander; man erhält in ihm Ströme, die sich als Resultanten infolge der Teilmagnetisierungen durch ElE2 bezw. E3E4 ergeben. Sowie man dagegen als Abhörmagnete nur ein System E1E2 verwendet, hört man nur das von E1E2 aufgeprägte Gespräch; ein System E3E4 gibt nur ein Gespräch wieder, das durch E3E4 aufgegeben war. Durch die in einem solchen einfachen Hufeisenmagneten m infolge der komplizierten Magnetisierung hervorgerufenen Ströme lassen sich sogar mittels eines zweiten einfachen Hufeisenelektromagneten als Schreibmagneten auf einem zweiten Stahlband genau dieselben magnetischen Verteilungen hervorbringen, wie sie E1E2 und E3E4 zusammen hervorgebracht haben, und wenn man daher neuerdings dem zweiten Stahlband genau gleich gebaute und in genau gleichen Abständen befindliche Magnetsysteme E1E2 bezw. E3E4 als Hörmagnetsysteme gegenüberstellt, so ist man im stande, mit diesen die magnetische Verteilung in ihre Komponenten zu zerlegen und die einzelnen Gespräche getrennt aufzufassen. Fig. 9 zeigt die Anordnung einer Linie mit Petersen'scher Duplextelephonie, in der Absenderstation können zwei Teilnehmer I und II gleichzeitig auf ein und dasselbe Band sprechen, während dasselbe wie bei der Telephonzeitung abrollt, und in der Empfangsstation können zwei mit den entsprechenden Hörmagnetsystemen 1 und 2 ausgestattete Teilnehmer, und zwar jeder, das ihn betreffende Gespräch abhören. Es ist dazu nur nötig, dass die korrespondierenden Teilnehmer I und 1 bezw. II und 2 ein und dasselbe Magnetsystem E1E2 bezw. E3E4 benutzen. Man sieht ohne weiteres, dass sich durch Verbindung von mehreren Paaren von Elektromagneten noch mehrere Gespräche gleichzeitig auf derselben Linie übertragen lassen. Textabbildung Bd. 316, S. 743 Fig. 9. 4. Zu einer allgemeinen Einführung ist der Telephonograph noch nicht gelangt; von seiner Brauchbarkeit konnte man sich jedoch bereits auf der Pariser Weltausstellung öffentlich überzeugen, und jeder der ihn hörte, war von der Genauigkeit überrascht, mit welcher die Wiedergabe erfolgte und von der Reinheit des Klanges, die den Telephonographen vor dem gewöhnlichen Edison'schen Phonographen auszeichnet. Was vorläufig der allgemeinen Einführung des Telegraphophons noch im Wege steht, ist, dass er einen höheren Energieaufwand erfordert als der Mikrophon-Telephonbetrieb, da das Band mechanisch in Bewegung gesetzt werden muss, dass die Kosten des Apparates wegen der grossen Menge des nötigen Schreibmaterials noch ziemlich hohe sind – legt man einen Preis von 20 Pfg. für 1 m Stahlband zu Grunde, so erfordert ein Band von 2 km Länge bereits 400 M. – und dass die Selbstinduktion des Schreibelektromagneten, an dem das Stahlband bezw. der Stahldraht rasch vorübergeführt werden muss, ziemlich gross ist, so dass mit hohen Spannungen gearbeitet werden muss und Nebenschlüsse in den Fernleitungen, die schon beim Telephon störend wirken, sich recht unliebsam bemerkbar machen. Auf isolierten und von Nebenschlüssen freien künstlichen Leitungen mit einer Länge von 150 km, die die entsprechenden Selbstinduktionen und Kapazitäten enthielten, konnte man ohne Schwierigkeit gute Phonogramme erhalten. Als Lokalphonograph ist der Telephonograph dem Edison'schen mechanischen Phonographen insoferne weit überlegen, als er mit Leichtigkeit grössere Gespräche aufnehmen kann und diese mit grosser Klarheit und Deutlichkeit reproduziert, sowie dass die Auslöschung eines Gespräches in bequemster Weise und ohne Abnutzung des Schreibmaterials erfolgen kann, wenn er auch an Lautstärke dem mechanischen Phonographen noch nachsteht. Ohne Zweifel hat Poulsen mit dem Telegraphophon auf ein neues Gebiet hingewiesen, das lebensfähig sein wird und das nicht nur selbst hoher Vollendung fähig ist, sondern zur Uebertragung auf andere Gebiete hohe Anregung bietet. Das Photographophon Ruhmer's, in dem gewissermassen eine Uebertragung des Telegraphophonprinzips aufdas optische Gebiet sich verkörpert, ist eines der interessantesten Beispiele dafür, auf das hier deshalb nicht näher eingegangen werden soll, weil in dieser Zeitschrift an anderer Stelle ein Originalbericht erstattet werden wird. (Fortsetzung folgt.)