Kohérer
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Cohere%28Ag-Ni%29.jpg/220px-Cohere%28Ag-Ni%29.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/84/Marconi_coherer_tube_%28Rankin_Kennedy%2C_Electrical_Installations%2C_Vol_V%2C_1903%29.jpg/220px-Marconi_coherer_tube_%28Rankin_Kennedy%2C_Electrical_Installations%2C_Vol_V%2C_1903%29.jpg)
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
- 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
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 érintkezők 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
Számos kutató és kísérletező amatőr nem az eredeti ezüst-nikkel keveréket alkalmazta, 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
- 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
- Egyes típusai egyszerűen elkészíthetőek.
- Széles frekvenciasávban érzékel.
Hátrányai
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
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Popov_receiver.png/220px-Popov_receiver.png)
A kohérert tartalmazó detektoros vevőkészülék két áramkörből áll:
- Az
A
antennáról érkező jelek aC
kohéreren át aG
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 azR
relé kontaktusain (érintkezőin) át jut azE
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]
- egyrészt ráüt a
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
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
- ↑ http://www.radio-electronics.com/info/radio_history/radiohist/coherer-history.php History of the Coherer
- ↑ https://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.
- ↑ http://www.geojohn.org/Radios/MyRadios/Coherer/Coherer.html AN EARLY COHERER RADIO RECEIVER
- ↑ A légmentes zárás célja a korrózióvédelem és az élettartam növelése.
- ↑ Jagadis Chunder Bose: On a Self-Recovering Coherer and the Study of the Cohering Action of Different Metals, h.n. 1899. IV. 27.
- ↑ a b c d Dr. Horvárh Tibor: 100 éves magyar villámjelzők, Elektrotechnika folyóirat 2002/III. 82-85. o.
- ↑ http://www.radio-electronics.com/info/radio_history/radiohist/coherer-construction-operation.php
- ↑ Emlékeztetőül: a kohérer mindaddig vezető állapotban marad, amíg a szemcsék közötti kapcsolatot meg nem szüntetik (rázogatással, ütögetéssel).
- ↑ Ellery W. Stone: Elements of Radiotelegraphy, New York, 1919, 203-208. o.
További információk
- Dr. Horvárh Tibor: 100 éves magyar villámjelzők, Elektrotechnika folyóirat 2002/III. 82-85. o.
- Mészáros Róbert: Meteorológiai műszerek és mérőrendszerek, Eötvös Loránd Tudományegyetem, 2013
- Ellery W. Stone: Elements of Radiotelegraphy, New York, 1919, 203-208. o.
- Jagadis Chunder Bose: On a Self-Recovering Coherer and the Study of the Cohering Action of Different Metals, h.n. 1899. IV. 27.