Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; (four) Construction envelope, kit

Das Cockaday Audion wurde ca. 1923 in den USA erfunden. Es war dies noch eine Zeit, wo die Radiotechnik noch voller Geheimnisse steckte und viele - heute oft seltsam anmutenden - Schaltungen für Audions erfunden wurden, deren Namen meist auf -dyn endete.

Gehört das Cockaday Audion (oder Cockaday als Bausatz) auch zu den damals häufigen "Wunder-Schaltungen", die wir heute als Kuriositäten zur Kenntnis nehmen, oder ist mehr dahinter?

Das Cockaday Audion wurde einem Thread zu einem Buch "Rundfunk für Jedermann" vorgestellt. Die dort vorgefundene Schaltung zu einem Cockaday Audion gehört tatsächlich in die Rubrik "Kuriositäten", weil sie so fehlerhaft ist, daß man am Sachverstand des Buchautors zu Recht zweifeln kann.

Und hier ist sie:

Der Thread zum Buch "Rundfunk für Jedermann", der eigentlich den zeitgenössischen Kuriositäten gewidmet war, hatte sich ab dem Beitrag #4 nur noch mit dem Cockaday Audion befaßt, weil bis dato keine Analyse und Beschreibung seiner Funktionsweise zu finden war. Um den interessanten Weg bis zur Klärung seiner Funktionsweise leichter zu finden, werden die Posts ab #4 nun alle successive hierher verschoben werden.

Es werden im weiteren Verlauf des Threads hier alle die zur Funktionsweise des Cockaday Audions gehörenden Teile (unverändert) aus dem oben zitierten Thread von den jeweilgen Autoren des Teams hier angefügt. Dieses Team hatte sich spontan gebildet und es ist so gelungen, die Funktionsweise des Cockaday Audions nach 90 Jahren zu klären.

Die Autoren des "Cockaday-Teams" behalten sich jedoch vor, ihre übernommenen Beiträge ggf. etwas zu "glätten", insbesondere alle dort ggf. etwas vorschnell dargestellten "Tatsachen" als "Möglichkeiten" zu formulieren.

Wer den Thread durchliest, wird feststellen, daß es sich bei der geleisteten Arbeit eigentlich um ein "Brainstorming" handelt, als dessen Ergebnis sich die Funktionsweise des Cockaday-Audions ergibt. Unser Brainstorming hier fand in aller Öffentlichkeit statt - ganz im Gegensatz zu einem "normalen" Brainstorming, das hinter verschlossenen Türen abläuft.
Bei einem Brainstorming soll jeder seine Ideen einbringen, auch wenn nicht alle davon zielführend sein werden. Aber jede dieser Ideen ist deswegen wertvoll, weil sie im Team zum Nachdenken führt. Es ist daher keinesfalls peinlich, wenn die eigene Idee nicht zielführend war und man sich schließlich selbst korrigieren muß.
Bei einem Brainstorming geht es schließlich nicht darum, wer "der Größte" ist, sondern darum, gemeinsam die Lösung zu einem Problem zu finden.

Zu Beginn des Brainstormings kannte keiner der Beteiligten die wirkliche Funktionsweise des Cockaday-Audions. Verfügbar waren zunächst nur Informationen aus sekundären Quellen. Diese sind "mit Vorsicht" zu genießen. Jeder dieser Autoren hat das Cockaday-Audion nur so gut beschrieben, wie er es selbst verstanden hat. Und das war zu Beginn der "Radio-Zeit" mitunter bescheiden, siehe z.B. das oben dargestellte Schaltbild.

Auch im Internet, speziell auf den später verlinkten Amerikanischen Seiten, war zunächst nichts  Konkretes hierzu zu finden. Hier überwogen i.w. auch die Spekulationen, wie das in den meisten Foren so üblich ist.
(In dieser Beziehung unterscheidet sich das RMorg sehr vorteilhaft von anderen Internetplattformen!) 

Aber durch die weitere Suche kamen zwei entscheidende Informationen zu Tage.

1. Ein originales Schaltbild aus einem Cockaday Bausatz (blau gezeichnet), das die Anordnung der verschiedenen Spulen exakt zeigt. (In einem "normalen" Schaltbild ist i.a. keine Information über die mechanische Anordnung der Spulen enthalten.)
2. Ein Amerikanischer Sammler hat ein originales Cockaday-Audion und mit Hilfe eines "Grid-Dippers" die Resonanzfrequenzen von Abstimmkreis und Stabilizer-Kreis bestimmt. Er fand, daß diese sich wie 1:2 verhalten.

Dies waren Informationen aus "primären Quellen", weshalb sie als gesichert gelten konnten. Nun stellte sich die Frage, wie die unterschiedlichen Informationen zusammenpassen.
Daß es sich bei der Spulenanordnung von Abstimmspule und Stabilizer-Spule um ein Bandfilter handeln könnte, schied damit aus. Obwohl es zunächst eigentlich sehr genau danach aussah und deshalb auch ein naheliegender Gedanke war.

Die Vermutung, daß der Stabilizer-Kreis die erste Oberschwingung unterdrückt und damit für ein "weiches" Anschwingen des Cockaday-Audions verantwortlich ist, konnte schließlich theoretisch durch Berechnungen bzw. Simulationen mit LTSpice, aber auch praktisch durch einen sehr schönen Nachbau eines Cockaday-Audions bestätigt werden.

Die gemeinsam gefundene Lösung, also die Beschreibung der Funktionsweise des Cockaday-Audions, ca. 90 Jahre nach dessen Erfindung, kann sich sehr wohl "sehen lassen". 
Und Mr. Cockaday wird damit auch "rehabilitiert". Seine Schaltung ist keine der damals üblichen "Wunder-Schaltungen", sondern eine beachtliche Ingenieurs-Leistung, wenn man noch bedenkt, über welche bescheidenen meßtechnischen Mittel man damals verfügte!

MfG DR

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Martin Steyer schreibt (im Post #4 des alten Threads):

Als Ergänzung für die angeführte "Cockaday-Schaltung":

Die hat Herr Kluth aus Nauen (wenn er denn wenigstens diesen direkten Bezug zur Goß-Sendestelle hatte!) wohl anno 1925 brühwarm aus den USA bezogen.

Allerdings handelte es sich wohl um eine besondere Art der Rückkopplung über die Gitter-Anodenkapazität, denn der Schwingkreis mit der Spule S₃ sollte nach Cockaday mit dem hier "offenen" Ende mit der Anode verbunden werden. Ansonsten sind die beiden 500-cm-Kondensatoren natürlich Drehkondensatoren.

Ich gebe allerdings zu, daß sich mir nicht so ganz die Wirkungsweise dieser merkwürdigen Schaltung mit vier Induktivitäten erschließt, vor allem ist mir nicht klar, welche Spulen aufeinander koppeln sollen. Vor allem S₁ scheint die Antennenenergie mit nur einer Windung (?) auf S₂ zu koppeln, und dieser wiederum muß zum Erzielen der Rückkopplung mit S₃ zusammenwirken. S₄ scheint dazu rechtwinklig angeordnet zu sein.

Die richtige Schaltung soll so aussehen:

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Post #5 (des alten Threads): Cockaday zeitgenössisch

Dr. Carl Lübben, Regierungs-Rat und Mitglied des Reichspatentamtes, hat ab 1925 eine Bücher-Reihe "Die Hochfrequenz-Technik" in 7 Bänden herausgegeben, von denen mir leider nur der Band 1 bekannt geworden ist. 

Dieser 1. Band "Röhren-Empfangsschaltungen für die Radiotechnik" enthält 191 Schaltungen, deren Funktionsweise jeweils beschrieben wird.

Im Schaltbild 36 unter dem Kapitel "Audionschaltungen mit Rückkopplung" ist eine Schaltung nach Cockaday/Hairtrigger angegeben, bei der auch die gewünschten Kopplungen der Spulen angegeben sind.

Im Schaltbild 102 findet man eine Modifikation dieser Schaltung im Kapitel "Schaltungen für kurze Wellen".(Unter "Kurzen Wellen" verstand man damals bereits die Mittelwellen, die manchmal auch mit "Rundfunk-Wellen" bezeichnet wurden.)

Da Lübben sich die Mühe gemacht hat, jede der 191 in seinem Buch vorgestellten Schaltungen funktionsmäßig zu beschreiben, kann daher angenommen werden, daß die von ihm gezeigten Schaltbilder weitestgehend fehlerfrei sind. Man beachte auch, daß die Batterie in diesen Schaltungen einseitig auf Masse-Potential liegt, dann der Kopfhörer kommt und dann erst die Rückkoppelspule, so daß unerwünschte und unkontrollierte kapazitive Verkopplungen nicht auftreten. Esoterik und Magie sind in seinem Buch nicht zu finden.

MfG DR

Dietmar Rudolph † 6.1.22, 02.Sep.13

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