-
Schwingkondensator Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingkondensator
mit Kondensatorplatten in einer evakuierbaren und entgasbaren, allseitig verschlossenen
Kapsel. Sogenannter Schwingkondensatoren bedient man sich mit Erfolg für das Messen
kleiner Gleichströme. Dabei wird ein durch den Meßstrom aufgeladener Kondensator
durch mechanische, periodische Bewegungen seiner Bel@ige gegeneinander periodisch
in seiner Kapazität geändert Damit entsteht am Kondensator eine Spannungsänderung
mit gleicher Periode und einer der Ladespannung proportionalen Amplitude. Diese
Wechselspannung ist der Meßgröße proportional und wird durch einen Meßverstärker
in einen äquivalenten Meßwert übersetzt. Die Verwendung der Schwingkondensatoren
für sehr kleine Spannungen und Ströme erfordert besondere konstruktive Maßnahmen
und die Beachtung einer Reihe technologischer Gesichtspunkte.
-
Es ist z. B. bekannt, die Oberfläche der Kondensatorbeläge in besonderer
Weise zu behandeln, z. B. zu polieren und zu vergolden, um die Kontaktspannung zwischen
den Belägen möglichst niedrig und genau definiert zu erhalten. Auch die atmosphärischen
Bedingungen haben auf die Kontaktpotentiale. die den Nullpunktsfehlcr des Meßverstärkers
bedingen, besonderen Einfluß. Aus diesem Grunde werden die Kondensatoren zum Teil
unter Schutzgas betrieben. Andere Vorschläge gehen dahin, den Schwingkondensator
in einem evakuierten Raum anzuordnen. Bisher bekannte Bauformen von Schwingkondensatoren
enthalten sowohl die Kondensatorbeläge als auch das schwingungserregende System
in dem von der Außenatmosphäre abgeschlossenen Raum. Soll dieser Raum evakuiert
werden und legt man Wert darauf, daß das Vakuum beständig bleibt, so müssen die
unter Vakuumabschluß stehenden Einzelteile vor der Evakuierung sorgfältig entgast
werden. Eine sichere Entgasung wird nur durch Ausglühen der Einzelteile erreicht.
Es versteht sich von selbst, daß man allenfalls die Kondensatorbeläge ausglühen
kann, keineswegs aber das schwingungserregende System, das z. B. auch isolierte
Drahtspulen und andere, organische Bestandteile enthält.
-
Es sind auch Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die mechanische
Anregung für eine Kondensatorplatte, die in einem abgeschlossenen Raum untergebracht
ist, über eine Stößelstange übertragen wird. Die Abdichtung dieser mechanisch bewegten
Stange ist schwierig und kann nicht dauerhaft vakuumdicht ausgeführt werden.
-
Es sind auch Schwingkondensatoren bekanntgeworden, bei denen die Schwingbewegung
einer Platte durch elektrostatische Mittel erreicht wird. Bei dieser bekannten Anordnung
kann jedoch die anregende Wechselspannung nicht galvanisch von der zu messenden
Gleichspannung getrennt werden.
-
Ein anderer bekannterSchwingkondensator arbeitet mit piezoelektrischen
Anregungskräften. Dazu ist ein Belag des Kondensators auf einem Quarzkristall angebracht,
der elektrisch angeregt wird. Die Kapazitätsänderungen, die mit einer solchen Anordnung
erreichbar sind, bleiben naturgemäß sehr klein und sind für den vorgesehenen Anwendungszweck
nicht geeignet.
-
Ein Schwingkondensator weist ein Plattensystem in einer evakuierten
Hülle auf. Das System wird durch ein magnetisches Wechselfeld, das durch eine Spule
erzeugt wird, in die die Kapsel hineinragt, zu Schwingungen angeregt. Die magnetischen
Feldänderungen können bei dieser bekannten Anordnung in den Platten Spannungen induzieren,
die als Störspannungen unerwünscht sind.
-
Dem Bekannten gegenüber wendet der vorgeschlagene Schwingkondensator
ein Konstruktionsprinzip an, das es gestattet, anregendes System und die Kondensatorbeläge
so voneinander zu trennen, daß nur die Kondensatorbeläge allein in einem beispielsweise
evakuierten Raum untergebracht sind und magnetische Wechselfelder von den Kondensatorplatten
ferngehalten werden.
-
Die Erfindung geht von einem Schwingkondensator mit Kondensatorplatten
in einer evakuierbaren und entgasbaren, allseitig verschlossenen Kapsel aus. Sie
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel mit einer Schwingspule versehen ist,
welche in dem Luftspalt eines Magnetsystems angeordnet ist und die Kapsel mit den
Kondensatorplatten in mechanische Schwingungen versetzt.
Das schwingungsfähige
System aus beweglicher Kondensatorplatte und ihrer Feder weist eine bestimmte Eigenfrequenz
auf. Wird nun der festen Platte über beispielsweise einen elektromagnetischen Schwinger
eine anregende Schwingung mitgeteilt, die eine Frequenz möglichst über der Eigenfrequenz
des beweglichen Plattensystems hat, so wird nach dem Prinzip der seismischen Masse
die bewegliche Kondensatorplatte eine Relativbewegung gegenüber der festen Platte
ausführen. Die Frequenz und Amplitude dieser Schwingung entsprechen der der erregenden
Schwingung. Die bewegliche Platte wird auf diese Weise periodische Abstandsänderungen
gegenüber der festen Kondensatorplatte erfahren. Wie oben beschrieben, ist ein solcher
Kondensator imstand, kleine Gleichspannungen in Wechselspannungen umzuformen.
-
Die feste Platte ist zweckmäßigerweise an der Kapsel starr befestigt,
so daß bei periodischem Schütteln der Kapsel die bewegliche Platte erzwungene Schwingungen
ausführen wird. Die feste Kondensatorplatte kann aus einem metallischen Kondensatorbelag,
der auf einer Keramikplatte aufgebracht ist, bestehen. Die Keramikplatte selbst
kann einen Wandungsteil der Kapsel bilden, sie kann durch eine Glasur in ihren vakuumdichten
Eigenschaften verbessert werden. Der Anschluß für den Kondensatorbelag kann vakuumdicht
durch die Keramikplatte hindurch nach außen geführt sein. Wird nun die Kapsel in
der Hauptsache aus Metall hergestellt und wird mit ihr der Belag der beweglichen
Kondensatorplatte leitend verbunden, so ist bis auf die schon erwähnte Durchführung
des Anschlusses der festen Platte zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse keine
weitere Durchbrechung der vakuumdichten Hülle nötig.
-
Als Aufhängfeder für die bewegliche Kondensatorplatte kann eine Bronzespinne
verwendet werden, die auf einem mit der festen Platte starr verbundenen Widerlager
eingespannt sein kann.
-
An der evakuierten Kapsel kann eine Tauchspule befestigt sein. Solche
Tauchspulen sind von elektromagnetischen oder elektrodynamischen Lautsprechern her
bekannt. Wird zur Anregung der Schwingungen ein derartiges Lautsprechersystem benutzt,
so kann die Kapsel mit dem Schwingkondensator zweckmäßig zwischen zwei Zentriermembranen
befestigt sein.
-
Die Erfindung wird durch eine Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
darstellt, verdeutlicht.
-
Die Figur stellt einen schematischen Schnitt durch einen Schwingkondensator
nach der Erfindung dar, der durch ein Lautsprechersystem angeregt wird. Im Luftspalt
1 eines Lautsprechersystems bewegt sich eine Schwingspule 2, die an
einer ersten Zentriermembran 3 befestigt ist. An einem Ende der Schwingspule
2 ist außerdem eine Kapsel 4 befestigt. Der Boden der Kapsel 4 besteht
aus einer durch einen Bördelrand der Kapsel gehaltenen und dort vakuumdicht befestigten
Keramikplatte 5. Im Innern liegt auf der Keramikplatte ein metallischer Belag
6 auf, der einen durch die Platte hindurchgeführten Anschluß 7
hat.
Der Belag 6 reicht in seinem Durchmesser nicht bis zum Rand der Keramikplatte. Auf
dem Rand der Keramikplatte liegt ein metallischer Ring B. Zwischen diesem
Ring und einem Gegenring 9 ist eine Bronzespinne 10 eingespannt, die auf
ihrer der Keramikplatte zugewandten Seite eine bewegliche Kondensatorplatte
11 trägt. Der Belag der beweglichen Platte ist über die Spinne und ihr Widerlager
leitend mit der Kapsel verbunden. Dies ist durch ein kurzes Drahtstück
12 angedeutet. Nach unten wird die Kapsel durch eine zweite Zentriermembran
13 abgestützt. Beide Zentriermembranen sind an Bolzen 14 eingespannt.
Die Bolzen sind am Magnetgehäuse 15 des Lautsprechersystems befestigt. Die
elektrischen Anschlußklemmen für den Schwingkondensator sind einmal an der leitenden
Durchführung durch die Keramikplatte, zum anderen an der metallischen Kapsel angeschlossen.
Die Anschlußlitzen müssen leicht beweglich und unempfindlich gegen Biegebeanspruchung
sein.