L. Vianisi's Gegensprecher; von Dr. A. Tobler, Privatdocent am Polytechnicum in Zürich. Mit Abbildungen auf Tafel 37. Tobler, über Vianisi's Gegensprecher Zu den neuesten Gegensprecheinrichtungen gehört diejenige, welche der Telegrapheninspector Luigi Vianisi in Messina 1874 und 1876 im Journal telegraphique veröffentlicht, und welche sich ähnlich wie das System des Assistent-Elektrikers der Western-Union-Telegraph-Company zu New-York, Gerritt Smith, auf die „Poggendorff'sche Drahtcombination“ gründet. Beide Gegensprecher stimmen ausser in der Batterieschaltung darin überein, dass die Ausgleichung in dem die eine Batterie enthaltenden Stromwege erzielt wird, und unterscheiden sich dadurch von einander, dass Vianisi den die zweite Batterie enthaltenden Stromweg, Smith dagegen den keine Batterie enthaltenden Stromweg als Linie wählt beide leiden dagegen an dem durch die Rechnung nachzuweisenden Uebelstande, dass der in die Linie eintretende Stromtheil verhältnissmässig schwach ausfällt. (Vgl. *1877 225 52, 226 501. 502.) Vianisi hat nicht weniger als 9 Combinationen seines Systems entworfen; von diesen ist die in D. p. J. 1877 226 503 erwähnte, mit Nr. 6 bezeichnete seit längerer Zeit in Italien und in der Schweiz in erprobter Anwendung. Es weicht dieselbe insofern von den übrigen ab, als jede Station nur einer einzigen Batterie bedarf und die Ausgleichung im Empfänger der einfach gebenden Station durch Zuhilfenahme eines von der Empfangsstation kommenden Stromtheiles erzielt wird.Auch der Gegensprecher des Telegraphen-Ingenieurs der Madras-Eisenbahn, Georg Kift Winter (1874 212 127), beruht auf diesem Principe. In der Ruhelage sind beide (mit gleichnamigen Polen an die Linie gelegte) Batterien geschlossen; ihre Ströme heben sich aber auf, da sie gleich stark und entgegengesetzt gerichtet sind. Bei einseitigem Geben findet die eigene Batterie einen kurzem Schluss durch den eigenen Empfänger; bei dem Gegensprechen wirkt jede Batterie auf den eigenen Empfänger, während die Linie stromfrei ist. Bevor wir nun auf die Einrichtung näher eingehen, dürfte es am Platze sein, die mathematische Grundlage des Ganzen, welche Vianisi seinen Beschreibungen beizufügen unterlassen hat, zu betrachten. Es seien (Fig. 1 Taf. 37) die entgegengesetzten Pole zweier Batterien B1 und B2 deren elektromotorische Kräfte = E1 und E2, durch Drähte verbunden, und man schalte an zwei Punkten a und b einen beliebigen Empfänger K ein; wenn dann die Stromstärken in den 3 Zweigen mit J1, J2, J3 und die Widerstände mit W1W2, W3 bezeichnet werden, so erhält man nach den Kirchhoff'schen Gesetzen (vgl. 1877 225 53): J_1-J_2-J_3=0 . . . . . . . . . . . . . (1) E_1=J_1W_1+J_3W_3 . . . . . . . . (2) E_2=J_2W_2-J_3W_3 . . . . . . . . . (3) Aus diesen Gleichungen ergeben sich folgende Werthe: J_3=J_1-J_2=\frac{E_1W_2-E_2W_1}{W_1W_2+W_2W_3+W_1W_3} . . . . . . . . . (4) J_1=\frac{E_1-J_3W_3}{W_1}=\frac{E_1(W_2+W_3)+E_2W_3}{W_1W_2+W_2W_3+W_1W_3}=\frac{E_2+J_3(W_2+W_3)}{W_2} . . . . . . . . . (5) J_2=\frac{E_2-J_3W_3}{W_2}=\frac{E_2(W_1+W_3)+E_1W_3}{W_1W_2+W_2W_3+W_1W_3}=\frac{E_1-J_3(W_1+W_3)}{W_1} . . . . . . . . . (6) Offenbar ist J_3=0, wenn E_1W_2-E_2W_1=0 . . . . . . . . (7) Diese Gleichungen kommen, wie wir später sehen werden, bei der einseitigen Correspondenz zur Anwendung. Der eigenthümlich construirte Taster, welchen Vianisi benutzt, muss beim Niederdrücken zwei verschiedene Stromwege abbrechen und zwei neue herstellen; doch darf bei diesem Wechsel die Leitung nicht unterbrochen werden. Das erste Modell dieses Apparates hat Vianisi im Journal télégraphique, 1874 Bd. 2 S. 502 beschrieben; seitdem brachte er einige Abänderungen an. Fig. 2 und 3 Taf. 37 stellen den Taster dar, wie er in der Telegraphenwerkstätte von Hasler und Escher in Bern in vorzüglicher Ausführung hergestellt und auf der Telegraphenstation Zürich verwendet wird. Dem gewöhnlichen Tasterhebel a sind zwei Hilfshebel b, b' beigegeben; dieselben sind, durch (in den Figuren senkrecht schraffirte) Ebonitplatten gegen den Tasterkörper isolirt, um die Achsen e und e' leicht drehbar. Im Ruhezustande werden die Hilfshebel durch die hufeisenförmig gestaltete, mittels Schraube i beliebig zu spannende Feder kk1 auf die unter ihnen liegenden, gleichfalls gegen den Tasterkörper isolirten Contactstücke c und c' gepresst. Die Arme k, k1, der Feder stehen nicht in metallischer Berührung mit den Hilfshebeln, sie drücken vielmehr gegen die in letztere eingelegte Ebonitstücke l, l1. Auf der Grundplatte des Apparates sind nun unterhalb der Hilfshebel die Metallplatten n und n' festgeschraubt; dieselben tragen verstellbare Contactstifte d und d'. Drückt man nun den Tasterhebel nieder, so legen sich die Hilfshebel b und b' mit ihren seitlichen Vorsprüngen auf die Stifte d, d' und werden bei fortgesetztem Druck auf den Tasterknopf schliesslich von den Contactstücken c und c' abgehoben. Lässt man den Taster wieder in die Höhe gehen, so treten b und b' zuerst wieder mit c und c' in Berührung, dann erst verlassen b und b' die Stifte d und d'. Die Verbindung der Klemmen 1 bis 4 mit den Hilfshebeln und Contactstücken erhellt aus dem Schema Fig. 4 Taf. 37. In der Ruhelage stehen die Klemmen 1 und 2 durch b und c, die Klemmen 3 und 4 durch b' und c' in metallischer Verbindung. Ist der Hebel niedergedrückt, so kann ein bei 1 eintretender Strom über b, d, c' nach 5, und ein bei 2 eintretender Strom über c, d', b1 nach 4 gelangen. Während der Tasterbewegung tritt keine Unterbrechung ein, da die Verbindungen b d und b' d' hergestellt sind, bevor die Berührungen zwischen b c und b' c' beseitigt werden; freilich muss man den vorübergehenden kurzen Schluss der Batterie mit in den Kauf nehmen. Die Regulirung des Apparates wird ein für allemal vorgenommen; sie erstreckt sich auf die genau gleiche Stellung der Contactstifte d und d'. Beim Gebrauch des Tasters muss man sich hüten, die dünnen Spiraldrähte p und q (Fig. 2), welche die Verbindung der Hilfshebel und Contactstücke mit den Klemmen bewirken, zu verletzen. Es ist diese Verbindung die schwächste Seite der ganzen Anordnung. In den Stromschematen Fig. 5 bis 7 Taf. 37 nun ist der Taster nur durch die vier jeweilen zu zweien verbundenen Klemmen angedeutet; die Rheostaten Rh (nach dem Princip von Eisenlohr's Widerstandssäule construirt) gestatten Einschaltung von 1 bis 4000 81 E. Die Empfänger R sind Morse-Farbschreiber mit verstellbarem Elektromagnet und doppelten Abreissfedern (vgl. Zeitschrift des deutsch-österreichischen Te!egraphenvereines, 1865 Bd. 12 S. 22), wie sie schon seit längeren Jahren auf den schweizerischen Linien in Gebrauch sind. Die Batterie besteht aus vereinfachten Meidinger-Elementen. 1) Beide Taster sind in der Ruhelage (Fig. 5). Auf jeder Station sind 1 und 2, 3 und 4 verbunden; beide Batterien B liegen mit Kupfer an Linie, mit Zink durch Rheostat und Morse an Erde. Da die beiden entgegengesetzt gerichteten Ströme gleich stark sind, so ist die (vollständg isolirt gedachte) Linie gänzlich stromfrei. 2) Taster in Station II gedrückt, in Station 1 in Ruhe (Fig. 6). In II sind die Punkte 1 und 3, 2 und 4 verbunden, in I wie vorhin I mit 2, 3 mit 4. Der positive Strom der Batterie B1 geht durch die Linie L nach II, fliesst in zwei Zweigen durch den dortigen Empfänge R2 und den Rheostat Rh2 kehrt durch die Erde nach II zurück und gelangt durch die parallelen Zweige Rh1 und R2 zum Zinkpol. la dem Empfänger der gebenden Station II wirkt zugleich die Batterie B2, deren positiver Strom durch Rh2 von unten in den Morse R2 tritt; es kann daher eine Ausgleichung der beiden entgegengesetzt gerichteten Ströme in R2 eintreten. Bei näherer Betrachtung erweist sich das Schema Fig. 6 als identisch mit Fig. 1: W1 wird durch den Gesammtwiderstand der Linie L, der Batterie B1, der Zweige R1 und Rh1 und der Erde, W2 durch B2 und den Rheostat Rh2 dargestellt; ferner entspricht W3 dem Widerstand des Schreibapparates R2 der gebenden Station. Könnte man nun W1 = W2 machen (E1 wird von vornherein gleich E2 angenommen), so bliebe nach Gleichung 7 der Empfänger R2 gänzlich stromlos. Dies ist nun, wie wir später sehen werden, nicht immer der Fall; es wird vielmehr der Morse der einfach gebenden Station von einem schwachen Strome durchflössen, welch letzterer indessen nicht im Stande ist, die Anziehung des Ankers zu bewirken. 3) Beide Tas'er sind gedrückt (Fig. 7). Es sind auf beiden Stationen die Punkte 1 und 3, 2 und 4 verbunden. Der positive Strom geht daher sowohl in I, als in II durch den Rheostat und durch den Empfänger zum Zinkpol. Beide Batterien haben jetzt Zink an Linie, weshalb letztere stromlos ist. Wir wollen nun die eben beschriebenen Vorgänge an einem speciellen Beispiel erläutern und zugleich untersuchen, ob die Anziehung der Anker der Schreibapparate in den Fällen 2 und 3 verschieden stark ist. Der Widerstand der Linie werde = 1200 S. E., derjenige des Morse = 400 S. E. angenommen und in jedem Rheostat seien 1600 S. E. (= Linie + Empfänger) eingeschaltet. (Widerstand der Erde = 0). Auf jeder Station befinden sich 18 Meidinger-Elemente (elektromotorische Kraft eines Elementes = 1, Widerstand = 6 S. E.), deren gesammte elektromotorische Kraft = 18 und deren Gesammtwiderstand = 108 S. E. Im Falle 2 haben wir nun nach den Gleichungen 4 bis 6: W_1=1200+108+\frac{400 \times 1600}{400+1600}=1628,\;W_2=1600+108=1708,\;W_3=400, J_3=\frac{18 \times 1708-18 \times 1628}{1628 \times 1708+1708 \times 400+1628 \times 400}=0,00035. J_1=\frac{18+0,00035\,(1708+400)}{1708}=0,0109. J_2=\frac{18-0,00035\,(1628+400)}{1628}=0,0106. Da der Rheostat Rh1 dem Schreibapparate parallel geschaltet ist, so gehen nur ⅘ des Stromes J1 durch den Empfänger und ⅕ durch den Rheostat (da das Verhältniss der Widerstände beider paralleler Zweige wie 1 : 4): wir erhalten daher 4/5\;J_1=4/5 \times 0,0109=0,0087. Setzen wir nun nach dem Vorgange von Weidenbach L. Weidenbach: Compendium der elektrischen Telegraphie. 418 S. in gr. 8. Mit 169 Holzschnitten und 47 Tafeln. Preis 15 M. (Wiesbaden 1877. M. Bischkopff.) Vgl. Vorwort und S. 448. das magnetische Moment des Schreibapparat-Elektromagnetes gleich dem Product aus Stromintensität und Quadratwurzel aus dem Elektromagnet-Widerstand, so folgt M_1=4/5\,J_1\sqrt{W_3}=0,0087 \times 20=0,1740. Der Empfänger R2 der gebenden Station erhält offenbar ein Moment M_2=J_3\sqrt{W_3}=0,00035 \times 20=0,00700; es ist dasselbe aber viel zu klein, um eine Anziehung des Ankers zu bewirken. Im Falle 3 ergibt sich auf jeder Station als Stromstärke und magnetisches Moment: J=\frac{18}{1600+400+108}=0,0085, und M_3=J\sqrt{W_3}=0,0085 \times 20=0,1700. Der Unterschied der magnetischen Momente in den Fällen 2 und 3 hat den sehr günstigen Werth D = 0,004; es werden daher die Schreibapparate beim Einfachgeben, sowie bei der Doppelcorrespondenz gleich gut arbeiten. In Vianisi's erster Anordnung (Journal telegraphique, 1876 Bd. 3 S. 234) waren im Ruhezustande die Punkte 3 und 4 des Tasters isolirt; beim Einfachgeben ging daher der Strom J, in I unverzweigt durch R1; es konnte folglich W1 = W2 und Strom und magnetisches Moment in R2 = 0 gemacht werden. Führt man die Rechnung mit den oben angegebenen Zahlenwerthen aus, so ergibt sich im Falle 2 das Moment des Empfängers R2 mit M1 = 0,2100. Im Falle 3 haben wir natürlich wie oben M1 = 0,1700, also D1= 0,04, d. i. wesentlich grösser als im vorigen Beispiel. Nicht allzu empfindliche Empfänger werden indessen auch unter diesen Umständen noch sicher arbeiten, wie dies die Versuche Vianisis auf den Linien Messina-Catania und Messina-Palermo dargethan haben. Man könnte übrigens in dem angeführten Zahlenbeispiel den Unterschied der Momente in den Fällen 2 und 3 noch etwas verringern, freilich auf Kosten der Intensität J1; wenn man auf jeder Station zwischen Punkt 1 des Tasters und Linie L einen künstlichen Widerstand von 40 S. E. einschaltet, so wird im Fall 2: J_3=0, J_1=J_2=0,0105, M_1=4/5\,J_1\sqrt{W_3}=0,1680 im Fall 3 wie oben M_3=0,1700, daher D=0,0020. Es mag noch erwähnt werden, dass in der Praxis zwischen Morse und Erde ein Galvanoskop eingeschaltet wird; der Widerstand desselben (bei uns nur ungefähr 2,5 S. E.) ist dann zu W1 zu addiren. Der Empfänger zeigt übrigens eine ziemliche Unempfindlichkeit, selbst wenn der ihn durchfliessende Stromtheil bedeutender wird; um diese Verhältnisse näher zu prüfen, setzte ich einen Stromkreis zusammen, in welchem W1 und W2 durch Widerstände von 500 S. E. gebildet waren; als Empfänger wirkte 1) ein Hipp'sches Säulenrelais, 2) ein polarisirtes Relais von Siemens und Halske, 3) ein Hughes-Apparat. Im ersten Falle musste W1 auf 320 S. E. herabgebracht werden, bis ein Ansprechen erfolgte; im zweiten genügte eine Veränderung von 140 S. E., im dritten endlich von blos 40 S. E. Freilich waren die Federn des Hughes-Elektromagnetes so gespannt und die Armatur so regulirt, dass der Anker eben noch an den Polschuhen, hängen blieb. – Aehnliche Resultate ergaben auch die Versuche von Zetzsche. Die eben beschriebene Gegensprechmethode lässt sich auch auf den Hughes-Apparat anwenden. Vianisi schlägt zu diesem Zweck seinen eigentlich für die Uebertragung bestimmten Répétiteur automatique vor ein Relais, dessen Ankerhebel wie der oben besprochene Taster gleichzeitig zwei Stromwege abbricht und zwei neue herstellt (vgl. Journal télégraphique, 1876 Bd. 3 S. 254). Es ist derselbe in diesem Fall in den (Local-) Stromkreis des gebenden Hughes einzuschalten. Ich glaube jedoch, dass es dieses Hilfsapparates gar nicht bedarf; die an dem neuen Hughes-Telegraphen angebrachte mechanische Einrückung der Druckachse gibt ein Mittel an die Hand, die Vianisi'sche Gegensprechmethode dem Hughes direct anzupassen. Man hat zu diesem Zweck am Contacthebel des gebenden Hughes ein Hilfshebelsystem wie Fig. 2 und 3 anzubringen; selbstverständlich müssen die beweglichen Theile b, b' entsprechend leichter gearbeitet sein. Das Schema der Einschaltung unterscheidet sich dann gar nicht von dem in Fig. 4 bis 6; unter R hat man sich die Rollen des empfangenden, unter 1 bis 4 die Contactvorrichtung am gebenden Hughes zu denken. In dem schon oben citirten, trefflichen Werke von Weidenbach findet sich (S. 471) ein Zahlenbeispiel zur Hughes-Gegencorrespondenz nach der von Grimmert und Canter verbesserten Brückenmethode; wir wollen nun behufs genauer Vergleichung dieselben Zahlen für unser Beispiel wählen. Widerstand der Linie 80 Rh, eines Hughes 20 Rh., eines Elementes 0,12 Rh. (Sämmtliche Widerstände sind in Rheostateinheiten zu 50 S. E. ausgedrückt.) Die zum Betriebe eines Hughes erforderliche Stromstärke ist = 0,73; Weidenbach erwähnt ferner (S. 478), dass unter denselben Verhältnissen zum Einfachsprechen 80 bis 96 Elemente erforderlich seien. Nehmen wir nun versuchsweise 100 Elemente an, so ergibt sich die Rechnung, wie folgt. Im Falle 2 wird: J_3=\frac{100\times 112-100\times 108,6}{112\times 108,6+112\times 20+108,6\times 20}=0,0205 J_1=\frac{100+0,0205\,(112+20)}{112}=0,917 J_2=\frac{100-0,205\,(108,6+20)}{108,6}=0,8965. Da nun das Verhältniss der Widerstände der parallelen Zweige R und Rh in I wie 1 : 5, so fliessen ⅚ des Stromes J1 durch den empfangenden Hughes; es ist aber ⅚ × 0,917 = 0,764. Im Augenblick nun, wo der Anker des empfangenden Hughes gegen den Einrückhebel schlagend den Elektromagnet ausschaltet, ändern sich die Verhältnisse, es wird: J_3=\frac{100\times 112-100\times 92}{112\times 92+112\times 20+92\times 20}=0,139 J_1=\frac{100+0,139\,(112+20)}{112}=1,056 J_2=\frac{100-0,139\,(92+20)}{92}=0,917 Der Strom J3, welcher durch den gebenden Hughes fliesst, verstärkt offenbar den Magnetismus der Kerne, denn seine Richtung ist derjenigen des Telegraphirstromes entgegengesetzt; eine Störung kann also nicht entstehen. Wenn nun aber Station I ebenfalls sendet, so wird die Richtung des Stromes in R2 plötzlich umgekehrt. Es blieb zu untersuchen, ob der Elektromagnet nicht eine gewisse Trägheit diesem Wechsel gegenüber zeigen würde. Um dies zu erforschen, setzte ich einen Stromkreis nach Fig. 1 zusammen, verminderte W1 allmälig und unterbrach plötzlich die Verbindung zwischen W1 und Bl, worauf dann die Säule B2 auf R wirkte. Das Resultat war ein günstiges; bei sorgfältiger Regulirung des Hughes-Elektromagnetes erfolgte die Einrückung der Druckachse sofort. Im Falle 3 wirkt auf jeden Hughes eine Intensität: J=\frac{100}{100+20+12}=0,757 und die Differenz der Intensitäten 0,764 und 0,757 in den Fällen 2 und 3 beträgt D = 0,007. In dem erwähnten Beispiele von Weidenbach waren 333 Elemente zur Erzielung einer Intensität 0,730 nöthig. Es darf freilich nicht ausser Acht gelassen werden, dass die Brückenmethode sich auf Hughes-Apparate älterer und neuerer Construction anwenden lässt und keine Hinzufügung neuer Constructionstheile erfordet. Rücksichtlich der von Vianisi angegebenen Uebertragungsmethode, sowie der von ihm angewendeten Mittel zur Unschädlichmachung der bei längeren Linien auftretenden Ladungsströme muss auf das Journal télégraphique, 1876 Bd. 3 S. 252 verwiesen werden, da eine eingehende Besprechung dieser Anordnungen hier zu weit führen würde.