DE102021101516A1

DE102021101516A1 - microphone setup

Info

Publication number: DE102021101516A1
Application number: DE102021101516.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2041-01-26
Also published as: DE102021101516B4

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Mikrofoneinrichtung, die mit wenigstens einer Membran (3, 4) sowie einer der Membran (3, 4) zugeordneten Kondensatoreinheit (5, 6) zur Abtastung von Schwingungen der Membran (3, 4) ausgerüstet ist. Außerdem ist zusätzlich eine Tauchspuleneinheit (7, 8) zur Abtastung von Schwingungen der Membran (3, 4) realisiert. Erfindungsgemäß ist eine mit der Kondensatoreinheit (5, 6) wechselwirkende Kondensatormembran (3) sowie eine hiervon örtlich und funktional getrennte Spulenmembran (4) zur Wechselwirkung mit der Tauchspuleneinheit (7, 8) vorgesehen.

The invention relates to a microphone device which is equipped with at least one membrane (3, 4) and a capacitor unit (5, 6) assigned to the membrane (3, 4) for scanning vibrations of the membrane (3, 4). In addition, a plunger coil unit (7, 8) for scanning vibrations of the membrane (3, 4) is also implemented. According to the invention, a condenser membrane (3) interacting with the condenser unit (5, 6) and a coil membrane (4) that is locally and functionally separate therefrom are provided for interaction with the plunger coil unit (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrofoneinrichtung, mit wenigstens einer Membran sowie einer der Membran zugeordneten Kondensatoreinheit zur Abtastung von Schwingungen der Membran, und mit einer zusätzlichen Tauchspuleneinheit zur ergänzenden Abtastung von Schwingungen der Membran.The invention relates to a microphone device with at least one membrane and a capacitor unit assigned to the membrane for sampling vibrations of the membrane, and with an additional plunger coil unit for additional sampling of vibrations of the membrane.

Mikrofone arbeiten typischerweise entweder nach dem Kondensator- oder dem Tauchspulenprinzip. In beiden Fällen handelt es sich um elektroakustische Wandler, mit deren Hilfe der aufzunehmende Schall in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Beim Kondensatorprinzip sorgt die der Membran zugeordnete Kondensatoreinheit dafür, dass Abstandsänderungen zwischen der beweglichen Membran und einer Gegenelektrode Kapazitätsänderungen hervorrufen. Diese Kapazitätsänderungen werden je nach Schalldruck in ein elektrisches Signal umgewandelt. Aufgrund ihrer Bauform werden Kondensator-Mikrofone üblicherweise dort eingesetzt, wo eine besonders detailreiche Wiedergabe gewünscht wird. Allerdings ist das Spektrum solcher Kondensator-Mikrofone begrenzt, insbesondere was den abzubildenden Schalldruck angeht.Microphones typically work on either the condenser or voice coil principle. In both cases it is an electro-acoustic converter, with the help of which the sound to be recorded is converted into a corresponding electrical signal. With the capacitor principle, the capacitor unit assigned to the membrane ensures that changes in the distance between the movable membrane and a counter-electrode cause changes in capacitance. Depending on the sound pressure, these changes in capacitance are converted into an electrical signal. Due to their design, condenser microphones are usually used where a particularly detailed reproduction is required. However, the range of such condenser microphones is limited, especially with regard to the sound pressure to be reproduced.

Aus diesem Grund werden neben Kondensator-Mikrofonen dynamische bzw. Tauchspulen-Mikrofone eingesetzt, die im Vergleich zu Kondensator-Mikrofonen viel höhere Schalldrucke verarbeiten können. Bei Tauchspulen-Mikrofonen handelt es sich um solche, die nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeiten. Dazu wird ein mit der beweglichen Membran mitbewegter Leiter bzw. eine Tauchspule gegenüber einem permanenten Magnetfeld bewegt. Die Bewegung der Tauchspule gegenüber dem Permanentmagnet sorgt dafür, dass Strom in die Tauschspule induziert wird, die von der Geschwindigkeit der Membranbewegung abhängt.For this reason, in addition to condenser microphones, dynamic or moving coil microphones are used, which can process much higher sound pressure levels than condenser microphones. Moving coil microphones are those that work according to the electrodynamic principle. For this purpose, a conductor or plunger coil that moves with the movable membrane is moved in relation to a permanent magnetic field. The movement of the moving coil relative to the permanent magnet ensures that current is induced in the moving coil, which depends on the speed of membrane movement.

Aus diesem Grund werden solche dynamischen Mikrofone bzw. Tauchspul-Mikrofone typischerweise im Livebereich bzw. bei Liveauftritten eingesetzt, wohingegen im Studio meistens Kondensatormikrofone Verwendung finden. Tatsächlich sind solche Kondensator-Mikrofone für Liveauftritte eher ungeeignet, weil sie aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit einerseits jegliche Störgeräusche aufnehmen und andererseits für die bei Liveauftritten oftmals erzeugten hohen Schalldrucke nicht geeignet sind. Dass Tauchspulen-Mikrofone im Allgemeinen nicht so ein großes Frequenz-Übertragungsspektrum wie Kondensator-Mikrofone aufweisen, ist in diesem Zusammenhang und bei Liveauftritten von eher untergeordneter Bedeutung. Hinzu kommt, dass Tauchspulen-Mikrofone im Gegensatz zu Kondensator-Mikrofonen keine Spannungsversorgung benötigen, was ihre Verwendung im mobilen Bereich begünstigt. Hierzu trägt auch ihre einfache Bauart bei und gewährleistet in Verbindung mit der preisgünstigen Fertigung einen insgesamt nahezu unverwüstlichen Charakter.For this reason, such dynamic microphones or moving coil microphones are typically used live or for live performances, whereas condenser microphones are mostly used in the studio. In fact, such condenser microphones are rather unsuitable for live performances because, on the one hand, they pick up any background noise due to their high sensitivity and, on the other hand, they are not suitable for the high sound pressure levels that are often generated during live performances. The fact that moving coil microphones generally do not have such a large frequency transmission spectrum as condenser microphones is of lesser importance in this context and in live performances. In addition, moving coil microphones, in contrast to condenser microphones, do not require a power supply, which makes them suitable for use in mobile applications. Its simple design also contributes to this and, in conjunction with the inexpensive production, ensures an almost indestructible character overall.

Im Stand der Technik nach der DE 203 01 699 U1 wird ein Mikrofon oder Lautsprecher beschrieben, der aus mindestens einer CD- oder DVD-Scheibe besteht, die wenigstens eine spiralförmige Einkerbung aufweist. Dabei können die Enden der auf diese Weise realisierten spiralförmigen Spule in der Scheibe mit einem Stromanschluss gekoppelt werden. Außerdem können zwei zusammengebrachte Scheiben auch in der Art eines Spulenmikrofons zusammenwirken. Außerdem wird die Möglichkeit angesprochen, dass die beiden CD-Scheiben wie ein Kondensator wirken und durch Stromanschlüsse unter ein elektrisches Feld gesetzt werden. Dann kann man die Scheiben als Kondensator-Mikrofon verwenden.In the state of the art according to DE 203 01 699 U1 describes a microphone or loudspeaker which consists of at least one CD or DVD disc which has at least one spiral-shaped indentation. The ends of the spiral-shaped coil realized in this way in the disk can be coupled to a power connection. In addition, two discs brought together can also interact in the manner of a coil microphone. In addition, the possibility is raised that the two CD discs act like a capacitor and are placed under an electric field by current connections. Then you can use the disks as a condenser microphone.

Der Stand der Technik nach der DE 203 01 699 U1 spricht zwar bereits generell die Kombination einer Kondensatoreinheit sowie einer Tauchspuleneinheit zur jeweiligen Abtastung von Schwingungen der zugehörigen Membran an. Allerdings werden die besagten Einheiten offensichtlich alternativ zueinander und nicht gleichzeitig eingesetzt und benutzt.The state of the art according to DE 203 01 699 U1 The combination of a capacitor unit and a plunger coil unit for the respective sampling of vibrations of the associated membrane is already addressed in general. However, the said units are obviously deployed and used alternatively to each other and not simultaneously.

In der Praxis ergeben sich jedoch oftmals Anforderungen dahingehend, dass bei der Aufnahme von beispielsweise Musik oder im Zusammenhang mit Liveauftritten sowohl eine detailreiche Aufzeichnung mit großem Frequenzbereich als auch eine solche gewünscht wird, mit der eine große Dynamik hinsichtlich des auftretenden Schalldruckes abgebildet werden soll. Das gilt generell für sämtliche Genres, also Klassikkonzerte, Rock- und Popkonzerte ebenso wie für Jazzkonzerte aber auch Comedy-Darbietungen oder sogar Theateraufführungen, Hörspiele etc. Solche Anforderungen ergeben sich beispielsweise für den Fall, dass der Liveauftritt zugleich aufgezeichnet werden soll. Aus diesem Grund kommen in der Praxis und in einem solchen Fall oftmals Kondensator-Mikrofone und Spulen-Mikrofone bzw. dynamische Mikrofone parallel zum Einsatz. Das ist besonders aufwendig, weil jeweils beispielsweise eigene Mikrofonständer, elektrische Stromversorgungen etc. benötigt werden. Außerdem ist das Abmischen der Signale aufwendig, weil jedes Mikrofon einen eigenen Kanal auf einem Mischpult belegt. Schließlich ist der finanzielle Aufwand hoch, da beispielsweise eine Musikband oder ein Orchester die verschiedenen Mikrofontypen erwerben und bevorraten muss. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.In practice, however, there are often requirements to the effect that when recording music or in connection with live performances, for example, both a detailed recording with a large frequency range and one with which a large dynamic in terms of the sound pressure that occurs is to be displayed. This generally applies to all genres, i.e. classical concerts, rock and pop concerts as well as jazz concerts, but also comedy performances or even theater performances, radio plays, etc. Such requirements arise, for example, if the live performance is to be recorded at the same time. For this reason, in practice and in such a case, condenser microphones and coil microphones or dynamic microphones are often used in parallel. This is particularly complex because, for example, separate microphone stands, electrical power supplies, etc. are required in each case. In addition, mixing the signals is time-consuming because each microphone occupies its own channel on a mixing console. After all, the financial outlay is high, since a music band or an orchestra, for example, has to purchase and store the various types of microphones. This is where the invention aims to remedy the situation overall.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Mikrofoneinrichtung so weiterzuentwickeln, dass diese sowohl für Studio- als auch Liveauftritte geeignet ist und eine ebenso detailreiche Frequenzwiedergabe ermöglicht wie für große Schalldrucke geeignet ist.The invention is based on the technical problem of such a microphone device ter to develop that this is suitable for both studio and live performances and enables a frequency reproduction that is just as rich in detail as it is suitable for large sound pressure levels.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Mikrofoneinrichtung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Kondensatoreinheit wechselwirkende Kondensatormembran sowie eine hiervon örtlich und funktional getrennte Spulenmembran zur Wechselwirkung mit der Tauchspuleneinheit vorgesehen ist.To solve this technical problem, a generic microphone device is characterized within the scope of the invention in that a condenser membrane interacting with the condenser unit and a coil membrane that is locally and functionally separate therefrom are provided for interaction with the voice coil unit.

Im Rahmen der Erfindung werden also die Vorteile einerseits des klassischen Kondensator-Mikrofons und andererseits des Tauchspulen-Mikrofons zusammengeführt. Denn die Kondensatormembran wechselwirkt mit der Kondensatoreinheit und fungiert in diesem Zusammenhang wie ein Kondensator-Mikrofon. Dabei werden Verformungen und Bewegungen der Kondensatormembran von der Kondensatoreinheit wie zuvor beschrieben in elektrische Signale umgewandelt. Dazu setzt sich die Kondensatoreinheit typischerweise aus einer mit der Kondensatormembran gekoppelten oberen Kondensatorplatte und einer unteren Kondensatorplatte zusammen.Within the scope of the invention, the advantages of the classic condenser microphone on the one hand and of the voice coil microphone on the other hand are combined. Because the condenser membrane interacts with the condenser unit and in this context acts like a condenser microphone. In this case, deformations and movements of the capacitor membrane are converted into electrical signals by the capacitor unit, as described above. For this purpose, the condenser unit is typically composed of an upper condenser plate coupled to the condenser membrane and a lower condenser plate.

Sobald die Kondensatormembran in Schwingungen gerät, korrespondieren diese zu entsprechenden Bewegungen der oberen Kondensatorplatte im Vergleich zur unteren Kondensatorplatte, die sich als Kapazitätsänderungen des auf diese Weise gebildeten Kondensators bei anliegender elektrischer Spannung darstellen. Diese Kapazitätsänderungen stehen als Ausgangssignal der erfindungsgemäßen Mikrofoneinrichtung zur Verfügung.As soon as the capacitor membrane vibrates, these correspond to corresponding movements of the upper capacitor plate compared to the lower capacitor plate, which are represented as changes in capacitance of the capacitor formed in this way when electrical voltage is applied. These changes in capacitance are available as an output signal from the microphone device according to the invention.

Daneben und örtlich sowie funktional unabhängig ist die zusätzliche Tauchspuleneinheit zur Abtastung von Schwingungen der Spulenmembran realisiert. Durch die örtliche und funktional getrennte Auslegung der Spulenmembran inklusive Tauchspuleneinheit von der Kondensatormembran inklusive Kondensatoreinheit lassen sich etwaige Wechselwirkungen zwischen beiden Einheiten auf ein Minimum reduzieren. Tatsächlich arbeitet die Tauchspuleneinheit dergestalt, dass Bewegungen der Spulenmembran auf eine Spule übertragen werden. Diese Spule bewegt sich im Feld eines ortsfesten Permanentmagneten, so dass je nach Membranbewegungen ein entsprechender Strom in die Spule induziert wird. Das Signal der Tauchspuleneinheit steht dabei ausgangsseitig der Mikrofoneinrichtung und unabhängig vom Signal der Kondensatoreinheit zur Verfügung.The additional plunger coil unit for scanning vibrations of the coil membrane is implemented next to it and is locally and functionally independent. Any interactions between the two units can be reduced to a minimum as a result of the spatially and functionally separate design of the coil membrane, including the voice coil unit, from the condenser membrane, including the condenser unit. In fact, the moving coil unit works in such a way that movements of the coil membrane are transmitted to a coil. This coil moves in the field of a stationary permanent magnet, so that depending on the membrane movements, a corresponding current is induced in the coil. The signal from the plunger coil unit is available on the output side of the microphone device and is independent of the signal from the capacitor unit.

Generell können beide Signale auch miteinander gemischt werden. In diesem Fall steht dann ergänzend zu den eigenen Ausgängen einerseits der Kondensatoreinheit und andererseits der Tauchspuleneinheit ein gemeinsamer Ausgang zur Verfügung. Diesem gemeinsamen Ausgang ist typischerweise eine Mischeinheit vorgeschaltet. In dieser Mischeinheit können Frequenzfilter in Gestalt von beispielsweise Bandpassfiltern vorgesehen werden, mit deren Hilfe einzelne Frequenzbereiche lediglich von der Kondensatoreinheit und andere lediglich von der Tauchspuleneinheit für das anschließend gemischte Signal genutzt werden. Darüber hinaus kann die Mischeinheit mit einem Dämpfungsglied ausgerüstet sein, mit dessen Hilfe die Dynamik des Signals der Tauchspuleneinheit bedarfsweise begrenzt wird. Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang möglich und denkbar, dass die fraglichen Bandpassfilter und auch das Dämpfungsglied von außen eingestellt und gegebenenfalls verändert werden können.In general, both signals can also be mixed with one another. In this case, a common output is then available in addition to the separate outputs of the capacitor unit on the one hand and the voice coil unit on the other hand. A mixing unit is typically connected upstream of this common output. Frequency filters in the form of bandpass filters, for example, can be provided in this mixing unit, with the help of which individual frequency ranges are only used by the capacitor unit and others only by the voice coil unit for the subsequently mixed signal. In addition, the mixing unit can be equipped with an attenuator, with the help of which the dynamics of the signal from the plunger coil unit can be limited as required. Of course, in this context it is possible and conceivable that the bandpass filter in question and also the attenuator can be set from the outside and, if necessary, changed.

Nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die beiden Membranen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dabei hat es sich bewährt, wenn die beiden Membranen unterhalb einer kopfseitigen Schutzabdeckung des Gehäuses platziert werden. Die beiden Membranen können dabei konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse ausgebildet sein. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das die fragliche Mikrofoneinrichtung umschließende Gehäuse typischerweise rotationssymmetrisch zu der betreffenden Mittelachse ausgebildet ist. Außerdem können die beiden Membranen ringförmig im Vergleich zu der fraglichen und gemeinsamen Mittelachse ausgebildet sein.According to a further advantageous embodiment, the two membranes are arranged in a common housing. It has proven useful if the two membranes are placed underneath a protective cover on the head side of the housing. The two membranes can be formed concentrically to a common central axis. The invention is based on the finding that the housing enclosing the microphone device in question is typically designed to be rotationally symmetrical to the central axis in question. In addition, the two membranes can be ring-shaped compared to the central axis in question and in common.

Dabei wird man meistens so vorgehen, dass die Kondensatormembran zentral und die Spulenmembran peripher im Vergleich zur Mittelachse angeordnet sind. Diese Auslegung trägt dem Umstand Rechnung, dass meistens für die Kondensatoreinheit eine relativ große Fläche der Kondensatormembran benötigt wird, wohingegen die Tauchspuleneinheit bzw. ihre zugehörige Spulenmembran generell keine so große Flächenausdehnung benötigt. Das gilt jedenfalls dann und für den Fall, dass mit Hilfe der Spulenmembran und der zugehörigen Tauchspuleneinheit überwiegend große Lautstärken und damit Schalldrucke abgebildet werden sollen.In doing so, one will usually proceed in such a way that the condenser membrane is arranged centrally and the coil membrane is arranged peripherally compared to the central axis. This design takes into account the fact that a relatively large area of the capacitor membrane is usually required for the capacitor unit, whereas the plunger coil unit or its associated coil membrane generally does not require such a large surface area. This applies in any case if and when the coil membrane and the associated plunger coil unit are used to reproduce predominantly large volumes and thus sound pressure levels.

Die Kondensatormembran ist zu diesem Zweck in der Regel kreisförmig ausgelegt, während die Spulenmembran die Kondensatormembran ringförmig umschließend ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen denkbar, beispielsweise derart, dass die zentrale Kondensatormembran von mehreren peripher angeordneten Spulenmembranen ringförmig umgeben wird.For this purpose, the capacitor membrane is generally circular in design, while the coil membrane is designed to enclose the capacitor membrane in the form of a ring. Of course, other embodiments are also conceivable, for example such that the central capacitor membrane is surrounded in the form of a ring by a plurality of coil membranes arranged peripherally.

Außerdem hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Kondensatoreinheit und die Tauchspuleneinheit elektromagnetisch voneinander getrennt sind. Zu diesem Zweck und zur elektromagnetischen Trennung ist in der Regel eine Metallabschirmung zwischen der Kondensatoreinheit und der Tauchspuleneinheit vorgesehen. Mit Hilfe dieser Metallabschirmung wird gewährleistet, dass Magnetfeldlinien des meistens ringförmig ausgebildeten Permanentmagneten nicht bis hin zu der Kondensatoreinheit dringen können und hier zu unerwünschten elektromagnetischen Einstreuungen führen. Darüber hinaus hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn sowohl die Tauchspuleneinheit als auch die Kondensatoreinheit jeweils schwingfähig im Innern des Gehäuses aufgehangen bzw. angeordnet sind. Tatsächlich können an dieser Stelle Schwingungsdämpfer zwischengeschaltet werden, um insbesondere auf das Gehäuse einwirkende Stöße oder auch Hantierbewegungen aufzufangen und zu verhindern, dass diese das erzeugte elektrische Signal stören.In addition, it has proven to be particularly advantageous if the capacitor unit and the plunger coil unit are electromagnetically separated from one another. For this purpose and for electromagnetic isolation, a metal shield is usually provided between the capacitor unit and the voice coil unit. With the help of this metal shielding it is ensured that magnetic field lines of the mostly ring-shaped permanent magnet cannot penetrate as far as the capacitor unit and lead to undesirable electromagnetic interference here. In addition, it has proven to be particularly advantageous if both the plunger coil unit and the capacitor unit are each suspended or arranged in the interior of the housing such that they can oscillate. In fact, vibration dampers can be interposed at this point in order to absorb shocks or handling movements acting on the housing in particular and to prevent them from interfering with the electrical signal generated.

Schließlich ist die Auslegung so getroffen, dass sowohl die Kondensatoreinheit als auch die Tauchspuleneinheit jeweils eine Entlüftungsbohrung aufweisen. Diese Entlüftungsbohrung ist im Allgemeinen erforderlich, um sicherzustellen, dass sich die jeweilige Membran ungehindert bewegen und dem auftreffenden Schall folgen kann. Durch diese Entlüftungsbohrungen wird ein etwaiger und sich im Innern des Gehäuses aufbauender Druck nach außerhalb abgeleitet und findet eine Druckentlastung statt.Finally, the design is such that both the capacitor unit and the plunger coil unit each have a vent hole. This vent hole is generally required to ensure that the respective diaphragm is free to move and follow the sound it encounters. Any pressure that builds up inside the housing is diverted to the outside through these ventilation holes and the pressure is relieved.

Im Ergebnis wird eine Mikrofoneinrichtung zur Verfügung gestellt, die auf frappierend einfache Art und Weise die Vorteile eines Kondensator-Mikrofones mit denjenigen eines Spulen-Mikrofones bzw. Tauchspulen-Mikrofones verbindet. Durch den Rückgriff auf ein gemeinsames Gehäuse werden technologische Synergien beobachtet, die zugleich die Handhabung mit nur einem einzigen Mikrofonständer vereinfachen. Das gilt auch für die Herstellung, so dass der Preis der erfindungsgemäßen Mikrofoneinrichtung denjenigen der Summe aus Kondensator-Mikrofon und Spulen-Mikrofon deutlich unterschreitet. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.As a result, a microphone device is made available which combines the advantages of a condenser microphone with those of a coil microphone or moving coil microphone in a surprisingly simple manner. By using a common housing, technological synergies are observed, which at the same time simplify handling with just a single microphone stand. This also applies to the production, so that the price of the microphone device according to the invention is significantly lower than that of the sum of the condenser microphone and the coil microphone. This is where the main advantages can be seen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Mikrofoneinrichtung und
2 einen schematischen Querschnitt durch den Gegenstand nach 1.

The invention is explained in more detail below with reference to a drawing that merely represents an exemplary embodiment; show it:

1 a schematic longitudinal section through the microphone device according to the invention and
2 a schematic cross section through the object 1 .

In den Figuren ist eine Mikrofoneinrichtung dargestellt, die zunächst einmal über ein ringförmiges topfartiges Gehäuse 1 verfügt. Das Gehäuse 1 ist rotationssymmetrisch im Vergleich zu einer Achse bzw. Mittelachse A ausgebildet. Außerdem ist eine das Gehäuse 1 kopfseitig abdeckende Schutzabdeckung 2 realisiert. Das Gehäuse 1 mag aus Metall hergestellt sein. Bei der Schutzabdeckung 2 handelt es sich um ein Schutzgitter oder eine Schutzmembran, die jedenfalls für auftreffenden Schall durchlässig ist.A microphone device is shown in the figures, which first of all has a ring-shaped pot-like housing 1 . The housing 1 is designed to be rotationally symmetrical in relation to an axis or central axis A. In addition, a protective cover 2 covering the head end of the housing 1 is realized. The case 1 may be made of metal. The protective cover 2 is a protective grid or a protective membrane, which is permeable in any case for impinging sound.

Die auf diese Weise realisierte Mikrofoneinrichtung ist mit wenigstens einer Membran 3, 4 sowie einer Kondensatoreinheit 5, 6 und einer zusätzlichen Tauchspuleneinheit 7, 8 ausgerüstet. Mit Hilfe der Kondensatoreinheit 5, 6 werden Schwingungen der Membran 3, 4 abgetastet, und zwar konkret einer Kondensatormembran 3. Demgegenüber sorgt die Tauchspuleneinheit für die Abtastung von Schwingungen einer weiteren und unabhängigen Membran 4, nämlich einer Spulenmembran 4.The microphone device realized in this way is equipped with at least one membrane 3, 4 and a condenser unit 5, 6 and an additional voice coil unit 7, 8. With the help of the capacitor unit 5, 6, vibrations of the membrane 3, 4 are sampled, specifically a capacitor membrane 3. In contrast, the plunger coil unit ensures the sampling of vibrations of a further and independent membrane 4, namely a coil membrane 4.

Erfindungsgemäß sind nun die mit der Kondensatoreinheit 5, 6 wechselwirkende Kondensatormembran 3 und die hiervon örtlich und funktional getrennte Spulenmembran 4 zur Wechselwirkung mit der Tauchspuleneinheit 7, 8 realisiert und vorgesehen. Wie die beiden Membranen 3, 4, so sind auch die Kondensatoreinheit 5, 6 und die Tauchspuleneinheit 7, 8 örtlich und funktional voneinander getrennt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.According to the invention, the condenser membrane 3 interacting with the condenser unit 5, 6 and the coil membrane 4, which is locally and functionally separate therefrom, are realized and provided for interaction with the plunger coil unit 7, 8. Like the two membranes 3, 4, the capacitor unit 5, 6 and the plunger coil unit 7, 8 are also separated from one another in terms of location and function, as will be explained in more detail below.

Man erkennt, dass die beiden Membranen 3, 4 in dem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet sind. Außerdem sind die beiden Membranen 3, 4 unterhalb der kopfseitigen Schutzabdeckung 2 des Gehäuses 1 platziert. Die beiden Membranen 3, 4 sind darüber hinaus konzentrisch zu der gemeinsamen Achse bzw. Mittelachse A ausgebildet. Folgerichtig sind die Membranen 3, 4 ebenso wie das Gehäuse 1 und die Kondensatoreinheit 5, 6 sowie die Tauchspuleneinheit 7, 8 jeweils rotationssymmetrisch zu der betreffenden Achse bzw. Mittelachse A ausgebildet.It can be seen that the two membranes 3 , 4 are arranged in the common housing 1 . In addition, the two membranes 3, 4 are placed below the head-side protective cover 2 of the housing 1. The two membranes 3, 4 are also formed concentrically to the common axis or central axis A. Consequently, the membranes 3, 4 as well as the housing 1 and the capacitor unit 5, 6 as well as the plunger coil unit 7, 8 are each designed to be rotationally symmetrical to the relevant axis or central axis A.

Die beiden Membranen 3, 4 sind darüber hinaus konzentrisch zu der betreffenden Mittelachse A und im Vergleich hierzu ringförmig ausgebildet. Die Kondensatormembran 3 findet sich im Ausführungsbeispiel im Zentrum bzw. zentral, wohingegen die Spulenmembran 4 peripher demgegenüber angeordnet ist.The two membranes 3, 4 are also concentric to the central axis A in question and are ring-shaped in comparison thereto. In the exemplary embodiment, the capacitor membrane 3 is located in the center or centrally, whereas the coil membrane 4 is arranged peripherally opposite.

Tatsächlich ist die Kondensatormembran 3 nach dem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet, wohingegen die Spulenmembran 4 die Kondensatormembran 3 ringförmig umschließt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass mehrere verschiedene Spulenmembranen 4 vorgesehen sind, die außenumfangsseitig der kreisförmigen Kondensatormembran 3 diese umringend ausgebildet sind. Das ist im Detail jedoch nicht dargestellt.In fact, according to the exemplary embodiment, the capacitor membrane 3 is of circular design, whereas the coil membrane 4 encloses the capacitor membrane 3 in the form of a ring. In principle, it is also conceivable that several various coil diaphragms 4 are provided, which are formed surrounding the outer peripheral side of the circular condenser diaphragm 3. However, this is not shown in detail.

Wie bereits erläutert, sind die Kondensatoreinheit 5, 6 und die Tauchspuleneinheit 7, 8 örtlich voneinander getrennt. Dazu ist die Kondensatoreinheit 5, 6 zentral im Gehäuse 1 und die Tauchspuleneinheit 7, 8 demgegenüber peripher angeordnet. Es findet auch eine funktionale Trennung dergestalt statt, dass die Kondensatoreinheit 5, 6 und die Tauchspuleneinheit 7, 8 elektromagnetisch voneinander getrennt sind. Hierfür sorgt eine zwischengeschaltete Metallabschirmung 9.As already explained, the capacitor unit 5, 6 and the plunger coil unit 7, 8 are locally separated from one another. For this purpose, the capacitor unit 5, 6 is arranged centrally in the housing 1 and the plunger coil unit 7, 8, in contrast, is arranged peripherally. There is also a functional separation such that the capacitor unit 5, 6 and the moving coil unit 7, 8 are electromagnetically separated from one another. This is ensured by an interposed metal shield 9.

Anhand der Schnittdarstellung in der 1 erkennt man, dass die Metallabschirmung 9 zur elektromagnetischen Trennung der Kondensatoreinheit 5, 6 von der Tauchspuleneinheit 7, 8 die Kondensatoreinheit 5, 6 ringförmig umschließt. Dadurch können etwaige von der Tauchspuleneinheit 7, 8 ausgehende Magnetfeldlinien bzw. elektromagnetische Felder die Funktionsweise der Kondensatoreinheit 5, 6 und das hiermit erzeugte elektrische Signal nicht negativ beeinflussen.Based on the sectional view in the 1 it can be seen that the metal shielding 9 for the electromagnetic separation of the capacitor unit 5, 6 from the voice coil unit 7, 8 encloses the capacitor unit 5, 6 in a ring shape. As a result, any magnetic field lines or electromagnetic fields emanating from the plunger coil unit 7, 8 cannot adversely affect the functioning of the capacitor unit 5, 6 and the electrical signal generated thereby.

Die Kondensatoreinheit 5, 6 verfügt ebenso wie die Tauchspuleneinheit 7, 8 über eine zugehörige Entlüftungsbohrung 10, 11. Tatsächlich ist eine zentrale Entlüftungsbohrung 10 für die Kondensatoreinheit 5, 6 vorgesehen und zusätzlich eine radiale Entlüftungsbohrung 11 für die Tauchspuleneinheit 7, 8.The capacitor unit 5, 6, like the moving coil unit 7, 8, has an associated ventilation hole 10, 11. In fact, a central ventilation hole 10 is provided for the capacitor unit 5, 6 and, in addition, a radial ventilation hole 11 for the moving coil unit 7, 8.

Anhand der Schnittdarstellung in der 1 erkennt man, dass sich die Kondensatoreinheit 5, 6 im Detail aus einer oberen Kondensatorplatte 5 und einer unteren Kondensatorplatte 6 zusammensetzt. Beide Kondensatorplatten 5, 6 sind größenmäßig an den Durchmesser der zugehörigen Kondensatormembran 3 angepasst. Dabei ist die obere Kondensatorplatte 5 mechanisch mit der Kondensatormembran 3 verbunden, so dass Schwingungen der Kondensatormembran 3 zu zugehörigen Schwingungen der oberen Kondensatorplatte 5 korrespondieren. Diese Schwingungen bzw. Bewegungen der oberen Kondensatorplatte 5 führen zu Kapazitätsänderungen des aus den beiden Kondensatorplatten 5, 6 gebildeten Kondensators 5, 6. Zu diesem Zweck wird der fragliche Kondensator 5, 6 über eine Zuleitung 12 mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt, die beispielsweise von einer in das Gehäuse 1 integrierten elektrische Energiequelle, beispielsweise einer Batterie oder einem Akkumulator stammen kann.Based on the sectional view in the 1 it can be seen that the capacitor unit 5, 6 is composed in detail of an upper capacitor plate 5 and a lower capacitor plate 6. Both capacitor plates 5, 6 are adapted in size to the diameter of the associated capacitor membrane 3. In this case, the upper capacitor plate 5 is mechanically connected to the capacitor membrane 3 so that vibrations of the capacitor membrane 3 correspond to associated vibrations of the upper capacitor plate 5 . These oscillations or movements of the upper capacitor plate 5 lead to changes in the capacitance of the capacitor 5, 6 formed from the two capacitor plates 5, 6 an electrical energy source integrated into the housing 1, for example a battery or an accumulator.

Demgegenüber verfügt die Tauchspuleneinheit 7 über eine ringförmige Spule 7, die an die Spulenmembran 4 mechanisch angeschlossen ist. Als Folge hiervon folgt die ringförmige Spule 7 Bewegungen der Spulenmembran 4, sobald auf die Spulenmembran 4 Schall auftrifft. Die ringförmige Spule 7 ist dabei konzentrisch im Vergleich zur Achse bzw. Mittelachse A ausgebildet. Das gilt auch für einen die Spule 7 umringenden Permanentmagneten 8. Da sich die Spule 7 gegenüber dem ortsfesten Permanentmagneten 8 bewegt, wird hierbei Spannung in die Spule 7 induziert, die die Bewegung der Spule 7 im vom Permanentmagneten 8 erzeugten Magnetfeld wiedergibt. Das auf diese Weise resultierende Signal wird über einen Anschluss bzw. eine weitere Leitung 13 zur Verfügung gestellt und kann abgegriffen werden.In contrast, the plunger coil unit 7 has an annular coil 7 that is mechanically connected to the coil membrane 4 . As a result, the ring-shaped coil 7 follows movements of the coil membrane 4 as soon as the coil membrane 4 is hit by sound. The ring-shaped coil 7 is designed concentrically in comparison to the axis or central axis A. This also applies to a permanent magnet 8 surrounding the coil 7 . Since the coil 7 moves relative to the stationary permanent magnet 8 , voltage is induced in the coil 7 , which reflects the movement of the coil 7 in the magnetic field generated by the permanent magnet 8 . The signal resulting in this way is made available via a connection or a further line 13 and can be tapped off.

Da die Metallabschirmung 9 ebenfalls konzentrisch zur Achse bzw. Mittelachse A die Kondensatoreinheit 5, 6 ringförmig umschließt, werden hierdurch elektromagnetische Einstreuungen seitens der Tauchspuleneinheit 7, 8 abgeschirmt und können das am Ausgang bzw. der Ausgangsleitung 12 zur Verfügung gestellte Signal der Kondensatoreinheit 5, 6 nicht stören. Zusätzliche und typischerweise radial am Umfang vorgesehene Dämpfungselemente 14 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Magneten 8 sorgen dafür und stellen sicher, dass etwaige Schlagbeanspruchungen des Gehäuses 1 dämpfend aufgenommen werden und nicht zur Beschädigung der Kondensatoreinheit 5, 6 bzw. der Tauchspuleneinheit 7, 8 führen.Since the metal shielding 9 also encloses the capacitor unit 5, 6 in a ring concentrically to the axis or central axis A, electromagnetic interference from the voice coil unit 7, 8 is thereby shielded and the signal made available at the output or the output line 12 of the capacitor unit 5, 6 do not bother. Additional damping elements 14, typically provided radially on the circumference between the housing 1 and the magnet 8, ensure that any impact stresses on the housing 1 are absorbed and do not damage the capacitor unit 5, 6 or the moving coil unit 7, 8.

Anhand des dargestellten Verdrahtungsschemas wird deutlich, dass sowohl die Ausgangsleitung 13 für die Tauchspuleneinheit 7, 8 als auch die Ausgangsleitung 12 für die Kondensatoreinheit 5, 6 separat und getrennt voneinander genutzt werden können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Signale beider Leitungen 12, 13 in einer angedeuteten Mischeinheit 15 zu überlagern. Dazu werden die beiden Signale im Innern der Mischeinheit 15 unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Bandpassfilter 16 sowie gegebenenfalls eines Dämpfungselementes 17 miteinander gemischt respektive überlagert. Dabei ist die Auslegung so getroffen, dass beispielsweise einzelne Frequenzbereiche überwiegend vom Signal der Kondensatoreinheit 5, 6 und andere Frequenzbereiche überwiegend von demjenigen der Tauchspuleneinheit 7, 8 herrühren. Mit Hilfe der zusätzlichen Dämpfungseinheit 17 kann dabei eine Anpassung an den unterschiedlichen Schalldruck bzw. die Dynamik vorgenommen werden. Als Folge hiervon steht ausgangsseitig der Mischeinheit 15 eine weitere Ausgangsleitung 18 zur Verfügung, die ein entsprechendes und überlagertes Signal der Kondensatoreinheit 5, 6 sowie der Tauchspuleneinheit 7, 8 zur Verfügung stellt.The wiring diagram shown makes it clear that both the output line 13 for the plunger coil unit 7, 8 and the output line 12 for the capacitor unit 5, 6 can be used separately and separately from one another. However, there is also the possibility of superimposing the signals of both lines 12, 13 in a mixing unit 15 indicated. For this purpose, the two signals are mixed or superimposed with one another inside the mixing unit 15 , taking into account one or more bandpass filters 16 and optionally an attenuation element 17 . The design is such that, for example, individual frequency ranges originate predominantly from the signal from the capacitor unit 5, 6 and other frequency ranges predominantly from that of the plunger coil unit 7, 8. With the help of the additional damping unit 17, an adaptation to the different sound pressure or the dynamics can be carried out. As a result of this, another output line 18 is available on the output side of the mixing unit 15, which makes a corresponding and superimposed signal available to the capacitor unit 5, 6 and the voice coil unit 7, 8.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 20301699 U1 [0005, 0006]

Claims

Microphone device, with at least one membrane (3, 4) and a capacitor unit (5, 6) assigned to the membrane (3, 4) for scanning vibrations of the membrane (3, 4), and with an additional plunger coil unit (7, 8) for supplementary scanning of vibrations of the diaphragm (3, 4), characterized in that a condenser diaphragm (3) interacting with the condenser unit (5, 6) and a coil diaphragm (4) locally and functionally separate therefrom for interaction with the plunger coil unit (7, 8 ) is provided.

setup after claim 1 , characterized in that the two membranes (3, 4) are arranged in a common housing (1).

setup after claim 1 or 2 , characterized in that the two membranes (3, 4) are placed below a head-side protective cover (2) of the housing (1).

Setup according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the two membranes (3, 4) are concentric to a common central axis (A).

Setup according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the two membranes (3, 4) are annular compared to the common central axis (A).

Setup according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the condenser membrane (3) is arranged centrally and the coil membrane (4) is arranged peripherally.

Setup according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the capacitor membrane (3) is circular and the coil membrane (4) is designed to enclose the capacitor membrane (3) in the form of a ring.

Setup according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the capacitor unit (5, 6) and the plunger coil unit (7, 8) are electromagnetically separated from each other.

setup after claim 8 , characterized in that a metal shield (9) is provided for electromagnetic separation.

Setup according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the capacitor unit (5, 6) and the plunger coil unit (7, 8) each have a vent hole (10, 11).