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Flemings Oszillationsventil oder Diode

Flemings Oszillationsventil oder Diode

Die Erfindung des ersten Diodenventils wird Ambrose Fleming zugeschrieben, der 1884 am University College London den Lehrstuhl für Elektrotechnik übernahm, den ersten seiner Art in England.

Fleming arbeitete zunächst an dem, was heute als Elektrowissenschaft bezeichnet wird, und sein Name wird auch für Flemings Motorregel für die linke Hand in Erinnerung behalten.

Fleming hatte auch bahnbrechende Arbeiten an elektrischen Messungen durchgeführt, und daran wird er auch heute noch erinnert.

Die Szene ist für die Erfindung des Diodenventils eingestellt

In den späten 1800er Jahren hatte Marconi mit der damals bekannten drahtlosen Technologie experimentiert. Während einige die neue drahtlose Technologie als interessantes Phänomen angesehen hatten, hatte Marconi eine Geschäftsmöglichkeit gesehen und versucht, echte Anwendungen dafür zu finden. Ein Hauptbereich war die Kommunikation mit der Schifffahrt, da sie keine Form der Kommunikation außerhalb der Sichtlinie hatten. Infolgedessen wollte Marconi die Technologie weiterentwickeln und die Entfernung erhöhen, über die Signale gehört werden können.

Marconi gründete im Juli 1897 in Großbritannien seine Firma "Wireless Telegraph and Signal Company Limited". Fleming wurde Berater von Marconi, und Fleming entwickelte den Sender, der 1901 für die erste transatlantische Übertragung verwendet wurde.

Anfangs hatte sich Fleming auf die Sendeausrüstung konzentriert, aber später wandte er sich der Empfangstechnologie zu. Fleming war sich der Einschränkungen der Methoden zur Erkennung von Funksignalen sehr bewusst. Die zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Kohärenten, Magnetdetektoren und anderen Detektorformen waren sehr unempfindlich und erforderten zum Betrieb erhebliche Signalpegel. Darüber hinaus waren sie instabil und sehr unzuverlässig.

Infolgedessen musste Fleming bessere Formen der Signalerkennung entwickeln.

Erste Arbeiten

Flemings anfängliche Arbeit als Vorläufer dessen, was schließlich zu seinem Oszillationsventil wurde, beinhaltete den Versuch, Funk- oder Funksignale mit einer Methode zu erkennen, die einen Mechanismus irgendeiner Form bedienen könnte. Fleming litt unter einer Verschlechterung der Taubheit, und daher wäre ein System, das eine visuelle Anzeige verwendet, von großem Vorteil.

Infolgedessen untersuchte Fleming die Verwendung eines Instruments, das Strom erkannte. Das empfindlichste war ein d'Arsonval-Spiegelgalvanometer. Um dies nutzen zu können, musste Fleming in der Lage sein, die Hochfrequenzsignale oder -schwingungen zu korrigieren.

Fleming probierte verschiedene Arten von Gleichrichtern aus, die zu dieser Zeit verfügbar waren, aber keine davon funktionierte. Diese Idee musste vorerst ruhen.

Thermionische Technologie

Fleming fand schließlich die Lösung für das Problem der Gleichrichtung von Hochfrequenzsignalen in der Glühbirnen-Technologie.

Wie Edison war auch Fleming von dem sogenannten Edison-Effekt fasziniert. Fleming führte einige Experimente mit dieser Idee durch und ließ sich 1889 von der britischen Ediswan Company einige Glühbirnen nachholen.

Mit diesen Glühbirnen reproduzierte er den Edison-Effekt, obwohl dies wiederum mit einer stationären Ladung durchgeführt wurde. Erst einige Jahre später stellte er fest, dass nur ein halber Zyklus durchgelassen wurde, wenn ein Wechselstrom mit einer Frequenz zwischen 80 und 100 Hz durch die Glühbirne geleitet wurde. Mit anderen Worten wurde es gleichgerichtet, um einen Gleichstrom zu erzeugen.

Zu diesem Zeitpunkt bestand ein Mangel an Verständnis für die Funktionsweise des Geräts, und dies verhinderte weitere Fortschritte. Die Situation verbesserte sich jedoch, als Sir Joseph Thomson entdeckte, dass Atome aus noch kleineren Teilchen hergestellt wurden, von denen eines ein negativ geladenes Teilchen, ein Elektron, war. Dementsprechend wurde schnell erkannt, dass es Elektronen waren, die von dem erhitzten Filament in der Glühbirne emittiert wurden, und es lieferte auch den Grund, warum sie von einer Elektrode mit einer positiven Ladung angezogen wurden.


Flemings Oszillationsventil
Marconi plc - mit Genehmigung

Im November 1904 hatte er mit Ideen im Kopf, bessere Methoden zur Erkennung von Funksignalen zu entwickeln und diese zu korrigieren, einen "plötzlich sehr glücklichen Gedanken", als er die Gower Street im West End von London entlang ging.

Fleming fragte sich, ob der Edison-Effekt verwendet werden könnte, um das zu korrigieren, was er als "schwache Hin- und Herbewegungen von Elektrizität von einem Antennenkabel" bezeichnete. Fleming wies seinen Assistenten an, ein Experiment durchzuführen, und zu ihrer großen Erheiterung konnten sie schnell beweisen, dass die Idee funktionierte.

In seinen eigenen Worten schrieb Fleming:

"Dann und dort beschloss ich zu sehen, ob sie [die elektrischen Glühbirnen oder Lampen] den Zweck erfüllen würden. Ich ging zu einem Schrank und holte die gleichen Lampen heraus, die ich bei meinen früheren Untersuchungen verwendet hatte. Mein Assistent half mir beim Aufbau eines Oszillators Schaltung mit zwei Leyden-Gläsern, einem Holzrahmen und einer Induktionsspule. Wir haben dann eine weitere Schaltung hergestellt, in die wir eine der Lampen und ein Galvanometer eingesetzt haben, um sie anschließend auf die gleiche Frequenz wie die erste Schaltung abzustimmen. "

"Es war ungefähr fünf Uhr abends, als der Apparat fertiggestellt war. Ich war natürlich sehr darauf bedacht, das Experiment ohne weiteren Zeitverlust zu versuchen. Wir stellten die beiden Schaltkreise im Labor in einiger Entfernung voneinander ein und ich startete den Schwingungen im Primärkreis. "

"Zu meiner Freude sah ich, wie die Nadel des Galvanometers einen stetigen elektrischen Gleichstrom anzeigte, und stellte fest, dass wir in dieser besonderen Art von elektrischer Lampe eine Lösung für das Problem der Gleichrichtung hochfrequenter Funkströme hatten."

J A Fleming, Wie ich Elektronen in einer Radioflasche zum Arbeiten bringe, Popular Radio, März 1923.


Flemings Oszillationsventile
Marconi plc - mit Genehmigung

Flemings 'Oszillationsventil'

Fleming nannte seine neue Erfindung ein "Schwingungsventil", weil es ähnlich wie ein Ventil in einer Pumpe wirkte, das es Gas oder Wasser ermöglicht, sich nur in eine Richtung zu bewegen.

Obwohl die Vakuumröhre noch in den Kinderschuhen steckte, war sie eine wesentliche Verbesserung gegenüber den damals verfügbaren Kohärenz- oder Magnetdetektoren.

Oszillationsventil Patent

Fleming patentierte schnell die Idee für sein Schwingungsventil, da er offensichtlich begeistert von seiner Entdeckung war. Im November 1904, kurz nach dem erfolgreichen Experiment, wurde Fleming in London gesehen, wie er die Gower Street entlang "huschte", ohne zu bemerken, dass er auf dem Weg war, die Idee zu patentieren.

Das britische Patent von Fleming wurde am 16. November 1904 mit der vollständigen Spezifikation am 15. August 1905 eingereicht. Das britische Patent wurde am 21. September 1905 unter der Patentnummer 24 850 von 1904 erteilt.

Fleming meldete auch Patente in den USA und auch in Deutschland an. Die US-Patentnummer war 803 684. In seinen Patentanmeldungen beanspruchte Fleming jedoch die Erfindung nicht nur der Vorrichtung, sondern auch ihrer Anwendung zur Berichtigung ohne Einschränkung der Frequenz. Es war diese Behauptung, die später dazu führte, dass das amerikanische Patent für nichtig erklärt wurde und das Feld für andere geöffnet wurde, indem Flemings Oszillationsventil-Idee verwendet und darauf aufgebaut wurde.

Entwicklung von Oszillationsventilen

Nachdem Fleming seine ersten Entdeckungen über das Oszillationsventil und dessen Gleichrichtung von Funksignalen gemacht hatte, begann er weitere Arbeiten, um es in Marconis drahtlosen Systemen verklagen zu können.

Er ließ einige weitere Ventile von Edison und Swan herstellen, deren Heizfilamente mit einer 12-Volt-Batterie betrieben werden konnten.

Er fuhr fort, ihre charakteristischen Kurven zu zeichnen, damit er ihre Funktionsweise besser verstehen konnte.

Fleming legte der Royal Society am 8. Februar 1905 auch ein Papier vor, in dem er die Funktionsweise des Schwingungsventils ausführlich beschrieb.

Fleming schickte Marconi auch fünf seiner Schwingungsventile zur Verwendung und zum Testen an Marconis Poldhu-Funkstation in Cornwall. Bei diesen Tests wurde festgestellt, dass die Ventile mit Kupfergewebe gesiebt werden mussten, um zu verhindern, dass in der Nähe befindliche „elektrisch geladene Körper“ ihren Betrieb stören.

Fleming führte auch andere Experimente mit seinem Schwingungsventil durch. Er untersuchte die Eigenschaften eingehender und untersuchte auch, wie sich diese änderten, wenn verschiedene Filamente verwendet wurden. Dies führte dazu, dass er das Ventil in einer anderen Konfiguration verwendete und das Ventil am unteren Rand der Kennlinie betätigte, indem er das Anodenpotential anpasste und das Signal dieser stetigen Gleichstromvorspannung überlagerte. Diese Betriebsart führte zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit des Geräts.

Oszillationsventil Wettbewerb

Trotz seines klaren Vorteils gegenüber anderen Detektoren war das Schwingungsventil oder die Vakuumröhre von Fleming nicht weit verbreitet. Die Herstellung von Ventilen oder Rohren war schwierig und teuer, und ihre Heizungen verbrauchten viel Strom, und dieser musste mit teuren Batterien versorgt werden.

Zusätzlich wurden 1906 einige billigere Geräte entdeckt. Geräte, die Vorläufer der Cat's Whisker-Detektoren waren, die bis Mitte der 1920er Jahre in Kristallsätzen verwendet wurden, wurden entdeckt. Tatsächlich wurden zwei verschiedene Patente angemeldet, eines von Ferdinand Braun für einen Kristalldetektor unter Verwendung hydratisierter Manganoxidkristalle und das andere von H. Dunwoody für einen Kristalldetektor unter Verwendung von Carborundum. Diese Geräte hatten viele Einschränkungen, waren jedoch sehr viel billiger als das Schwingungsventil von Fleming und wurden daher schnell eingeführt.

Schau das Video: FLEMINGS LEFT HAND RULE (Oktober 2020).