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Mikrotelephon.
Die Erfindung bezieht sich auf Telephongarnituren. bei welchen der Sender und Empfänger an einem gemeinsamen, allgemein als Mikrotelephon oder Telephon-Xandgarnitur bezeichneten Hälter montiert sind.
Es ist bekannt, dass, wenn das Telephon und Mikrophon einer 8prechgarnitur an einem gemein- samen Handgriff befestigt sind, oft ein Geräusch, gewöhnlich als Summen oder Pfeifen, wahrgenommen wird, wenn der Apparat in Verwendung genommen wird. Diese unerwünschte Wirkung, welche ihre
Ursache darin hat, dass die im Empfänger einer Handgarnitur erzeugten Schwingungen durch den Handgriff auf den empfindlichen Sender dieser Garnitur zurückwirken, war bisher der Verwendung hochwirksamer Empfänger und Sender hinderlich, da durch ihre höhere Empfindlichkeit bzw. Wirksamkeit die Bedingungen eingeschränkt werden, unter welchen diese Garnituren ohne Pfeifen oder Summen verwendet werden können.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein Mikrotelephon vorzusehen, das mit einem hochwirksamen Sender und Empfänger versehen werden kann, und welches unter normalen Betriebsbedingungen nicht zu pfeifen bestrebt ist.
Es wurde nun gefunden, dass das Pfeifen, welches in diesen Sprechgarnituren auftritt, von der
Grösse eines besonderen Verhältnisses im Vergleich zur Übertragungsimpedanz abhängt, welche Übertragerimpedanz die Garnitur über den elektrischen Stromkreis aufweist.
Dieses besondere Verhältnis, das weiterhin als Schwingungsverhältnis bezeichnet wird, ist das Verhältnis der Spannung, die im Sender infolge der ihm von Empfänger übermittelten mechanischen und akustischen Schwingungen erzeugt wird, zum Empfängerstrom, der diese Schwingungen verursacht.
Die Übertragungsimpedanz ist das Verhältnis der im Sender etzeugten Spannung zum Stiom, der durch ihn im Empfänger hervorgerufen wird. Wenn das Schwingungsverhältnis gleich ist der Übertragungsimpedanz, so wird ein dauerndes Pfeifen eintreten. Bei Verkleinerung des Schwingungsverhältnisses wird ein schwächeres Pfeifen stattfinden. Die veränderlichen Faktoren, welche den äussersten Wert des Schwingungsverhältnisses beeinflussen, sind :
Impedanz des Empfängers,
Impedanz des Senders,
Wirkungsgrad des Empfängers.
Wirkungsgrad des Senders, mechanische Konstruktion der Sprechgarnitur.
Bisher wurde diesen verschiedenen Faktoren keine grosse Aufmerksamkeit gezollt, was zur Folge hatte, dass nur Empfänger und Sender von verhältnismässig geringer Empfindlichkeit bzw. Wirkungsgrad verwendet werden konnten, um ein Pfeifen zu vermeiden.
Es wurde nun gefunden, dass eine Handgarnitur oder ein Mikrotelephon derart konstruiert werden kann, dass das Schwingungsverhältnis innerhalb eines zulässigen Masses gehalten wird, selbst wenn hochempfindliche Empfänger und Sender verwendet werden.
Im allgemeinen sind die Impedanzen des Empfängers und Senders durch die Charakteristiken der elektrischen Stromkreise, mit welchen sie Verwendung finden, bestimmt und werden dieselben daher weiterhin als konstante Faktoren betrachtet.
Die mechanische Konstruktion der Handgarnitur beeinflusst direkt die akustische und mechanische Kupplung zwischen Empfänger und Sender. Die erstere stammt von der Wirkung her, die im Sender
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und in der Membrane a. is Empfänger durch die Schallwellen hervorgebracht wird. die vom Empfänger ausgehen, und die letztere stammt von der mechanischen Vibration des Empfängergehäuses, welches
Schwingungen über den Handgriff zum Sender leitet. Infolge der gegenseitigen Lage (Zusammenbau) des Empfängers und Senders in einer Handgarnitur ist die akustische Kupplung gewöhnlich zu klein als dass deren Einfluss von Bedeutung wäre ; diese Kupplung wird daher im Nachstehenden nicht berück- sichtigt.
Die mechanische Kupplung wird am besten als mechanische Übertragungsfäbigkeit zwischen Empfänger und Sender definiert.
Ein Anwachsen dieser mechanischen Übertragungsfähigkeit bewirkt ein stärkeres Pfeifen und ist es daher erwünscht, diesen Faktor so klein als möglich zu machen.
Eine hohe mechanische Übertragungsfähigkeit resultiert aus der mechanischen Resonanz der Handgarnitur oder eines Teiles derselben. Eine andere Resonanz, als die vom Handgriff, rührt entweder von, der Schwingung des Gehäuses des Senders und Empfängers her oder von zwei Teilen, die miteinander verbunden sind und entsprechend der Elastizität ihres Vereinigungsmittels mitschwingen.
Die elektrischen Stromkreise in Stationsausrüstungen sind so bemessen, dass sie ihre kleinsten Übertragungsimpedanzwerte zwischen Frequenzen von annähernd 600 und 1800 Perioden pro Sekunde besitzen, welcher Frequenzbereich ungefähr dem wichtigsten Sprechfrequenzbereieh entspricht.
Um nun zwecks Vermeidung des Pfeifens das Schwingungsverhältnis niedrig zu halten ist es notwendig, jede mechanische Resonanz innerhalb dieses Frequenzbereiches tunlichst zu vermeiden.
Wenn die Handgarnitur so konstruiert wird, dass ihre ganze mechanische Resonanz unter der Frequenz von 600 Perioden bleibt, so wird das Schwingungsverhältnis auf ein Minimum gebracht. Dies würde aber die Verwendung von verhältnismässig schweren und flexiblen Teilen bedingen und würde einen Handgriff ergeben, der zum Gebrauche bei den üblichen Telephonstationen nicht leicht verwendbar wäre. Ausserdem würde der Handgriff einer solchen Garnitur eine Reihe von Obertönen besitzen, deren Frequeng innerhalb des oben erwähnten Bereiches fallen würde.
Es wird daher vorgezogen, die Teile des Handgriffes leicht und starr, die Gehäusewände des Senders und Empfängers möglichst steif, sowie alle Verbindungen zwischen den verschiedenen Teilen ausserordentlich dicht zu machen, um ihre Elastizität zu erhöhen, und ferner einen Handgriff derart zu bauen, dass die Frequenz seiner Eigenschwingung so hoch ist, als es mit den Betriebsbedingungen für dessen Gebrauch verträglich ist, so dass auf diese Art eine Xandgatnitur mit niedrigem Sehwingungsverhältnis geschaffen wird.
Es wurde gefunden, dass das Schwingen eines solchen Handgriffes während des Betriebes in Transversalwellen stattfindet und die Frequenz seiner Grundschwingung oder seine niederste Frequenz für stehende Wellen angenähertproportionalistdem Trägheitsradiusjedes Querschnittes bezüglich der neutralen Achse des Querschnittes und der Schallgeschwindigkeit im Medium, welche Schallgeschwindigkeit proportional der Quadratwurzel aus dem Verhältnis des Raumkoeffizienten der Elastizität des Materiales zu seiner Dichte ist.
Der Trägheitsradius eines festen Körpers ist bekanntlich gleich der Entfernung jenes Punktes in dem festen Körper von einer gegebenen Achse, an welchem, wenn seine ganze Masse konzentriert werden könnte, sein Trägheitsmoment unverändert sein würde. Der Wert des Trägheitsmomentes um eine Achse kann ermittelt werden, indem man den Grenzwert der Summe aus den Produkten der Massen der Element ar teilehen, aus denen der feste Körper besteht, und der Quadrate ihrer Entfernungen von der Achse nimmt.
Wie bemerkt, ist der Trägheitsradius von dem hier gesprochen wird, jener des Querschnittes bezüglich der neutralen Faser des Querschnittes.
Um die Grundfrequenz der Schwingungen des Handgriffes zu erhöhen, ist es notwendig, einen Querschnitt mit grossem Trägheitsradius, wie oben erwähnt, zu benutzen oder ein Material, bei welchem das Verhältnis des Elastizitätskoeffizienten zur Dichte möglichst gross ist, oder beide Arten kombiniert zu verwenden.
Die Eigenschwingung des Handgriffes soll erfarungsgemäss nicht kleiner als ungefähr 1000 Perioden pro Sekunde sein.
Um das Auftreten mechanischer Resonanz in den Gehäusewänden des Apparates zu verhindern. wurde es für notwendig gefunden, dieselben verhältnismässig dick und starr zu machen. Die Bestandteile des Gehäuses müssen daher dicht zusammengehalten werden. Wo daher ebene Flächen aufeinanderstossen, müssen dieselben genau angepasst sein und die Schrauben oder anderen Organe zum Zusammenhalten dieser Teile müssen dicht und gut eingepasst sein. In manchen Fällen ist es wünschenswert. ein Blatt Papier oder ein anderes nachgiebiges Material zwischen die Teile zu geben, um irgendwelche Unebenheiten in den Stossflächen auszugleichen.
Es sind mindestens drei Faktoren von beträchtlicher Wichtigkeit vorhanden, welche die Übertragung transversaler Wellen durch den Handgriff der Garnitur bestimmen, nämlich :
1. Der Trägheitsradius des Querschnittes bezüglich der neutralen Faser des Querschnittes.
2. die Dimensionen dieses Querschnittes senkrecht zur Richtung nach Punkt 1 ;
3. das Material, aus welchem der Handgriff besteht.
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Der vorher erwähnte Trägheitsradius muss so gross sein, als es die Konstruktion der Handgarnitur erlaubt. Durch Vergrössern des Querschnittes in der Richtung nach Punkt 2 wird die mechanische Über-
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griffes vergrössert werden. Die Auswahl des Materiales für den Handgriff der Garnitur wird vom Verhältnis des Elastizitätskoeffizienten zur Dichte des Materiales abhängen, sowie von seiner inneren Dämpfung oder Molekularreibung bei Biegungsbeanspruchung.
Wenn das Verhältnis des Elastizitätskoeffizienten zur Dichte allein betrachtet wird, so wurde gefunden, dass Metalle wie Aluminium, Stahl oder ihre Legierungen am besten für Handgriffe bei Hand- garnituren geeignet sind.
Es gibt, aber noch andere Materialien, wie z. B. Phenolkondensationsprodukte, die eine niedrigere innere Dämpfung besitzen, als metallische Stoffe und werden erstere aus diesem Grunde in vielen Fällen bevorzugt.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Mikrotelephon-oder Telephonhandgarnitur mit einem aus einem I-Träger gebildeten Handgriff und Fig. 2 den Querschnitt dieses Handgriffes. Fig. 3 veranschaulicht eine bevorzugte Form der Handgainitur. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt derselben und lässt die Beziehung dieses Querschnittes zu jenem des I-Trägerhandgriffes erkennen, Fig. 5 zeigt einen nahe dem Ende des Handgriffes geführten Querschnitt.
Es wurde gefunden, dass ein Handgriff von I-Trägerform, ähnlich wie in Fig. 1 gezeigt, die vorher verlangten Bedingungen für einen idealen Handgriff einer Telephonhandgarnitur erfüllt. In Fig. 1 bezeichnet 1 den Handgriff, 2 das Empfängergehäuse und 3 das Sendergehäuse. Es ist aber klar, dass ein solcher Handgriff schwer zu erfassen und zu halten ist und muss daher dieser Umstand für die Konstruktion eines geeigneten Handgriffes in Berücksichtigung gezogen werden. Durch eine Abänderung der 7-Träger- konstruktion, nämlich durch Verlegen der Masse eines ihrer Köpfe oder Flanschen, die normal die äusseren Teile des I-Trägers bilden, wird ein zweckentsprechender Handgriff erhalten, der geeignet ist, vom elektrischen Standpunkt aus die I-Trägerform (Fig. 1) vollwertig zu ersetzen.
Auf dem anderen Flansch oder Kopfteil sind die Sender-und Empfängergehäuse montiert.
Die Konstruktion kann aus Fig. 4 ersehen werden, wo die Teile 4 und 5 des unteren Flansches nach 6 und 7 verlegt erscheinen.
Eine weitere Verbesserung, um den Handgriff noch verwendbarer zu machen, und ihm schönes Aussehen zu geben, besteht darin, dass der Querschnitt durch allmähliche Verminderung beider Dimensionen von der Mitte des Handgriffes aus gegen die Enden zu verjüngt ist. Fig. 5 zeigt den kleineren Endquerschnitt.
Nach Fig. 3 sind die Gehäuse 2 und 3 am oben beschriebenen Handgriffe 8 montiert. Es sind
Ansätze 9 und 10 an jedem Ende des Handgriffes vorgesehen, auf welchen die Gehäuse angebracht sind.
Die Verminderung des Querschnittes des Handgriffes verläuft gleichförmig bis zu diesen Ansätzen, so dass die Abmessungen nur wenig geändert zu werden brauchen, um den Handgriff an jedem Ende so zu gestalten, dass die bezüglichen Gehäuse leicht angebracht werden können.
In der bevorzugten Form der Erfindung werden gegossene Isoliermateiialien, hauptsächlich Phenolkondensationsprodukte für den Handgriff und die Gehäuse verwendet. Oblgeich der ganze Satz in einem
Stücke hergestellt werden kann und daher nur ein einziger Gussarbeitsgang nötig ist, so ist es für die Praxis doch angezeigt, jeden Teil besonders zu giessen bzw. zu foimen.
Zur elektrischen Verbindung der Stromkreise in diesen Gehäusen sind metallische Leiter 11 und 12 im Handgriffe von einem Ende desselben zum anderen eingebettet. Die Leiter können einfache Drähte, Streifen oder Stäbe sein, die mit den Empfänger- und Senderklemmen in bekannter Weise verbunden sind oder können aus einer einzigen metallischen Röhre bestehen, durch welche isolierte Drähte hindurchgehen. Durch eine kleine Öffnung 13 geht die Leitungsschnur, welche die Garnitur mit der Übertragerlinie verbindet.
Ausserdem, dass diese Konstruktionsart die elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen sichert, bietet diese Art zugleich auch ein Mittel zur Verstärkung des Handgriffes.
Die Gehäuse sind an dem Handgriff in irgendeiner bekannten Weise gesichert, nur müssen die aneinanderstossenden Flächen so eben bzw. aneinanderpassend als möglich gemacht sein, um den un- erwünschten Einfluss irgendeiner Unebeneheit auszuschliessen. Es kann jedoch eine Unterlage jM vorteilhaft aus Papier zwischen Gehäuse und Handgriff eingeschaltet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mikrotelephon mit einem Empfängergehäuse, einem Sendergehäuse und einem diese Gehäuse verbindenden Handgriff, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Handgriff eine ebene oder nahezu ebene Begrenzungsfläche (8) Fig. 3 an deren entgegengesetzten Enden diese Gehäuse gelagert sind, und einen Mittelquerschnitt (Fig. 4) besitzt, der ungefähr die Form einer längs der kleinen Achsen halbierten Ellipsenfläche aufweist.