Kohérer

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Kohérer
Marconi-féle kohérer metszeti rajza

A kohérer olyan kétkivezetéses elektronikai elem, amelyet rádióvétel-technikában modulálatlan vivőhullámok, például szikratávírók Morzejeleinek vételére, továbbá légköri elektromos kisülések (villámlások) detektálására alkalmaztak a rádiózás korai szakaszában. A kohérer működéséhez külső áramforrás szükséges.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • 1850-ben Pierre Guitard[1][2] úgy találta, hogy a porral telített levegőre feszültséget kapcsolva a por hajlamos összetapadni és vezetőként összekötni az elektródákat.
  • 1866-ban két brit feltaláló szabadalmat nyújt be a légköri elektromosság által okozott feltöltődés megszüntetésére. Ennek lényege, hogy a villámhárító szikraközét egy dobozban helyezik el, amelyet finomra őrölt szénporral töltenek. A szénpor szemcséi összetapadnak már arra a maradékfeszültségre is, amely nem képes a villámhárító szikraközét átütni – levezetve így a légköri eredetű túlfeszültséget.
  • 1878-ban Hughes azt tapasztalta, hogy cink és ezüst reszelékkel töltött üvegcső szemcséi között mindannyiszor apró szikrák keletkeznek, ha a közelében nagy teljesítményű elektromos kisülés következik be.
  • 1890-ben Eduard Branly[3] publikálja megfigyeléseit, amelyek hasonlóak a Hughes által tapasztaltakhoz. Azonban nem az elektromos szikrák, hanem az újonnan felfedezett rádióhullámok érzékelésére használja.
  • Sir Oliver Lodge hasonló megállapításokra jutott, azonban valószínűleg Branly munkássága nyomán (felhasználva eredményeit) tökéletesítette a detektort és ő nevezte el kohérernek.
  • Alexander Sztyepanovics Popov felfedezte, hogy kohéreres vevőkészüléke villámlás és zivatarok idején jelzést ad.
  • Guglielmo Marconi a szikratávíró vevőjében olyan kohérert használt, amelyből a levegőt kiszivattyúzta. Ezzel megakadályozta a kohérer belsejében keletkező szikrák miatti szemcsék összeégését.

Felépítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kohérer eredeti formájában egy üvegcsöves olvadóbiztosítóra emlékeztető elektronikai alkatrész, amely áll:

  • egy légmentesen leforrasztott üvegcsőből; (Gyakran a levegőt is kiszivattyúzzák egy toldaton át[4] az üvegcső belsejében van
  • két végén beforrasztott elektródák (vagyis kivezetések az elektromos csatlakozás részére);
  • mindkét elektródára forrasztott ezüst érintkezők; (Az érintkezők közötti legkisebb távolság kb. 0,6mm ~ 1/40 inch) és az egyik oldalon mindkét ezüst érintkező V-alakban le van munkálva.)
  • az érinkezők köze gondosan szitált, egyenletes méretű és nagyon apró szemcséjű nikkel-ezüst keverékkel van töltve.

Az érintkezők közötti anyag minősége és szemcsenagysága döntő a kohérer működése szempontjából[5]

Változatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Számos kutató és kísérletező amatőr nem az eredeti ezüst-nikkel keveréket alaklmazta, hanem vasport (szitált öntvényreszeléket), amely kielégítően működött.[6] Fényi Gyula és Palatin Gergely [6] például felmágnesezett és kettévágott acél kötőtűt használt, amelynek kis távolságra lévő közei vasporral voltak kitöltve. Nikola Tesla (feltaláló) forgatható kohérert fejleszt ki, amelynek lényege, hogy nem ütögetéssel, hanem elforgatással állítja a kohérert alaphelyzetbe.

Működése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Alaphelyzetben a kohérer két vége között nagy elektromos ellenállás (közel szakadás) mérhető.
  • Elektromágneses jelek hatására azonban a két érintkező közé szórt finom fémpor szemcséi rendeződnek és összetapadnak, ezáltal elektromos vezetés alakul ki a kohérer két vége között.
  • Az elektromos vezetőképesség mindaddig fennmarad, amíg a kohérer szemcséi közötti kapcsolatot mechanikus úton (ütögetés, rázogatás) meg nem szüntetik.

Előnyei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Egyes típusai egyszerűen elkészíthetőek.
  • Széles frekvenciasávban érzékel.

Hátrányai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kohérer számos hátránnyal rendelkezik az egyéb detektorokkal szemben:[7]

  • érzéketlen; A bejövő jeleknek elegendően nagy szintet kell képviselniük a kohérer működéséhez.
  • zavarokra érzékeny; A különböző elektromos zavarok, továbbá légköri elektromosság (villámlás) hamis detektálást adhat.
  • szakértelem; Egyes típusok elkészítése speciális szakértelmet és berendezéseket kíván (például üvegcsőbe való forrasztás, légritkítás).
  • Csak moduláció nélküli vivőhullámok (például szikratávíró) vételére alkalmas;
  • Működtetéséhez áramforrás (telep) szükséges;

Alkalmazása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Popov kohéreres vevőkészüléke

A kohérert tartalmazó detektoros vevőkészülék két áramkörből áll:

  • Az A antennáról érkező jelek a C kohéreren át a G földelésen át jutnak a talajba.

A beérkező jel működteti a C kohérert, amely vezetővé válik (ellenállása néhányszor 10000 ohm-ról 5-10 ohm-ra csökken). A vezetővé vált kohéreren és a két L tekercsen át záródik az R érzékeny relé áramköre, amelynek kontaktusai zárják a másik áramkört.

  • A másik áramkörben a V telep feszültsége az R relé kontaktusain (érintkezőin) át jut az E elektromos csengő mágnesére, amelynek kalapácsa kettős célt szolgál:
    • egyrészt ráüt a B harangra, ezzel hangjelzést ad;
    • másrészt ellátja a vezetővé vált koherer „felrázását” is. Ezt a megoldást Popov használta először.[8]

Az első áramkör L tekercsei a relé által keltett önindukciós feszültségek csillapítására szolgálnak a kohérer kímélése érdekében. Marconi érdeme, hogy olyan megoldást alkalmazott, amelynek során a kohérer hamarabb feszültségmentes állapotba került, mint mielőtt a csengő (dekohérer) kalapácsa ráütne – elkerülve ezzel a szikrázást. Amint látható, a vevőkészülék semmilyen hangolt rezgőkört nem tartalmazott. A későbbiekben mind az adó- mind a vevő oldalon hangolt rezgőköröket alkalmaztak a vételi távolság növelése és a jobb szelektivitás érdekében.[9]

Utóélete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A kohérer tökéletesítésén és főként érzékenységének növelésén sokan fáradoztak. A túlzott érzékenység azonban oda vezetett, hogy a kohérert tartalmazó vevőkészülék érzékennyé vált az elektromos zavarokra, feltöltődésből adódó szikrákra[6] és a légköri elektromosságra. Ezért és a kohérertől jobb tulajdonságú vételtechnikai detektorok, mint például a mágneses detektor, kristálydetektor, elektroncső dióda megjelenése miatt háttérbe szorult az 1910-es évek után. 1910 után többnyire csak meteorológiai villámjelző készülékekben[6] használják.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. http://www.radio-electronics.com/info/radio_history/radiohist/coherer-history.php History of the Coherer
  2. http://books.google.com/books?id=uoj3IWFxbVYC&pg=PA11&dq=coherer+toy&hl=en&sa=X&ei=8SizT9yFNOzaiQLy4pj2AQ&ved=0CGIQ6AEwBw#v=onepage&q=coherer%20toy&f=false Thomas H. Lee: Planar Microwave Engineering - A Practical Guide to Theory, Measurement, and Circuits, London, Cambridge University Press, 2004, ISBN 0521835267, 4-11. o.
  3. http://www.geojohn.org/Radios/MyRadios/Coherer/Coherer.html AN EARLY COHERER RADIO RECEIVER
  4. A légmentes zárás célja a korrózióvédelem és az élettartam növelése.
  5. Jagadis Chunder Bose: On a Self-Recovering Coherer and the Study of the Cohering Action of Different Metals, h.n. 1899. IV. 27.
  6. ^ a b c d http://www.omikk.bme.hu:8080/cikkadat/bitstream/123456789/1824/1/2002_03bol03.pdf Dr. Horvárh Tibor: 100 éves magyar villámjelzők, Elektrotechnika folyóirat 2002/III. 82-85. o.
  7. http://www.radio-electronics.com/info/radio_history/radiohist/coherer-construction-operation.php
  8. Emlékeztetőül: a kohérer mindaddig vezető állapotban marad, amíg a szemcsék közötti kapcsolatot meg nem szüntetik (rázogatással, ütögetéssel).
  9. Ellery W. Stone: Elements of Radiotelegraphy, New York, 1919, 203-208. o.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]