Historische Schaltungen

So sahen mechanische Fernseher früher wirklich aus:

Moderne Nachbauten funktionieren entweder mit wenigen Transistoren oder sogar mit mehreren ICs. Als Lichtquelle werden Leuchtdioden eingesetzt. Dies hat mit einem mechanischen Fernseher von 1926 bis 1935 nicht mehr viel gemeinsam, bis auf die Methode der Bildzerlegung. Es gibt moderne Nachbauten mit Röhren, wie zum Beispiel auf dieser Seite: Mechanischer Fernseher mit Röhren.

Aber waren früher die Fernseher wirklich so kompliziert? Ein Fernseher mit 10 Röhren wie das genannte Beispiel wäre unbezahlbar gewesen, und ganz sicher nichts für Bastler zu Hause, wie es sie viele gegeben hat.

Hier die Schaltung des "Televisors" von Baird, dem wahrscheinlich meistverkauften Fernseher jener Zeit:

Nur eine einzige Röhre! (Allerdings eine Mehrfachröhre, welche heute durch eine Reihe von Transistoren ersetzt werden müsste.) Auf der linken Seite sieht man den Eingang für das Bildsignal, verwendet wurde ein Kurzwellenempfänger. Hier die komplette Schaltung zusammen mit dem Kurzwellenempfänger:

Mit Empfänger zusammen nur 4 Röhren! Und dies ist die Schaltung eines ambitionierten Amateurs, der damit in Island das Programm der BBC empfangen hat!

Wie gesagt: Empfänger und Monitor wurden separat verkauft. Konzentrieren wir uns also auf die Schaltung im Monitor. Neben der einzelnen Verstärkerröhre fallen zwei Elemente auf, die uns heute fremd erscheinen: Das Schaltzeichen für die Neonlampe und das seltsame Zahnrad mit dem Elektromagneten links und rechts.

Die Neonlampe

Die Neonlampe (nicht zu verwechseln mit den im Volksmund "Neonröhre" genannten Leuchtstofflampen!) ist das Herzstück des Fernsehers. Diese wandelt die, von der vorher verstärkten vom Radio kommenden, Impulse in Licht um. Die Neonlampe besteht aus zwei dicht zueinander stehenden Metallplatten in einem Glaskolben, welcher mit einer Gasmischung gefüllt ist. Nach Bereitstellung einer gewissen Zündspannung (zwischen 80 V und 300 V, je nach Lampentyp) reagiert die Neonlampe auf Stromschwankungen mit wechselnder Helligkeit, dies in ausreichender Schnelligkeit, um ein Fernsehbild aufzubauen. Das Licht war nicht weiß, sondern eher in einem rosa- oder orangeton.

(Beispiele für Neonlampen)

Die Synchronisierung:

Die Synchronisierung erfolgte mit dem sogenannten "Tonrad", eine Erfindung, welche ursprünglich in der Hammond-Orgel eingesetzt wurde.

In Reihe mit der Neonlampe geschaltet sieht man diese merkwürdigen Elektromagnete mit dem Zahnrad in der Mitte. Das Zahnrad ist auf einer Achse mit der Nipkow-Scheibe und dem Motor. Es hat ebensoviele Zähne wie das Bild Zeilen hat, im Baird-Televisor somit 30 Zähne. Am Ende jeder Bildzeile wurde vom Sender ein schwarzer Impuls von einigen Bildpunkten Länge ausgestrahlt. (Damit relativiert sich auch wieder das eigenartige Bildformat von 3:7 beim Televisor.) Diese führten zu einem erlöschen der Neonlampe, und damit zu einer Überspannung an der Anode, welche zu den Magneten geführt wurde. Der Motor war so eingestellt, dass er minimal zu schnell lief, durch die Magnete und das Zahnrad wurde die Nipkowscheibe somit auf Höhe jedes Zahnes gebremst. Bei richtig eingestelltem Gerät und ausreichend starkem Empfang war diese Methode außerordentlich effizient. Da mit dieser Methode zwar das Bild zum Stehen kam, jedoch nicht der Anfang des Bildes festgelegt werden konnte, war der komplette Motor drehbar, um den sichtbaren schwarzen Synchronbalken an den Anfang oder das Ende des Bildes zu verschieben. Den Anfang des Bildes auf der linken Seite konnte man durch kurze Erhöhung der Motorgeschwindigkeit regulieren.

Da dieser Synchronmechanismus, von Baird eigentlich als "Phonic-Motor" konzipiert (ein Art "Synchron-Hilfsmotor", welcher die zu langsam laufende Scheibe beschleunigen sollte), relativ kompliziert und teuer zu fertigen war, verzichteten viele selbstgebaute Heimgeräte komplett auf einen automatischen Synchron.

Andere Fernsehpioniere verwendeten andere Methoden zur Herstellung des Synchrons: Viele deutsche Firmen (beispielsweise TeKaDe) setzten von vornherein Synchronmotoren ein, welche vom 50 Hz Wechselstromnetz synchronisiert wurden. Innerhalb des Stromverbundes von Deutschland funktionierte diese Methode ganz hervorragend. Sobald jedoch Sender und Empfänger an verschiedenen Stromnetzen mit unterschiedlichen Wechselstromfrequenzen hängen, funktioniert dies nicht mehr. Fernseher der Fernseh AG gab es daher entweder mit Synchronmotor, oder mit dem System von Baird.

In den USA war das System mit den Synchronmotoren bestenfalls innerhalb einer Stadt anwendbar, da jede Stadt ihr eigenes Kraftwerk hatte mit eigenen Systemen. Viele Städte verwendeten sogar Gleichstromnetze. Man behalf sich teilweise mit einer Synchronfrequenz, die über einen Sender ausgestrahlt wurde. Jedes Programm hätte somit für Ton, Bild und Synchron jeweils einen Sender und Empfänger gebraucht! Sinnvoller war da schon die Methode, die Synchronfrequenz künstlich mittels einer Stimmgabel zu erzeugen. An der Stimmgabel waren Kontakte angebracht, welche den bereits beschriebenen Zahnkranz als Motorbremse ansteuerten. Damit konnten auch schwache Bildsignale noch synchronisiert werden, oder auch solche Fernseher, welche eine andere Lichtquelle, wie zum Beispiel die Kerrzelle, verwendeten, und somit nicht so leicht das Synchronsignal vom Bildträger trennen konnten. Komplizierte Schaltungen wurden so vermieden.

Andere Lichtquellen:

Die Neonlampen oder noch früheren Glimmlampen hatten einen großen Nachteil, sie waren sehr lichtschwach. Es war zwar seit 1907 bekannt, dass verschiedene Kristalle beim Stromdurchfluss beginnen zu leuchten (was wir heute LED nennen), aber es dauerte bis in die 1960er Jahre, bis die erste LED serienreif hergestellt werden konnte. Schon Paul Nipkow ist 1883 auf eine andere Idee gekommen, welche später auch erfolgreich angewandt wurde: Vor eine starke permanente Lichtquelle (das kann alles sein, zu Nipkows Zeiten eine Petroleumlampe oder Bogenlampe, später auch Quecksilberdampflampen, oder ähnliches) werden zwei Polarisationsfilter gesetzt. Vereinfacht ausgedrückt sind auf diesen Filtern horizontale (oder vertikale) hauchfeiner Linien. Setzt man nun zwei dieser Filter in einem Winkel von 90 Grad gegenüber, ist die Bildfläche komplett abgedeckt, die beiden Filter werden lichtundurchlässig. Man setzt diese Filter heute beispielsweise im 3D-Kino (in der 3D-Brille sind jeweils ein horizontal und ein vertikal polarisierter Filter, so dass jedes Auge nur jeweils ein Bild sehen kann) ein, oder auch für LCDs, auch in Flachbildschirme: Die Flüssigkristalle sind Stäbchenförmig. Bei Stromdurchfluss richten sie sich in eine Richtung aus, ein darüber liegender Polarisationsfilter lässt somit kein Licht mehr durch, sobald an den Flüssigkristallen eine Spannung anliegt.

Beim Fernsehen muss man einen dieser Filter mittels Elektromagneten in Bewegung halten, eine komplette Vierteldrehung ist nicht erforderlich. Dieses Prinzip wurde im Laufe der Zeit stark verbessert, spätere Zellen wie die genannte Kerrzelle verwendeten anstelle eines Filters Flüssigkeiten wie Benzol, an denen eine sehr starke Spannung angelegt wurde. Dadurch konnte die Trägheit von beweglichen Filtern überwunden werden, und noch bessere Kontraste erzielt werden. Diese Elemente empfehlen sich aus Sicherheitsgründen nicht für den Bastler!!

Eine andere Methode für die Großbildprojektion in Kinos war das Zwischenfilmverfahren. Hierzu wurde das Fernsehbild zunächst auf Kinofilm aufgenommen. Dieser Film wurde in der gleichen Maschine sofort entwickelt, fixiert und durch den Projektor auf die Leinwand gebracht. Sollten diese Fernsehaufnahmen nicht bewahrt werden, liefen sie zurück in die Maschine, wo die Beschichtung abgelöst wurde, der Film wurde neu beschichtet und erneut von dem Fernseher belichtet. Die Zeitverzögerung betrug maximal eine halbe Stunde zur tatsächlichen Aufnahme.

Auf diese Weise wurde beispielsweise 1934 das Pferderennen in Derby übertragen. Baird setzte für die Kinoübertragung jeweils drei parallel geschaltete Kameras und Fernseher ein, dadurch wurde für die Besucher im Kino die Qualität auf 90 Zeilen angehoben, die BBC strahlte für die Zuschauer zu Hause nur das Bild der mittleren Kamera aus.

Die deutsche Fernseh-AG setzte damals "Ü-Wagen" ein, auf deren Dach sich eine normale Filmkamera befand. Der Film lief von dort nach unten in den Wagen, wo der Film ebenfalls belichtet, fixiert und von der Nipkow-Scheibe zur Sendung abgetastet wurde. Auf diese Weise konnten Außenaufnahmen gemacht werden, obwohl zu dieser Zeit Kameras mit Nipkowscheibe viel zu Lichtschwach für solche Aufnahmen waren, dies insbesondere bei dem ab 1935 eingesetztem System mit 180 Zeilen.

(Zum Bau von Kameras mit Nipkowscheibe folgt später eine weitere Seite.)

Beispiele für historische Fernseher und Kameras

Zahlreiche Schaltpläne zu historischen mechanischen Fernsehern gibt es unter Diesem Thread im NBTV-Forum.
Sehr viele Bilder und Beschreibungen gibt es hier.