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Das Relais

Funktionsweise des Relais

Ein Relais ist ein Schalter, der nicht von Hand, sondern mit Hilfe eines Elektromagneten betätigt wird. Es besteht aus zwei getrennten Stromkreisen. Der erste Stromkreis wird als Steuerstromkreis und der Zweite als Arbeitsstromkreis bezeichnet. Wird der Steuerstromkreis über einen Schalter (S1)geschlossen, dann zieht der Elektromagnet (bestehend aus einer Spule mit Eisenkern) den Schalter (S2) im Arbeitskreis an und der zweite Stromkreis ist ebenfalls geschlossen. Wir der erste Schalter S1 geöffnet, dann lässt der Magnet den Schalter S2  los, und der Arbeitsstromkreis ist unterbrochen.
Das Relais bietet somit die Möglichkeit, mit kleinen Spannungen, z.B. Batteriespannungen, Stromkreise mit hohen Spannungen und Strömen zu steuern. Auch in vielen elektrischen Geräten und Maschinen findet man Relais, z.B. als Schutz-Relais zum Abschalten bei falschen Betriebswerten.

 

 

Historischer Hintergrund

Ursprünglich war der Begriff "Relais" der Name für eine Station, an der die Postkutschen früher ihre Pferde wechseln konnte. Doch der englische Physiker Charles Wheatstone (1802-1875) gab diesem Begriff eine völlig neue Bedeutung. Er erfand eine Schaltung, die es ermöglichte, Stromkreise selbst über lange Strecken intakt zu halten. Diese Schaltung wurde als erstes bei der Eisenbahn eingesetzt. Wenn damals ein Zug abfuhr, so wurde es dem nächste Bahnhof durch eine
Klingelzeichen mitgeteilt. Man verband dazu eine Batterie auf dem ersten Bahnhof mit einer Klingel auf dem Zweiten. Doch da die Bahnhöfe meiste durch Kilometer weite Strecken voneinander getrennt waren, floß in dem Stromkreis der Batterie meist nur ein geringer Strom, der nicht dazu ausreichte, die Klingel läuten zu lassen.
 Wheatstone baute also am zweiten Bahnhof eine Schaltvorrichtung an, die durch die Batterie des ersten Bahnhofs betätigt wurde. Sie funktionierte schon bei geringer Stromzufuhr und schloß einen
weiteren Stromkreis, der die Klingel betätigte.

 

Telegraphie/Morsen

Das Prinzip des Relais findet sich auch im Morseapparat wieder. Diese Relais waren recht große Geräte mit mächtigen Spulen, die sich nur noch durch die Einzelteile den heutigen Relais ähneln.
Der Morseapparat besteht (zum Senden) aus einer Taste mit der lange und kurze elektrische Impulse ("Punkte" und "Striche") auf die Leitung gegeben werden können, und (zum Empfangen) aus einem Elektromagneten mit Anker, der im Takt der Impulse einen Schreibstift gegen einen gleichmäßig bewegten Papierstreifen drückt und so Punkte oder Striche erzeugt.

 

Chronologischer Abriß der elektrischen Telegraphie

1753: Erste Erwähnung der elektrischen Telegraphie, allerdings ohne die Angabe von technischen Apparaten

seit 1774: Technische Versuche von Lesage, Reiser 1786, Lomond 1787, Cavallo 1795, Salva 1796 und Bétancourt 1787. Die Geräte verwenden meistens statische Elektrizität aus Kleistschen Flaschen um Holundermarkkügelchen zu bewegen und funktionieren über eine Distanz von bis zu 60 km .

1809: Samuel Thomas von Sömmering stellt den ersten galvansischen und elektrochemischen Telegraphen der Münchener Akademie vor.

1816: Francis Ronalds konstruiert den ersten elektrischen Zeigertelegraphen in London, den er jedoch der Admiralität nicht vorführen kann.

seit 1820 werden elektromagnetische Telegraphen vorgestellt (Ampère, Laplace)

1829: Fechner entwickelt einen elektrischen Telegraphen

1832: Samuel Finley Freese Morse, ein amerikanischer Historienmaler beginnt eigene Telegraphieversuche

1832: Pawel Lwowitch Schilling von Cannstadt konstruiert einen Nadeltelegraphen mit fünf Nadeln und stellt ein Alphabet zusammen

1833: Karl Friedrich Gauss und Wilhelm E. Weber verbinden eine Sternwarte und Physikalisches Kabinett in Göttingen (Distanz von 1500m) mit zwei Drähten und bauen die erste elektromagnetische Telegraphenanlage.

1835: Erdmann entwickelt auf Grund der Versuche in Göttingen die Eisenbahntelegraphie in Deutschland

1837: William Fothergill Cooke und Charles Wheatstone führen die Eisenbahntelegraphie in England ein.

1837: Morse führt seinen ersten Apparat Freunden vor

1839: De Heer führt seinen elektrophysikalischen Telegraphen in Deventer vor.

1840: Morse patentiert seinen "Tastertelegraphen"

1842: Siemens befaßt sich auf Grund des Wheatstonesche Telegraph mit der Telegraphie

1843-1844 Erste Telegraphenlinien nach dem System von Morse zwischen Washingtion und Baltimore.

1845: Wheatstone verbessert sein System mit nur einem Zeiger für die Eisenbahntelegraphie.

1846: Alexander Bein ändert seinen elektochemischen Telegraphen für Schnellbetrieb um, indem er die Depeschen vorher in einen Lochstreifen stanzt.

1846: Walter Siemens konstruiert einen Zeigertelegraphen mit Selbstunterbrechung für den Eisenbahnverkehr.

1847: Der Morsetelegraph wird zum erstenmal in Europa von der hannoverschen Staatsbahn eingeführt.

1853: Gintl zeigt, wie über eine Leitung gleichzeitig mehr als ein Telegramm übermittelt werden kann, indem das Gegensprechen durch eine "Kompensations- Batterie" unterdrückt wird.

1854: W. Siemens und Karl Frischen entwickeln ein Gegensprechverfahren mit nur einer Batterie
und Induktionsspulen, welches später auch im Telefon eingesetzt werden kann.

1854: Gaetano Bonelli versucht die telegraphische Verbindung aus fahrenden Zügen einzuführen.

1856: Siemens und Halske entwickeln einen erfolgreichen Magnet-Induktions-Zeigertelegraphen

1861: Während des Bürgerkrieges in Amerika rüstet man einen Luftballon mit Morsetelegraphen aus

1874: Thomas Alva Edison gelang es vier Telegramme auf einer Leitung in eine Richtung zu senden und vier zu empfangen. Es arbeiteten somit 8 Telegraphisten an jedem Ende der Leitung.
(Quadruplex-Telegraphie)

 

Beschreibung der Entwicklung und Funktionsweise der Telegraphie

Es gibt in der Telegraphie zwei verschiedene Arten der Nachrichtenübermittlung. Die Optische Telegraphie, die ihren Anfang im Jahr 1794 nahm, als der französische General Miot ihr ihren Namen gab. Telegraphie heißt wörtlich übersetzt Fernschreiben von griechisch "telos"=fern und "graphein"=schreiben. Mit der Entdeckung der Elektrizität kam dann schnell die elektrische Telegraphie.

Die elektrische Telegraphie

Schon bald erkannte man den Nutzen des Stroms für die Nachrichtenübermittlung. Den ersten ernst zunehmenden elektrischen Telegraphen beschrieb ein gewisser C.M. 1753 in einem Brief an das
Scot's Magazine. Man fand nie heraus wer dieser C.M. war, doch man vermutet, dass der Mann Charles Marshal hieß. Nach der Beschreibung sollten der Empfänger und der Sender mit 24 Drähten
verbunden werden. Jeder Draht ein Buchstaben. Der Empfänger sollte aus 24 verschiedenen elektrischen Glocken bestehen. Beim Sender sollten die Drähte kurz mit einer Batterie verbunden werden, so daß auf der anderen Seite die jeweilige Glocke klingelte. Es folgten viele solcher Erfindungen, die aber von den Mächtigen als revolutionsfördernd abgetan wurden.

 

Morsen

Um zu Morsen benötigt man einen Taster und einen Apparat, der den Morsecode aufzeichnet oder vertont.
Durch einen Taster, der je nach dem zu schreibenden Buchstaben kurz oder lang gedrückt wird, wird ein Stromkreis. Beim Notieren der Nachricht wird aufgrund des Elektromagnetes ein Schreibstift an eine Papierrolle gepresst. Später als man heraus fand, dass man die Morsecodierung nicht aufzuschreiben braucht, um sie zu entschlüsseln, vertonte man die Morsecodierung, d.h. das man entsprechend dem Buchstaben lange oder kurze Töne hörte.

 

Lebenslauf von Samuel Finley Brees Morse

Morse wurde am 27. April 1791 in Charlestown (heute ein Teil von Boston, Massachusetts) geboren. Er absolvierte zunächst das Yale College und wandte sich nach einer Buchhändlerlehre der Malerei zu.
Bekannt vor allem als Porträtmaler und Bildhauer, war Morse 1825 Mitbegründer und ab dem darauf folgenden Jahr Präsident der National Academy of Design in New York City. Gleichzeitig lehrte er Malerei und Plastik an der New Yorker Universität (ab 1832 Professor für Zeichenkunst). Etwa zu dieser Zeit begann er sich für chemische
und elektrische Experimente zu interessieren. 1833 begann Morse mit der Entwicklung des ersten brauchbaren elektromagnetischen Schreibtelegraphen (Morseapparat). 1836 reichte er am Patentamt in Washington eine Patentanmeldung ein und versuchte erfolglos, europäische Patente für seinen Apparat zu erhalten. Schließlich
entwickelte er das legendäre Morsealphabet. Nachdem er mit Hilfe eines Zuschusses vom amerikanischen Kongreß eine Telegraphenleitung von Washington D.C. nach Baltimore(Maryland), forschte Morse in der Tiefseekabel- Telegraphie. Am 2. April 1872 starb Morse in New York City.

 

Der Morsecode

Samuel Finley Brees Morse entwickelte das legendäre Morsealphabet, dabei achtete er darauf das häufige Buchstaben, wie beispielsweise das "e" kurze Singale hatten und eher seltenere Buchstaben längere Signale hatten. Dieser allgemeine Morsecode ist international gültig. Allerdings gibt es dennoch spezielle Ziffern wie Zahlen oder spezielle Satzzeichen oder Buchstaben wie ö, ä, ü und das ß, die nicht international gültig sind.

 

Heutige Nutzung der Telegraphie

Auch heute wird die Telegraphie bzw. das Morsen noch benutzt. So haben etliche Menschen den Amateurfunk als Hobby und können auf Grund des international gültigen Morsecode mit Menschen aus der ganzen Welt reden. Des Weiteren spielt das Morsen noch eine Rolle im militärischen Bereich, denn durch die kurzen und langen Töne, ist es ein sehr einfache Technik und man kann sie noch unter Störungen oder unklaren Verbindungen decodieren.
Eine weitere Rolle spielt das Morsen noch heute in der Schifffahrt.