siemens: Der S&H Neutrodyn Empfänger 51W
siemens: Der S&H Neutrodyn Empfänger 51W
Kürzlich erhielt ich einen S&H 51W Empfänger zur Reparatur, das erste Mal dass ich ein Radio dieses Typs in Natura vor mir sah.
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Natürlich befürchtet man, dass bei einem Radio das vor ca. 90 Jahren gebaut wurde, schon etliche Reparaturversuche ihre Spuren hinterlassen haben. Welche Überraschung, als ich nach Entfernen der Bodenabdeckung und der Netzteilhaube feststellte, dass sich das Gerät im unberührten Originalzustand befand.
1 Geschichtliches
Der 51W stellt insoweit eine Besonderheit dar, als er wohl der letzte Vertreter eines bei S&H "gepflegten" Modells repräsentiert, das mehr oder weniger unverändert über mehrere Jahre produziert wurde. Siemens war ja auch eine Telefon-Amtsbau-Firma, und bei Telefonen bzw. der Vermittlungstechnik hat sich die "Mode" nicht so schnell geändert wie dann später bei Radios.
Der diesbezüglich typische Vorläufer vom 51W war das Steilpultgerät neutro RFE10_I, das sich nur leicht verändert über mehrere Jahre gehalten hat: RFE10_II, Neutrogerät RFE12, RFE14, Neutro RFE18, RFE19, RFE19a, und RFE22
Der 51W stammt aus der Zeit, zu der bei den Radios drei wesentliche Umbrüche stattfanden:
- Der Übergang von Batteriegeräten zu Netzgeräten. Hier gelöst durch ein Huckepack-Netzteil.
- Der Übergang von Trioden im HF-Teil zu Tetroden (RENS1204).
- Der (allmählichere) Übergang von Gleichstrom-Geräten zu Wechselstrom-Geräten.
Die folgenden Abbildungen aus Kappelmayer: "Mit meinem Radio auf Du und Du, Scherl, 1934" mit der kompletten Empfangsstation 50B für Batteriebetrieb und dem im Prinzip gleichen Gerät aber mit unterschiedlichen Rucksack-Netzteilen und Röhrenbestückungen für Betrieb am Gleich- und Wechselstromnetz 51G und 51W verdeutlichen diesen Übergang:
Dieser Übergang zeichnete sich auch in den Katalogen der zeitgenössischen großen Radio - Vertriebsfirmen ab:
Sowohl im Schnorr-Katalog 1931 als auch im Prohaska Katalog 1930 /1931 werden der Batterieempfänger Typ 50B und die 5-Röhren Triodenempfänger 51W, 51G und 52W (umrüstbar von RE134 auf RE604) zwar noch aufgeführt, die Weichen sind aber offensichtlich schon in Richtung Netzempfänger mit Schirmgitterröhren gestellt, also Typen wie 40W, 41W mit Riesenskala und den AEG Geadem:
Schnorr - Katalog 1931
Prohaska - Katalg 1930 / 1931
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2 Schaltung
Beim 51W handelt es sich um einen Dreikreis Geradeausempfänger mit den Wellenbereichen MW 200 - 700 m und LW 600 - 2000 m. LW und MW-Bereich überlappen sich also!
Die 3 im Netz kursierenden Schaltungen dieses Gerätes sind bezüglich der Antennenankopplung sowie die Umschaltung der HF-Kreise gleichermaßen stark vereinfacht dargestellt:
Erst die vom Kollegen Hans-Dieter Haase† detailliert aufgenommene Schaltung für die Batterieversion Typ 50B (rfe24) schaffte Klarheit über den Aufbau der Spulen, der meines Wissens von S&H für die Folgetypen beibehalten wurde.
Überraschend ist zunächst einmal die Tatsache, dass das Antennensignal nicht über Koppelkondensatoren oder eine Koppelspule auf den 1. Kreis gegeben wird, sondern über Anzapfungen der Kreisspule selbst. Abhängig von der verwendeten Antenne konnte eine der Antennenbuchsen A1 - A6 verwendet werden, um optimale Empfangsergebnisse zu erhalten. Im Extremfall (Anschluss A6) konnte die Antenne direkt an den Hochpunkt des 1. Kreises angeschlossen werden - ohne Koppelkondensator!. Es bleibt zu hoffen, dass niemand eine "Lichtantenne" mit defektem Kondensator verwendet hat - sonst brannte die Eingangsspule ab.
Das von der 1. HF-Triode (REN1104) verstärkte Signal wurde induktiv auf den Gitterkreis der 2. HF-Triode (REN1104) gekoppelt und nach weiterer Verstärkung induktiv auf die Audionstufe (REN1104) gegeben. Das demodulierte Signal wurde in einem zweistufigen, RC-gekoppelten NF-Verstärker (Röhren REN1004 ud RE134) auf einen für Lautsprecherempfang ausreichenden Pegel nachverstärkt.
Die Stromversorgung bietet abgesehen von der angezapften Siebdrossel keine Besonderheiten. Auf diese wird später noch eingegangen.
Die hohen Systemkapazitäten der als HF-Verstärkerröhren eingesetzten Trioden erforderten Massnahmen zur Stufenneutralisation. Schwingungsneigung wurde dadurch unterdrückt, dass das verstärkerte Signal von Gitterkreis der nachfolgenden Röhre auf das Gitter der davor liegenden Röhre zurückgekoppelt wurde (12 pF Trimmkondensatoren).
In diesem Zusammenhang wäre zu erwähnen, dass Hans Knoll hier und hier am Beispiel des RFE12 und des RFE30a einiges sehr lesenswertes zur Neutralisation von Triodenstufen geschrieben hat.
Die zu erwartenden Spannungen und Ströme sind in der folgenden Kurzbeschreibung zusammengefasst:
3 Technische Beschreibung
3.1 Bedienelemente und Anschlüsse
Der linke Drehknopf betätigt die Abstimmung der 1. HF-Stufe, der mittlere synchron die Abstimmung der 2. HF-Stufe und des Audions und der rechte die Rückkopplung.
Auf der rechten Außenseite befinden sich der Phono- und Lautsprecheranschluß, auf der linken Seite eine Anschlussleiste für die verschieden Antennenanschlüsse und Erde.
Das Typenschild zeigt die Serien Nr.194606. Auf der Bodenplatte hat das Gehäuse einen Stempel: "Serie A"
3.2 Chassisaufbauten
Öffnet man den Deckel, so erkennt man, dass das gesamte Gehäuse mit Kupferblech ausgekleidet ist. Eine Informationstafel auf der Unterseite des Deckels gibt Anweisungen zur Benutzung des Gerätes. Die einzelnen HF-Stufen sind durch 1mm starke Kupferblech-Zwischenwände gegeneinander abgeschirmt.
Die Bereichsspulen der 3 HF-Stufen sind in drehbaren Kupferbechern untergebracht. Die Wellenbereichsumschaltung erfolgt nicht wie üblich durch ein außen am Gehäuse angebrachtes Bedienelement, sondern durch einen Drehknebel auf dem mittleren Spulentopf. Ein geschwungenes Gestänge gibt die Drehbewegung an die beiden äußeren Spulentöpfe weiter. Die Umschaltkontakte der Spulen liegen, gut vor Verschmutzung geschützt, unten innerhalb der Spulentöpfe.
An der Frontplatte sind 4 Drehkondensatoren, die in Wellenlängen geeichte Zylinderskala und der Hauptschalter montiert, auf dem Pertinaxchassis die 5 Röhren und die 3 Spulenbecher. Für die Halterung der Röhren wurden - wie üblich in dieser Zeit - keine individuellen Fassungen sondern ins Pertinax eingelassene Hohlnieten verwendet. Im nachfolgenden Bild von rechts nach links die Röhren 3 x REN1104, REN1004 und darüber die RE134.
Der im unteren Bild rechte Hartpapierdrehko stimmt den 1. HF-Kreis unabhängig von der Hauptabstimmung ab. Der zentrale Doppel-Luftdrehko mit wellenlängen-linearem Plattenschnitt stellt das Haupt-Abstimmorgan dar. Im Bild links liegt der Rückkopplungsdreko, ebenfalls in Hartpapierausführung.
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Während in der RK die Verwendung eines Hartpapierdrehkos nicht verwundert, da hier keine hohe Güte verlangt wird, ist die Verwendung im Vorkreis zunächst überraschend. Das hat folgenden Grund:
Man wollte, dass Sender beim Abstimmvorgang mit dem Haupt-Doppeldrehko auch dann noch gehört werden, wenn der Vorkreisdrehko stark verstellt ist. Ist die Selektivität des Vorkreises zu gut und steht er nicht zufällig an der richtigen Stelle, würde man über schwächere Sender einfach hinwegdrehen. Schlechte Vorkreisgüte und damit niedrige Selektivität waren also erwünscht.
Zur Thematik der Abstimmung von Mehrkreisempfängern findet man bei Lehmann eine sehr anschauliche Abhandlung:
3.3 Chassisunterseite / Verdrahtung
In Flucht mit den "oberirdischen" Trennwänden sind die HF-Stufen auch auf der Chassisunterseite durch Kupferblech-Trennwände gegeinander abgeschirmt.
Weiterhin führt eine massive Erdschiene einmal längs durch das Chassis von der Erdbuchse bis zum NF-Verstärker. An den Durchtrittspunkten mit den eben genannten Trennwänden sind sie mit diesen verlötet.
Eine weitere massive Schiene verbindet den einen der beiden Heizungsanschlüsse aller Röhren. Der zweite Heizungsanschluss ist nicht als Schiene ausgebildet, sondern als dicker Draht, der mit Rüschschlauch isoliert direkt über der genannten Heizungsschiene entlangläuft. Hierdurch wird die Abstrahlung magnetischer Wechselfelder aus dem Heizkreis in die umgebende Verdrahtung reduziert (später verwendete man zum gleichen Zweck verdrillte Heizleitungen).
Ein Teil der Verbindungen wurde nicht gelötet sondern genietet (Glimmerkondensatoren, Röhrenfassungen, Durchführungen der Schaltkontakte der Spulenbecher) bzw. geklemmt (wenig belastete Widerstände im NF-Teil).
Alle Koppel - Kondensatoren sind in Glimmer ausgeführt, alle Blockkondensatoren als klassische Isolierpapier/Aluminiumfolien-Wickel.
Hier noch ein Blick in die Kammern der 1. und 2. HF-Stufe. Ganz rechts die Antennen- / Erd-Anschlussleiste:
Zum Abschluss ein Blick in die Audion- / NF-Sektion. Der schwarze Hohlzylinder unten im Bild ist die HF-Drossel in der Anodenleitung der Audion-Röhre, die das Eindringen von HF in den NF-Verstärker unterbindet. :
Noch eine konstruktive Besonderheit: Die schwingende Aufhängung der mikophonie-empfindlichen Audionröhre REN1104.
3.4 Netzteil
Das Netzteil ist beim 51W in Form eines Rucksacks an der Geräterückseite montiert und durch eine Stahlhaube abgedeckt. Die von mir aufgenommenen Maße Haube zeigt das nachfolgende Bild:
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Auf der rechten Seite der Netzteilhaube ragt unten die Schraubsicherung heraus. Diese Sicherung hat E10 Glühlampengewinde.und kann gemäß Bedienungsanleitung des 52W in manchen Fällen regeneriert werden.Ich gehe davon aus, dass die gleiche Vorschrift für die Sicherung des 51W gilt.
Hier der Originaltext:
Eine ähnliche Vorschrift findet sich im Telefunken Werkstattbuch 1:
Für den Betrieb des Gerätes bei verschiedenen Netzspannungen (110, 125, 205, 220, 235, 250 V) besitzt die Primärseite des Netztrafos diverse Teilwicklungen die an ein Schaltbrett herausgeführt sind. Dieses befindet sich hinter der Abdeckung oberhalb der Sicherung.
Die Netzspannungsumschaltung erfolgt durch Aufschrauben unterschiedlicher "Umspannplatten".
In meinem Gerät war eine Umspannplatte für 125 V eingesetzt (linkes Bild). Die für Betrieb am 220 bzw. 250 V Netz benögte Platte wurde hier von Martin Renoth gezeigt (mittleres und rechtes Bild). Es handelt sich um nur eine Platte! Gezeigt sind hier Vorder- und Rückseite derselben Platte!
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Nach Abnahme der Abdeckhaube präsentiert sich das Netzteil so:
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Eine Besonderheit des Netzteils stellt die mit Anzapfungen versehene Siebdrossel dar (In der Mitte zwischen Netztransformator und Gleichrichterröhre). Hierdurch wurde ermöglicht, ohne zusätzliche Teilerwiderstande für die 1. und 2. HF-Röhre (beide REN1104), die NF-Vorverstärkerröhre (REN1004) und die Endröhre (RE134) passende Gittervorspannungen bereitzustellen. Ungewöhnlich ist auch, dass die Siebdrossel nicht in der Plus- sondern in die Minus-Leitung eingeschleift ist.
Während diese Drossel in allen mir bekannten Schaltbildern mit 3 Anzapfungen gezeichnet ist, besitzt die in meinem Gerät vorhandene eine weitere Anzapfung, die aber nur an einen Lötstützpunkt herausgeführt und nicht verwendet wird. Da die Anzapfung an einem Punkt höherer (negativer) Spannung angreift, ist anzunehmen, dass sie für die Erzeugung der Gittervorspannung bei einer stärkeren Endröhre verwendet werden sollte, vermutlich einer RE604.
Da ich zwischenzeitlich um nähere Informationen zu dieser Drossel gebeten wurde, hier noch einmal die Übersichtsschaltung und 2 Ausschnitte mit den Gleichstromwiderständen der Drosselsektionen und den daran beim Nennstrom (mit RE134 Endröhre) von 33 mA zu erwartenden Spannungsabfällen:
Gleichstrom - Widerständswerte der Siebdrossel
Berechneter Spannungsabfall an den Drosselsektionen
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Am vorliegenden Gerät wurden Spannungsabfälle gemessen, die diesen Werten recht genau entsprechen. Sie sind auch den in der Originalbeschreibung genannten Werten recht ähnlich:
Beim Vergleich der in dieser Tabelle angegebenen Spannungswerte mit den heutzutage mit modernen hochohmigen Messinstrumenten ermittelten muss unbedingt beachtet werden, dass sich die Tabellenwerte auf ein Messinstrument mit einen Widerstand von 100Ω/V beziehen! Wenn, wie angegeben, im 300V Messbereich gearbeitet wurde, belastete das Messinstrument die jeweilige Spannungsquelle mit einem Widerstand von 30 kΩ!
Angesichts der hohen Gitterableitwiderstände kann dies nur bedeuten, dass die Messungen nicht am Gitter der jeweiligen Röhre durchgeführt wurden, sondern an den Abgriffen der Siebdrossel.
Im Gegensatz hierzu wurden die Anodenspannungswerte tatsächlich an den Anoden gemessen. Aber selbst hier führte der relativ niedrige Innenwiderstand des Messinstruments zu teilweise massiven Spannungsverfälschungen. Das beste Beispiel hierfür ist die Anodenspannung der Audionröhre, die mit +6V angegeben ist. Mit einem hochohmigen Instrument misst man hier entsprechend der Anodenstromangabe von 0,1mA und den Vorwiderständen von 50kΩ + 25kΩ eine Spannung von ca. +54 V.
Da die Siebdrossel häufig defekt und Ersatz schwer zu finden ist, könnte man folgendermaßen vorgehen:
- Man ersetzt die beiden in Serie geschalteten 1kΩ Widerstände in der Plusleitung durch eine einfache Drossel. Findet sich hier nichts passendes, so können problemlos Ausgangstrafos der Endröhren AL4, EL11 oder auch EL41 eingesetzt werden, bei denen man die Sekundärseite offen lässt. Diese Trafos eignen sich hervorragend für diesen Zweck, da sie für einen Anodenstrom von 36mA ausgelegt sind, eine hohe Induktivität (für niedrige Grenzfrequenz der Lautsprecheranpassung) und einen Luftspalt aufweisen (keine Sättigung der Magnetisierung durch Gleichstrom).
- An Stelle der angezapften Siebdrossel NeD setzt man eine Widerstandskette ein, wobei die einzelnen Glieder so dimensioniert sind, dass man die passenden Gittervorspannungen abgreifen kann.
- Eine zweite Variante bestände darin, die Originaldrossel in der gleichen Position durch eine normale Drossel oder durch den Primärwickel eines Ausgangstransformators zu ersetzen und parallel zu diesem eine hochohmige Widerstandskette zu legen, von der die jeweiligen Gittervorspannungen abgegriffen werden. Im Gegensatz zu der erstgenannten Variante, bei der der Spannungsabfall über der Ersatzdrossel eine sekundäre Rolle spielt, erfordert diese zweite Variante jedoch, dass der Spannungsabfall an der Ersatzdrossel mindestens so groß ist wie die maximal erforderliche Gittervorspannung von ca. 14V. Wird dies nicht erreicht, muss in Serie zur Ersatzdrossel noch ein passender Widerstand gelegt werden.
Eine Frage, die sich beim Betrachten der Netzteilbilder aufdrängt ist die folgende: Warum wurden vor und nach der Siebdrossel jeweils 2 Kondensatoren á 3 µF parallel geschaltet? Vom Kostenstandpunkt ist das schwer zu verstehen, da ein Kondensator á 6 µF billiger sein sollte als 2 Kondensatoren á 3 µF. Möglicherweise handelte es sich bei den 3 µf Kondensatoren um Standardgrößen, die in großer Stückzahl vorhanden waren, da SIEMENS sie in Telefonanlagen verwendete.
4 Reparatur
Die Reparatur meines 51W stellte sich als denkbar einfach heraus.
Die sowohl in der Netzteileinheit als auch unter dem Chassis eingesetzten Blockkondensatoren zeigten durchweg stark erhöhte Leckströme.
Zur Neubefüllung solcher Kondensatoren verwende ich MKP-Kondensatoren des Herstellers Mundorf.
Die einzige Hürde: Die Kondensatoren im Netzteil sind sehr eng und unübersichtlich verdrahtet
An dieser Stelle möchte ich darauf hinweisen, dass diese alten Wickelkondensatoren, die häufig auch als MP (Metall-Papier) Kondensatoren bezeichnet werden, nichts mit den selbstheilenden BOSCH MP-Kondensatoren zu tun haben, bei denen Aluminium auf eine Isolierfolie aufgedampft wurde. Nur dadurch dass diese Aluminium Beschichtung extrem dünn war, reichte die thermische Energie des elektrischen Durchschlags dazu aus, das Metall um den Durchschlagspunkt herum zu verdampfen und somit den Durchschlag zu "heilen"
Den internen Aufbau der alten Wickelkondensatoren erkennt man sehr schön in einer Abbildung im Wiesemann.
Der Wickel der alten Kondensatoren besteht aus einer Schichtung von (transparentem) imprägniertem Papier und Aluminiumfolie. Wenn solche Kondensatoren durchschlagen reicht die freigesetzte thermische Energie nicht aus, um die "massive" Aluminiumfolie zu schmelzen. Solche frühen "MP"- Kondensatoren sind also nicht selbstheilend!
Die zwischen Bronze- Federlaschen eingeklemmten Widerstände des NF-Teils zeigen häufig Kontaktprobleme und prohibitiv erhöhte Werte. In meinem Gerät war dies erstaunlicherweise nicht der Fall. Keiner der Widerstände hatte seinen Wert um mehr als +20% geändert.
Selbst die Kontaktierung in den Klemmhalterungen war noch ausreichend. Vorbeugend habe ich trotzdem die Widerstandskappen und die Kontaktflächen der Federlaschen mit einem Metallputzmittel gereinigt und danach mit Äthanol gewaschen. Nach Wiedereinsetzen der Widerstände wurden die Kontaktpunkte mit einem speziellen Leitsilber benetzt, das mir auch schon in der Elektronenmikroskopie gute Dienste geleistet hat: "ACHESON Electrodag 1415 high conductivity paint". Nach Trocknen bildet dieses Leitsilber eine mechanisch sehr stabile Silberschicht, die, solange man die Widerstände nicht herausnimmt, über lange Zeit exzellenten Kontakt sicherstellt.
Z.Zt. betreibe ich den 51W an einem mit dem SIEMENS Protos Luxus identischen Telefunken Lautsprecher ARCOPHON 5, der nicht nur ausreichende Lautstärke liefert, sondern auch eine überraschend klare Klangwiedergabe:
Danksagung:
Den Kollegen Hans Knoll und Dietmar Rudolph bin ich zu großem Dank verpfiichtet. Ohne deren ermunternden Zuspruch, ihre fachlich kompetente und kritische Begleitung und die Bereitstellung von Auszügen aus alten Druckschriften wäre dieser Beitrag nicht entstanden.
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.
S&H 51W / Nachtrag
Im Rahmen der Neubefüllung der defekten Netzteilkondensatoren war es notwendig den gesamten Block bestehend aus 6 einzelnen Kondensatoren auszubauen. Dabei kam es zu einem überraschenden Fund: Während 5 der Kondensatoren von S&H stammten und Datumsstempel von „12.30“ und „1.31“ tragen, stammt der 6. Kondensator vom Komponentenhersteller Zwietusch & Co GmbH Berlin, hat eine leicht abweichende Kapazität von 3,5µF an Stelle von 3 µF und trägt den Datumsstempel „01.33“.
Kondensatorblock Vorderansicht: Rückansicht
Betrachtet man die Lötstellen an den Anschlusslaschen dieses Kondensators, (roter Pfeil), so hat man den Eindruck, als wäre dieser nie ausgetauscht worden.
Wie kann man sich das erklären?
Dass das Gerät erst 1933 gefertigt wurde, kann wohl ausgeschlossen werden. Wahrscheinlicher ist, dass der ursprüngliche S&H Kondensator wegen eines frühzeitigen Defektes durch einen Kondensator eines anderen Herstellers mit gleichen Abmessungen ersetzt wurde. Erstaunlich ist dabei, dass der Einbau dieses neuen Kondensators in einer Art erfolgte, dass man auch bei genauerer Betrachtung nicht erkennt, dass hier ein Eingriff erfolgte. Offensichtlich nicht das Werk eines Amateurs oder einer üblichen Rundfunkwerkstatt, sondern eine sehr professionelle Arbeit.
Etwas mehr Licht in diese Geschichte bringt vielleicht W. Lehmanns Werk „Die Rundfunk- und Tonfilmtechnik; 2. Auflage, 1932. Dort kann man nachlesen, dass der 51W, obwohl im Bereich des Rundfunkempfangs inzwischen obsolet, noch viel als Presse – Empfänger, also im kommerziellen Bereich eingesetzt wurde.
Im Gegensatz zu den im zivilen Bereich eingesetzten Rundfunkempfängern dienten Presse - Empfänger speziell der Kommunikation zwischen den Nachrichtendiensten, u.U. auch dem Abhören des "Wirtschaftsrundspruchs" – eine Domäne, die dem normalen Radioliebhaber nicht so geläufig sein dürfte. Es handelte sich also um Geräte, bei denen es auf ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ankam. Das erklärt auch, warum diese Dienste vorzogen, nicht das neueste Radiomodell zu verwenden, für das verständlicherweise noch keine belastbaren Aussagen bezüglich Reparaturanfälligkeit und Wartungskontinuität vorlagen. Bei etwas älteren Geräten wie dem 51W gab es hingegen schon ausreichende, mehrjährige Erfahrungen und hinter dem Modell stand der namhafte Hersteller SIEMENS, bei dem man nicht befürchten musste, dass es nach kurzer Zeit Wartungsprobleme geben würde.
Betrachtet man den makellosen Zustand des vorliegenden Gerätes so legt dies die Vermutung nahe, dass es sich hier tatsächlich um ein solches kommerziell genutztes Gerät handelte, bei dem Reparaturen mit einem Höchstmaß an Präzision durchgeführt wurden – so gut, dass man beim Betrachten nach 80 Jahren nicht erkennt, dass hier ein Eingriff erfolgte. Bei einem normalen Rundfunkempfänger der Saison 1929 -1930, der 1933 bereits „aus der Mode“ gekommen war, hätte man sicherlich nicht mehr diese Sorgfalt an den Tag gelegt.
Natürlich handelt es sich hier nur um eine Hypothese, aber ich fand es wichtig, auf ein so scheinbar unwichtiges Detail hinzuweisen.
Diejenigen Leser, die mehr über Presse-Empfänger lesen möchten, finden in RMorg z.B. unter den Modellen: Huth ELHN130, Lorenz Tertiär Presse-Empfänger ERTK 24, Telefunken E515X weitere Informationen.
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.