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Elelttromechanische Sclnvingeinrichtung.
Die Erfindung richtet sich auf eine elektromechanische Sehwingeinriehtung, z. B. für akustische Instrumente.
Ein Zweck der Erfindung ist, bei einer elektrischen Sehwingeinriehtung zur Umwandlung elek-
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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist eine Verminderung der schädlichen Wirkungen, die daraus erwachsen, dass der mechanische Sehwingteil eine beträchtliche Masse besitzt, deren wirksamer, für die Arbeitsleistung ins Spiel kommender Teil sich mit der Schwingungszahl ändert.
Wird einem Lautsprecher eine Wechselspannung von gleichbleibender Schwingungszahl plötzlich aufgedrückt, so vergeht bekanntlieh eine gewisse Zeit, bevor die mechanischen Schwingungen der Lautsprechermembran in der Wellenform mit den aufgedrückten Schwingungen übereinstimmen. Dieser Zeitverlust findet sieh unvermeidlich bei jeder Vorrichtung, bei der eine Masse in Schwingung zu setzen ist.
Man hat viel Mühe darauf verwendet, dieses Nachhinken zu verringern, indem man die schwingenden Teile ausserordentlich leicht gestaltete. Aber es leuchtet ein, dass, da eine Membran zur Übertragung ihrer Schwingungen auf die umgebende Luft eine beträchtliche Widerstandsfähigkeit aufweisen muss, der Verringerung der Masse der schwingenden Teile praktische Grenzen gezogen sind.
Der-Umstand ferner, dass ein Lautsprecher Arbeit leisten muss, um Töne auszusenden, verschlechtert die Treue, mit der die ihm zugeführten elektrischen Schwingungen in Töne umgewandelt werden.
Gemäss der Erfindung wird nun ein berichtigender Einfluss herbeigeführt, der in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den aufgedrückten und den erzeugten Wellenformen auf den schwingenden Kreis derart einwirkt, dass die Abweichung verringert wird.
Es versteht sieh, dass beim Vergleich der Wellenform der erzeugenden und der erzeugten Schwin-
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den jeweiligen Verhältnissen herangezogen werden müssen. Will man beispielsweise bei der Umwandlung elektrischer in mechanische Schwingungen eine mechanische Schwingung hervorrufen, deren Geschwindigkeit dem angewendeten Strom verhältnisgleich ist, so sind es die Wellenformen des Stromes und der
Geschwindigkeit, die verglichen werden müssen.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Nach Fig. 1 ist der eine Pol eines drahtlosen Empfängers 1 oder einer sonstigen Ausgangsquelle elektrischer, in Töne umzuwandelnder Schwingungen geerdet, der andere mit dem Gitter einer Röhre 1'1 sowie mit dem Gitter einer zweiten Röhre 1'2 verbunden ; beide Gitter sind über einen Gitterabflusswiderstand 2 und eine Gittervorspannungsbatterie 3 hinweg geerdet. Die Anoden der Röhren und V2 sind durch Drosselspulen 4 bzw. 3 an den positiven Pol einer nicht dargestellten Stromquelle hoher Spannung angeschlossen.
Die Anode der Röhre ? 1 ist ferner mit dem einen Pol der Antriebsspule 8 eines Lautsprechers verbunden, u. zw. über einen Kondensator 6 und den Sekundärstromkreis eines schematisch durch das Rechteck 7 dargestellten Verstärkers ; es mag dies beispielsweise die Sekundärwirkung eines Transformators sein. Die Spule 8 ist in bekannter Weise in dem ringförmigen Luftspalt eines Magnetes schwingend gelagert und an einer gleichfalls in bekannter Weise angebrachten kegeligen Membran 9 befestigt. Im einzelnen ist die Anordnung des Lautsprechers nicht dargestellt, da sie bekannt ist. Der
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Pol einer Leerlaufspule 11 verbunden, deren anderer Pol gleichfalls geerdet ist.
Auch die Spule 11 ist in dem ringförmigen Luftspalt eines nicht dargestellten Magnetes schwingend gelagert und hängt beispielsweise an gestrichelt dargestellten Bändern 12, um möglichst geringen elastischen Hemmungen ausgesetzt zu sein. Da die Spule 11 keine nennenswerte Arbeit zu leisten hat, kann sie ganz leicht gehalten sein und sie soll so wenig als möglich strahlende Oberfläche aufweisen.
Die Spulen 8 und 11 samt ihren
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Teile der Spulen 8 und 11, die gegebenenfalls auf metallkern gewiekelt sein können, oder Metallfortsätze der Spulen schwingen innerhalb der festen zylindrischen Elektroden l') und 14 und in ihrer unmittelbaren Nähe ; die Elektroden sind miteinander und mit dem einen Primärpol des Verstärkers 7 verbunden, während der andere Primärpol geerdet ist. Der Verstärker 7 ist von der bekannten, zur Verwendung bei sogenannten Kondensatormikrophonen geeigneten Gattung, d. h. Veränderungen in der
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Sekundärkreis des Verstärkers. Die Spulen 8 und 11 sind so geschaltet, dass sie mit entgegengesetzter Phase schwingen.
Werden im Betrieb elektrische Schwingungen, entsprechend den Tönen, durch den Empfänger 1
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Phase zum Schwingen. Bewegt sieh also Spule 8 in gleicher Weise wie Spule 11, so wird eine Abnahme in der Kapazität zwischen Spule 8 und Elektrode 1.'3 durch eine entsprechende Kapazitätszunahme zwischen Spule 11 und Elektrode 14 ausgeglichen und der Wert der Kapazität, die parallel zum Primärstromkreis des Verstärkers 7 geschaltet ist, bleibt unverändert. Entspricht aber die Bewegung der Spule 8 nicht derjenigen der Spule 11, so tritt eine Änderung der parallel zum Primärkreis des Verstärkers 7 liegenden Kapazität entsprechend dem Unterschied zwischen den Bewegungen der beiden Spulen ein und es werden
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zu bringen.
Da der Spule 11 nur eine unwesentliche Arbeit abverlangt wird, da sie ferner leicht ist und sehr
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tischen Schwingungen besser anzupassen als die Schwingungen der Spule 8 und die erwähnte beriehtigende elektrische Wirkung sucht daher auch die Spule 8 dazu zu bringen, sich den aufgedrückten elektrischen Schwingungen besser anzupassen, als dies ohne jene Berichtigung der Fall sein würde.
Der Stromkreis des Verstärkers 7 ist natürlich so gestaltet, dass er nur eine unbedeutende Phasenverschiebung der durch ihn durchtretenden Schwingungen hervorruft oder wenigstens eine Phasenver-
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lichen dieselbe ist, so dass sich die Phasenverschiebung in bekannter Weise berichtigen lässt. Auch die
Verbindungen sind natürlich so angeordnet, dass die erörterten Wirkungen zustandekommen ; d. h. wenn
Spule 8 hinter Spule 11 zurückbleibt, muss der berichtigende Einfluss zu den Schwingungen von Röhre fi aus hinzutreten und sie unterstützen und umgekehrt. Geeignete Vorrichtungen zum Verstellen der Phasen können zu diesem Zweck in den Kreis eingeschaltet sein.
Wenn man will, kann die Spule 11 mit einer Dämpfung versehen sein, doch soll die Dämpfung vor- zugsweise keine Rückwirkung äussern. Beispielsweise kann man eine Wirbelstromdämpfung verwenden und in diesem Falle kann die zylindrische Elektrode 14 die Form eines in sich geschlossenen Ringes haben.
Will man nur wenig dämpfen, so kann die Elektrode geschlitzt sein.
Es versteht sieh, dass man jede gewünschte Zahl von Verstärkerstufen bei den durch die Röhren 1'1 und r2 dargestellten Verstärkern benutzen kann ; ferner kann eine Vorrichtung zum Regeln des Volumens für den Verstärker vorgesehen sein, damit sich die Schwingungsweite der Leerlaufspule 11 verstellen lässt.
Der Luftraum zwischen der Elektrode 14 und der Spule 11 kann kleiner als derjenige zwischen der Elektrode und der Spule 8 sein, damit man für Spule 11 nur eine geringere Verschiebung braucht als für Spule 8, um eine bestimmte Kapazitätsänderung zu erzielen. Indem man die Schwingungsweite der Leerlaufspule gering hält, vermag man zu erreichen, dass die Wellenform ihrer Bewegungen sehr genau mit derjenigen der aufgedruckten elektrischen Schwingungen übereinstimmt.
Zur Ausschaltung unerwünschter Wirkungen infolge der Schwingungen der Leerlaufspule in dem kleinen Luftraum zwischen den Magnetpolen können die Leerlaufspulen und ihr Magnet gegebenenfalls unter Vakuum gehalten werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss Fig. 2 liegt an den Polen der Ausgangsquelle J ! für die Schwingungen ein Potentiometer 15, von dem ein Anzapfpunkt mit dem Gitter der Röhre 1'2 verbunden ist. Die Anode der Röhre/2 ist mit der einen Primärwicklung 16 eines Transformators 17 verbunden. Die Anode der Röhre/'1 ist an die Spule 8 des Lautspreehers angeschlossen, u. zw. über die Sekundärwicklung eines Transformators 18. Die Kapazität des durch die Spule 8 und die feste Elektrode gebildeten Kondensators liegt an den Primärpolen des Verstärkers 7, dessen Sekundärkreis an eine zweite Primärwicklung des Transformators 17 angeschlossen ist.
Von der Sekundärwicklung des Trans-
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formators 17 geht eine Leitung zum Primärkreis eines Verstärkers 20, dessen Sekundärkreis an die Primär- wicklung des Transformators 18 angeschlossen ist. Die Schaltung ist derart, dass, wenn die vom Konden- sator 8, li) erzeugten, durch den Verstärker 7 verstärkten und der Wicklung 19 aufgedrückten elektrischen
Schwingungen von derselben Form sind wie diejenigen, welche von dem Potentiometer 15 kommen und der Wicklung 16 zugeleitet werden, keine elektromotorische Kraft in der Sekundärwicklung des Transformators 17 erzeugt wird.
Besteht dagegen ein Unterschied zwischen diesen Wellenformen, so wirkt auf den Primärkreis des Verstärkers 20 eine berichtigende elektromotorische Kraft und ruft über den Transformator 18 einen berichtigenden Einfluss in Spule 8 hervor. Es ergibt sich, dass die Potentialdifferenzen zwischen den Klemmen des Verstärkers 7 der Verstellung der Spule 8 gegenüber der Elektrode 13 verhältnisgleich sind, und wenn man erreichen will, dass die Spannung in Spule 19 der Beschleunigung von
Spule 8 verhältnisgleich ist, so braucht man einen Stromkreis, um die Potentialdifferenzen von dem Kondensator 8, 13 zweimal zu differenzieren. Die Rechtecke 21 und 22 stellen solche Differenzier-oder Integrierkreise bekannter Gattung dar, die zugleich Vorrichtungen zum Verschieben der Phasen enthalten mögen.
Da Potentialänderungen im Primärkreis des Verstärkers 7 durch die Kapazität zwischen zwei elektrischen Elementen erzeugt werden, müssen die erwähnten Potentialänderungen den Änderungen in der Verstellung der Spule 8 im Verhältnis zu Spule 11 entsprechen (Fig. 1). Es kann jedoch notwendig werden, dem Primärkreis des Verstärkers 7 Spannungen aufzudrüeken, die den relativen Geschwindigkeiten der Spulen 8 und 11 proportional sind. Dies könnte durch Anwendung elektromagnetischer Induktion zur Erzeugung einer berichtigenden Spannung statt der in Fig. 1 veranschaulichten elektrostatischen Anordnung geschehen.
Ist es jedoch erwünscht, die elektrostatische Anordnung beizubehalten und nichtsdestoweniger eine Spannung zu erhalten, die den relativen Geschwindigkeiten der Spulen 8 und 11 proportional ist, so kann dies durch Differentation der Wellenform der Primärkreisspannung geschehen. Der Ausdruck Differentation"ist hiebei im mathematischen Sinn aufzufassen. Es kann daher die die Be- ziehung zwischen Verstellung und Zeit darstellende Kurve einmal differnziert werden, wobei sich eine die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Zeit darstellende Kurve ergibt. Falls es jedoch erwünscht
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