Signalübertragungsanlage mit Lichtblitzen als Übertragungsmittel Im Sehweizer Patent Nr. 310373 wird ein Signalübertragungsverfahren mittels Licht impulsen bei Anwendung geeigneter Sender und Empfänger vorgeschlagen. Obwohl der artige Signalisiereinrichtungen überall dort Anwendung finden können, wo es auf Ver ständigung mit, einfachen Mitteln auf kurze Entfernung zwischen beweglichen Stationen ankommt, sind sie besonders für Signalüber tragung im Strassenverkehr als sogenannte Überholmelder sehr gut geeignet.
Die vorliegende Erfindung hat einen pas senden, mit einfachen Mitteln herstellbaren Sender oder Geber für derartige Signalüber tragung zum Gegenstand. Wie bereits in dem genannten Patent erläutert, kommt es darauf an, dass die vom Geber ausgesandten Lieht- blitze kürzer sind und eine grössere Anstiegs steilheit haben als sonst in der Natur oder im Verkehr vorkommende Lichteffekte. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Lichtblitze nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes eine Zeitdauer von weniger als 10-5 Sekunden haben. Dabei ist es erstrebenswert, mit gerin gem Aufwand möglichst helle Lichtblitze zu erzeugen, um auch grössere Entfernungen durch Signalgebung zu überbrücken und much bei schlechter Sicht, wie z.
B. im Nebel, den Signalempfänger noch zum Ansprechen brin gen zu können.
Der Geber in der erfindungsgemässen An lage wird vorzugsweise zum Betrieb in Ver- bindung mit Personenkraftwagen und zur Speisung aus der Batterie des Wagens gebaut. Von der Batterie wird Strom über einen vom Fahrer zu betätigenden Druckknopf oder Schalter der Impulslampe zugeführt. Der Strom wird hier während der Signalgebung durch einen Unterbrecher (Wagnerscher Ham mer) in Stromimpulse zerlegt, die in einem Transformator (Zündspule) wirksam werden und hochspannungsseitig einen Kondensator aufladen, der anderseits in einem Entlade stromkreis mit Funkenstrecke angeordnet ist.
Zwecks Geringhaltung der Leitungsindukti vität im Entladestromkreis ist der Kondensa tor zweckmässigerweise in unmittelbarer Nähe der Funkenstrecke angeordnet, über die sich der Kondensator nach jeweiliger Aufladung periodisch entlädt. Durch richtige Anpassung der Entladestromkreiskonstanten werden Licht impulse durch den Entladefunken mit einer Zeitdauer von weit weniger als 10-5 Sekun den erzielt, auf die der Empfänger abge stimmt ist und die er gut verarbeitet.
Licht blitze dieser Art, die bislang vorwiegend für photographische Aufnahme von sieh schnell be wegenden Objekten Verwendung fanden, wur den vom Erfinder bereits in der Stroboskopie zur Anwendung gebracht und in seinem deut schen Patent Funkenstreeke für Strobo- skopie5>, DP Nr. 826369, beschrieben.
Sie wer den hiermit jedoch erstmalig als Alittel für die optische SignalübertragLingeingesetzt. Zum besseren Verständnis wird der Erfin dungsgegenstand nunmehr an einem Ausfüh rungsbeispiel, das besonders für den Gebrauch als Überholsignalgeber eines Personenkraft wagens entwickelt wurde, an Hand der Zeich nung beschrieben. Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Geber, der als Impulslampen-Scheinwer fer gebaut ist, im Vertikalschnitt, während Fig. 2 die Schaltung der Lampe zeigt.
Die den Lichtblitz aussendende Funken strecke ist in einem abgeschmolzenen Kolben 1 untergebracht. Es kann hier eine handels übliche Autolampe mit Edelgasfüllung (Argon) Verwendung finden. Die Lampe ist in einem Parabolspiegel 2 so angeordnet, dass sieh die Funkenstrecke im Brennpunkt der Parabel befindet. Ein vor der Lampe montiertes Streu glas bewirkt eine Streuung des ausgesandten Lichtstrahls von l0-15 Grad. Unmittelbar neben den Klemmen der Lampe hinter dem Parabolspiegel liegen die Entladungskonden satoren 3, die im Ausführungsbeispiel als zwei keramische Tellerkondensatoren dargestellt sind und eine Kapazität zwischen 102-105 pF haben.
Die Anordnung in unmittelbarer Nähe der Kontakte der Soffittenlampe ist äusserst wichtig, um die Induktivität des Entladungs kreises so niedrig wie nur möglich zu halten (weit unter 10-7 Henry), um dadurch Ent ladungsblitze zu erzielen, deren Dauer im Be reich von Mikrosekunden liegt, die sonst in der Natur nicht vorkommen und auf die der Emp fänger besonders abgestimmt ist. Die theore tische Ableitung für die Erzielung der gün stigsten Entladestromkreisverhältnisse durch Annäherung an den aperiodisehen Grenzfall, wurde in dem DP Nr.836410 des Erfinders: Optisches Durchstrahlungsverfahren für stark absorbierende Medien gegeben und ist bei der vorliegenden Anwendung berücksichtigt wor den.
In dem zwischen Parabolspiegel 2 und Blechgehäuse 7 befindlichen Zwischenraum ist der Unterbreeher 5, ein parallel zu den Unter- breeherkontakten geschalteter Entfunkungs- und Entstörungskondensator 6 und der zur Erzeugung der zum Laden der Entladungs- kondensatoren 3 ,erforderlichen Hochspannung notwendige Transformator 4, in Form einer Zündspule, untergebracht. Eine passende Halterung 8 ermöglicht es, die beschriebene Impulslampe, in der Höhenlage schwenkbar, mit der Achse in Fahrtrichtung des Kraft wagens zu montieren.
Die Klemmschraube 9 dient zur Verbindung der Lampe mit dem für den Fahrer bequem anzuordnenden Betä tigungsschalter und von da zum positiven Pol der Batterie. Der Minuspol liegt am Gehäuse der Lampe und ist dadurch mit dem Chassis in Verbindung.
In dem Schaltschema Fig. 2 sind die ent sprechenden Elemente mit den gleichen Bezugs ziffern wie in der Schnittabbildung versehen, und es ist daraus die elektrische Schaltung klar ersichtlich. Der Betätigungsschalter oder Drucllinopf ist bei 10 angedeutet.
Zur konstruktiven Dimensionierung einer Lichtblitzgeberanlage mit Speisung aus Bat teriestrom hat man nach folgender Lehre zu verfahren: Man geht aus von der gewünschten Blitzenergie des Gebers, die in diesem Beispiel zu 1/1o Joule gefordert sei. Das Entladungs gefäss, zweckmässig in Form einer Soffitte aus geführt, habe eine Durchbruehsspannung LT von 5 kV.
Der benötigte Entladekondensator zur Speisung der Funkenstrecke hat die Energie E = ¸ C ³ U2, somit
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Die Aufladimg dieses Kondensators geschieht nun durch öffnen des Primärkreises des Transformators 4, an dessen Sel#:iuidärwiek- lung dieser Kondensator liegt.. Die dureli den fliessenden Primärstrom investierte magne tische Energie muss somit. etwas grösser als 1 \1 o Joule, beispielsweise 1,15 Joule, sein.
Dann ist bei einer handelsüblichen Zündspule von etwa 1/1o Henry Induktivität wegen <I>E =</I> 1@1 <I>L</I> I= der benötigte Primärstrom
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Die Primärwicklung m.uss also aus einem Draht von einer solchen Stärke ausgeführt sein, dass mindestens 2 A bei der zugrunde gelegten Spannung fliessen, die Höhe der Pri märspannung, ist im Prinzip belanglos.
Um nun eine geringe Spannungsabhängigkeit zu Haben und Beschädigung der Spule durch zu hohen Strom zu vermeiden, wendet man zweck mässig das Prinzip des W agnerschen Hammers an, derart, dass bei Erreichen des Stromes von etwa 2 A der Stromkreis automatisch geöffnet, wird, somit ein Blitz entsteht und anschliessend der Wagnersche Hammer den Primärkreis schliesst, bis erneut der Strom auf 2 A ange stiegen ist usw. Die Höhe der sekundärseitigen Leistung im Entladungsstromkreis ist von der Dimensionierung der aufladenden Induktions spule unabhängig, da der Durchschlag wegen des Entladungsgefässes bei konstanter Span- nung, im Beispiel ä kV, erfolgt.
Bei einer erreichbaren Induktivität im Entladungs stromkreis von 0,03 uH ist der maximale Ent ladungsstrom etwa, bei Vernachlässigung des Widerstandes, errechenbar aus
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Hierin bedeutet LS die Sekundärkreisindukti vität, hier 0,03 uH CS im Beispiel 8000 pF US im Beispiel 5000 V IS # 2500 A, die Spitzenleistung im Ent ladungskreis pauschal gerechnet
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die im Lichtblitz ausgesandte Lichtleistung in der Spitze bei einem Wirkungsgrad von 5% somit etwa 300 kW, auf diese Spitze anstei gend in einer Zeit
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Als Isoliermaterial zur hochspannungs seitigen Lampenhalterung ist es zweckmässig,
zur Wahrung der Unabhängigkeit von Feuch tigkeitseinflüssen Akrylharz oder Bernstein isolation zu verwenden und zur Imprägnie rung Paraffin oder andere wasserhautabwei sende Isoliermittel.
Für Anwendung einer Impulslampe in Lichrtschrankensystemen ist die Verwendung einer Linse oder eines Linsensystems meist zweckwässiger als die eines Spiegels. Die induk tionsarme Leitungsführung zwischen Konden sator und Funkenstrecke geschieht alsdann durch Bandleitungen kleinen Wellenwider standes, wie solche bei Verwendung des Spie gels als Leiter dieser darstellt.
Die Entladung kann im einfachsten Falle an einer offenen einfachen Luftfunkenstrecke, z. B. einer Zündkerze, stattfinden oder auch an einer Gleitfunkenzündkerze, derart, dass die zwischen den Elektroden überspringenden Funken im Brennpunkt der Linse oder des Spiegels stehen. Bei Forderung nach höherer Lichtausbeute isst es jedoch zweckmässig, Argon als Füllgas zu verwenden bei einem Fülldruck zwischen 0,1 und 10 Atü, bei besonders hoher Lichtausbeute Krypton oder Xenon.
Als Elek - trodenmaterial kann wegen den geringen um gesetzten mittleren Leistungen mit Vorteil Aluminium verwendet werden, bei foreiertem Betrieb mit besserem Vorteil feingesintertes Wolfram, wobei in beiden Fällen erwünscht ist, dass geringe Zerstäubung der Elektroden eintritt (Elektrodenabstand 1-10 mm).
Um die Impulslampe bei Verwendung als Über holmeldelampe wegen ihres visuell geringen Lichteffektes leicht justieren zu können, wird es zweckmässig sein, sie fallweise mit einem Konvexrückspiegel, wie er in dem Kraftfahr zeugwesen üblich ist, zu verbinden, derart, dass man lediglich den Spiegel wie gewohnt Justiert und dadurch z\vangläufig auch die Überholmeldelampe richtig justiert hat.
Auch der Zusammenbau mit den Beleuchtungs- scheinwerfern mit der gleichen Justierbarkeits- erleichterung ist zweckmässig, wobei lediglich der Fernlicht kegel eingerichtet wird.