radiomuseum.org
Please click your language flag. Bitte Sprachflagge klicken.

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

Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546376) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546377) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546378) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546381) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546382) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546384) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546388) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546391) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546395) Kit
 
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1546397) Kit
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1365274) Kit Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1365277) Kit
Use red slider bar for more.
Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit; Cockaday, L. M. & Co (ID = 1365274) Kit
Cockaday, L. M. & Co: Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit [Kit] ID = 1365274 933x340
Select picture or schematic to display from thumbnails on the right and click for download.
For model Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; (four) Construction envelope, kit, Cockaday, L. M. & Co.; New York City:
Front View
 
Country:  United States of America (USA)
Manufacturer / Brand:  Cockaday, L. M. & Co.; New York City
Year: 1924 Category: Kit (Parts plus instruction) or building instructions only
Valves / Tubes 5: UV201A UV201A UV201A UV201A UV201A
Main principle TRF (Tuned-Radio-Frequency but use of regeneration unknown)
Wave bands Broadcast only (MW).
Details
Power type and voltage Storage and/or dry batteries
Loudspeaker - This model requires external speaker(s).
Power out
from Radiomuseum.org Model: Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit - Cockaday, L. M. & Co.; New
Notes

First appearing in the Jan 1924 issue of Popular Radio. This set was first designed and released in the May 1923 issue of Popular Radio.

"This improvement was invented by Laurence M. Cockaday. It claims to add Automatic Tuning, Unlimited Distance Range, Maximum Volume, Excellent Reproduction, and No Interference."

In the magazine 13 pages are presented on the design and building of the set (pages 23-35).

The price for a kit was 95 $.

A similar coil see here.

Price in first year of sale 95.00 USD
Mentioned in Popular Radio January 1924

Model page created by Tom Guest. See "Data change" for further contributors.



All listed radios etc. from Cockaday, L. M. & Co.; New York City
Here you find 2 models, 2 with images and 1 with schematics for wireless sets etc. In French: TSF for Télégraphie sans fil.



 


Forum contributions about this model
Cockaday, L. M. & Co: Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit
Threads: 1 | Posts: 47
Hits: 18085     Replies: 46
  Das Cockaday Audion, eine wenig bekannte Schaltung
Dietmar Rudolph
02.Sep.13
 
  1

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



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:


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

Wolfgang Holtmann
05.Sep.13
 
  2

A.
Bij der gezeigten Cockaday-Schaltung in Post 4 handelt es sich im Prinzip um das „Ultraudion“ von Lee de Forest. Die Rückkopplung wird durch eine kapazitive Spannungsteilung (Cak - Cgk) erzielt. 

B.
Die Antennenkapazität C1 bildet zusammen mit S1 und S4 einen Parallelschwingkreis. Da der Strom durch diese Spulen im Resonanzfall hoch ist, kann man mit nur einer Windung von S1 eine genügend hohe Spannung im Kreis S2, C2 induzieren. S2, C2 ist fest mit S3, C3 gekoppelt und stellt ein überkritisch gekoppeltes Bandfilter dar.

Hier findet man einen Bausatz nach der Idee von Cockaday. Gut zu erkennen ist die rechtwinklig angeordnete Spule S4. So ist die indukive Kopplung zu den anderen Spulen minimalisiert.

Edit 24.9.2013
Meine unter B. gemachte Beurteilung ist zu meinem Bedauern zu voreilig entstanden!
Nachdem Herr Rudolph in Zusammenarbeit mit Herrn Knoll die wahre Funktion von S1, S2, C2 und S4 beschrieben hat, habe ich noch am gleichen Tag meine Fehleinschätzung zurückgenommen.  
 

Dietmar Rudolph
17.Oct.13
  3

Nach den Ausführungen von Dr. Lübben ist der wesentliche "Trick" an einem Cockadyne-Audion der zusätzliche Resonanzkreis C1- L1 (Absorptions-Kreis) in den Schaltbildern 36 und 102, mit dessen Hilfe sich die Rückkopplung sehr fein einstellen lassen soll.

Ein Ultra-Audion hat keinen derartigen Absorptionskreis. Als Beispiele für das Ultra-Audion hier die Schaltungen aus "Blake, G.G.: History of Radio Telegraphy and Telephony, Chapman & Hall, 1928"

Das ist die Reproduktion der Originalskizze die vom Ultra-Audion angefertigt wurde, 2 Jahre nach dessen Erfindung. Diese Skizze spielte in Patentstreitigkeiten bezüglich rückgekoppelten Audions mit der Westinghouse Company eine wichtige Rolle.

Man beachte, daß in Schaltungsdarstellungen von Röhren in USA häufig die gläserne Hülle weggelassen wird, so daß man oft "zeimal hinschauen" muß, wenn man ein Röhrensymbol nur gemäß heute üblicher Darstellung gewohnt ist.

Eine Darstellung in "modernerer" Form zeigt das nächste Bild.

Aus diesen ursprünglichen Schaltungen erkennt man, daß beim Ultra-Audion kein Absorptions-Kreis wie beim Cockadyne-Audion zum Einsatz kam.

Andererseits: wie viele unterschiedliche Möglichkeiten gibt es für eine rückgekoppelte Audionschaltung? Aufgrund der beschränkten Anzahl von Schaltelementen sind einige dieser Schaltungen untereinander sehr ähnlich, auch wenn - oft aus patentrechtlichen Gründen - sehr viele phantasievolle Namen dafür erfunden wurden. Meist endeten diese auf "-dyn" - und oftmals war deren genaue Funktionsweise auch nicht so recht klar.

MfG DR

Wolfgang Holtmann
18.Oct.13
  4

Lieber Herr Rudolph

Grundlage war für mich die von Herrn Steyer vorgestellten Cockaday-Schaltung Abb.89., wo übrigens nur die Verbindung von S3 zur Anode fehlt. Wenn man sich über Google informiert, dann wird genau diese „Four-Circuit Tuner“ Schaltung von 1924 ausführlich –mit Bildern- beschrieben. Ich denke, man meinte damit 4 Spulen und nicht 4 Schwingkreise. Die von Ihnen vorgestellten Varianten in Post 5 „Cockaday-Hairtrigger“ kannte ich nicht.

Zum besseren Verständnis der anfangs erwähnten Cockaday-Schaltung möchte ich die einzelnen Funktionen unterteilt sehen und zwar

a) dem eigentlichen Rückkopplungsaudion (bestehend aus der Triode mit nur einem Schwingkreis S3 & C3) und

b) den besonderen Selektionsmitteln S1 & S4 mit der Antennenkapazität, sowie dem Zwischenkreis S2 & C2.

Warum ausgerechnet ein Ultra-Audion? (L. de Forest US Patent 1 170 881 vom 12.03.1914).
Weil keine gesonderte Rückkopplungsspule im Anodenzweig erforderlich ist! Das ist wohl bei der allerersten dokumentierten (aber nicht patentierten) Rückkopplungsschaltung aus dem Labor von Lee de Forest (siehe Dr. Stone’s Sketch Post 7) der Fall und kann damit -zu recht- als Vorläufer der von S. Strauss zum Patent (AT 71340 vom 11.12.1912) angemeldeten induktiven Rückkopplungsschaltung angesehen werden.

Im Gegensatz dazu spielen beim Ultra-Audion bekanntlich die röhreninternen Kapazitäten eine entscheidene Rolle.
Die unter b) angeführten besonderen Selektionsmittel machen in meinen Augen den Unterschied zu anderen Empfangsschaltungen aus. Man kann den von mir umschriebenen „Zwischenkreis“ S2 & C2 auch als „Absorbtionskreis“ sehen und hat sicherlich Einfluss auf die Rückkopplungseinstellung.

MfG

Wolfgang Holtmann
18.Oct.13
  5

Im Internet habe ich die praktische Ausführung der Schaltung in Post 1, Abb. 89 gefunden:

Man beachte die feste Kopplung von S1, welche direkt auf S2 gewickelt ist! S2 und der Drehko (C2) wird hier "Stabilizer Circuit" genannt.

Ernst Erb
18.Oct.13
  6

Lieber Wolfgang und lieber Dietmar

Wunderbar, dass Ihr das Thema vertieft habt. Es gibt - ganz abgesehen von diesen Schaltungen - eine Superhet-Schaltung von Lawrence M. Cockaday, die hier im Detail vorgestellt ist. Ich vermute, dass dieser Superhet bei uns dem entspricht. Schön, wenn jemand von Euch mit Duane Bylund Kontakt aufnehmen könnte. Die eMail-Adresse (von 2010) findet man im Link "Home" ganz unten. Ich habe mir erlaubt, das Inserat zu übernehmen, doch andere Bilder dürfen wir sicher nicht holen ohne Einverständnis, hingegen Daten schon.

Wie geschrieben, wäre es schön, wenn Ihr Modelle finden und verlinken könntet, die wir für den "Cockaday Four-Circuit Tuner" möglicherweise zeigen. Die meisten Unterlagen zu Cockaday findet man an erster Stelle bei Eingabe "Cockaday Circuit" in Google. "The RadioBoard forums" zeigen da eine wirklich schöne Abhandlung. Mein Urteil ist aber nur durch ein Scrollen entstanden, zum Lesen fehlt mir die Zeit.

Bei uns findet man mit der einfachen Modellsuche mit Eingabe Cockaday einige Modelle - aber auch den "Improved 4 circuit Tuner", den auch unser Mitglied Tom Guest angelegt hat und in seiner Sammlung vorstellt.

Dietmar Rudolph
19.Oct.13
  7

Die Funktion des Cockaday Audions ist nicht einfach zu verstehen. Aufgrund der in Post #6 von Ernst Erb angegebenen Links findet man eine Menge Informationen. Besonders von Interesse sind die Berichte darüber, wie diese Cockaday-"Tuner" in der Praxis arbeiten - und welche Probleme dabei entstehen.

In einer Diskussion mit Hans Knoll konnte  folgende Funktionsweise als die wahrscheinlichste gefunden werden. (Edit anläßlich der Verschiebung des Threads (in blau): Die von Hans Knoll eingebrachten Gedanken werden mit [HK] bezeichnet, die von mir mit [DR]. Damit ist gewährleistet, daß die Beiträge jedes einzelnen erkennbar werden.
Man sollte aber beachten, daß sich viele gute Ideen erst in einer Diskussion entwickeln. Daher hat jeder  Teilnehmer einer solchen Diskussion mindestens einen gewissen Anteil an jedem neuen Gedanken. Das gilt sowohl für eine telefonische Diskussion, als auch in einem Thread wie hier, der "streng beim Thema" bleibt.)

Hierzu nochmal die Schaltung.

  • Die Rückkopplung wird über den Regler für die Heizspannung eingestellt, wie das damals bei Röhren mit Wolfram-Heizer sehr üblich war. [HK]
  • Die Anodenspannung darf ca. 18V nicht übersteigen. Bei "weichen" (soft) Röhren kommt es sonst zu Gasentladungen. (Vielleicht erinnert man sich noch an den "Franck-Hertz-Versuch" im Physikunterricht?) [DR]
  • Eine zentrale Rolle für die Funktion bildet die Anordnung der 4 Spulen. [HK & DR]
  • Die Spule S4 dient der Anpassung der Antenne und ist senkrecht zu den restlichen Spulen angeordnet. [HK]
  • Die Spule S3 (als "secondary" bezeichnet) bildet zusammen mit einem Drehko den Resonanzkreis, der auf den zu empfangenden Sender abgestimmt wird.
  • Die Spule S2 ist kleiner als die Spule S3, wie deutlich zu sehen ist. Entsprechendes gilt für die gemessenen Induktivitäten. Zusammen mit einem gleichen Drehko bildet sie den "Stabilizer Circuit".
  • Die Spule S1 hat nur eine einzige Windung und koppelt direkt auf S2.

Aus den Berichten der amerikanischen Radiofreunde (Electric Bill, Dec Fri29, 2006 3:23am) geht hervor, daß der "Stabilizer" Schwingkreis auf die doppelte Frequenz einzustellen geht wie der Schwingkreis, der zur Abstimmung auf den Sender dient.

  • Die beiden Schwingkreise können demzufolge kein Bandfilter bilden. [DR] Was aber dann?

Nun wurde im Post #4 zu Recht festgestellt, daß eine Ähnlichkeit zum (schwingfreudigen) Ultraaudion besteht. Verfolgen wir diesen Gedankengang weiter.

Ein Audio soll ja möglichst nicht schwingen, aber so kurz davor hätte man es schon ganz gerne, um die Empfindlichkeit entsprechend zu steigern. Nur ist genau dieser wünschenswerte Arbeitspunkt meist recht schwierig einzustellen. Man unterscheidet dabei zwischen "weichem" Anschwingen (so hätte man es gerne) und "hartem" Schwingungseinsatz, der dann auch mit einer Hysterese verbunden ist. Das heißt, bei hartem Schwingungseinsatz ist der Einsatzpunkt weiter "rechts" als der Abreißpunkt der Schwingung.

Eine "weich" einsetzende Schwingung hat einen sinusförmigen Zeitverlauf. Dagegen hat eine hart einsetzende Schwingung keinen sauberen Sinusverlauf mehr, sondern ist einseitig abgeflacht. Diese einseitige Abflachung bedeutet, daß diese Schwingung gerade Oberschwingungen enthält, insbesondere die 2. Ordnug, also die doppelte Grundfrequenz.

  • Hier kommt nun der  Stabilizer zum Tragen:
    Der Stabilizer Schwingkreis, der auf die doppelte Empfangsfrequenz abgestimmt wird, entzieht dort Energie. Dadurch wird die Schwingungsform der im Audion entstehenden Schwingung mehr sinusförmig. Das Audion schwingt folglich "weich" an. [DR]
    Das ist ein ganz entscheidender Vorteil für eine Audionschaltung!
  • Der Stabilizer Kreis hat also Einfluß auf die Rückkopplung. (Allerdings etwas anders als bei Lübben beschreiben.)

Bleibt die Frage nach der Antennen-Ankopplung.

  • Die Spule S4 ist zwar senkrecht zur Spule S3 angebracht, jedoch nicht symmetrisch. Folglich koppelt sie ein. Das ist sicher eine lose Kopplung, die auch gewünscht ist, wenn das Audion selektiv sein soll. [DR]
  • Die Spule S1 hat nur eine Windung über der Stabilizer-Spule S2. Da die Spule S4 ja auch in S2 einkoppelt, ist es sehr wahrscheinlich, daß S1 zur Neutralisation dient [HK], also den Einfluß von S4 aufheben soll, denn gewünscht ist nur eine Verkopplung von S4und S3.

Man hat somit schon den Eindruck, daß "Mr Cockadyne" eine Ingenieur-mäßige Lösung  des Audion-Problems gefunden hat.

Weitere Anregungen und Diskussionen sind willkommen!

(Korrektur: S4 / S3)

MfG DR

(Die Ausführungen bis hierher stellen eine (vorläufige) Arbeitshypothese dar, die im weiteren Verlauf der Diskussion präzisiert und modifiziert werden wird.
Wesentlich dafür ist ein experimenteller Nachweis der Funktion des Cockaday Audions, möglichst an einem originalen, weil die Eigenschaften der damals verwendeten Röhre [Wolfram-Kathode, schlechtes Vakuum: "weiche" Röhre] einen wesentlichen Einfluß haben.
Im weiteren Verlauf der Diskussion wird sich die Arbeitshypothese dahingehend ändern, daß das Cockaday Audion immer (schwach) schwingt und sich dadurch durch das empfangene Signal synchronisieren läßt, wodurch eine Synchron-Demodulation entsteht.)

Wolfgang Holtmann
20.Oct.13
  8

Lieber Herr Rudolph,

eine sehr interessante Analyse der Cockaday-Schaltung!

Also, dann ist der Signalweg von der Antennenspule S4 nach S3, weil S2 & C2, sowie S1 nur eine Hilfsfunktion zukommt.

Gerne will ich meine Einschätzungen in Post 2 zu den Kreisen fallen lassen.

Vielen Dank!
MfG

Dietmar Rudolph
21.Oct.13
  9

In "Wigge, H.: Rundfunktechnisches Handbuch, Teil1, Krayn, 1925" findet sich eine Beschreibung des Cockadyne-Empfängers, einschließlich der "ungefähren" Erklärung zu seiner Wirkungsweise:

(Die Numerierung der Spulen ist unterschiedlich zu den vorhergehenden Posts.)

Wigge bestätigt die Wirkungsweise des "Stabilizer" Kreises, bei ihm mit L3C3 bezeichnet, zur Einstellung der Rückkopplung. Nicht erkannt hat er allerdings die Abstimmung dieses Kreises auf die doppelte Frequenz und die daraus resultierende Auswirkung. In seiner Zeichnung sind beide Spulen gleich groß, obwohl er im Text explizit deren Windungszahlen mit 65 Windungen für L2 und mit 34 Windungen für L3 benennt.

Ferner ist die Antennen-Verlängerungsspule von den beiden anderen abgesetzt. Damit bliebe aber als einzige Kopplung die einzelne Windung e übrig. Das steht jedoch im Widerspruch zur originalen Anordnung gemäß Fig. 2 (im Post #11). Die von Wigge bestätigte "sehr lose Kopplung" kommt dadurch zustande, daß die Antennenverlängerungsspule L1 senkrecht auf der Spule L2 des Resonanzkreises steht und zusätzlich durch die eine Windung über der Spule L3 eine "Neutralisation" und damit eine weitere Verminderung der Kopplung entsteht. (Diese eine Windung ist hier ebenfalls an einer anderen Position gezeichnet.)

Andererseits bestätigt er die Verwandtschaft zum Ultraaudion, die aus seinem Schaltbild auch gut erkennbar ist.

MfG DR


Nachtrag 25.08.2013

Lieber Herr Holtmann,

unsere beiden letzten Beiträge haben sich leider zeitlich überschnitten.

Sie haben ja schon mehrere sehr schöne Nachbauten zum Nachweis von speziellen Eigenschaften realisiert, z.B. ein Audion mit einer Gleichrichterröhre. Ich würde mich sehr darüber freuen, wenn die von Hans Knoll und mir aufgestellte Hypothese zur Funktion des Cockaday Audions Sie zu einer praktischen Untersuchung anregen und so von Ihnen experimentell ggf. bestätigt werden könnte.

Herzliche Grüße

Dietmar Rudolph



Herr Achim Korn hat auf eine weitere zeitgenössische Literaturstelle hingewiesen. Vielen Dank!:

"Hanns Günther: Das zweite Schaltungsbuch, Frankh, 1926; als Reprint vom Herbst-Verlag, 1992, pp. 40 - 43"

Schaltung 6. Ein Cockaday‑Empfänger.

Der C o c k a d a y‑Empfänger, eine typische Amateurschaltung, hat durch eine Reihe von Vorzügen in letzter Zeit besonders in den Vereinigten Staaten viel von sich reden gemacht. Das Kennzeichen dieser Schaltung liegt darin, daß irgend eine Rückkopplungsschaltung mit einem Verbrauchskreis (Cockaday‑Kreis) derart verbunden wird, daß die durch den Verbrauchskreis der Antenne oder dem Empfänger entzogene Energie die Dämpfung der Anlage so erhöht, daß Eigenschwingungen verhindert werden. Die Stärke der Energie‑Entziehung muß also in weiten Grenzen veränderlich sein, und es kommt darauf an, die Rückkopplung ohne Cockaday‑Kreis so fest zu machen, daß der Empfänger lebhaft zu Schwingungen erregt werden würde, wenn man ihm nicht durch den Hilfskreis gerade soviel Energie entzöge, daß man eben einen stabilen Zustand bekommt.

Man kann also als Cockaday‑Schaltung eine beliebige Rückkopplunggsschaltung verwenden, sei es mit induktiver Rückkopplung, mit innerer Rückkopplung durch abgestimmten Anodenkreis oder auf irgendeinem anderen Wege. Mit der Antenne wird ein Schwingungskreis, bestehend aus Selbstinduktion und Kapazität, gekoppelt, dessen Wellenlänge so abgeglichen wird, daß der Antenne ohne weitere Regulierung der Kopplung zwischen Antenne und Hilfskreis der richtige Energiebetrag entzogen wird.

Ein erprobtes Beispiel einer Cockaday‑Schaltung veranschaulichen die Abb. 55 und 56. In der Antenne A liegen zwei Spulen, die Spule L4 zur Abstimmung der Antenne, und die Spule L1 zur Kopplung mit dem Cockaday‑Kreis. Es ist selbstverständlich, daß man nötigenfalls durch Hinzufügen eines Kondensators parallel oder in Reihe zu L4 den Abstimmbereich der Antenne erweitern kann. In den Abb. 55 und 56 ist ein solcher Kondensator der Einfachheit halber nicht mitgezeichnet.

Sehen wir zunächst von dem Cockaday‑Kreis L2‑C1 ab, so haben wir die Ultraaudionschaltung, die ähnlich wie das Audion mit abgestimmtem Anodenkreis die Rückkopplung durch die innere Kapazität der Röhre zur Dämpfungsverminderung bzw. zur Schwingungserregung benutzt. Die Schaltung wird daher infolge Rückkopplung durch die Kapazität zwischen der Anode und dem Gitter zu Schwingungen erregt, wenn der Gitterkreis L3‑C2 auf die Antenne abgestimmt ist. C1‑L2, ein vollkommen in sich geschlossener Schwingkreis, wird aber derartig mit der Antenne gekoppelt und seine Wellenlänge wird so abgestimmt, daß durch die Energie, die dieser ja mehr oder weniger lebhaft zu Schwingungen erregte Kreis der Antenne entzieht, deren Eigenschwingungen verhindert werden. Man erkennt leicht, daß die Abstimmung verhältnismäßig einfach ist, da hierzu nur der Kondensator C1 so eingestellt zu werden braucht, daß man die gewünschten Zeichen klar und unverzerrt hört. Die Abstimmungen der Antenne und des Gitterkreises L3-C2 können ein für allemal nach Wellenlängen geeicht werden, so daß diese Einstellungen keine Schwierigkeiten machen.

Beim Aufbau der Schaltung ist zu beachten, daß die Kopplung mit dem Cockaday‑Kreis L2‑C1 nur durch die Windungen der Spule L1 erfolgen soll, nicht etwa durch die Spule L4. Auch soll die Kopplung zwischen L1, L2 und L3 nicht durch Veränderung der Abstimmung der Spule L4 beeinflußt werden. Aus diesem Grunde die Spulen so anzuordnen, wie es aus den Abb. 57 und 58 hervorgeht. Die Spulen L2 und L3 werden also auf ein gemeinsames Papprohr gewickelt, während die Spule L4 senkrecht dazu gestellt wird. Die Spule L1 erhält nur eine einzige Windung, die freitragend zwischen den Spulen L2 und L3 oder mitten über der Spule L2 liegt. Der Durchmesser der Spule 4 soll etwa 10 cm betragen. Damit sie sich frei trägt, stellt man sie zweckmäßig aus blankem Kupferdraht von 2 bis 3 mm Stärke her.

Die Windungszahlen der Spulen hängen selbstverständlich ganz davon ab, in welchem Wellenbereich man zu empfangen wünscht. Stellt man die Spule L1 aus einer Windung Kupferdraht von 2‑3 mm Stärke her, die einen Durchmesser von 10 cm hat, so wird man für das Papprohr, auf das die Spulen L2 und L3 gewickelt werden, einen Durchmesser von etwa 9 cm wählen. Zum Wickeln der Spulen nimmt man 0,8 mm starken, doppelt umsponnenen Kupferdraht.

Zum Empfang der üblichen Rundfunkwellen wird man bei Verwendung von Drehkondensatoren mit etwa 500 cm Höchstkapazität der Spule L2 etwa 35 Windungen geben, unter der Voraussetzung, daß der Durchmesser der Spule 9 cm beträgt. Die Windungen können ohne Zwischenraum unmittelbar aneinander gelegt werden.

Die Spule L3 erhält dann etwa 60 Windungen, die ebenfalls eng gewickelt werden können, während die Antennenspule L4 45 Windungen mit je einer Abzweigung an der 1., 4., 14., 22., 36. und letzten Windung, bekommt. Hat man einen Kurbelumschalter mit mehr Kontaktknöpfen zur Verfügung, so kann man natürlich auch mehr Abzweigungen vorsehen. Der Gleitkontakt des Kurbelschalters wird einerseits mit der Erde, andererseits mit dem negativen Pol der Anodenbatterie und der Kathode der Röhre verbunden.

Die übrigen Teile der Schaltung sind bekannt. C3 ist ein Blockkondensator von 300 bis 500 cm Kapazität, R2 der Gitterwiderstand von 2 Millionen Ohm.

Der Gebrauch der Schaltung wird wesentlich erleichtert, wenn man die Kondensatoren C1 und C2 mit Feinabstimmung ausrüstet, da die Abstimmung außerordentlich scharf ist. Der Gitterwiderstand R2 kann häufig fehlen; man versuche daher, ob dieser Widerstand nötig ist oder nicht. Zweckmäßig ist es, auch den Heizwiderstand R1 mit Feinabstimmung auszurüsten, z. B. dadurch, daß man ihm einen hochohmigen veränderlichen Widerstand von 100 bis 400 Ohm parallel legt. Endlich empfiehlt es sich, zum Betrieb der Audionröhre eine Anodenbatterie von nur etwa 50 Volt zu verwenden. Ergänzt man aber den Empfänger durch einen Niederfrequenzverstärker, so sollte dessen Anodenspannung 70 bis 90 Volt betragen.

Soll der beschriebene Empfänger in Betrieb genommen werden, ohne daß die Einstellungen der Kondensatoren und des Kurbelschalters in der Antenne bekannt sind, so stellt man zunächst den Kurbelschalter auf einen mittleren Wert und sucht mit Hilfe des Drehkondensators C2 die gewünschte Welle. Den Kondensator C1 stellt man dabei vorerst auf Null, so daß der Kreis L2‑C1 sicher nicht in Resonanz mit der gesuchten Wellenlänge ist und seine Energie entnimmt. Der Empfänger wird dann lebhaft zu Schwingungen erregt, und wenn der gesuchte Sender überhaupt arbeitet, so hört man an dem bekannten iu‑ui, wie man den Kondensator C2 einzustellen hat. Hierauf schaltet man den Kondensator C1 ein, bis die Verzerrung durch Überlagerung verschwindet und die gesuchten Zeichen klar zu hören sind. Ist dies erreicht, so stimmt man mit Hilfe des Kurbelschalters die Antenne ab und reguliert nötigenfalls die Kondensatoren C1 und C2 etwas nach.

Die Ultraaudionschaltung eignet sich vor allem zum Empfang kurzer Wellen, für die daher auch die Cockaday‑Schaltung hauptsächlich vorgesehen ist. Will man sie zum Empfang längerer Wellen gebrauchen, so empfiehlt es sich, an Stelle der Ultraaudionschaltung eine normale Audionschaltung mit abgestimmtem Anodenkreis zu gebrauchen.

Auch wenn die hier gegebene Erklärung der Funktionsweise nach neueren Erkenntnissen nicht so ganz zutrifft, kann die Darstellung vielleicht doch als Hinweis auf Synchrodyn-Empfang beim Cockaday Audion gesehen werden.

MfG DR

Wolfgang Holtmann
22.Oct.13
  10

Ich bin schon den ganzen Morgen dabei, den Cockaday experimentell nachzubauen!
Es geht um's Prinzip. Ist Theorie und Praxis im Einklang?

Die beiden Spulen sind schon gewickelt und ein Holzbrett gerade auf Maß abgesägt. Müsste heute Abend fertig sein....

MfG

Hans M. Knoll
22.Oct.13
  11

Hallo in den Gespraechskreis.

Nachdem es jetzt Katalogbilder und ein Modell mit Farbphoto  des Audions gibt, kann man noch besser als anfangs ueber das Prinzip theoretisieren

Als Hinweis dazu.

Die Front des realistischen Modelles hier im RMorg.zeigt:
Die eigentliche Abstimmung besitzt eine einfache  Noniusskalierung (ohne sichtbare Feinabstimmung)  Dieser Knopf bestimmt aber doch  die Frequenz auf der der Empfang stattfinden soll.  In dieser Zeit, hatten Bauanleitungen dort eine Feinabstimmung, als  Friktion jeglicher Art. damit konnte der Benutzer das Audion mit scharf angezogener Rueckkoppplung so einstellen, dass das Anheben des Nutzsenders phasenreien bis hin zur Synchrondemodulation erfolgen konnte.
Naeheres dazu hier  

und hier

In diesem Modell um das es hier geht,  hat aber der Stabilisierungkreis der nach einer Meinungsrichtung die Rueckkopplung regelt, ebenfalls eine Noniusskale mit Feinantrieb, aber der Schwingkreis mit dem die Schwingfrequenz  des Ultra -Audions eingestellt wird, hat das nicht.

Daher stehe ich noch immer zu der Theorie, dass der Stabilisierungskreis
die zweite Harmonische (k2)  aus dem Abstimmkreis  absorbiert, um an der Stelle wo das Audion arbeitet, naehmlich am oberen Knick der Ia – Kenlinie dafuer sorgt, dass der Schwingkreis eine reine Sinusspannung sowohl an die Anode als auch ans G1 liefert. Die bei diesen Röhren damals gebotene geringe Anodenspannung  (um 20Volt) aus der sich eine sehr kurze Ia - Kennlinie ergibt, ist es sehr sicher, dass ein Abkappen der Sinuskurve an der Anode stattfindet, was bekanntlich Klirrfaktor erzeugt.

Die Rueckopplung kann aber nur sanft einsetzen wenn nur ein Maximum eben eine Sinusform den Arbeitspunkt des Audions dynamisch  steuert.
Ein K2 hat zwangsweise zwei Maximas oder eine Abflachung zur Folge.
Der Stabilisierumgskreis erzwingt eine Freiheit vom K2 indem  er diesen „absaugt“
Weil das auf er doppelten Frequenz und sehr genau (Phasenrein) erfolgen muss, hat auch dieser Kreis eine grosse Skale mit Feinantrieb

 


Wahrscheinlich, und wenn beide Kreise die gleiche Kurvensteilheit hatten, konnte  man mit der Haupskale die Station suchen, die Gradeinteilung auf den Stabilisierungskreis 1:1  uebertragen und zusammen mit der Heizungsregelung  und der Feinabstimmung das Audion auf Hoechstsleistung bringen was nur dann gelingt,  wenn der Sender synchron aus dem Nichts angehoben wird.
Leider immer noch reine Theorie, nur ein Denkanstoss.

 

EDIT: 22.10.13 15:00

Die späteren Diskussionsergebnisse, zeigen, dass auch der rechte Abstimmknopf, die Hauptabstimmung, ebenfalls mit einer Feinabstimmung ausgerüstet war.

Die Wahrscheinlichkeit, dass mit Synchronempfang, also leicht schwingendem Ultraaudion gearbeitet wurde, ist jetzt doch sehr gross.

Dazu ist die Feinabstimmung unabdingbar.


Gruss Knoll 

Attachments

Dietmar Rudolph
23.Oct.13
  12

[Dies ist der verschobene (und editierte) Post #16 vom 25.08.2013 aus dem alten Thread.]

In der Jubilee Souvenir Number von  "Radio-Craft, March1938, Vestal Press, 1987" ist ein Schaltbild vom Cockaday Tuner zu finden.

Hier wird die geringe Anodenspannung von 22,5V bestätigt.

In den Tiefen des Netzes findet sich eine weitere Schaltung, die sehr schön die Anordnung der Spulen zeigt.

[Der Autor John Hern Jr. der diese Schaltung veröffentlicht hat, ist leider schon im Jahre 2003 verstorben. Glücklicherweise (für uns) existiert seine Homepage noch, wo außer dieser Schaltung auch detaillierte Bilder eines Cockaday Audions gezeigt werden.

Man erkennt aus diesem Bild sehr schön die Anordnung der 4 Spulen. Auf dem quer liegenden Zylinder folgen von links nach rechts:

  • Spule des Stabilizers
  • In der Mitte dieser Stabilizer-Spule ist die eine Windung der Kompensationsspule erkennbar: mit Rüschschlauch überzogener Schaltdraht.
  • Nach einer schmalen Lücke die Spule des Abstimmkreises.
  • Vertikal angeordnet: die Spule (mit Anzapfungen) der Antennenankopplung. Diese ist nicht exakt symmetrisch zur Spule des Abstimmkreises angeordnet. Daher koppelt sie lose auf den Abstimmkreis ein.

Sowohl der Dreko für den Abstimmkreis, als auch der Drehko für den Stabilizerkreis besteht aus einem größeren Paket für die Grobabstimmung (nahe der Frontplatte), als auch aus einem kleineren Paket für die Feinabstimmung.

Diese beiden "Fein-Abstimm-Drehkos" sind ein deutlicher Hinweis darauf, daß das Cockaday Audion (höchst wahrscheinlich) als Synchron-Demodulator arbeitet.]

MfG DR

Wolfgang Holtmann
23.Oct.13
  13

Gut, einen Schönheitspreis werde ich wohl nicht dafür bekommen, aber für die weiteren Untersuchungen sollte das reichen....

Die beiden Drehkos haben eine mechanische Untersetzung. Für den Winkel von 180° werden 16 Umdrehungen benötigt.

Die Antennenspule S4 ist schwenkbar ausgeführt, um die Kopplung veränderlich zu machen. Die Abgriffe werden mit einer Krokodilklemme selektiert.

Weiterhin habe ich vorsichtshalber noch einen 3. Drehko montiert. Dieser geht dann von der Anode zum Faden. Ich weiß aus Erfahrung, dass hiermit die Rückkopplung besser zu regulieren ist.

Morgen werde ich in aller Ruhe die elektrischen Eigenschaften unter die Lupe nehmen und hier berichten.

MfG

Wolfgang Holtmann
23.Oct.13
  14

Die originale Cockaday-Schaltung wurde auf ein Holzbrett gebaut. Leider habe ich nicht die angegebene amerikanische Röhre, sondern es wird dafür eine RE084 eingesetzt. Mit diesem Typ habe ich in der Vergangenheit schon viele Audionempfänger gebastelt.

Ich kann betätigen, dass die Theorie der zusätzlichen Abstimmung auf die 2. Harmonische mit Hilfe des Stabilisierungskreises auch in meinen Augen zutreffend ist. Ebenso hat die schwenkbare Ausführung der Antennenspule S4 bewiesen, dass der Signalweg von S4 auf S3 verläuft!

Zunächst wurde über eine künstliche Antenne ein moduliertes Signal eingespeist. Bei feinfühliger Einregelung der Heizspannung mit R ist ein Schwingungseinsatz hörbar und kurz davor der optimale Empfang. Mit dem „Stabilizer“ kann man die Lautstärke, bzw. die Empfindlichkeit erhöhen, so dass die Abstimmung nicht „zu spitz“ erscheint, was ich als den einzigen Vorteil dieser Cockaday-Schaltung anführen möchte. Wichtig dabei ist die richtige Polung von S1, damit die Einstellung des Stabilizers eindeutig ist. Die Einstellungen der beiden Kreise beeinflussen sich geringfügig. Für eine genaue messtechnische Erfassung fehlte mir die Zeit!

Leider sind die Nachteile dieser Schaltung nicht zu übersehen. Ich fange mal von vorne an:
Die Gesamtempfindlichkeit ist in der oben gezeigten Anordnung etwa 10x schlechter als bei einem normalen Audionempfänger mit der RE084. Ich musste schon einige mV HF eingeben für ein lautes Signal im Kopfhörer. Normalerweise knallen mir meine beiden Ortssender (in nur 1500 m Abstand) durch. Das ist nicht der Fall, obwohl die Riesenspulen wie magnetische Antennen wirken. Das konnte so nicht bleiben, wie kann man das ändern?

Die von mir angebrachten, allgemeinen, Verbesserungen haben eigentlich nichts mit dem hier zur Diskussion stehenden Cockaday-Prinzip zu tun, haben jedoch einen durchschlagenden Erfolg gezeigt!

Vielleicht hängt das mit dem verwendeten Triodentyp zusammen, aber der (nur einmalig) einstelbare Spannungsteiler R1 parallel zum Heizfaden lässt einen guten Kompromis zwischen Lautstärke und Verzerrungsfreiheit, durch richtige Wahl des Arbeitspunktes, zu.

Ganz wichtig ist die schwenkbare Anordnung der Antennenspule S4, was bekanntlich ebenfalls eine optimale Einstellung der Lautstärke, Bandbreite ermöglicht.

Dann noch eine Verbesserung der Feinregulierung der Rückkopplung bei diesem Ultra-Audion: Das Verhältnis Cak und Cgk bestimmt auch die Stärke der Rückkopplung. Hier hat sich gezeigt, dass eine äußere Beeinflussung durch den Drehko C5 große Vorteile bietet. Je geringer die Kapazität von C5 ist, um so mehr wird entdämpft, also genau entgegengesetzt wie wir das gewohnt sind. Dabei kommt noch, ich kann jetzt mit dem Heizregler mehr Uf geben (weniger drosseln), was durch den höheren Anodenstrom auch eine höhere NF-Ausgangsspannung ergibt.

Mich störte die mangelhafte Entkopplung des Kopfhörers, welcher direkt an der HF-mäßig heißen Anode liegt (Handeffekt). Eine kleine HF-Drossel in Serie brachte Abhilfe.

Alle diese Maßnahmen haben den Versuchsempfänger wesentlich gebrauchsfreundlicher gemacht, so dass jetzt die 12 m lange Unterdachantenne angeschlossen werden konnte. Hier zeigte sich ein ganz anderer Effekt, der mit dem Prinzip eines auf der Oberwelle abgestimmten Zusatzkreises zusammenhängt!

Ich sagte schon, vor meiner Haustür stehen zwei MW-Sender. Einer auf 891 kHz und ein zweiter auf 1251 kHz. Obwohl ich dafür zwei Sperrkreise eingefügt habe, kann man den Sender auf 1251 kHz mit dem „Stabilizer“ -unabhängig von der Hauptabstimmung- selektieren! Abhilfe brachte das Ablöten von C2, also ganz ohne Stabilizer...

Gut, der eingangs erwähnte Vorteil der Cockaday-Schaltung fällt dann natürlich weg, aber die Empfangsempfindlichkeit hat -subjektiv beurteilt- nicht gelitten.

Wolfgang Holtmann
23.Oct.13
  15

Gestern kamen die genaueren Aussagen über die Qualitäten des „Four-Circuit Tuners“ etwas zu kurz.

Mit den von mir angebrachten Verbesserungen habe ich heute die Selektionskurven aufgenommen, und zwar in Rot mit der originalen Anordnung der Spulen und Kreise.

In Blau wurden die gleichen Einstellungen beibehalten, nur der Stabilizer-Kreis wurde wirkungslos gemacht, indem ich den Drehko C2 von der Spule S2 abgelötet habe. Außerdem wird die Antenne jetzt direkt mit S4 verbunden. Mit C3 wurde die Abstimmung etwas korrigiert.
Wir erkennen, dass in dieser Hinsicht kaum ein Unterschied festzustellen ist!

 

 

 

Wolfgang Holtmann
23.Oct.13
  16

Von unserem Mitglied -Herrn H.J. Korn- bekam ich vor kurzem diese Darstellung des "Four-Circuit Tuners" zugesendet.

 

Sie stammt aus dem Radio Digest (USA) von 1923 und stellt die ursprüngliche Version dar.
In Blau habe ich die bisherigen Bezeichnungen hinzugefügt. 

Es wird eine gute Selektivität, aber eine mangelhafte Lautstärke gegenüber anderen Schaltungen angemerkt. Eine weitere NF-Verstärkung ist erwünscht, was ja in der "Improved Version" gemacht wurde.

Im Text dazu wird fälschlich geschrieben, dass S4 nicht auf die anderen Spulen induktiv koppelt, obwohl das Schema dies deutlich macht!

Wir möchten doch allzugerne mal die Beschreibung dieser Cockaday-Schaltung vom Erfinder selbst nachlesen! Wer kann an diese Dokumente kommen? Gab es eine Patentanmeldung?

Dietmar Rudolph
23.Oct.13
  17

Habe mir folgendes Buch bestellt, das ich in den nächsten Tagen erwarte:

Radio-Telephony For Everyone - The Wireless
How To Construct And Maintain Modern Transmitting And Receiving Apparatus
Laurence M Cockaday
Gebundenes Buch

 

Hierin sollte sein berühmtes Cockaday Audion beschrieben sein. Immerhin soll es damals so etwa 500.000 mal verkauft worden sein, was für seine Empfangsqualität ( => Synchronempfang?) und seine Bedienerfreundlichkeit sprechen würde.

MfG DR

Jetzt sollte aber zunächst Herr Bauer seinen alten Post verschieben. Danach werden die Posts mit der LT-Spice Simulation ebenfalls hierher verschoben werden.

Jochen Bauer
23.Oct.13
  18

Wie Herr Rudolph und Herr Knoll (meiner Meinung nach richtigerweise) vermuten, dient der "Stabilizer", bzw. "Stabilisierungskreis" in der Cockaday-Schaltung dazu, die zweite Harmonische der Empfangsfrequenz im Abstimmkreis zu unterdrücken um entstehende Verzerrungen des HF-Signals im Abstimmkreis möglichst weitgehend zu beseitigen und somit ein "weiches" Anschwingen des Audions zu begünstigen.

Diese "frequenzselektive Dämpfung" des Abstimmkreises durch einen Stabilisierungskreis scheint eines der Grundprinzipien der Cockaday-Schaltung zu sein. Unabhängig von der Leistungsfähigkeit der Cockaday-Schaltung verdient diese frequenzselektive Dämpfung meiner Meinung nach eine kurze theoretische Analyse. (Die Herleitung der verwendeten Formel habe ich als PDF an diesen Beitrag
angehängt.)

Man kann hier sehr schön sehen, wie der Stabilisierungskreis bei hinreichend hohem L/C Verhältnis und Güte gezielt eine einzelne Frequenz im Abstimmkreis einer starken Dämpfung unterwerfen kann.

 

Attachments

Dietmar Rudolph
24.Oct.13
  19

[Dies ist der verschobene Thread vom 7. Sept. 2013 unter diesem Titel]

Der Thread startete zunächst unter dem Gesichtspunkt der "Kuriositäten", die man bei Schaltungen in der veröffentlichten Literatur (einschließlich Büchern) findet. Ziemlich rasch konzentrierte sich jedoch der Focus auf die Funktionsweise des Cockaday Audions. 

Zunächst war die Funktionsweise des Cockaday Audions nicht bekannt und eher undurchsichtig. Interessant ist es daher für den Leser dieses Threats, welche Wege und Umwege gegangen wurden, um in einem Team schließlich die Lösung zu finden. Der gefundene Lösungsweg, der von einem à priori Wissen ausging, ist etwas mühsam nachzuvollziehen,[ da sich die Erkenntnisse erst allmählich ergaben].

Aber der Thread kann auch als Anregung für alle diejenigen verstanden werden, die eine technische Frage haben und eine Antwort suchen. Es werden sich (hoffentlich) immer Experten finden, die entweder die Lösung kennen, oder wie in diesem Fall, die Lösung erarbeiten, auch wenn der Weg dahin ggf. nicht ganz gradlinig verläuft.

Daher wurde [zunächst] ein neuer Thread unter "Texte" begonnen, in dem unter Kenntnis der Lösung, also mit dem à posteriori Wissen, die Funktionsweise des Cockaday Audions in kompakterer Art und logisch in der richtigen Reihenfolge dargestellt werden soll, einschließlich der Querverbindungen zu gleichartigen Problemstellungen und Lösungen. [Dieser Text soll noch erstellt werden.]  

Hierzu gehört auch der von meinem Freund Joe Sousa per Mail beigesteuerte Beitrag zu einer LT-Spice Simulation der für das Cockaday Audion typischen Anordnung mit Abstimmkreis L1C1 und Stabilisatorkreis L2C2, welcher auf ca. die doppelte Frequenz abzustimmen ist.   Diese LT-Spice Simulation, obwohl hierbei nur lineare Verhältnisse angenommen sind, zeigt sehr schön die Rückwirkung des Stabilisator-Kreises auf den Schwingkreis. Das dadurch auf der doppelten Frequenz entstehende Notch ist dafür verantwortlich, daß das Cockaday Audion "weich" anschwingt - im Unterschied zu dem damit verwandten Ultraaudion, welches eher "hart" anschwingt.

Das ist eine Bestätigung der im Ursprungsthread geäußerten Vermutung, wonach der Stabilisator-Kreis für ein weiches Anschwingen sorgen soll (Arbeitshypothese) und die Anordnung der beiden Kreise räumlich dicht neben einander - entgegen dem ersten Eindruck - kein Bandfilter (im üblichen Sinne) bilden. Im [geplanten] (neuen) Thread wird die LT-Spice Simulation daher gleich im Zusammenhang mit der Arbeitshypothese erscheinen.


Joe Sousa hat noch eine LTspice Simulation beigesteuert, die sehr schön zeigt, wie der "Stabilisator" Kreis beim Abstimmkreis auf der doppelten Frequenz eine Dämpfung auf der doppelten Frequenz bewirkt.

Die LTspice Simulation verwendet dieses Schaltbild:

Die Röhre ist dabei ersetzt durch eine Stromquelle. Der von dieser Quelle gelieferte Wechselstrom wird in der Frequenz von 500KHz bis 4MHz gewobbelt.

V(rc1) ist die Spannung am Abstimmkreis (Farbe: Magenta) und V(rc2) ist die Spannung am Stabilisatorkreis (Farbe: grün). Dick gezeichnet: Amplitudengänge, dünn gezeichnet: Phasengänge

Der magenta gezeichnete Amplitudengang gehört zum Abstimmkreis. Er hat (in diesem Beispiel) bei 1MHz sein Maximum. Bei 2MHz hat er ein Notch, das etwa 40dB tief ist. Damit wird die Auswirkung des Stabilisatorkreises auf den Abstimmkreis ersichtlich. Es bestätigt sich somit die Arbeitshypothese, wonach durch den Stabilisatorkreis die doppelte Frequenz unterdrückt wird, wodurch das Cockaday Audion "weich" anschwingen kann. Um das Notch genau auf der doppelten Frequenz zu erhalten, mußte der Stabilisatorkreis etwas höher abgestimmt werden.

Das ist ähnlich zu den 9KHz Sperren. Weitere Ähnlichkeiten bestehen zu den "Traps" bei den ZF Verstärkern für das analoge Fernsehen.

Herzlichen Dank an Joe Sousa!

MfG DR

Dietmar Rudolph
24.Oct.13
  20

Im originalen Schaltbild ist eine (einzelne) Koppelwindung (S1) gezeichnet, die genau mittig über die "Stabilizer" Spule (S2) gewickelt ist, wie der Konstruktions-Skizze (Fig. 2) entnommen werden kann.

Wie bereits bei der Funktionsbeschreibung des Cockaday Audions erwähnt, handelt es sich bei dieser einzelnen Koppelwindung um eine Art der Neutralisation. [HK]

Nun kann aber im Zusammenhang mit der Spice-Analyse [JS] und den dabei gewonnenen Resonanzkurven von Abstimmkreis (S3) - magenta gezeichnet - und Stabilizerkreis - grün gezeichnet - folgendes gefolgert werden: [DR]

  • Aufgrund der Nichtlinearität der Röhre (infolge der niedrigen Betriebsspannung) entsteht beim Empfang eines Senders auf der Frequenz f im Stabilizer-Kreis eine Schwingung auf der Frequenz 2f.
  • Diese doppelte Empfangsfrequenz ist auch im Abstimmkreis vorhanden. Sie koppelt über die Ankoppelspule (S4) auf die Antenne mit der Wirkung, daß das Cockaday Audion auf der doppelten Frequenz strahlen würde.
  • Damit diese ungewünschte Störstrahlung nicht entstehen kann, wird über die einzelne Koppelwindung (S1) die Schwingung auf 2f - in Gegenphase - hinzugefügt. Damit wird die Ausstrahlung auf der doppelten Empfangsfrequenz (weitestgehend) unterdrückt.

Da die Cockaday Schaltung sehr "schwingfreudig" ist, ist zu vermuten, daß das Cockaday Audion praktisch immer (schwach) schwingt.
Wenn aber ein derartiger "Oszillator" ein frequenzmäßig benachbartes Empfangssignal "aufgedrückt" bekommt, wird dieser "Oszillator" durch das Empfangssignal synchronisiert.
Es besteht daher die begründte Vermutung, daß es sich bei dem Cockaday Audion um einen synchronen Empfänger  handelt. [JS]
Das stützt andererseits die oben vorgestellte Hypothese, daß die einzelne Koppelwindung (S1) die Schwingung auf der Frequenz 2f an der Antenne kompensieren soll.

Diese Koppelwindung (S1) ist genau in der Mitte der Stabilizer-Spule (S2) angebracht. Damit ist sicher gestellt, daß nur eine magnetische Kopplung und keine elektrische erfolgt, [denn nur so ist eine Gegenphase realisierbar]. [HK]

[Die Arbeitshypothese zur Funktion des Cockaday Audions hat sich in Folge dessen geändert. Wir gehen jetzt davon aus, daß der Cockaday Empfänger eine synchrone AM Demodulation liefert. Als nächstes muß - möglichst mit Hilfe eines originalen Cockaday Audions -  der experimentelle Nachweis zur Richtigkeit dieser Vermutung geliefert werden.]

Wie man erkennen kann, handelt es sich bei dieser anscheinend simplen Schaltung eines Cockaday Audions um eine recht "ausgefuchste" Apparatur.

MfG DR


Damit erkennbar ist, wer hinter welchen Überlegungen steckt, sind diese gekennzeichnet.
[HK]: Hans Knoll, [JS]: Joe Sousa, [DR]: Dietmar Rudolph
Die entsprechenden Gedanken wurden aber in der Diskussion mit den erwähnten Herren entwickelt.

[Edit anläßlich der Verschiebung in blau]

Hans M. Knoll
24.Oct.13
  21

Eine Meinung zum USA –Text im Post 016 

Noch ein Argument zum Synchronempfang kann sein  oder ist, dass der Text den H. Korn via H. Holtmann im Post 016 zeigt eine  Passage enhaelt die sagt:
Das Audiosignal sei im vergleich zu bekannten oder gewöhnlichen Audionschaltungen, gering, deshalb später noch eine Audio (NF) Stufe dazugefügt wurde.
Der Grund warum das Audiosignal klein ausfaellt tritt auch technisch bedingt ein, wenn das Audion synchron schwingt, wird der Träger hochgezogen und die Seitenbaender weniger. Das entspricht aber exakt einer Reduktion des Modulationsgrades und damit der Audio (NF) - Ausbeute.
Kann also als weitere Annahme  gesehen werden, dass damit Synchronempfang gemacht wurde.
Auserdem möchte ich die Aussage im gleichen Text anzweifeln der besagt,dass
Die Spule #4 nicht mit den anderen Spulen „induktiv gekoppelt sei“
Nur wenn die Spule #4 exakt mittig auf Spule #3 sitzt kann  sie entkoppelt sein.

Der Text ist ueberholt

Edit:  Herr Holtmann hat mich informiert, dass er schon im  Post #14 und #16  darauf hingewiesen hat,  dass S3 und  S4 doch aufeinander koppeln

Gruss und Danke, Hans M. Knoll

Wolfgang Holtmann
25.Oct.13
  22

Nach einem 8 wöchigen Auslandsurlaub, konnte ich heute wieder meinen Cockaday-Nachbau in Betrieb nehmen. In der Zwischenzeit hat sich ja einiges getan!  

In Post #20 wird zur Diskussion gestellt:

"...Wir gehen jetzt davon aus, daß der Cockaday Empfänger eine synchrone AM Demodulation liefert. Als nächstes muß - möglichst mit Hilfe eines originalen Cockaday Audions - der experimentelle Nachweis zur Richtigkeit dieser Vermutung geliefert werden."

Ich dachte so bei mir:
Jetzt versetze ich mich mal in die Lage eines Radiobastlers, so um 1923, der -wie ich-  anhand der Anleitung den Cockaday Four-Circuit Tuner nachgebaut hat. 

Dazu modulierte ich meinen Prüfsender diesesmal nicht mit einem Sinuston, sondern mit ganz normaler Unterhaltungsmusik. Vorteil: man erkennt sofort eine eventuell zu scharf angezogene Rückkopplung durch eine zu dumpfe Wiedergabe.

Es stimmt, ab einem gewissen HF-Pegel wird bei angezogener Rückkopplung die Empfängereigenschwingung mit dem Eingangssignal synchronisiert. Das ist bei den meisten Schaltungen der Fall. Wie Herr Knoll bereits in seinem Post #21 erklärte, geht dabei die NF-Ausbeute zurück (zu geringe Lautstärke). Konnte ich ebenfalls feststellen.

Im Zustand der konstanten Selbsterregung machen sich jedoch schon sehr kleine Verstimmungen an den beiden(!) Drehkos als lautes Geheul bemerkbar. "Out of Synch" Nicht zu ertragen!! Ganz zu schweigen von Empfangsspannungsschwankungen verursacht durch Fading, die das Gleiche bewirken ...Und steht da nicht in der Beschreibung zum Originalempfänger u.a. "No Interference" ?

Obwohl meine verwendeten Drehkos eine doppelte Untersetzung haben, ist die Bedienung im schwingendem Zustand äußerst schwierig. Nichts für Laien... Ist das vielleicht der Grund warum dieses Cockaday-Prinzip nicht über viele Jahre von anderen Radioherstellern übernommen wurde?

So geht's schon viel besser!
Man braucht nur die Rückkopplung reduzieren (C5 eindrehen), also den Empfänger in den nichtschwingenden Zustand versetzen, und schon nimmt die Lautstärke um Einiges zu (und subjektiv beurteilt, auch die Wiedergabequalität).
Beide Kreise lassen sich nun bequem einregulieren, wobei mir auffällt, dass der Stabilizer nicht unbedingt genau auf der doppelten Empfangsfrequenz abgestimmt sein muss!!

Mit dem Grid-Dip Meter habe ich das mal kontrolliert:
Bei einer festen Empfangsfrequenz von 700 kHz, kann  der Stabilizer zwischen 1100 und 1400 kHz in Resonanz sein, ohne große Einbuße an Empfindlichkeit. Man muss wohl die Hauptabstimmung dann nachziehen.

---------------------------------------------------

Ich wollte meine obigen, zwischenzeitlichen, Erfahrungen nicht zurückhalten allerdings mit dem Vorbehalt, dass ich nicht ausschließen kann, ob eventuell bei Verwendung der originalen Soft-Triode, die Dinge anders in Erscheinung treten. Ich sage mal:
Das letzte Wort ist über den Cockaday-Empfänger ist noch nicht gesprochen....  

MfG


 

Dietmar Rudolph
26.Oct.13
  23

Unter dem Titel "How to build your Radio Receiver", editiert von K. Banning und L.M. Cockaday  erschien 1924 ein Buch bei Popular Radio, in dem auf den Seiten 67 - 79 die Bauanleitung "How to build the Improved 4-Circuit Tuner" zu finden ist. (Dank an Joe Sousa für die Kopie des Artikels.)

Das im RMorg angelegte Modell unterscheidet sich von dieser Anleitung nur dadurch, daß dort nur eine Eintakt-Endstufe realisiert ist.

Gegenüber dem Schaltbild aus Post #1 (hier nochmal gezeigt)

ist bei dem verbesserten Cockaday Tuner ein 3-stufiger NF Verstärker (mit Gegentakt Endstufe) nachgeschaltet. Unterschiede beim Audion sind nicht vorhanden.

Die einzelnen Teile sind in einer Liste aufgeführt. In rot hervorgehoben sind die zum Audion gehörenden Teile.

HOW TO BUILD THE IMPROVED 4‑CIRCUIT TUNER

It is estimated that there are now in use about 500,000 four‑circuit tuners‑first announced in POPULAR RADIO for May, 1923. This chapter describes a remarkable development of this set‑a development that provides for AUTOMATIC TUNING, practically unlimited distance range, maximum volume of sound, excellent reproduction and no interference. This set is probably the most important single contribution that has yet been made to the equipment of the radio fan. ‑KENDALL BANNING

COSTS of PARTS: About $95.00
RECEIVING RANGE: Over 3,400 miles

HERE ARE THE ITEMS YOU WILL NEED­

Four‑circuit coil set, units A, B, C, D;
A ‑ primary winding, consisting of a single turn of tinned‑copper, bus‑wire 1/16‑inch square ;
B ‑ secondary winding, consisting of 65 turns of No. 18 DSC copper wire;
C ‑ stabilizer winding, consisting of 34 turns of No. 18 DSC copper wire; (coils A, B and C are wound on a hard‑rubber tube, 3 1/4 inches in diameter and 5 9/16 inches long) ;
D ‑ antenna tuning coil, consisting of 43 turns of No. 18 DSC copper wire double bank wound and tapped on hard‑rubber tube, 3 1/4 inches in diameter and 1 5/8 inches long.
E and F ‑ Amsco vernier variable condensers, 26 plates, .00046 (.0005) mfd. (with 4‑inch knob‑and‑dial and vernier knob) ;
G and H ‑ Amplex grid‑densers (small variable condensers) ;
I ‑ Bradley‑leak, variable 1/4 to 10 megohms;
J1, J2, J3, J4 and J5 ‑ Melco vacuum‑tube sockets;

K ‑ Amsco filament rheostat, 6 ohms;
LI, L2, L3 ‑ Amsco filament rheostats, 20 ohms;
M1, M2, and M3 ‑ Pacent jacks, two double‑circuits and one single‑circuit jack;
N1 and N2 ‑ Amertran audio‑frequency amplifying transformers ;
O ‑ Como input "push and pull' transformer;
P ‑ Como output "push and pull" transformer;

Q and R ‑ switch levers and knobs;
S ‑ switch points;
T ‑ Dubilier mica fixed condenser .0005 mfd. (with lugs for transformer mounting);
U ‑ Dubilier mica fixed codlenser .00025 (with clips for grid‑leak) ;
V ‑ Durharn variable grid‑leak;
W1, W2 and W3 ‑ Lavite resistances, 48,000 ohms;

X ‑ Amsco potentiometer, 400 ohms;
Y1, Y2, Y3 ‑ composition panels (7 by 24 inches), (3 by 2 3/4 inches), (and 1 inch by 12 inches).
Z ‑ binding posts;
AA ‑ base;
AB ‑ cabinet.
AC, AD and AE ‑ brass brackets;
varnished cambric tubing;
solder, etc.

Eine genaue Anordnung der 4 Spulen wird ebenfalls dargestellt.

Gemäß diesen Skizzen ist die Antennenspule ziemlich symmetrisch zu der Abstimmspule angeordnet. Das bedeutet aber nur, daß die Verkopplung dieser beiden Spulen sehr gering ist, nicht aber, daß überhaupt keine Verkopplung stattfindet.

(Die allgemein benutzte Daumenregel sagt nur aus, daß die Verkopplung von senkrecht zu einander angeordneten Spulen in einem Radio so gering ist, daß dadurch keine Selbsterregung oder Instabilität entsteht, was für einen praktischen Betrieb ausreicht, nicht aber, daß absolut nichts herüber gekoppelt wird.)

Fast alle rot bezeichneten Bedienelemente für das Audion finden sich an der Frontplatte des Empfängers.

Zum Bedienen bzw. Einstellen des Audions sind außer den 3 frequenzbestimmenden Einstellungen (E, Q, F) auch noch 3 weitere vorzunehmen, die den Arbeitspunkt des Audions bestimmen (I : Gitterwiderstand => Größe ist abhängig vom Gasgehalt der Audion-Röhre, weil sich dadurch der Gitterstrom ändert, X: Gittervorspannung => Ist nachzu regeln, wenn der Heizstrom-Regler verändert wird, K: Heizstrom => Einstellung der Emission und damit der Verstärkung und in der Folge auch des Grades der Rückkopplung).

Wichtig für die stabile Arbeitsweise das Audions sind die beiden (von außen nicht zugänglichen) Trimm-Kondensatoren G und H. Diese sind als erstes mit Hilfe eines Schraubendrehers einzustellen. "G"  und "H" sollten zunächst auf Minimum stehen. Danach soll "H" 1 ½ Umdr. nach rechts (max) gedreht werden. Dann sollte - abhängig von den Eigenschaften der Röhre - der Wert von "H" so weit vergrößert werden, bis das Audion nur noch schwach schwingt. (Verkleinerung von "H" ergibt stärkeres Schwingen.) Die Einstellung ist nach einiger Zeit Betrieb (abhängig vom Zustand der Röhre) zu korrigieren. Die Einstellungen von "G" und "H" beeinflussen sich gegenseitig. (Mit Hilfe der Trimmer "G" und "H" wird die Stabilität des Audions eingeregelt.)

Diese Anweisung ist ein weiteres starkes Indiz dafür, daß das Cockaday Audion ein synchroner Demodulator ist, oder, wie das auch bezeichnet wird, "Homodyn"-Empfang macht.

Diese Anweisungen zeigen jedoch auch, daß das Cockaday Audion eigentlich nur von technisch versierten Amateuren richtig bedient werden konnte. Man muß sich in diesem Zusammenhang klar machen, daß zu Beginn des Jahres 1924 z.B. in Deutschland noch eine "Audion-Versuchs-Erlaubnis" erforderlich war, wenn man sich mit Audions beschäftigen wollte.

Über Homodyn-Empfang gab es einen Aufsatz in der Funkgeschichte Nr. 180 (2008) pp. 104 - 109 und 181 (2008) pp. 148 - 150 von Prof. Dr. B. Bosch "Synchrodyn- / Homodyn-Empfang". Auf S. 148 - 149 wird ein "Homodyn-Schwing-Audion" beschrieben. Dessen Schaltung ist zwar anders als die des Cockaday-Audions, aber die Einstelllung des Arbeitspunktes dieses Audions ist vergleichbar diffizil wie die beim Cockaday Audion.

Möglicherweise kommt es bei einem Nachbau des Cockaday Audions nicht so sehr auf die originale Röhre an, als vielmehr darauf, den Arbeitspunkt der Audion-Röhre geeignet einzustellen. Da die Rückkopplung über die Heizung eingestellt wurde, ist allerdings eine Röhre mit Wolfram-Kathode (Hell-Brenner) erforderlich.

MfG DR

Wolfgang Holtmann
28.Oct.13
  24

Der Thread hat ja inzwischen einen größeren Umfang angenommen und es erscheint mir daher wichtig, noch weitere praktische Erfahrungen –als Denkanstöße (Brainstorming)- hinzuzufügen.

Unterstützung bekam ich von Herrn J. Sousa, der mir zwei amerikanische Artikel hat zukommen lassen. Auch Herr K. Birkner gab mir den Rat, die Schaltung „durch fortlassen“ zu analysieren. Nun bin ich ja ein Radiobastler, der damit was anfangen kann. Die theoretischen Auseinandersetzungen überlasse ich gerne den Fachleuten....

Diese Versuche wurden bewusst im nichtschwingenden Zustand des Empfängers gemacht, auch wenn Mr. Cockaday von einem „schwach schwingenden Zustand“ schreibt. Aber nur so sind stabile und reproduzierbare Verhältnisse möglich!

Feststellung 1
Beispielsweise, bei einer Empfangsfrequenz von 700 kHz ist der Rotor von C3 ungefähr halb herausgedreht. Selbige Stellung hat C2 des Stabilizer-Kreises. Unter Beobachtung der NF-Ausgangsspannung am Kopfhörer geschieht Folgendes:

- Ich verstimme C2 ein weinig nach links = weniger Kapazität, der Empfang verschwindet, weil auch der Audionkreis C3 & S3 verstimmt wird.
- Um wieder Empfang zu bekommen, muss ich mit C3 entgegengesetzt (nach rechts) = mehr Kapazität geben. Die Ausgangsspannung ist jedoch angestiegen !!

Diese Prozedur konnte ich wiederholen, bis der Stabilizer C2 ganz herausgedreht war. Die Lautstärke wurde dabei immer höher. So hoch, dass ich selbst die Rückkopplung reduzieren musste! Mit der Hauptabstimmung C3 war immer wieder auf 700 kHz ein Maximum erreichbar.

So, nun das Gleiche nochmal, aber dann in anderer Richtung bei gleicher Ausgangsposition, d.h. mit beiden Rotoren in Mittelstellung:

- Jetzt verstimme ich C2 ein weinig nach rechts = mehr Kapazität, der Empfang verschwindet, weil auch der Audionkreis C3 & S3 verstimmt wird.
- Um wieder Empfang zu bekommen, muss ich mit C3 entgegengesetzt (jetzt nach links) = weniger Kapazität geben. Die Ausgangsspannung ist jedoch zurückgegangen !! (Könnte man mit der Rückkopplung kompensieren).
- Je mehr sich die Eigenresonanz des Stabilizers der Eigenresonanz des (induktiv gekoppelten) Audionkreises nähert, um so mehr wird dem Letzteren Energie (durch den Stabilizer) entzogen.

Meine vorsichtige (und vorläufige) Schlussfolgerung hieraus:
Der Stabilizer C2 & S2 muss nicht auf der doppelten Frequenz abgestimmt werden, was ich schon im Post #22 angab. Ich sehe ihn als eine (im Gleichlauf) in der Frequenz verschobene Dämpfung, gekoppelt auf den Audionkreis C3 & S3.

Es sieht so aus, als hätte Mr. Cockaday eine „ingenieurmäßige Lösung“ gefunden, die Rückkopplungseinstellung weitgehend unabhängig von der Hauptabstimmung zu machen. Er lässt dazu einfach einen in der Resonanzfrequenz darüberliegenden Kreis (Stabilizer) mitlaufen. Das erfordert natürlich ein ausgeklügeltes Verhältnis der Windungszahlen, damit beide Drehkos die gleichen Einstellungen zeigen. Durch diesen Trick sollte es sogar möglich sein, beide Drehkos auf eine gemeinsamen Achse zu setzen (gab es in jener Zeit vielleicht noch nicht?) erst dann hat man einen Rückkopplungsempfänger der den Namen „Automatic Tuning“ verdient! ,,,,,,,,

Feststellung 2
Wir sehen in Post #23 eine genaue Nachbauzeichnung, wo die Antennenspule S4 (D) mittig über der Audionspule S3 (B) liegt. Das habe ich bei mir versuchsweise ebenso gemacht, wobei die Einkopplung des Antennensignals drastisch zurückgeht. Kaum noch was zu hören! Ich frage mich, ist das vielleicht ein Fehler? Schaut man sich die verschiedenen Nachbauten in den USA an, so liegt oftmals die Antennenspule etwas asymmetrisch zu S3!

Feststellung 3
Mit dem Antennenwahlschalter lassen sich die Anzapfungen an S4 wählen. In Stellung 0 ist diese Spule unwirksam, weil dann nur der Antennenstrom durch S1 fließt. Man beachte, dass in der original Zeichnung diese Einzelwindung (A) nicht mittig auf der Stabilizerspule (C) aufgebracht ist!
Auch das lässt sich leicht nachvollziehen indem ich S4 gänzlich entfernt habe und S1 nur noch als Antennenankopplung dient. Wie zu erwarten, sehr schwacher Empfang, gut für den Ortssender....

Feststellung 4
Die Antennenspule ist noch immer außerhalb des Empfängers angebracht und dient jetzt rein als Antennenverlängerungsspule. Jetzt ist es möglich, bei geeigneter Wahl der Anzapfung, einen Resonanzkreis mit der Antennenkapazität zu bilden. Da der (im Resonanzfall) erhöhte Strom auch durch S1 läuft, ist ein zufriedenstellender Empfang möglich.

Meine kurzen Versuche zeigten, dass die Antennenkapazität für die gezeigte Spule S4 doch ca. 800 pF betragen sollte. Damals waren die Hochantennen lang! Die Anzapfungen sind eigentlich zu grob gewählt. Ich empfehle zur optimalen Abstimmung einen weiteren Drehko von 1000 pF parallel zur Antennen- und Erdbuchse.

-----
Ich hoffe mit meinen Erprobungen und Einschätzungen etwas zur Lüftung der Geheimnisse um den Cockaday-Empfänger beigetragen zu haben. Ich sagte es schon einmal, sollte ich mich in dem einen oder anderen Punkt irren, bin ich gerne bereit mich zu korrigieren. Die Wahrheit soll letztendlich obsiegen...

Wird fortgesetzt.

Wolfgang Holtmann
29.Oct.13
  25

Mehr zu Feststellung 2 und 4

In vielen deutschsprachigen Beschreibungen des Cockaday-Empfängers wird behauptet, dass die Antennenspule S4 nicht auf die anderen Spulen koppelt, sondern nur eine Antennenverlängerungsspule darstellt.
Da auch in der Originalbauanleitung diese Spule (D) mittig, d.h. mit minimaler Kopplung angeordnet ist, habe ich probiert, das rein experimentell zu ergründen.

Es ist kein Fehler, wie ich mich abfragte, 
sondern setzt voraus,
dass (vereinfacht ausgedrückt) die Eigenkapazität der Antenne mit der Induktivität von S4 einen Schwingkreis auf der Empfangsfrequenz bilden.

Dann induziert Windung S1 (in Serie mit S4) das Antennensignal auf den Audionkreis. Hierzu ist eine exakte Abstimmung mit Hilfe eines zusätzlichen Drehkos (1000 pF) erforderlich. Dieser war bei der ersten Erprobung nicht zugefügt.

Will man diesen Aufwand vermeiden, ist eine asymmetrische Lage von S4 zu S3 (wie im Nachbau gemacht) ein guter Kompromiss. Dann koppelt hauptsächlich S4 das Antennensignal auf S3. Auch das kann man durch Wegdrehen von S4 beweisen.

 

Wolfgang Holtmann
30.Oct.13
  26

Mehr zu Feststellung 1

Mit einem weiteren Versuch möchte ich deutlich machen, dass vom Konzept her keine Resonanz des Stabilizers auf der doppelten Frequenz vorgesehen war.

Im Artikel "How To Build The Improved 4-Circuit Tuner" von K. Banning und L.M. Cockaday, wird eine ausfühliche Bedienungsanleitung gegeben. Die ist bei den vielen Einstellmöglichkeiten sicherlich von Nöten.

Dort steht geschrieben:
Für das Aufsuchen eines Senders muss dessen Wellenlänge (oder Frequenz) bekannt sein. Mit Hilfe der gedruckten Eichkurve wird dann der entsprechende Skalenwert (0...100) auf die beiden Drehkos (C2 und C3) übertragen. Dann sollte die Station hörbar werden...
Daraus können wir ableiten, dass beide Drehkos (dort E und F genannt) im Gleichlauf über den gesamten Empfangsbereich sein müssen, auch wenn das mit Hand getrennt zu regeln ist.  

Mein Cockaday-Nachbau hat auch zwei getrennte Drehkos, jedoch ohne Skala. Um den Gleichlauf für eine bestimmte Frequenz zu erzwingen, habe ich anstatt der Drehkos, probeweise jeweils einen 250 pF Glimmerkondensator mit 1% Toleranz eingelötet.

Resultat:
Die Empfangsfrequenz beträgt ziemlich genau 550 kHz. Mit dem Grid-Dipper (auf größtmöglichen Abstand zu S2) ist dann der Stabilizer-Kreis auf 940 kHz in Resonanz! Also nicht auf der doppelten Frequenz! Kann man auch schon grob aus dem Verhältnis der Windungszahlen S2 zu S3 ableiten.

Wolfgang Holtmann
03.Nov.13
 
  27

Auf Grund dass nun eine genaue Bauanleitung zum „Cockaday Four-Circuit Tuner“ vom Erfinder selbst(!) zu meiner Verfügung steht (mit Dank an J. Sousa), habe ich meinen Nachbau dementsprechend angepasst.
Auch wurden beide Drehkos (C2 und C3) mit einer Skaleneinteilung versehen. Selbiges auch am Rückkopplungsdrehko C5.

Der Stabilizer Drehko C2 hat keinen scharfen Abstimmpunkt. Das erscheint nur so, weil durch die enge Kopplung der beiden Kreise, die Hauptabstimmung stark mitbeeinflusst wird.

Herr Rudolph zeigt in Post 23, dass S4 (D) fast genau mittig über S3 (B) befestigt ist. Die Einkoppelwindung S1 (A) liegt am Rande von der Stabilizerspule S2 (C). Das ist nicht in Übereinstimmung mit der Bauanleitung aus Post 5!

Da wir als Team hinter die Geheimnisse dieser undurchsichtigen Schaltung kommen wollen, darf man natürlich nicht in den Fehler verfallen und am Herzstück (den vier Spulen), Verbesserungen anbringen. Wir nehmen es so wie beschrieben. "As shown".
Ausnahme ist eine Anpassung der Arbeitspunkteinstellung, die die verwendete –etwas modernere- Röhre- erforderlich macht.

Leider findet man in der ausführlichen Bauanleitung kein Wort über die genaue Funktion der Spulen und Kreise. Auch nicht über den Wicklungssinn der Spulen. Meine Versuche haben jedoch gezeigt, dass das wegen der Phasenlage von großer Wichtigkeit ist. Um Zweifel auszuschließen, habe ich die Polarität von S1 (A) umschaltbar gemacht.
Wenn S2, S3 und S4 alle den gleichen Wicklungssinn haben, muss S1 wie gezeichnet in Schalterstellung b angeschlossen sein!

 

 

Praxistest
Mit den beschriebenen Anpassungen wurde wieder meine 12m Unterdachantenne angeschlossen. Mr. Cockaday schreibt ja: „... it works on any antenna“.
Zufriedenstellenden Ergebnisse habe ich allerdings nur mit der vollen Windungszahl von S4. Mehr dazu am Ende des Artikels. Die Lage von S1 auf S2 ist unkritisch.

Hier in der Nähe von Maastricht (NL) empfange ich tagsüber(!) drei Sender:
(Von den beiden Ortssendern -im wahrsten Sinne des Wortes- auf 891 und 1251 kHz will ich mal schweigen...)  

-          621 kHz, Bruxelles (B), mittelstark

-          675 kHz, Radio Maria (NL), schwach

-          747 kHz, Radio 5 (NL), schwach

Ich kann die Rückkopplung mit dem Heizregler (grob) und mit C5 (fein) gut, d.h. weich, regeln. Es ist so gut wie kein „Ziehen“ (Hysterese) vorhanden. Kurz vor dem Schwingungseinsatz ist bekanntlich die Lautstärke maximal, aber die Bandbreite zu schmal für einen brauchbaren Empfang. Bei dem mittelstark einfallenden Sender auf 621 kHz kann ich die Rückkopplung jedoch soweit reduzieren, dass dieser Nachteil nicht in’s Gewicht fällt. 

Wir bleiben bei 621 kHz und ziehen jetzt die Rückkopplung bis etwas über den Schwingungseinsatz an. Aus dem Lautsprecher erklingt ein Geheul, dass man bei sehr feinfühliger Abstimmung zum Verschwinden bringen kann. Das ist die schon früher erwähnte „synchrone Demodulation“!

Der Oszillator wird durch die Senderwelle mitgenommen! Es ist sogar ein kleiner Fangbereich vorhanden, wo bei minimaler Verstimmung keine Schwebung entsteht, also auch nicht beim Nachbarn als störendes Pfeifen wahrnehmbar ist. Wohl wird das Signal durch die Antenne verstärkt wieder abgestrahlt. Er wird sich über den plötzlichen Lautstärkeanstieg wundern...

Nachteile:
Unangenehm wird es, wenn die Verstimmung -nach oben oder unten- einen bestimmten Wert überschreitet. Out of Synch!
Dieser Fangbereich ist um so größer, je größer die Senderfeldstärke ist. Meine Erfahrung ist, bei den schwach einfallenden Stationen auf 675 und 747 kHz ist das keine empfehlenswerte Betriebsart. Ist alles viel zu wackelig.
Ich vermute, dass bei Verwendung der originalen Soft-Tube (UV200), durch deren Instabilität (Gasreste) alles noch viel kritischer zu bedienen ist.

Bei der Sendersuche mit angezogener Rückkopplung, wird die Frequenz des nunmehr freilaufenden Oszillators abgestrahlt und verursacht Interferenz in benachbarten Radios! Das kennen wir alle.    

Vorteil:
Im Zustand der synchronen Demodulation ist die Wiedergabebandbreite angenehm groß. 

Tipps für den Bastler:
Ich habe es schoneinmal geschrieben, bringt man durch Hinzufügen eines weiteren Drehkos von 1000 pF (zwischen Antennen- und Erdbuchse geschaltet) die Antennenspule S4 in Resonanz mit der Gesamtantennenkapazität, dann nimmt die Empfindlichkeit enorm zu. Es ist dann die passende Anzapfung an S4 zu wählen.

Ein mA-Meter an der Anodenbatterie dient zur Anzeige ob die Schaltung oszilliert, oder nicht. Kann auch als Abstimmhilfe dienen. 

-----
Wenn jetzt einer behauptet, ich wäre Cockaday-süchtig, dann hat er aber recht.....

Im Klartext: Ich möchte mit diesen Erfahrungen andere Radiofreunde zum Nachbau anregen, oder wenn möglich, selbige Versuche an einem Original Cockaday Four-Circuit Tuner zu machen, um dann die Ergebnisse zu vergleichen. Habe ich vielleicht was übersehen...?

 

Dietmar Rudolph
08.Nov.13
  28

Die Analyse zeigt zunächst, daß durch Variation der Abstimmung von Empfangs-Kreis und Stabilizer-Kreis die Resonanz auf der gewünschten Empfangsfrequenz (hier gewählt: 600kHz) beibehalten werden kann.

1. Figur: Das gewählte Modell

Die beiden Drehkos sind auf 230pF eingestellt. Die 30pF sind als Miller-Kapazität der Röhre angenommen. Die Berechnung der Spulen-Induktivitäten erfolgte aus den Angaben für Maße und Windungszahlen. Als Kopplungsfaktor zwischen Anbstimmkreis-Spule L1 und Stabilizerkreis-Spule ist 41% gewählt.

2. Figur: Die Frequenzgänge von Abstimmkreis und Stabilizerkreis C1 = 230pF; C2 = 230pF

Hierbei ist die Resonanz-Frequenz des Stabilizer-Kreises 1,2MHz, also doppelt so hoch wie diejenige des Abstimmkreises.

3. Figur: C2 so weit reduziert wie möglich und C1 so weit vergrößert, daß die Resonanz des Abstimmkreises unverändert bleibt: C1 = 250pF; C2 = 20pF (Maßstab für die Frequenz geändert)

4. Figur: C2 so groß wie möglich, dafür C1 reduziert: C1 = 170pF; C2 = 500pF

Es stimmt also, daß aufgrund der Verkopplung der beiden Kreise die Drehkos (gegenläufig) so verändert werden können, daß die Resonanzfrequenz des Abstimmkreises trotzdem erhalten bleibt.

Welche dieser Einstellungen speziell für das Cockaday Audion sinnvoll ist, erkennt man, wenn sowohl die Antennenspule als auch die Koppelwindung über der Stabilizer-Spule ebenfalls berücksichtigt werden.

4. Figur: Das LT-Spice-Modell mit allen 4 Spulen

Gegenüber dem ersten Schaltbild gibt es jetzt noch einen Antennenkreis mit der Antennen-Spule L3 und in Serie die Koppelwindung L4. Der Kreiswiderstand R4 ist zu 200Ω angesetzt, wie es der Ersatzantenne entspricht. Der Kondensator C4 berücksichtigt die Antennenkapazität und einen Antennendrehko.

Die Kopplung der Antennenspule L3 auf die Abstimmspule L1 ist mit 1,3% angenommen, da diese ja senkrecht zu einander angeordnet sind und somit sehr wenig koppeln.

Die Kopplung zwischen der Koppelwindung L4 und der Stabilizer-Spule ist mit 15,2% angesetzt.

5. Figur: Die Frequenzgänge der Spannungen V_rc1 (Anode rot) V_rc2 (Stabilizer-Kreis grün) und V_rc3 (Antennenkreis blau)

Während sowohl im Abstimmkreis, als auch im Stabilizer-Kreis bei der doppelten Frequenz (1,2MHz) deutliche Maxima sind, werden diese im Antennekreis kompensiert. Man erkennt hier nur noch einen kleinen "Dip".

6. Figur: Zur Gegenprobe wird die Kopplung der Koppelwindung L4 gegenphasig (negativ) angenommen, aber die Zahlenwerte sind unverändert. K42 ist jetzt -0,152.

7. Figur: Die selben Frequenzgänge, aber mit gegenphasiger Kopplung K42. Dadurch keine Kompensation mehr auf der doppelten Frequenz.

Die LT-Spice Analyse zeigt also, daß es beim Cockaday Audion möglich ist, die im synchronen Betrieb entstehende Störstrahlung auf der doppelten Empfangsfrequenz zu unterdrücken.

MfG DR

Dietmar Rudolph
09.Nov.13
  29

Es wurde nachgefragt, wie die Frequenzgänge aussehen, wenn die einzelne Kompensations-Windung über der Stabilizer-Spule nicht vorhanden ist.

1. Figur: LT-Spice Modell ohne Kompensations-Windung

2. Figur: Die Frequenzgänge ohne die Kompensations-Windung

Ohne die Kompensations-Windung ist die Resonanzüberhöhung im Antennen-Kreis bei der doppelten Frequenz, herrührend vom Stabilizer-Kreis, deutlich zu erkennen. Zur korrekten Funktionsweise des Cockaday Audions ist also die einzelne Kompensations-Windung über der Stabilizer-Spule unerläßlich.

MfG DR

Dietmar Rudolph
10.Nov.13
  30

Läßt man den Einfluß der Antenenspule auf die Kopplung zum Abstimmkreis außer Acht (Kopplung K13 = 0; Im Schaltbild als Kommentar in blau) und berücksichtigt nur die Einkopplung durch die einzelne Windung über der Stabilizer-Spule ergeben sich folgende Ergebnisse.

1. Figur: die Schaltung ohne die Kopplung der Antennenspule (K13 = 0); nur Ankopplung durch die einzelne Windung über der Stabilizer-Spule.

Die Antennenspule L3 befindet sich schon noch in der Schaltung, wäre aber räumlich so weit von der Abstimmspule entfernt, daß keine Kopplung mehr stattfinden kann. (Dies entspricht einigen der zeitgenössischen Darstellungen des Schaltplans. Auch ist es eine bislang weit verbreitete Ansicht, bei der vereinfachend unterstellt wird, daß zwei um 900  räumlich zu einander angeordnete Spulen grundsätzlich nicht auf einander koppeln.)

2. Figur: die Frequenzgänge

Die Resonanzüberhöhung im Antennenkreis bei der doppelten Frequenz ist mit ca. 30dB genau so groß wie im Falle, wo nur die Antennenspule gekoppelt hat (Post #29). Bei richtig gewählter Phase (in der Praxis: Wicklungsrichtung von Antennenspule und Koppelwindung) löscht sich die Resonanzüberhöhung im Antennenkreis, wie in Post #28 bereits gezeigt ist.

MfG DR

Wolfgang Holtmann
12.Nov.13
  31

Habe mich weiter mit dem Cockaday-Empfänger beschäftigt. Es bleiben leider noch einige Eigenheiten an meinem Nachbau, die sich nicht mit den Anpreisungen des Erfinders in Einklang bringen lassen, auch wenn man die Übertreibungen (z.B. „practically unlimited distance range“) mit einer Prise Salz nimmt.

Um zu einer gerechten Beurteilung des „Improved Four-Circuit Tuner“ zu kommen ist es notwendig, die Vorgaben von Mr. Banning und Mr. Cockaday aus Popular Radio -so gut wie möglich- zu befolgen. Darum habe ich nochmal eine Anpassung bei mir vorgenommen. Es wurde der Rg durch ein Poti (I) von 10MOhm ersetzt, ebenso der Gitterkondensator C4 (G). Weiterhin lässt sich die Anodenspannung mit dem Poti (X) sehr fein regulieren. Die ursprünglichen Werte für C4 und Rg waren schon richtig gewählt. Verkleinert man den Rg auf unter 1MOhm, dann nimmt de Empfindlichkeit rapide ab und schlimmer noch, der Rückkopplungseinsatzpunkt ist nicht mehr stabil (Hysterese).

Feststellung 5
Ausgehend vom Empfang von AM-Rundfunksendern mit angezogener Rückkopplung bis in die Nähe des Schwingungseinsatzes, kann ich beim besten Willen keinen Vorteil des Stabilizers, abgestimmt auf der doppelten Empfangsfrequenz, bei mir erkennen! Wie ich schon früher erwähnte, die Spulendaten plus die dazugehörigen Drehkos von je 500 pF, welche ja laut Beschreibung beide auf die gleiche Kapazität einzustellen sind (Automatic Tuning), sprechen dagegen.

Größte Empfindlichkeit ist zu erreichen, wenn der Stabilizer Drehko (E) ca. 20 bis 30 Skalenteile weiter gegenüber der Hauptabstimmung (F) eingedreht wird.
Das konnte ich mit meinem Rauschgenerator (Selbstbau, das Rauschen einer Zenerdiode wird breitbandig verstärkt. Spektrum bis etwa 3 MHz) grob beweisen.

Anmerkung: der Frequenzbereich wird dadurch eingeengt. Von ca. 480...1350 kHz.

Konkret: für eine Empfangsfrequenz von 700 kHz ist bei optimaler Einstellung des Stabilizers dessen Resonanzfrequenz 1050 kHz, also weit unter f2. Das macht in der praktischen Erprobung an der Antenne sehr viel aus. Es sollen doch Stationen aus 3000 Meilen Entfernung damit zu empfangen sein, so steht geschrieben...

Feststellung 6
Da bei obiger Einstellung die Resonanzfrequenz des Stabilizers dann viel näher an die Empfangsfrequenz gerückt ist, ist die Unterdrückung des ungewünschten Empfangs auf dessen Welle viel geringer geworden. Mit meinem (nicht geeichten) Prüfsender komme ich auf ein Verhältnis von nur 1:12 !  

Feststellung 7
In der Anzeige Post 24 wird als Hauptvorteil genannt, dass die Rückkopplungseinstellung weitgehend unabhängig von der Senderabstimmung sein soll. Auch das habe ich versucht zu ergründen.

Bei der von den Verfassern geforderten gleichen Einstellung der beiden Drehkos (E & F) ist das (bei mir) nicht der Fall.
Diese -übrigens sehr begrüßenswerte- Eigenschaft konnte ich sehrwohl feststellen, wenn, wie in Feststellung 5 erläutert, die beiden Drehkos um ca. 20 bis 30 Skalenteile versetzt eingestellt werden.

Aber das widerspricht ja den Anweisungen vom Erfinder himself....

 

   

 

 

Wolfgang Holtmann
12.Nov.13
  32

Guckt euch das mal an:

 

Fällt euch auch auf, dass die beiden Drehkondensatoren E & F nicht -wie bisher angenommen- gleich sind, sondern verschiedene Plattenpakete haben und obendrein auch noch gegenläufig angeordnet sind??

Stabilizer Drehko E besitzt eine deutlich höhere Kapazität als Drehko F!

Es ist mir jetzt zu spät um die Konsequenzen dieser Entdeckung zu analysieren.
Morgen weiter....
 

 

 

Wolfgang Holtmann
13.Nov.13
  33

Was in den bisher hier bekannten Schaltungen über die Werte der beiden Drehkos E & F veröffentlicht wurde, hat sich als zu ungenau herausgestellt.
Erst die Bilder von einem "Four-Circuit Tuner", gebaut nach den Anweisungen vom Erfinder, bringen mehr Einzelheiten ans Licht.

In einer Anzeige in Popular Radio, Nov. 1924 kann man in der Bauteileliste die wahren Kapazitätswerte ersehen. In einer Abbildung des Gerätes ist auch die Lage der Einzelwindung über der Stabilizerspule dargestellt. Wieder anders als in seinem Artikel "How to build the Improved 4-Circuit Tuner" beschrieben.
Die exakte Lage scheint nicht so kritisch zu sein.

 

 

Dietmar Rudolph
13.Nov.13
  34

In der von Cockaday und Banning veröffentlicheten Bauanleitung, die beim Modell hochgeladen ist und auf die in Post #23 verwiesen wird, sind die beiden Drehkondensatoren angegeben zu:

E and F ‑ Amsco vernier variable condensers, 26 plates, .00046 (.0005) mfd. (with 4‑inch knob‑and‑dial and vernier knob) ;

Demnach sind im originalen Cockaday Audion die beiden Drehkondensatoren gleich groß.

Man kann sicher davon ausgehen, daß aufgrund der detaillierten Beschreibung, die Cockaday und Banning mit ihrer Bauanleitung geliefert haben, einige "freihändige" Nachbauten entstanden sind, schon deshalb, weil diese sicher kostengünstiger waren als ein originaler Bausatz.

Daher ist es keinesfalls verwunderlich, wenn hierbei auch nicht die originalen Drehkondensatoren Verwendung fanden.

Weiterhin ist es auch nicht verwunderlich, wenn jeder dieser Nachbauten andere Empfangs-Ergebnisse zeigte und zeigt.

Wenn man bedenkt, wie schwierig es selbst mit den heutzutage zur Verfügung stehenden Simulations- und auch Meßmitteln ist, der originalen Funktion des Cockaday Audions auf die Spur zu kommen, braucht man sich ebenfalls nicht zu verwundern, daß bei manchen "selbstgestrickten" Nachbauten die Unterdrückung der Störstrahlung auf der doppelten Empfangsfrequenz keine Beachtung fand. Das schlicht und einfach deshalb, weil die Funktion des Stabilizer-Kreises nicht durchschaut wurde. Schließlich war das auch im Jahr 1924. Damals gab es nur ganz wenige Fachleute, die einen Durchblick hatten und die dafür notwendige Mathematik und theoretische Elektrotechnik beherrschten.

 

MfG DR

Georg Beckmann
17.Nov.13
  35

Die Beiträge zu diesem Thema fand ich bisher hochinteressant.

Mit dem LTC spice Programm kann man die Schaltung so simulieren, dass man sogar hört, wie es geklungen haben mag. Für die Röhre habe ich das Modell einer ECC83 verwendet ( 12AX7 ). Joe Sousa
hat mir die Lib einmal geschickt.

Natürlich dauert so eine Simulation sehr lange, deshalb suche ich nach anderen Wegen, die Empfängereigenschaften zu untersuchen.

Für alle Interessierten mache ich ein Zip-file mit allen Files, so dass man die Simulation nachvollziehen kann.

Das Zip File ist jetzt verfügbar, es hat aber 3,94 MB, wer daran interessiert ist, schreibe mir eine mail, ich schicke es dann. 18_11_13

Schöne Grüße

 

Georg Beckmann

Wolfgang Holtmann
18.Nov.13
  36

Wie schon erwähnt, sind damals verschiedene Beschreibungen des Cockaday Four-Circuit Tuners auf den amerikanischen Markt gekommen. Auf Grund meiner eigenen Erfahrungen mit dem Nachbau mit (wie von Banning-Cockaday vorgegeben) zwei identischen Drehkos E & F kommen Zweifel auf: war das wirklich die endgültige Ausführung?

In jener Zeit, mit der Röhrentechnik noch in den Kinderschuhen und leistungsschwachen Rundfunksendern, kommt die Empfindlichkeit eines Empfängers an erster Stelle. Banning-Cockaday unterstreicht das mit den Worten "Practically Unlimited Distance Range" und fügt noch eine Besonderheit hinzu "Automatic Tuning".
Damit ist gemeint, dass mit Hilfe einer Eichkurve, auch ein Neuling (Novice) auf Anhieb einen Sender einstellen kann. Man braucht nur die beiden Drehkos auf den gefundenen Skalenwert einzuregeln. 

Das kann ich jedoch nicht nachvollziehen und schrieb bereits in Post 31, Feststellung 5:
"Größte Empfindlichkeit ist zu erreichen, wenn der Stabilizer Drehko (E) ca. 20 bis 30 Skalenteile weiter gegenüber der Hauptabstimmung (F) eingedreht wird."

Nun, wo in Post 32 deutlich wird, dass die beiden Drehkos nicht immer gleich sind, sondern Drehko E eine höhere Endkapazität besitzt. Ich gehe davon aus, dass man das ebenso erkannte und somit bei gleicher Skaleneinstellung der Drehkos doch die größte Empfangsempfindlichkeit erzielen konnte. Man könnte das scherzhaft "Improved, Improved Version" nennen...  

Ich habe unser Mitglied, Mr. Tom Guest (USA), gebeten, nochmal Fotos von den beiden Drehkos zu machen. Er hat das bei uns angelegte Modell, aber leider nicht betriebsbereit.

Unseren herzlichen Dank dafür!

Wolfgang Holtmann
19.Nov.13
  37

Zunächst möchte ich meine Hochachtung aussprechen für die gezeigten theoretischen Auseinandersetzungen mit Hilfe von Simulationsprogrammen. Weil diese jedoch für mich zu hoch gegriffen sind, kann ich leider nicht darauf eingehen. Ich guck da wie ein Schwein ins Uhrwerk...

Ich kann nur an meinem Nachbau tagelang herumkurbeln, solange, bis der beste Empfang von Fernsendern möglich wird. Ich möchte nochmal betonen, dass ich nicht versuche den Cockaday zu optimieren / verbessern (was übrigens leicht zu bewerkstelligen ist), sondern halte mich an die Vorgaben von Banning-Cockaday. Das gilt insbesondere für die Lage der Antennenspule (D) mittig auf Hauptkreis (B). Ich denke, man wollte damit einen möglichst platzsparenden Spulensatz ermöglichen.    

Näheres zu Feststellung 5 und 6 (Post 31)

Wie schon mehrfach erprobt, ist der beste Empfang etwas vor dem Schwingungseinsatz zu bekommen. Dabei ist der Stabilizer nicht auf die doppelte Frequenz, sondern auf ca. das 1,4 fache zu stellen. Dann habe ich den lautesten Empfang. Drehe ich den Stabilizer-Drehko E weiter hinaus Richtung f2, dann nimmt der Empfang stetig ab.
Hierzu habe ich mir folgende Erklärung zurechtgelegt (lasse mich aber gerne belehren):

Durch die rechtwinkelige und mittige Lage von D zu B findet kaum eine induktive Übertragung des Antennensignals statt. Das war mit der ursprünglichen Anordnung anders.

Bei richtiger Wahl der Anzapfung Spule D (die Antennenkapazität hat großen Einfluss darauf) fließt jetzt ein erhöhter Antennenstrom durch die Einzelwindung A und induziert hauptsächlich eine Spannung in der Stabilizerspule C. Weil diese wiederum eng gekoppelt ist mit B, wird somit letztendlich auch der Audionkreis angeregt. Die Stärke dieser Übertragung ist jedoch abhängig von der Resonanzfrequenz des Stabilizers.

Ist diese hoch (Drehko ausgedreht), dann ist die Spannungsüberhöhung (auf Fe) nur gering.  Drehe ich den Stabilizer-Drehko weiter ein, komme ich der Empfangsfrequenz näher, die Spannungsüberhöhung (auf Fe) im Stabilizer nimmt zu. Die Station wird lauter. Ich erkenne keinerlei Reaktion beim Passieren von f2!

Ab einem bestimmten Punkt (etwa 1:1,4) kehrt sich die Lage um! Der Empfang wird bei weiterem Eindrehen  des Stabilizer-Drehkos plötzlich leiser, weil nun der Stabilizer mehr und mehr zum Absorptionskreis für die Empfangsfrequenz wird, bis zu deren vollständigen Unterdrückung!

Die optimale Abstimmung des Stabilizers hat auch einen Nachteil, Es ist eine zweite Empfangsfrequenz vorhanden mit nur etwa 20 dB Unterdrückung!

Ich lese bei Banning-Cockaday dass:

- nicht von Synchronous-Detection geschrieben wird

- "of course, the receiver does not reradiate..."

- daher auch nicht von einer Unterdrückung von f2

- es keine gleichbleibende Rückkopplungseinstellung über den gesamten Empfangsbereich gibt

---------------------------

wird fortgesetzt...

 

 

 

 

Wolfgang Holtmann
26.Nov.13
  38

Die im vorherigen Post gemachte Aussage: das Antennensignal wird zunächst(!) von der Einzelwindung A induktiv auf Stabilizerspule C übertragen, konnte ich mit einem Experiment beweisen.

Dazu habe ich vorsichtig die Spule C von Spule B getrennt. Das war möglich, weil zu Anfang in den Vorbildern für meinen Nachbau immer ein kleiner Zwischenraum vorhanden war.

Resultat: der Empfang ging stark zurück. Das war zu erwarten, es ist ja kein VHF-Empfänger....
Der Abstand der Einzelwindung A zu Spule B blieb gleich. Erst wenn ich die Drahtschleife A in die Spule B drücke, nimmt die Lautstärke wieder zu.

Und wenn (mit Hilfe eines zusätzlichen Drehkos von 1000 pF parallel zur Antenne) die Spule D zusammen mit der Gesamtkapazität der Antenne in Resonanz auf der Empfangsfrequenz ist, dann habe ich einen sehr selektiven und empfindlichen Empfänger geschaffen. Ohne die unerwünschte 2. Empfangsfrequenz! Sogar die zwei Ortssender sind jetzt keine Plage mehr...

Gut, gut, "I got carried away" Ich weiche vom Thema ab.
Die versprochenen features: Automatic-Tuning und gleichbleibende Einstellungen der Rückkopplung bei jeder Antennenlänge werden mit meinem Experiment natürlich nicht erfüllt.

 

 

 

Wolfgang Holtmann
01.Dec.13
  39

... hat uns die so ersehnte technische(!) Beschreibung seiner Erfindung in (Popular Radio-Handbook No.1) von 1924 gebracht. (Mit Dank an Herrn Konrad Birkner)

Hinweis: Nicht zu verwechseln mit dem zu einem späteren Zeitpunkt erschienenen Artikel (How to build the Improved 4-Circuit Tuner) aus Post #23! Siehe dazu meine Schlussbemerkung.

Bei all meinen bisherigen Empfangsversuchen bin ich davon ausgegangen, dass die beiden Drehkos E & F auf größtmögliche Empfindlichkeit des Gerätes einzustellen sind. Die Regelung der Rückkopplung wird dann mit dem Heizregler (grob) und dem Drehko H (fein) vorgenommen.

Beim Studium seiner Bedienungsanleitung wird die Feineinstellung der Rückkopplung (weil Drehko H noch nicht vorhanden) mit dem Stabilizer als fein dosierbare Belastung des Audionkreises vorgenommen!

Ich zitiere Mr. Cockaday:
„A more simple method for controlling regeneration has been adopted; it consists of an inductively–coupled stabilizer circuit whose function is to vary the effective A.C. resistance of the grid circuit of our tuner.”

Das ist konform mit meiner Feststellung in Post #24:
Je mehr sich die Eigenresonanz des Stabilizers der Eigenresonanz des (induktiv gekoppelten) Audionkreises nähert, um so mehr wird dem Letzteren Energie (durch den Stabilizer) entzogen.  

Und wenn man sich nochmal die deutschen Beschreibungen von Lübben in Post #1 sowie von Wigge und auch Günther in Post #9 durchließt, dann wird dort dem Stabilizer ebenfalls diese Aufgabe zuerkannt...

Unter diesem Gesichtspunkt habe ich natürlich weitere Empfangsversuche angestellt und mich dabei strickt an die (für mich neuen) Anweisungen vom Erfinder gehalten.

Um es vorweg zu sagen: Diese Art der Rückkopplungsregelung ist nicht empfehlenswert!

Begründung:

- Die Abstimmung des Stabilizers muss immer um einen bestimmten Betrag oberhalb der    Empfangsfrequenz mitgeführt werden.

- Die 2. Empfangsfrequenz (= Resonanzfrequenz des Stabilizers) wird nur wenig unterdrückt.

- Eine ausreichende Wirkung ist nur im Bereich A festzustellen.

- Der Bereich B ist zu meiden weil: Je mehr man sich der Fe nähert, um so stärker wird die Hauptabstimmung beeinflusst. Ca. 50 bis 100 kHz Abweichung konnte ich feststellen.

Das wird wohl den Erfinder dazu gebracht haben, zu einem späteren Zeitpunkt einen
Improved 4-Circuit Tuner zu publizieren. Siehe dazu Post #23.

Aber auch dessen Funktion ist noch nicht in allen Punkten geklärt....

Wolfgang Holtmann
30.Dec.13
  40

Die bisherigen Nachforschungen zeigen, dass die ursprüngliche Ausführung des 4-Circuit Tuner im praktischen Gebrauch nicht zufriedenstellend war.
Vor allem die starke Frequenzverstimmung durch den Stabilizerkreis, welcher zur Rückkopplungsregelung (fein) benutzt wurde, war ein großer Nachteil.

Improved 4-Circuit Tuner (siehe auch Post 23)

Das wird wohl der Grund gewesen sein, um nun die Rückkopplungsregelung (fein) mit Hilfe einer Regulierung X der Anodenspannung zu bewerkstelligen. Der Rheostat K in der Heizleitung dient nach wie vor zur Grobeinstellung der Rückkopplung. 

Neu ist die geänderte Funktion des Stabilizers E. Zusammen mit der Hauptabstimmung F wird eine sogenannte AUTOMATIC TUNING verwirklicht.

Das muss man so verstehen: Anhand einer vorher festgelegten und publizierten Eichkurve (siehe unten) bestimmt die Wellenlänge des gewünschten Senders die Einstellung der Drehkos E und F. Nach den Worten der Autoren sollte -bei gleichen Skalenwerten- dann die Station sofort aus dem Lautsprecher erklingen „Immediately, the station desired should be heard (provided it is transmitting at the time)“.

Hinweis: Die hier gezeigte Eichkurve ist nur ein Auszug, wegen Platzmangel. Der Abstimmbereich umfasst die Wellenlängen von 220 ... 560 Meter.

Das ist ein großes Versprechen, was meiner Meinung nach nur eingehalten werden kann, wenn man auch exakt die gleichen Spulendaten und exakt die gleichen Drehkondensatoren mit dem erforderlichen Plattenschnitt verwendet. Ich halte das für den Durchschnittsamateur  beinahe für unmöglich, es sei denn, man bestellt diese Teile, oder gleich den kompletten Bausatz.... Money – Money.
Da jedoch meine beiden baugleichen Drehkondensatoren sicherlich einen anderen Plattenschnitt und eine etwas höhere Endkapazität haben, ist die oben erwähnte Eichkurve nutzlos für mich.

Was hat sich geändert?

Zunächst musste mein Nachbau zwei Anpassungen erfahren, um die so entscheidenen Spulendaten möglichst genau einzuhalten. Über Umwege bin ich an die Induktivitäten der beiden Spulen C und B gekommen, welche an einem Nachbau aus den USA gemessen wurden.

Es stellte sich heraus, dass meine ursprünglichen Spulen zu hohe Induktivitäten aufweisen. Der Grund, ich verwende anstatt 1mm (AWG No.18) nur 0,6mm CuL Draht. Das bedeutet, meine Spulenlänge ist bei gleicher Windungszahl geringer, d.h. die Induktivität ist somit höher. Also wurden von beiden Spulen einige Windungen entfernt um das auszugleichen.

Weil beide Drehkos mit einer Skaleneinteilung versehen sind, konnte ich die Resonanzfrequenzen bei meinem Nachbau ermitteln:

Der Frequenzbereich der Hauptabstimmung geht von 420 ... 1700 kHz.
Der Stabilizer wird oberhalb versetzt mitgeführt und geht von 720 ... 3700 kHz.

Der Frequenzversatz zwischen den beiden Kreisen ist also nicht konstant und bewegt sich zwischen dem 1,7 und 2,2fachen. Hier spielt die geringere kapazitive Belastung des Stabilizerkreises eine Rolle, d.h. die Schere öffnet sich zum höherfrequenten Ende hin!

Zusammenfassend
kann man sagen, mit der „Improved“ Version ist es dem Erfinder gelungen, den verstimmenden Einfluss des Stabilizers zu mildern, indem er dessen Resonanzfrequenz nun viel weiter von der Empfangsfrequenz entfernt mitführt. Es ist eine Art Feinabstimmung geworden. Das ist von Vorteil beim Empfang von CW-Stationen (Tastfunk), oder -falls gewünscht- im Homodyne-Mode, wo bekanntlich in beiden Fällen das Audion in den schwingenden Zustand versetzt werden muss.

   

 

Wolfgang Holtmann
07.Jan.14
  41

Ich habe mich gewundert, warum in einigen Nachbauten aus den USA unterschiedliche Drehkos verwendet wurden? Siehe dazu Post 32, 33 und 36.

Man erkennt, dass in diesen Ausführungen für die Hauptabstimmung (F) eine Endkapazität von nur 350 pF vorgesehen wurde. Die Stabilizerabstimmung (E) bleibt bei  max. 500 pF. Das muss doch einen Grund gehabt haben? Mit meinem experimentellen Nachbau kann ich beweisen, dass das eine Maßnahme zur Optimalisierung der Empfangsempfindlichkeit war!

Die früheren Eintragungen haben gezeigt, dass das Frequenzverhältnis Stabilizer- zum Hauptkreis idealerweise um die 1,5:1 betragen sollte. Banning-Cockaday halten diese Zielsetzung mit der ursprünglichen AUTOMATIC TUNING feature nicht ein! Der Stabilizer liegt mit dem 1,7 bis 2.2fachen deutlich darüber, was dem aufmerksamen DX-Amateur nicht entgehen konnte.

Wie kann man das anpassen?

Eine Möglichkeit wäre gewesen, die Endkapazität des Stabilizerdrehkos zu erhöhen. Ich denke, dass die Verfügbarkeit von Drehkos mit über 500 pF damals schwierig war.

Also ging man den umgekehrten Weg und machte den Drehko für die Hauptabstimmung kleiner, was natürlich mit einer Reduzierung des Abstimmbereiches nach längeren Wellen einhergeht. Bei 600 m ist die neue Grenze festgelegt!

Schaut man sich die Eichkurve an, dann sind keine Stationen oberhalb von 550 m eingetragen. Da konnte man mit leben...      

 

Hans-Joachim Korn † 16.11.15
29.Jan.14
  42

Vorgaben:
 
Abstimmspule: 250 µH
Stabilizerspule: 110 µH
 
Abstimmdrehko: 500 pF
Stabilizerdrehko: 500 pF
 
Antennenspule: 162 µH
 
Der Stabilizerkreis wurde mit 47 kOhm (parallel zu Spule und Drehko) bedämpft.

Die Antennenspule wurde etwa 18 mm aussermittig in Richtung Gitteranschluss angebracht.
 
HF-Signal Einspeisung über eine künstliche Antenne.
 
Alle Messungen am Gitter im ausgeschalteten Zustand.
Alle Messungen an der Anode im eingeschalteten Zustand.
 
Beide Drehkondensatoren wurden immer gleich eingestellt.


Messungen:
 
Diagramm 1:
 
Blaue Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Kapazitätswerte zur gemessenen Resonanz-Frequenz (Gerät ausgeschaltet, gemessen am Gitter).
Rote Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Kapazitätswerte zur gemessenen Resonanz-Frequenz (Gerät eingeschaltet, gemessen an der Anode).
 
Diagramm 2:
 
Blaue Linie: Verlauf der Resonanz-Frequenz zu den eingestellten Drehko-Kapazitätswerten (Gerät ausgeschaltet, gemessen am Gitter).
Rote Linie: Verlauf der Resonanz-Frequenz zu den eingestellten Drehko-Kapazitätswerten (Gerät eingeschaltet, gemessen an der Anode).
 
Gelbe Linie: Verlauf der errechneten Resonanzfrequenz im Abstimmkreis zu den eingestellten Drehko-Kapazitätswerten.
Grüne Linie: Verlauf der errechneten Resonanzfrequenz im Stabilizerkreis zu den eingestellten Drehko-Kapazitätswerten.
 
Diagramm 3:
 
Blaue Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Kapazitätswerte zur gemessenen Resonanz-Wellenlänge (Gerät ausgeschaltet, gemessen am Gitter).
Rote Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Kapazitätswerte zur gemessenen Resonanz-Wellenlänge (Gerät eingeschaltet, gemessen an der Anode).
 
Diagramm 4:
 
Blaue Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Skalenwerte zur gemessenen Resonanz-Wellenlänge (Gerät ausgeschaltet, gemessen am Gitter).
Rote Linie: Verlauf der eingestellten Drehko-Skalenwerte zur gemessenen Resonanz-Wellenlänge (Gerät eingeschaltet, gemessen an der Anode).
 
 
Die Werte in Diagramm 4 sind abhängig von den eingesetzten Drehkos (bei mir Radio-Drehkos aus den 50er Jahren). Es zeigt aber, daß auch die originalen Drehko's einen runden Plattenschnitt gehabt haben müssen.
 
Ich habe ferner einen Versuch gemacht, komplett ohne Stabilizerkreis auszukommen. Dies führte nicht zum Erfolg. Dabei habe ich die eine Koppelwindung in verschiedenen Positionen direkt um die Abstimmspule gelegt. An den Rändern den Abstimmspule war das Gerät sehr unempfindlich. In der Mitte der Abstimmspule war das Gerät zwar relativ empfindlich, aber der Rückkoppelungseinsatz war sehr hart. Der Stabilisatorkreis hat somit eine sehr wichtige Funktion.
 
 
Im Anhang befinden sich noch Kennliniendiagramme der Röhren 200A und 201A. Ich habe Versuche mit beiden Röhren durchgeführt, die aber an den oben beschriebenen Ergebnissen nichts veränderten. Mit der 200A war der Einsatz der Regeneration deutlich sanfter einzustellen. Vielen Dank an Konrad, der mir die 200A für die durchgeführten Versuche zur Verfügung stellte.
 
Bei meinem Gerät muss ich den Stabilizerkreis mit 47 kOhm bedämpfen, damit das Gerät beim Verdrehen des Stabilizer-Drehkos's nicht auf eine höhere Resonanzfrequenz kippt. Dies passiert offenbar dann, wenn der Stabilizerkreis eine höhere Güte als der Abstimmkreis hat.
 
Bei einer gemeinsamen Messung des Stabilizer- und Abstimmkreises konnte eine Phasenverschiebung von etwa 90 Grad zwischen beiden Kreisen festgestellt werden. Diese Phasenverschiebung blieb über den gesamten Abstimmbereich etwa gleich. Das heißt, beide Kreise zusammen bilden immer eine gemeinsame Resonanzfrequenz.
 
Schlussfolgerung:
 
In der ersten Version des Gerätes konnte die Regeneration nur über den Stabilizer-Drehko und über die Heizspannung eingestellt werden. Dies war wohl sehr mühsam und nicht praktikabel. Bei meinen Versuchen hat sich ergeben, daß die Empfindlichkeit der Regeneration bei höheren Frequenzen wesentlich ansteigt, und somit der Heizspannungsregler immer nachgestellt werden muss.
 
In der "Improved Version" hat man zusätzlich noch die Möglichkeit die Regeneration über die Anodenspannung sowie über den zum Übertrager parallelgeschalteten Drehko zu beeinflussen. Dies war nötig, weil ja der Stabilizer-Drehko immer im Gleichlauf zum Abstimm-Drehko verstellt werden sollte. Der Stabilizer-Drehko kann so also nicht mehr für die Einstellung der Regeneration benutzt werden.
Meine Versuche zeigen, daß das Gerät so sehr gut arbeitet, aber die Einstellung der Regeneration nicht über den gesammten Frequenzbereich gleichbleibend ist. Auch in Original-Geräten war dies sicherlich nicht der Fall, da die Güte der Kreise, die Kennlinie der Röhre und der Aufbau des Übertragers vermutlich nie gleich waren.
 
Eine gute praktische Ausführung des Gerätes wäre meiner Meinung nach einen Doppel-Drehko zu verwenden. Zusätzlich sollte dann noch der zum Übertrager parallelgeschaltete Drehko eine Skala erhalten, die mit der Empfangsfrequenz korreliert.

 

Attachments

Konrad Birkner † 12.08.2014
29.Jan.14
  43

Was mir anfangs unwahrscheinlich erschien, ließ sich nach ausführlichen Untersuchungen nachvollziehen.

"Automatic tuning" funktioniert!

Die Schaltung funktioniert wie versprochen. Die Vorteile sind eindeutig Empfindlichkeit, Trennschärfe, guter sauberer Klang, was sicher der Synchrongleichrichtung zu verdanken ist. Da synchronisiert wird, gibt es auch kein Überlagerungspfeifen bei Verstimmung. Der Synchronbereich lässt sich um einige kHz ziehen.
Nachteilig ist die umständliche "freie" Suchbarkeit. Man muss nach Tabelle einstellen und die Rückkopplung nachregeln. Immerhin funktioniert dies besser als bei der ursprünglichen Ausführung.

Wie die Messergebnisse zeigen, spielt die 2.Harmonische keine Rolle.

Wichtig ist aber, dass die Anordnung schwingt. Anderenfalls ist es ein rückgekoppeltes Audion.
Eines ist noch unklar: um stabil zu schwingen, darf die effektive Güte des Stabilizerkreises nicht höher sein als diejenige des Abstimmkreises. Hier ist eine Bedämpfung erforderlich, um bei höheren Frequenzen ein Umkippen der Schwingung zur Frequenz des Stabilizers zu vermeiden. War im Original die Güte nicht so hoch? Verluste im Trägermaterial? durch den Lack?
 

Dietmar Rudolph
29.Jan.14
  44

Tatsächlich gab es drei Geheimnisse des Cockaday Audions.

Das erste davon wurde in einem Mailverkehr aller Beteiligten gelüftet und steht bislang noch nicht hier im Thread.

  • Die senkrecht stehende Antennenspule "D" koppelt schwach in den Tank-Kreis "B", aber auch in den Stabilizer-Kreis "C" ein.
    Als Kompensation zur Einkopplung in den Stabilizer-Kreis dient die eine Windung "A" über der Spule "C".

Nachdem von vielen geglaubt wurde, daß die senkrecht stehende Antennenspule "D" überhaupt nicht einkoppelt, gab es auch Darstellungen, bei denen diese Spule "D" ganz wo anders hin gezeichnet wurde. Das bestärkte die falsche Auffassung.

Tatsächlich ergibt sich bei reiner Einkopplung über die einzelne Koppelwindung "A" ein Frequenzgang für den Tank-Kreis "B", bei dem das Resonanzmaximum, das durch den Stabilizer-Kreis "C" entsteht (ca. 850kHz) deutlich größer ist, als das Maximum, welches durch die Resonanz im Tank-Kreis (ca.450kHz) entsteht.

Mit der Kopplung durch die Antennenspule "D" (in geeigneter Größe) und der Komensation durch die Einzelwindung "A" erhält man den gewünschten Frequenzgang ohne das störende "Nebenmaximum" durch den Stabilizer-Kreis.

Das erste Geheimnis des Cockaday-Audions ist also die notwendige Kompensation, die praktisch durch geeignete Verschiebung der Antennenspule "D" (etwas über den Rand der Tank-Kreis Spule hinaus) erreicht wird.  Das konnte anhand von Messungen bei den Nachbauten der Herren Korn und Holtmann bestätigt werden.

Das zweite Geheimnis ist der Synchronempfang. Cockaday beschreibt nur ganz pauschal, daß sein Audion absolut interferenzfrei empfängt. Mit einem Empfänger mit nur einem Schwingkreis ist das nur dann möglich, wenn synchron demoduliert wird, weil dann die zusätzliche Selektivität im NF-Bereich realisiert werden kann.

Das dritte Geheimnis, das theoretisch gezeigt werden kann, aber bislang noch nicht meßtechnisch nachgewiesen wurde, besteht in der Technologie der Stabilizer-Spule. Hierzu wurde schon vor einiger Zeit die Vermutung geäußert, daß hier irgend ein Mechanismus zur Erhöhung der Dämpfung und damit zur Verminderung der Spulengüte angewendet wurde.
Eine Messung der Güte der Stabilizer Spule eines originalen Cockaday Spulensatzes steht noch aus.

Daß Cockaday Geheimnisse in seine Schaltung "einbaute", wird verständlich, wenn man bedenkt, daß er kein fertiges Gerät, sondern nur den Spulensatz vermarktete, bestehend aus den 4 Spulen. Sein Dilemma bestand darin, daß er einerseits die Bauanleitung "How to build your Radio Receiver, Popular Radio Handbook No 1, 1924" unter "das Volk" bringen mußte, er andererseits Plagiatoren eine (anscheinend) detaillierte Anleitung lieferte, die diese dann zum (billigeren) Nachbau auch genutzt haben.

Cockaday selbst hat seine Spulensätze mit einem "Echtheits-Label" versehen.

Entsprechende Inserate wurden von Precision Coil Co. geschaltet.

 

MfG DR

Dietmar Rudolph
30.Jan.14
  45

Synchron-Empfang ist ganz offensichtlich 1923, also zu Zeiten des Cockaday Audions,  nichts Außergewöhnliches gewesen.

Dies kann man dem Titelblatt von "Radio News" vom August 1923 entnehmen.

Hier sieht man einen völlig erstaunten Lauscher an einem Trichterlautsprecher, der nicht verstehen kann, wie man nur mit einem Detektor eine Rundfunkstation empfangen kann, die 2000 Meilen entfernt ist. Aber unter dem Tisch sitzt jemand feixend, der weiß, wie das gehen kann.

Die Lösung dieses Rätsels ist ganz einfach:

Unter dem Tisch steht ein Rückkopplungs-Empfänger, der auf Synchron-Empfang eingestellt ist. D.h. das Audion schwingt (leicht), aber synchronisiert auf den Träger des empfangenen Signals. Dadurch empfängt der Detektor Apparat den verstärkten und synchronen Träger des Senders und natürlich auch die (dadurch im Modulationsgrad abgeschwächten) Seitenbänder des Fernsenders.

Da Detektoren infolge der Kennlinie des Gleichrichter(-kristalls) eine minimale Eingangsspannung benötigen, um ihre "Ansprech-Schwelle" zu überwinden, ist nun etwas zu hören, weil der synchrone Träger eine ausreichend große HF Spannung im Detektor erzeugt.

Nun, so hätte es gemäß diesem Bild sein können.....

Ein in der Bildbearbeitung versierteres Mitglied machte mich freundlicher Weise darauf aufmerksam, daß man das Bild "aufhellen" müsse, um zu erkennen, daß die über den Tischrand hängenden Leitungen nicht zusammen sind, sondern der Lautsprecher direkt vom Radio unter dem Tisch versorgt wird. Das war mir entgangen. Sorry.

(Wer über einen Audion-Empfänger und einen Detektor verfügt, kann das Experiment vielleicht ja nachvollziehen!)

Nichts desto trotz war zumindest unter Fachleuten bekannt, daß sich Oszillatoren (und damit auch schwach schwingende Audions) synchronisieren lassen, wie ein Blick in die Literatur ergibt.

Nur 2 Beispiele:
E.V. Appelton: "The automatic synchronisazion of triode oscillators" 1922 oder H.G. Möller "Über störungsfreien Gleichstromempfang mit dem Schwingaudion" 1921.

Cockaday reklamierte "nur" absolut interferenzfreien Empfang für sein Audion, was nur mit Synchron-Empfang geht. Wenn die Plagiatoren seiner Spulenanordnung mit diesem Begriff nichts anfangen konnten, um so besser. Dann blieb es eines der Geheimnisse seines Audions.

MfG DR

Konrad Birkner † 12.08.2014
30.Jan.14
  46

Ich fürchte, da sind wohl einige Leute auf einen Jux hereingefallen.

Der zugehörige Artikel würde mich schon interessieren...

Es gibt keinen, siehe weiter unten.

Konrad Birkner † 12.08.2014
30.Jan.14
  47

Wie kam Cockaday zu dieser Schaltung...?
ein spekulativer Versuch die Entwicklungsschritte nachzuvollziehen.

Ausgangsposition:
Verwendung des empfindlichen Ultraaudions. Dessen Nachteil: die Rückkopplungsregelung ist schwierig, und die Abstrahlung beträchtlich.

Entdeckung:
ein angekoppelter Kreis beeinflusst den Hauptkreis und erlaubt die Rückkopplung zu kontrollieren. Nur mit kontrollierter Schwingung ist ein erstaunlich guter Empfang zu erreichen. Das war Synchronbetrieb, was Cockady höchstwahrscheinlich nicht bewusst war.

Um möglichst wenig über die Antenne abzustrahlen, wird mit hoher Übersetzung eingekoppelt. Um ein günstiges Stromverhältnis zu erzielen, wird die Antenne mittels einer (schaltbaren) Fußpunktinduktivität grob abgestimmt.

Aus Platzgründen wird diese Antennenspule quer zur Abstimmspule angebracht, um Einkopplung zu vermeiden.

Im Laufe der Versuche stellte sich heraus, dass die Antennenspule sehr wohl koppelte und einVerschieben derselben die Empfangsbedingungen (welche auch immer) verbesserte. Dies wurde experimentell optimiert.

Sicher erscheint mir, dass Cockaday ein begabter und ausdauernder Experimentator war, dem jedoch die (heutigen) theoretischen Mittel nicht zur Verfügung standen. Ein konkretes Entwicklungsziel mit bewusst eingesetzten Mitteln wage ich zu bezweifeln. Ebenso bezweifle ich, dass er wusste, wie seine Schaltung genau funktionierte.

Das soll keine Herabsetzung seiner Leistung darstellen. Aber die damaligen Möglichkeiten in Theorie und Messtechnik waren doch noch relativ begrenzt.

Insbesonders halte ich es ausgeschlossen, dass theoretische Überlegungen zur Verkopplung der einzelnen Spulen überhaupt eine Rolle spielten! (Die hohe Eingangsübersetzung ausgenommen).

Hier war der Experimentator am Werk, was auch daraus hervorgeht, dass unzählige Versuche über einen beträchtlichen Zeitraum nötig waren.

NACHTRAG:
Die Titelbilder von Radio News beziehen sich in der Regel auf einen Artikel im Heft, der entweder mit der Seite oder dem Titel vermerkt ist. Dies gilt für alle ernsthaften Beiträge
Dass ein derartiger Artikel im Augustheft 1923 fehlt und ebenso im Februar- und Dezemberheft, zeigt doch eindeutig, dass es sich um humoristische Zeichnungen handelt.

Hier ein Ausschnitt des farbigen Originals:

Das Lautsprecherkabel führt zum Radio unter dem Tisch und die beiden Leitungen von Drehko und Detektor hängen frei (normalerweise sollte da ein Kopfhörer angeschlossen sein). Das Radio hängt  nicht an der Rahmenantenne. Der wedelnde Hundeschwanz trägt auch nicht zur Ernsthaftigkeit bei...

Hier noch Februar und Dezember:

 

 

 

 

 
Cockaday, L. M. & Co: Cockaday Improved 4 Circuit Tuner; Construction envelope, kit
End of forum contributions about this model

  
rmXorg