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Die Erfindung betrifft ein Kondensatormikrofon mit einem Mikrofongehäuse, innerhalb dessen eine erste Membran und eine dieser zugeordnete Gegenelektrode in einem geringen Abstand zueinander und eine zweite Membran angeordnet sind, wobei die erste Membran eine Druckaus- gleichsoffnung und das Mikrofon eine Schalleinlassöffnung besitzt.
Ein Kondensatormikrofon dieser Art ist aus der DE 34 15 088 bekannt. Bei der bekannten Kon- struktion sind entweder beide Membranen geschlossen oder beide Membranen mit einer Druck- ausgleichsöffnung versehen. Im ersten Fall ergibt sich eine reduzierte Mikrofonempfindlichkeit, im zweiten Fall besteht die Gefahr eines Eindringens von Schweiss in das Mikrofon.
Ein bekanntes Kondensatormikrofon ist eines vom Typ MKE 2 der Firma Sennheiser eiectronic GmbH & Co. KG. Dieses MKE 2-Mikrofon ist ein dauerpolarisiertes Kondensatormikrofon, welches als hochwertiges, kleines Ansteckmikrofon mit einem Durchmesser von etwa 4-6 mm überall dort eingesetzt wird, wo andere Ansteckmikrofone wegen ihrer grösseren Abmessungen zu auffällig sind.
Solche Klemstmikrofone grösster Qualität werden insbesondere bei Konzertaufführungen, Musicals oder im sonstigen Showbusiness verwendet, bei dem ein Künstler zusätzlich zur Schau- spiel- oder Tanzdarbietung singt oder spricht und das Mikrofon sehr versteckt am Korper des Künstlers angebracht wird, beispielsweise im Haar oder innerhalb des Kostüms mit entsprechender Ausrichtung auf den Mund des Künstlers
Das MKE 2 erfüllt hierbei hochste Ansprüche an Klangqualität und Robustheit und eignet sich für Sprachubertragung und Instrumentenabnahme in allen Bereichen der Liveton-Ubertragungs- technik. Das Gerät lässt sich direkt anschliessen an Geräte mit 12-48 Volt Phantomeinspeisung und ist relativ körperschallunempfindlich und verfügt uber einen sehr linearen Frequenzgang, was zur naturgetreuen Aufnahme sehr wichtig ist.
Unter ungünstigen Umständen, insbesondere dann, wenn der Kunstler stark transpiriert, kann es dazu kommen, dass Schweiss in die Mikrofonkapsel MKE 2 dringt und diese zerstört. Hierzu muss man wissen, dass ein Kondensatormikrofon ein Druckempfanger ist, welcher normalerweise un- empfindlich gegen hohe Luftfeuchtigkeit ist, weil der Luftaustausch durch die Membran vor der Gegenelektrode mit einem empfindlichen Elektret selbst unterbrochen ist. Die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Mikrofons bzw des Mikrofongehäuses gleicht sich nur sehr langsam der äusseren Luftfeuchtigkeit an, weil die Membran im allgemeinen dampfdurchlässig ist. Wenn die Mikrofonkap- sel sauber gefertigt ist, stellt das kein Problem dar. Kritisch ist nur das Eindringen von Salzen, d. h. elektrolytischen Flüssigkeiten, wie sie im menschlichen Schweiss enthalten sind.
Sie würden die Elektretfolie auf der Gegenelektrode sofort entladen. Bei den bekannten Mikrofonen vom Typ MKE 2 ist, wie bei allen anderen Kondensatormikrofonen auch, ein Einspracheloch als Schalldurch- gangsöffnung vorgesehen, durch welche der ankommende Schall in einen Vorraum im Inneren des Mikrofons gelangt und schliesslich auf die Membran trifft. Die Membran ist an einem Membranring angebracht und der Schweiss kann an dem Membranring selbst nicht vorbeidringen, weil dieser in einer Silikondichtung sitzt.
Der Schweiss wird schliesslich durch ein winziges Loch (Öffnung), welches einen Durchmesser von nur 10-30 (im aufweist und welches in der Membran angeordnet ist, in den kritischen Luftspalt zwischen der Membran und der Gegenelektrode gesaugt. Dies fuhrt zur Entladung der Elektretfo- lie Die vorgenannte kleine Membran-Öffnung ist bei Kondensatormikrofonen zum Druckausgleich vorgesehen, damit die Membran nicht bei Luftdruckschwankungen an die Gegenelektrode "an- klatscht", was einerseits zu Beschädigungen und andererseits zu unerwünschten Aufnahmegeräu- schen führen kann. Unabhängig von der Lokalisierung der kleinen Membran-Öffnung ist es kaum zu vermeiden, dass irgendwann Schweiss in den Luftspalt zwischen der Membran und der Gegen- elektrode gelangt und zur Entladung der Elektretfolie führt.
Das Schweissproblem ist seit langerem bekannt und wird bislang beispielsweise dadurch be- kämpft, indem ein vorzugsweise wasserabweisendes, dampf- und schalldurchlässiges Polyester- Vlies vor der Schalleinlassöffnung des Mikrofongehauses angeordnet wird. Darüber hinaus wird die gesamte Mikrofonkapsel samt Lotstellen dicht umspritzt, um das Eindringen von Schweiss auch an anderen Stellen des Mikrofons zu verhindern.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass trotz der vorgenannten Massnahmen keine völlig zuverlässige Schweissabweisung im Mikrofon-Inneren möglich ist, weil unter den ungünstigsten Umstanden immer noch wieder Schweiss in das Kondensatormikrofoninnere gelangt und zu einem Mikrofon- ausfall fuhren kann. Die der Mikrofonkapsel bzw. die der Membran vorgelagerten bekannten Mate-
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rialien sind vor allem abweisend gegen destilliertes Wasser. Sie lassen allerdings Schweiss wegen seiner geringen Oberflächenspannung nach einer gewissen Zeit durchdringen und erfüllen somit nicht die gewünschten Anforderungen, was im schlimmsten Fall zu einem völligen Ausfall des Mikrofons führen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wirkungsvollen Schutz gegen das Ein- dringen von Schweiss in das Mikrofon vorzusehen, damit die vorbeschriebenen Nachteile und Prob- leme überwunden werden.
Erfindungsgemäss wird ein Kondensatormikrofon mit den Merkmalen nach Anspruch 1 vorge- schlagen. Hierbei handelt es sich um ein Kondensatormikrofon mit einem Mikrofongehäuse inner- halb dessen eine erste Membran und eine dieser zugeordneten Gegenelektrode in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind sowie einer Öffnung, durch welche Schallwellen zur Mem- bran gelangen und ferner angeordnet sind ein Membranring, an dessen einer Seite die erste Membran liegt und eine zweite Membran, welche auf der anderen Seite des Membranrings liegt.
Die zweite Membran ist im Gegensatz zu einem offenporigen, schalldurchlässigen Vlies völlig geschlossen, so dass das Problem von auftretender Feuchtigkeit im kritischen Luftspalt zwischen der ersten Membran und der Gegenelektrode nicht mehr auftritt, weil aufgrund der Abgeschlossen- heit der zweiten Membran durch diese quasi eine Schutzwandung vor der ersten Membran aufge- baut ist. Darüber hinaus besitzt die zweite Membran mangels Öffnung keinen Druckausgleich, wie die erste Membran. Die zweite Membran hat ausreichend Platz, den statischen Luftdruckschwan- kungen zu folgen. Die erste Membran kann ihre Ausgleichsöffnung erhalten und bleibt bei stati- schen Luftdruckschwankungen in der definierten Ruhelage in einem Abstand von etwa 10-20 (im vor der Gegenelektrode.
Die durch die Erfindung geschaffene Doppelmembran hat annähernd die gleichen elektrostati- schen Eigenschaften wie die erste Membran allein, wenn die zweite Membran wesentlich leichter vom Gewicht und schwächer gespannt ist, als die erste Membran Verhältnisse von 1 :4 er- reichbar und haben sich als guten Kompromiss herausgestellt. Hierzu kann die zweite Membran vorzugsweise geprägt werden. Beide Membranen des Doppelmembransystems schwingen im gesamten Übertragungsbereich starr gekoppelt, so dass sich keine zusätzlichen Resonanzen ein- stellen, wenn der Abstand der Membranen untereinander klein ist. Dies wird idealerweise dadurch erreicht, dass die zweite Membran direkt vor dem Membranring liegt, während die erste Membran direkt hinter dem Membranring liegt und somit der Membranring für einen konstanten Abstand der beiden Membranen zueinander sorgt.
Aus Fertigungsgesichtspunkten ist es darüber hinaus sehr günstig, wenn beide Membranen auf den entgegen liegenden Seiten des Membranrings angeklebt werden anstatt die erste Membran in das Mikrofonkapselgehäuse einzukleben.
Zum weiteren Schutz der Mikrofonkapsel gegen das Eindringen von Schweiss kann auf dieser eine hydrophobierte Kappe aufgesetzt werden, welche beispielsweise über eine Teflon-Beschich- tung verfügt. Schliesslich kann es auch vorteilhaft sein, zum Schutz des hinteren Mikrofonbereichs, in welchem die Mikrofonkontakte mit dem Kabel verbunden sind, entsprechende Abdeckmatena- lien in diesem Bereich oder seitlich an der Mikrofonkapsel anzubringen, um auch das Eindringen von Schweiss in das Mikrofon an diesen Stellen zu verhindern. Versuche mit Abdeckmatenalien, wie Silikonkautschuk, Polyester oder die Verwendung von Dreikomponentenklebern oder auch SMD-Klebematenalien, haben zu sehr guten Ergebnissen geführt und es konnte mit diesen Materi- alien eine sehr gute Abdichtung des Mikrofons im hinteren Bereich erzielt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung näher dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Kondensatormikrofonkapsel etwa im Massstab 10:1.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Kondensatormikrofonkapsel mit Schrumpfteil etwa im Massstab 5:1.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemässe Kondensatormikrofonkapsel 1 mit einem Gehäuse 2, welches innerhalb eines Schrumpfteils 3 liegt, welches sowohl die Mikrofonkapsel 1, als auch deren Kontaktierung 4 sowie einen Teil des an den Kontakten 4 angebrachten Kabels 5 umfasst Ferner ist die Mikrofonkapsel, wie auch das Kabel, mit dem Schrumpfteil verklebt, wobei als Kleber beispielsweise ein SMD-Kleber oder ein Zweikomponentenkleber verwendet wird, so dass in den hinteren Bereich und den seitlichen Bereich der Mikrofonkapsel kein Schweiss von
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aussen eindringen kann. Es versteht sich von selbst, dass sämtliche Abmassungen in Fig. 1 wie auch in Fig. 2 nur beispielhaft sind und keinesfalls die Erfindung auf eine Mikrofonkapsel bzw. auf ein Mikrofon der gezeigten Abmasse beschränkt ist.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt im Massstab 10 :1 eineerfindungsgemässe Mikrofonkapsel 10 mit einem Gehäuse 30, welches mit einer Kontaktplatte 15, beispielsweise durch Laserschweissung, verbunden ist. Im vorderen Bereich der Mikrofonkapsel weist das Gehäuse 30 eine Schallemlass- öffnung 90 - auch Einspracheloch genannt-, durch welche Schall in den inneren Vorraum der Mikrofonkapsel gelangen kann. Im vorderen Gehausebereich ist dieses am Rand zum Mikrofon- kapselinneren hin heruntergezogen und zur Mittelachse 25 ist das Gehäuse leicht querschnittkon- vex geformt, wobei die Schalleinlassöffnung 90 als kreisrundes Loch im Zentrum des äusseren, vorderen Gehäusebereichs eingelassen ist. Innenseitig liegt im Randbereich des Gehäuses eine Silikondichtung 60, beispielsweise als Ring.
Der Vorraum 100 wird durch eine zweite Membran 70 begrenzt Diese Membran liegt an der Vorderseite eines Membranrings 20, an dessen Hinterseite die erste Membran 80 angeordnet ist. Vorzugsweise sind sowohl die zweite als auch die erste Membran am Membranring angeklebt.
Die zweite Membran ist völlig geschlossen, während die erste Membran im Zentralbereich eine winzige Öffnung von nur 10-30 m Durchmesser aufweist An die erste Membran 80 schliesst sich ein Abstandsring 40 an, welcher nur eine Dicke von etwa 10 m aufweist und als Abstandshalter zur Gegenelektrode 50 dient, welche ebenfalls am Abstandsring 40 anliegt. Es ist möglich, dass die Dicke des Abstandsrings zwischen 10 und 50 m schwankt und somit für einen entsprechenden Abstand der Gegenelektrode 50 zur ersten Membran 80 sorgt. Die kleine Öffnung 110 dient als Druckausgleich, damit die erste Membran 80 bei Luftdruckschwankungen nicht an die Gegenelek- trode 50 anklatscht, was zu Wiedergabebeeinträchtigungen, Beschädigungen oder gar zur Zerstö- rung der Mikrofonkapsel führen kann.
Auf der Gegenelektrode ist - nicht dargestellt - eine Elektret- folie als Elektretschicht angebracht.
Das Dickenverhältnis der ersten zur zweiten Membran kann beispielsweise im Bereich von etwa 3-4:1 liegen. Die absolute Dicke der zweiten Membran kann hierbei 1 m betragen. Das Verhaltnis der Steifigkeiten der zweiten zur ersten Membran liegt bei etwa 1:4.
Die zweite Membran 70 besitzt mangels Öffnung keinen Druckausgleich. Sie hat jedoch aus- reichend Platz, den statischen Luftdruckschwankungen zu folgen. Die erste und zweite Membran bilden eine Doppelmembran und haben aufgrund ihrer Anpassung in etwa die gleichen Eigenschaf- ten, wie die erste Membran 80 allein, wenn die zweite Membran 70 - wie oben beschrieben - wesentlich leichter und schwächer gespannt ist als die erste Membran 80. Die zweite Membran 70 kann geprägt werden.
Die Membranen des Doppelmembransystems schwingen im gesamten Übertragungsbereich starr gekoppelt, so dass sich keine zusätzlichen Resonanzen einstellen, wenn der Abstand der Membran untereinander klein ist.
Aus Fertigungsgesichtspunkten ist es sehr günstig, wenn die beiden Membranen an dem Mem- branring 20 angeklebt sind, anstatt die erste Membran 70 in das Kapselgehäuse 30 einzukleben
Es versteht sich von selbst, dass die Mikrofonkapsel aussenseitig mit einer Kappe versehen wer- den kann, welche für weitere schalldurchlässige Schichten, z. B. Vliese, verfügt oder welche eine hydrophobierte Schicht, z. B. eine Teflonbeschichtung aufweist.
Auch empfiehlt es sich aus vielerlei Gründen, dass die Kappe eine Gaze aufweist, um auch das Eindringen von grobkormgen Partikeln in den Vorraum des Mikrofons zu verhindern
In Versuchen konnte bestätigt werden, dass das Doppelmembransystem einerseits das Eindrin- gen von Schweiss in den Bereich der ersten Membran 80 bzw. in den Raum zwischen der erstem Membran 80 und der Gegenelektrode 50 zu verhindern ist und andererseits das Mikrofon nach wie vor hochste Ansprüche an Klangqualität und Robustheit erfüllt und darüber hinaus einen fast linearen Frequenzgang wie auch das bekannten MKE 2 aufweist.
Das beschriebene und dargestellte Mikrofon weist eine Kugelcharakteristik auf verfügt über ei- nen Übertragungsbereich von 20-20. 000 Hz, sowie über einen Freifeldleerlaufübertragungsfaktor (1 KHz) von 10 mV/pa +-2,5 dB. Die Nennimpendanz liegt bei 50 Ohm und die Anschluss-Abschluss- Impendanz liegt bei 1000 Ohm. Der Ersatzgerauschpegel (IEC 651) lag bei einer A-Bewertung bei 27 dB, bei CCIR (CCIR 4683) -Bewertung bei 38 dB. Der Grenzschalldruckpegel lag bei 100-130 dB bei einer Frequenz von 1 KHz (Klirrfaktor etwa 1 %) und der Speisestrom bei etwa
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6 mA. Das gesamte Mikrofonkapselgewicht liegt dabei bei etwa 1 g (!).
Bei der Liveübertragung von Musicals oder Livekonzerten von Showgruppen werden erfin- dungsgemässe Ansteckmikrofone kopfüber auf der Stirn oder in der Frisur getragen. Hierbei kann Schweiss sowohl vorne ins Mikrofon, wo sonst nur der Schall eintreten soll, als auch im hinteren Bereich der elektrischen Anschlüsse der Mikrofonkapsel eindringen. Der Schweiss kann z. B. am Kabel entlang direkt unter den Knickschutz an die elektrischen Anschlüsse der Mikrofonkapsel gelangen und dort das Ausgangssignal des Mikrofons kurzschliessen. Der üblicherweise ange- spritzte Knickschutz ist, sowohl auf dem Kabelmantel, als auch am Mikrofonkapselgehäuse nicht dicht und kann vom Schweiss mühelos unterwandert werden. Es wird vorgeschlagen, eine Ver- gussmasse zuvor auf die elektrischen Anschlüsse der Mikrofonkapsel aufzutragen.
Diese Verguss- masse sollte auf dem Metall, Lötzinn, welches eventuell noch Flussmittelrückstände oder Isolie- rungsbestandteile aufweist, und den einzelnen anzuschliessenden Kabeladern besonders gut dich- tend haften. Als geeignetes Material für eine solche Vergussmasse kann Material verwendet wer- den, welches in der Elektronik, z. B zum Abdecken von Hybrid-Schaltungen verwendet wird. Vor- teilhaft sind Vergussmassen-Materialien, wie Zweikomponenten-Polyurethean-Giessharz, Zweikom- ponenten-Epoxyd-Giessharz, Silikonkautschuk oder Einkomponenten-Epoxyd-Giessharzkleber, wel- che auch zum Kleben von SMD-Teilen vor der Wellenlötung verwendet wird.
Nach dem Aufbringen der Vergussmasse wird die Mikrofonkapsel mit Ihren Anschlüssen und der Anfang des Kabelmantels als Ganzes ummantelt Zusätzlich kann eine Verklebung besondere Sicherheit gegen das Unterkriechen durch Schweiss bieten. Schliesslich wird der Schrumpfschlauch - hier Fig 1 - innenseitig mit Schmelzkleber versehen. Beim Schrumpfprozess selbst wird auch der Kleber aktiviert, welcher nach Abkühlung aushärtet. Es kann auch geeignet sein, Gummitüllen, z. B. aus Neopren, die z. B. mit loktite 480 Zyanacrylat mit Gummianteil mit dem Kabelmantel aus Poly- urethean ideal zu verkleben.
Schliesslich kann auch eine günstige Wahl des Spritzmaterials für den Kabelknickschutz ver- hindern, dass Schweiss von hinten in den hinteren Teil der Mikrofonkapsel eindringt. Das Spritzma- terial sollte den Kabelmantel leicht anlösen und ein elastischer, thermoplastischer Polyester für ein Polyurethean-Kabelmantel hat sich als geeignet erwiesen.
Als zusätzlicher Schutz des vorderen Mikrofonkapselbereichs kann ein hydrophobiertes Gitter dienen, welches der Schalleinlassöffnung vorgelagert wird. Die Verwendung von Fliessstoffen, z. B.
Goretex, ist ebenfalls besser als herkömmliche Polyestergewebe
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kondensatormikrofon mit einem Mikrofongehause (30), innerhalb dessen eine erste Mem- bran (80) und eine dieser zugeordnete Gegenelektrode (50) in einem geringen Abstand zueinander und eine zweite Membran (70) angeordnet sind, wobei die erste Membran eine
Druckausgleichsöffnung (110) und das Mikrofon eine Schalleinlassöffnung (90) besitzt, gekennzeichnet durch einen Membranring (20), an dessen einer Seite die erste Membran (80) und an dessen anderer Seite die zweite Membran (70) angeordnet ist, wobei die zwei- te Membran geschlossen ist.