DE102014106071A1 - Schallwandler, Schallquelle mit Schallwandler und Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle in elektrische Signale - Google Patents

Schallwandler, Schallquelle mit Schallwandler und Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle in elektrische Signale Download PDF

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Abstract

Schallwandler zum Umwandeln eines von einer Schallquelle ausgehenden Schalls in elektrische Signale, der ein Piezoelement (1) umfasst, das unmittelbar an einer ersten Platte (2) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schallwandler, eine Schallquelle mit einem Schallwandler und ein Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle – insbesondere einer Flöte – in elektrische Signale.
  • Schallwandler zum Umwandeln eines von einer Schallquelle ausgehenden Schalls in elektrische Signale sind bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 20317484 U1 einen derartigen Schallwandler. Nachteilig bei bekannten Schallwandlern ist, dass sie entweder sehr aufwändig sind oder für bestimmte Anwendungen nicht zu befriedigenden Ergebnissen führen. Beispielsweise übertragen einige Schallwandler unerwünschte Klopfgeräusche oder neigen zu Rückkopplungen. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Schallwandler, eine Schallquelle mit einem Schallwandler und ein Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle zu schaffen, welche zumindest hinsichtlich eines der genannten Nachteile verbessert sind.
  • Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 wiedergegebenen Schallwandler, die in Anspruch 10 wiedergegebene Schallquelle mit einem Schallwandler und das in Anspruch 11 wiedergegebene Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle in elektrische Signale gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Schallwandler zum Umwandeln eines von einer Schallquelle ausgehenden Schalls in elektrische Signale umfasst ein Piezoelement, das unmittelbar an einer ersten Platte anliegt. Das Piezoelement ist bevorzugt scheibenförmig und umfasst zwei – bevorzugt scheibenförmige – Elektroden. Bevorzugt ist das Piezoelement vollflächig auf der ersten Platte angeordnet.
  • Durch das Anordnen des Piezoelements derart, dass es unmittelbar an einer ersten Platte anliegt, wird erreicht, dass die Rückkopplungseigenschaften (Feedbackeigenschaften) des Schallwandlers sehr gut sind. Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass dennoch eine Schallumwandlung in elektrische Signale stattfindet und zwar auch dann, wenn der Schallwandler oder das Piezoelement nicht in Kontakt mit der Schallquelle steht, sondern der Schall durch die Luft von der Schallquelle auf das Piezoelement übertragen wird.
  • Das Piezoelement umfasst bevorzugt ein piezoelektrisches Material, etwa einen Piezokristall oder eine Piezokeramik. Das piezoelektrische Material ist bevorzugt scheibenförmig. Das Piezoelement umfasst zudem bevorzugt eine Membran, auf die das piezoelektrisches Material bevorzugt aufgebracht ist, vorzugsweise mittig. Die Membran ist bevorzugt scheibenförmig und kann gleichzeitig die Funktion einer Elektrode haben, also Membran und Elektrode sein. Die Membran erstreckt ich bevorzugt seitlich über das piezoelektrische Material heraus. Der Durchmesser der Membran ist also bevorzugt größer, als der Durchmesser des piezoelektrischen Materials, vorzugsweise weniger als doppelt so groß.
  • Das Piezoelement liegt bevorzugt mit seiner Membran an der ersten Platte an. Das piezoelektrische Material ist bevorzugt auf die Membran verklebt. Das Piezoelement kann in dieser Ausführungsform als Ganzes auch als Piezoscheibe oder als Piezomembran bezeichnet werden.
  • Mit Vorteil ist das Piezoelement mit der ersten Platte verklebt, bevorzugt mittels Heißkleber.
  • Wenn das Piezoelement zwischen der ersten Platte und einer zweiten Platte verspannt ist, dann ergibt sich ein besonders vorteilhafter – vorzugsweise sandwichartiger – Aufbau.
  • Bevorzugt ist das Piezoelement zwischen der ersten Platte und einer zweiten Platte verschraubt, die zwei Platten sind also bevorzugt miteinander verschraubt und das Piezoelement ist bevorzugt zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet.
  • Wenn das Piezoelement von der zweiten Platte durch mindestens eine nachgiebige Schicht – bevorzugt eine Moosgummiplatte – getrennt ist, dann ergibt sich unter anderem eine Ausgleichsmöglichkeit für die durch die elektrischen Anschlüsse, etwa Lötungen, gebildeten Verdickungen an dem Piezoelement. Mit Vorteil sind zwei nachgiebige Schichten zwischen dem Piezoelement und der zweiten Platte vorgesehen und diese elastischen Schichten umfassen weiter bevorzugt Moosgummiplatten.
  • Das Piezoelement und die erste Platte sowie die etwaige zweite Platte und etwaigen elastischen Schichten zwischen den Platten bilden bevorzugt den Kern des Schallwandlers.
  • Durch die nachgiebige Schicht zwischen dem Piezoelement und der zweiten Platte wird zudem, wie bevorzugt, erreicht, dass das Piezoelement sich in eine nachgiebige Schicht eindrückt und daher bereits in dem Kern des Schallwandlers von allen Seiten „eingeschlossen“ ist. Das Piezoelement hat bevorzugt keinen unmittelbaren Luftkontakt. Das Piezoelement hat bevorzugt keinen Luftkontakt, der nicht durch eine elastische Schicht vermittelt ist.
  • Das Piezoelement weist bevorzugt einen Durchmesser von weniger als 25 mm auf. Es weist bevorzugt einen Durchmesser von mehr als 5 mm und ganz bevorzugt einen Durchmesser von etwa 15 mm auf.
  • Grundsätzlich ist denkbar, dass die erste Platte und/oder die zweite Platte einen unrunden, etwa ovalen oder vieleckigen Grundriss hat. Bevorzugt ist die erste und/oder die zweite Platte jedoch kreisrund.
  • Es hat sich gezeigt, dass der Schallwandler besonders gute Eigenschaften aufweist, wenn die erste Platte und/oder die zweite Platte eine erhebliche Dicke aufweist. Die Dicke der ersten Platte und/oder der zweiten Platte ist bevorzugt mehr als doppelt so groß wie die Dicke der Membran des Piezoelements.
  • Bevorzugt weist die erste Platte und/oder die zweite Platte eine Dicke von mehr als 0,5 mm auf. Bevorzugt weist die erste Platte und/oder die zweite Platte eine Dicke von weniger als 3,5 mm auf. Die Dicke beträgt bevorzugt etwa 1,5 mm. Weiter hat sich gezeigt, dass sich vorteilhafte Eigenschaften des Schallwandlers ergeben, wenn die erste Platte und/oder die zweite Platte einen Durchmesser von mehr als 15 mm und bevorzugt weniger als 35 mm aufweist, bevorzugt einen Durchmesser von etwa 25 mm.
  • Bevorzugt ist das Verhältnis der Dicke zu dem Durchmesser (bzw. bei einer unrunden Platte zu ihrer größten Außenabmessung) der erste Platte und/oder der zweiten Platte größer als 0,5/35 und weiter bevorzugt kleiner als 3,5/15 und beträgt bevorzugt etwa 1,5/25.
  • Als vorteilhaft hat sich weiterhin erwiesen, wenn die erste Platte und/oder die zweite Platte Leiterplatten umfassen, vorzugsweise Epoxid umfassend und weiter bevorzugt mit Kupfer beschichtet. Die Kupferbeschichtung weist bevorzugt nach außen und ist geerdet. Die Kupferbeschichtung weist bevorzugt eine Dicke von weniger als 100 µm und vorzugsweise etwa 70 µm auf.
  • Der Schallwandler weist bevorzugt eine Umhüllung auf. Diese ist bevorzugt nachgiebig und/oder elastisch und/oder flexibel. Die Umhüllung umfasst vorzugsweise Schaumstoff. Der Schaumstoff ist bevorzugt offenzellig. Die Umhüllung weist bevorzugt eine Poren aufweisende Oberfläche auf. Die Umhüllung umfasst ganz besonders bevorzugt Moosgummi. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:
    Zum einen werden Windgeräusche eliminiert. Durch die Poren aufweisende Oberfläche besitzt der Schall zudem eine größere Angriffsfläche, so dass zusätzlich durch die Flexibilität oder Nachgiebigkeit des Materials eine optimalere Übertragung des Schalls auf die erste Platte stattfindet. Dies wiederum führt dazu, dass der Pegel am Ausgang des Piezoelements um einen merklichen Betrag ansteigt.
  • Mit Vorteil umfasst der Schallwandler einen Vorverstärker, mit einem Verstärkungsfaktor zwischen 1000 und 10000, bevorzugt zwischen 1500 und 3000. Insbesondere in der Ausführungsform mit Umhüllung liegt der Verstärkungsfaktor bevorzugt unter 3500 und beträgt vorzugsweise etwa 2500. Es hat sich gezeigt, dass durch die Umhüllung der Verstärkungsfaktor des nachgeschalteten Vorverstärkers von etwa 5000 auf ca. 2500 reduziert werden kann. Dies spart zum einen Strom, zum anderen begünstigt es die ohnehin sehr guten Feedbackeigenschaften.
  • Der Vorverstärker umfasst bevorzugt einen Mikrochip. Bevorzugt umfasst der Vorstärker zudem eine dem Mikrochip vorgeschaltete elektronische Schaltung und weiter bevorzugt eine dem Mikrochip nachgeschaltete elektronische Schaltung.
  • Mit Hilfe des Vorverstärkers wird das Signal des Piezoelements bevorzugt auf „Line-Pegel“ gebracht und es wird weiter bevorzugt die gewünschte Impedanz erlangt. Der Schallwandler ist bevorzugt an jedes handelsübliche Audio-Equipment wie etwa Mischpult, Gitarrenverstärker, Effektgerät, etwa Verzerrer oder ähnliches anschließbar.
  • Vorzugsweise ist der Vorverstärker direkt auf der ersten und /oder der zweiten Platte, bevorzugt ausschließlich der zweiten Platte angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Mikrophonie-Effekt eines andernfalls erforderlichen, etwaigen Kabels, welches von dem Piezoelement oder der dem Mikrochip vorgeschalteten elektronischen Schaltung zu dem Mikrochip führt, nicht auftritt, da es kein derartiges Kabel mehr gibt.
  • Der Schallwandler umfasst bevorzugt zudem ein externes Gerät.
  • Bevorzugt ist ein Kabel vorgesehen, welches den Ausgang des Vorverstärkers mit einem externen Gerät verbindet, an welchem sich bevorzugt eine Ausgangsbuchse sowie bevorzugt ein Volume-Regler und ein Schalter befindet. Bei dem bereits verstärkten Signal spielt der Mikrophonie-Effekt des Kabels keine erwähnenswerte Rolle mehr. Bevorzugt befindet sich an dem externen Gerät zudem eine Batterie. Das Kabel ist bevorzugt vierpolig und verbindet zudem die an dem externen Gerät angeordnete Batterie mit der dem Mikrochip nachgeschalteten Schaltung.
  • Mit Vorteil ist die Umhüllung an dem Kern des Schallwandlers festgezurrt, etwa mittels Kabelbindern.
  • Bevorzugt umfasst der Schallwandler eine Halterung, mit deren Hilfe das Piezoelement in der Nähe, aber ohne körperschallübertragenden Kontakt zur Schallquelle anordbar ist. Die Halterung umfasst bevorzugt eine Klemme, zum Befestigen etwa an einem Kleidungsstück des Musikers. Die Halterung umfasst bevorzugt zudem ein Tragelement, das einen Drahtbügel umfassen kann. Das Tragelement ist bevorzugt auf Biegung belastet. Das Tragelement ist bevorzugt mit einem Ende an der Klemme befestigt. Am anderen Ende des Tragelements ist vorzugsweise ein nachgiebiges Material aufgehängt, bevorzugt mittels eines biegeschlaffen Zugelements, das ein elastisches Gummiband oder dergleichen umfassen kann. Das nachgiebige Material umfasst bevorzugt Schaumstoff, vorzugsweise der Härte SH 2,0 bis SH 4,0.
  • An diesem nachgiebigen Material ist die zweite Platte des Schallwandlers oder die über dieser zweiten Platte liegende Umhüllung 6 angeordnet, bevorzugt verklebt. Grundsätzlich ist stattdessen auch denkbar, dass an diesem nachgiebigen Material die erste Platte oder die über dieser ersten Platte liegende Umhüllung angeordnet ist.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Schallquelle – bevorzugt eine Flöte und ganz besonders bevorzugt eine Blockflöte – mit einem Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zum Umwandeln des Schalls der Schallquelle in elektrische Signale. Das Piezoelement des Schallwandlers ist nicht körperschallübertragend mit der Schallquelle verbunden. Auf diese Weise werden Klopfgeräusche, etwa durch Schließen der Flötenlöcher mit den Fingern, nicht in elektrische Signale umgewandelt. Der Schall wird durch die Luft von der Schallquelle auf das Piezoelement übertragen. Wie oben bereits erwähnt hat sich gezeigt, dass durch den erfindungsgemäßen Schallwandler eine Schallumwandlung eines durch Luft von der Schallquelle auf das Piezoelement übertragenen Schalls erfolgt, bei sehr guten Rückkopplungseigenschaften.
  • Bevorzugt ist der Schallwandler überhaupt nicht mit der Schallquelle verbunden.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle, bevorzugt einer Flöte und ganz besonders bevorzugt einer Blockflöte, in elektrische Signale, bei dem das Piezoelement eines Schallwandlers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in der Nähe, aber ohne körperschallübertragenden Kontakt zur Schallquelle angeordnet wird. Es wird durch Luft von der Schallquelle auf das Piezoelement übertragener Schall umgewandelt.
  • Bevorzugt wird der Schallwandler gänzlich ohne Kontakt zur Schallquelle angeordnet.
  • In der Ausführungsform, in der die Schallquelle eine Flöte umfasst, weist diese mit Vorteil ein Labium auf. Der Schallwandler wird bevorzugt mit der ersten Platte der Flöte zugewandt angeordnet. Vorzugsweise wird das Piezoelement über dem Labium der Flöte angeordnet, vorzugsweise mit Hilfe einer Halterung, die an dem Flötenspieler, etwa dem Kopf des Flötenspielers oder der Kleidung des Flötenspielers befestigt wird.
  • Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils eines erfindungsgemäßen Schallwandlers;
  • 2 eine Prinzip-Seitendarstellung des in 1 gezeigten Teils des Schallwandlers;
  • 2a eine isolierte Darstellung des Piezoelements aus 2;
  • 3 einen Schaltplan des erfindungsgemäßen Schallwandlers
  • 4 eine von dem Piezoelement erzeugte Spannung über der Zeit;
  • 5 und 6 eine Ausgangsspannung des Schallwandlers über der Zeit;
  • 7 und 8 eine Ausgangspannung des Schallwandlers über der Frequenz.
  • 9 eine perspektivische Prinzip-Darstellung einer Halterung.
  • 1 lässt erkennen, dass das Piezoelement 1 im montierten Zustand des Schallwandlers unmittelbar an einer ersten Platte 2 anliegt.
  • Das Piezoelement umfasst ein piezoelektrisches Material 1a und eine Membran 1b. Das piezoelektrische Material 1a ist scheibenförmig.
  • Etwa 2a zeigt, dass der Durchmesser d der Membran 1b größer als der Durchmesser e des piezoelektrischen Materials 1a ist, jedoch weniger als doppelt so groß, wie der Durchmesser e des piezoelektrischen Materials.
  • Die Membran 1b des Piezoelements 1 liegt im montierten Zustand des Schallwandlers auf der Oberseite der unteren Platte 2 an und ist auf dieser verklebt, etwa mittels Heißkleber.
  • Oberhalb des Piezoelements 1 sind in 1 zwei nachgiebige Schichten 4 gezeigt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel Moosgummiplatten 4a sind.
  • Oberhalb der nachgiebigen Schichten 4 ist eine zweite Platte 2 angeordnet.
  • Die erste und zweite Platte haben die Form einer kreisrunden Scheibe. Sie weisen eine Dicke A (s. 2) von etwa 1,5 mm auf. Der Durchmesser D dieser Platten beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 25 mm. Die erste und zweite Platte 2, 3 sind durch Leiterplatten gebildet, die Epoxid umfassen und im gezeigten Ausführungsbeispiel einseitig mit Kupfer beschichtet sind. Die Kupferschichtdicke beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel 70 µm.
  • Die Kupferbeschichtungen beider Platten weisen nach außen und sind jeweils mit Masse 0 verbunden, also geerdet.
  • Die nachgiebigen Schichten 4 haben die gleiche Form und Größe wie die erste und zweite Platte.
  • Das Piezoelement 1 hat ebenfalls die Form einer kreisrunden Scheibe und weist einen Durchmesser d von etwa 15 mm auf.
  • Die erste und zweite Platte 2, 3 weisen Löcher 13 auf, durch die im montierten Zustand des Schallwandlers in den Zeichnungen nicht dargestellte Schrauben verlaufen, mittels derer die erste Platte 2 gegen die zweite Platte 3 verspannt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Stück Schrauben mit einem Durchmesser von 2 mm vorgesehen. Auch die nachgiebigen Schichten 4 weisen derartige Löcher 13 auf. Das Piezoelement 1 ist also zwischen der ersten Platte 2 und der zweiten Platte 3 verspannt, und zwar verschraubt.
  • Wie 2 zeigt, weist der Schallwandler eine Umhüllung 6 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Moosgummi 7 gebildet ist. Die Umhüllung ist an dem durch die Platten 2, 3, das Piezoelement 1 und die nachgiebigen Schichten 4 gebildeten Kern festgezurrt, etwa mittels in den Zeichnungen nicht dargestellten Kabelbindern, etwa drei Stück mit einer Breite von etwa 3 mm.
  • Wie 3 zeigt, umfasst der Schallwandler einen Vorverstärker 8, der einen Mikrochip 8a umfasst, sowie eine dem Mikrochip vorgeschaltete elektronische Schaltung 14 und eine dem Mikrochip nachgeschaltete elektronische Schaltung 15. Von der Verbindung der Ausgänge des Piezoelements zu den Eingängen IN–, IN+ des Mikrochips 8a zweigen jeweils ein Widerstand R1, R2 ab, der im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils 10kΩ aufweist und mit Masse 0 verbunden ist. Die verstärkungsbestimmenden Eingänge RG–, RG+ des Mikrochips 8a sind über einen Widerstand R3 verbunden, der im gezeigten Ausführungsbeispiel 3Ω beträgt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Mikrochip 8a den Operationsverstärker AD 8429 A des Herstellers Analog Devices.
  • Die Verschaltung der Negativenergieversorgung –VS, positiv Energieversorgung +VS, des Referenzspannungsanschlusses REF und des Ausgangs VOUT des Mikrochips 8a ist 3 zu entnehmen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Schallwandler eine 9V Gleichstromspannungsquelle V1 auf, bei der es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Batterie handelt. Als besonders vorteilhaft hat sich die gezeigte Anordnung des Widerstandes R6 von insbesondere etwa 1 kΩ und des Kondensators C3 von insbesondere etwa 220 nF erwiesen, da hierdurch ein Filter 1. Grades gebildet ist, der höhere Frequenzen absenkt, so dass der recht höhenreiche Klang des Piezoelements 1 abgerundet ist und sich ein natürlicher und warmer Klang ergibt. Der Kondensator C4 von insbesondere etwa 10nF hält den Gleichspannungsanteil vom Ausgang des Schallwandlers fern. Die Widerstände R4 und R5 schaffen aus der Batteriespannung der Gleichstromspannungsquelle V1 eine symmetrische Versorgungsspannung von +/–4,5 V.
  • R1 und R2 sorgen dafür, dass ein symmetrisches Signal abgegriffen werden kann. Ein derartiges symmetrisches Eingangssignal ist eine Voraussetzung für die ordnungsgemäße Funktion des gezeigten Ausführungsbeispiels des Mikrochips 8a des Vorverstärkers 8.
  • 4 zeigt eine von dem Piezoelement erzeugte Spannung über der Zeit, gemessen beispielsweise an den 10 kΩ Widerständen R1 und R2 (3) in der dem Mikrochip vorgeschalteten Schaltung 14.
  • Die 5 und 6 zeigen eine Ausgangsspannung des Schallwandlers über der Zeit, gemessen beispielsweise an dem 47 kΩ Widerstand R7 (3) der dem Mikrochip nachfolgenden Schaltung 15. 5 zeigt dabei das Ausgangssignal bei R3 = 2,4 Ω, in 6 wurde für R3 3 Ω eingesetzt.
  • 7 und 8 zeigen eine Ausgangspannung des Schallwandlers über der Frequenz, erneut gemessen beispielsweise an dem 47 kΩ Widerstand R7 (3) der dem Mikrochip nachfolgenden Schaltung 15. 7 zeigt dabei den Frequenzgang für den Fall, dass R6 und C3 weggelassen werden, und zwar so, dass der VOUT Pin des AD8429 direkt mit dem positiven Anschluss des Elektrolytkondensators C4 verbunden ist und C3 einfach weggelassen wird. 8 zeigt den Frequenzgang des Schallwandlers mit der in 3 gezeigten Schaltung, also inklusive aller in 3 gezeigten Teile.
  • In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Schallwandler eine Halterung 16, mittels derer er am Körper des Musikers befestigbar ist. Die Halterung 16 umfasst eine Klemme 17, zum Befestigen etwa an einem Kleidungsstück des Musikers. Die Halterung 16 umfasst zudem ein Tragelement 18, das im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Drahtbügel umfasst. Das Tragelement ist mit einem Ende an der Klemme befestigt. Am anderen Ende des Tragelements ist mittels eines biegeschlaffen Zugelements 19, das im gezeigten Ausführungsbeispiel ein elastisches Gummiband oder dergleichen umfasst, ein nachgiebiges Material 20 aufgehängt. Das biegeschlaffe Zugelements 19 ist durch das nachgiebige Material hindurchgezogen. Das nachgiebige Material 20 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schaumstoffblöckchen der Härte SH 2,0 bis SH 4,0. An diesem nachgiebigen Material 20 ist die zweite Platte 3 des Schallwandlers oder die über dieser zweiten Platte liegende Umhüllung 6 angeordnet, bevorzugt verklebt. Grundsätzlich ist stattdessen auch denkbar, dass an diesem nachgiebigen Material die erste Platte 2 oder die über dieser ersten Platte liegende Umhüllung 6 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 0
    Masse
    1
    Piezoelement
    1a
    Piezoelektrisches Material
    1b
    Membran
    2
    erste Platte
    3
    zweite Platte
    4
    elastische Schicht
    4a
    Moosgummiplatten
    5
    Leiterplatten
    6
    elastische Umhüllung
    7
    Moosgummi
    8
    Vorverstärker
    8a
    Mikrochip
    9
    Widerstände (10 kΩ)
    10
    11
    + Signal
    12
    – Signal
    13
    Löcher
    14
    dem Mikrochip vorgeschaltete Schaltung
    15
    dem Vorverstärker nachgeschaltete Schaltung
    16
    Halterung
    17
    Klemme
    18
    Tragelement
    19
    Biegeschlaffes Zugelement
    20
    nachgiebiges Material
    A
    Dicke
    D
    Durchmesser der ersten und zweiten Platte
    d
    Durchmesser des Piezoelements
    e
    Durchmesser des piezoelektrischen Materials
    V1
    Spannungsquelle
    IN–
    Negativ-Eingang
    RG–
    verstärkungsbestimmender Eingang
    RG+
    verstärkungsbestimmender Eingang
    IN+
    Positiveingang
    –VS
    negative Energieversorgung
    +VS
    Positiv-Energieversorgung
    REF
    Spannungsreferenz-Anschluss
    VOUT
    Ausgang des Mikrochips
    out
    Ausgang der dem Mikrochip nachgeschalteten elektrischen Schaltung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 20317484 U1 [0002]

Claims (11)

  1. Schallwandler zum Umwandeln eines von einer Schallquelle ausgehenden Schalls in elektrische Signale, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler ein Piezoelement (1) umfasst, das unmittelbar an einer ersten Platte (2) anliegt.
  2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (1) ein piezoelektrisches Material (1a), etwa ein Piezokristall oder eine Piezokeramik und eine Membran (1b) umfasst und mit seiner Membran (1b) an der Platte (2) anliegt.
  3. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (1) mit der ersten Platte (2) verklebt ist.
  4. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler eine zweite Platte (3) umfasst und das Piezoelement (1) zwischen der ersten Platte (2) und der zweiten Platte (3) verspannt, bevorzugt verschraubt ist.
  5. Schallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (1) von der zweiten Platte (3) durch mindestens eine nachgiebige Schicht (4) getrennt ist.
  6. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (2) und/oder die zweite Platte (3) eine Dicke (A) von mehr als 0,5 mm und weniger als 3,5 mm aufweist und einen Durchmesser (B) von mehr als 15 mm und weniger als 35 mm aufweist und bevorzugt eine Leiterplatten (5) umfasst.
  7. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler eine nachgiebige Umhüllung (6) aufweist.
  8. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler einen Vorverstärker (8) umfasst, mit einem Verstärkungsfaktor zwischen 1500 und 3000.
  9. Schallquelle mit einem Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler eine Halterung (16) umfasst, mit deren Hilfe das Piezoelement (1) in der Nähe, aber ohne körperschallübertragenden Kontakt zur Schallquelle anordbar ist, wobei die Halterung (16) eine Klemme (17) umfasst, wobei die Halterung (16) zudem ein Tragelement (18) umfasst, wobei das Tragelement (18) mit einem Ende an der Klemme (17) befestigt ist und an dem anderen Ende des Tragelements (18) ein nachgiebiges Material (20) mittels eines biegeschlaffen Zugelements (19) aufgehängt ist, wobei an diesem nachgiebigen Material (20) die erste Platte (2) oder die zweite Platte (3) angeordnet ist.
  10. Schallquelle mit einem Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler nicht körperschallübertragend mit der Schallquelle verbunden ist.
  11. Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle – bevorzugt einer Flöte – in elektrische Signale, wobei durch Luft von der Schallquelle auf den Schallwandler übertragener Schall umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in der Nähe, aber ohne körperschallübertragenden Kontakt zur Schallquelle angeordnet wird.
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DE102014106071.7A Ceased DE102014106071A1 (de) 2014-04-30 2014-04-30 Schallwandler, Schallquelle mit Schallwandler und Verfahren zum Umwandeln des Schalls einer Schallquelle in elektrische Signale

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