DE1282717B - Elektrodynamisches Mikrophon - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 04m

Deutsche Kl.: 21 a2-2/01

Nummer: 1282717

Aktenzeichen: P 12 82 717.7-31 (N 18519)

Anmeldetag: 21. Juni 1960

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrodynamisches Mikrophon mit kardioidförmiger Richtcharakteristik, dessen Membran rückseitig einerseits mittels eines als zentrale Bohrung des Kernes des Magnetsystems ausgeführten und einen Schallwiderstand enthaltenden Kanals mit der Außenluft und andererseits mit einer Luftkammer verbunden ist.

Aus der deutschen Patentschrift 836 497 und der österreichischen Patentschrift 163 965 sind elektrodynamische Mikrophone, bei denen der von der Rückseite der Membran zur Außenluft führende Kanal als zentrale Bohrung des Magnetsystems ausgebildet ist, bekannt.

Es ist weiterhin aus der österreichischen Patentschrift 186 688 ein dynamisches Mikrophon mit einseitiger Richtwirkung bekanntgeworden, bei dem sowohl die Kernbohrung als auch die Membranluftkammer durch Röhren über Schallwiderstände mit der Außenluft in Verbindung steht.

Die Möglichkeit der Veränderung der akustischen Eigenschaften der elektrodynamischen Mikrophone durch einstellbare Verschlußvorrichtungen für die Öffnungen sind aus der USA.-Patentschrift 2 515 031 mit dem Ziel der Änderung der Richtcharakteristik und aus der österreichischen Patentschrift 150 218 zum Zwecke der Änderung des Ubertragungsbereiches der tiefen Frequenzen bekannt.

Die bekannten elektrodynamischen Mikrophone weisen jedoch ganz allgemein den Nachteil auf, daß sich nicht in einfacher Weise die Frcquenzcharakterislik verändern läßt, ohne gleichzeitig die Richtungscharakteristik zu ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrodynamisches Mikrophon derartiger Ausbildung zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Mikro-. phone vermeidet. Eine Lösung für die verfolgte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der mit der Kernrückwand abschließende Kanal dort mit einem Schallwiderstand abgeschlossen ist und daß die Luftkammer mittels mindestens einer Öffnung über einen Schallwiderstand mit der Außehluft in Verbindung steht und daß mit Hilfe eines Frequcnzcharakterislikumschalters die veränderbar ausgebildeten Schallwiderstände des Kanals und der Öffnung der Luftkammer gleichzeitig gegensinnig zueinander einstellbar sind.

Mit einem Mikrophon, das diese Merkmale aufweist, ist es also möglich, unter Beibehaltung einer einmal gewählten Richtcharakteristik eine gewünschte Frequenzcharakteristik im Tieftonbereich zu erzielen. Hierzu ist es nur erforderlich, das Verhältnis der vorstehend erwähnten Schallwiderstände richtigzu wählen.

Elektrodynamisches Mikrophon

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Auer, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Gerrit Schenkel,

Jacob Izaak de Haan, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 24. Juni 1959 (240 557)

Ein solcher Frcquenzcharakterislikumschalter, der die verschiedenen veränderlich ausgebildeten Schallwiderständc zueinander gleichzeitig gegensinnig regelt, läßt sich nun in verschiedenartiger Weise ausbilden. Ausführungen hierfür sind nachfolgend erläutert. Es läßt sich dann .die Frequenzcharakteristik entsprechend regeln z. B. für Sprache, bei der die tiefen Töne in gewünschter Weise abfallen oder bei der die Charakteristik in einer anderen Weise abfällt. Besonders zweckmäßig ist eine solche Umschalt- bzw. Regelmöglichkeit, wenn das .Mikrophon in Räumen in viel Umgebungslärm verwendet wird und es dann erwünscht ist, die Charakteristik im Tieftonbereich stärker als normal zu beschränken. Bei anderer Einstellung des Frequenzumschalters können dann Voraussetzungen geschaffen werden, die sich besser und für Musikaufnahme eignen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 stellt ein Mikrophon nach der Erfindung im Schnitt dar;

F i g. 2 und 3 zeigen das elektrische Ersatzschaltbild dieses Mikrophons;

F i g. 4 bis 8 stellen Mikrophone mit Frequenzcharakteristikumschaltern dar.

Bei dem elektrodynamischen Mikrophon gemäß Fig. 1 besteht das Magnetsystem aus einem Kern 5 aus dauermagnetischem Material (z. B. einem

809 637/1052

Ti-Ni-Co-Al-Stahl), der in einem Weicheisehtopf 6 befestigt ist, und aus einer Weicheisenpolplatte 7 als Schlußstück. Zwischen der Polplatte 7 und dem Kern 5 befindet sich ein Luftspalt 8, in dem eine Spule 9 schwingen kann, die an einer an der Pol- '5 platte aufgehängten Membran 1 befestigt ist. Die Membran ist nicht nur auf der Vorderseite, sondern auch rückseitig für die umzuwandelnden Schallwellen zugängig. Auf der Rückseite erfolgt dies einerseits durch einen Kanal 2, der hier als Zentralbohrung des Kernes 5 des Magnetsystems ausgebildet ist, und andererseits durch mehrere öffnungen 4 im Weicheisentopf 6 über eine Luftkammer 3 und mehrere mit einer Gaze bedeckte Löcher 3' in der Polplatte 7. Auch der Kanal 2 und die öffnungen 4 sind mit Gaze 2' bzw. 4' bedeckt, die ebenso wie die die Löcher 3' bedeckende Gaze als akustische Widerstände dienen.

In Fig. 2 ist das elektrische Ersatzsehaltbild des Mikrophons nach Fig. 1 angegeben. Hierbei stellen . m_t und C₁ die Masse bzw. die Nachgiebigkeit der Einspannung der Membran dar, m₂ die Masse der Luft im Kanal 2, r₂ den akustischen Widerstand, mit dem der Kanal 2 abgeschlossen ist, r₃ den akustischen Widerstand der Gazeabdeckungen der Löcher 3' in der Polplatte 7, C₃ die akustische Nachgiebigkeit des von Polplatte 7, Topf 6 und Magnetkern 5 umschlossenen Raumes und schließlich r₄ den gesamten akustischen Widerstand, mit dem die öffnungen 4 abgeschlossen sind.

Die aus den Schallwellen resultierende Volumengeschwindigkeit der Membran ist:

X =

JTCuC₃

wobei P₁den Schalldruck an der Vorderseite der Membran, p₂ den Schalldruck an der Stelle des Widerstandes r₂, P₃ den Schalldruck an der Stelle des Widerstandes r₄ und Z₁ die akustische Impedanz der Membran

darsteilen.

Wenn die öffnungen 4 an der in F i g. 1 angegebenen Stelle angebracht sind, ist (p_t — p₃) sehr klein, so daß das Glied

(Pt - Pi)- —

vernachlässigbar ist. Hieraus folgt: ^

Pl +(Pi -

TLT

jwc₃ V rj

r₂ +ja>m₂

Das Ersatzschaltbild entspricht jetzt der Darstellung in F i g. 3. Der Koeffizient von (p_t — p₂):

r₂

(3)

gibt die Bedingung für eine kardioidförmige Richtcharakteristik an und der Nenner von (2):

Tj + Z₁ \ _ I JmC₃ \ T₄./ ti J ^l\ r₂+jmm₂

stellt die Frequenzcharakteristik dar.
Im Tieftonbereieh wird die Richtcharakteristik definiert durch (4)

JOC₃ V 1-4.

5 6

Aus den Ausdrücken (4) und (5) geht hervor, daß handen sein, die nicht vom Schalter beeinflußt wird,

es möglich ist, mit Hilfe von r₂ und r₄ im Tiefton- In der dargestellten Lage eignet sich das Mikrophon

bereich eine erwünschte Richtcharakteristik mit einer z.B. für Musikaufnahmen, und es erfüllt auch die

erwünschten Frequenzcharakteristik zu erhalten. . Anforderung nach einer guten Richtcharakteristik.

Wenn die öffnungen 4 an einer anderen Stelle als 5 In Fig. 5 hat der Nocken 11 die Feder 12 derart in F i g. 1 angebracht werden, z. B. an der Rück- verformt, daß die Schaumgummiplatten 13 die Gazeseite der Begrenzung der Kammer 3, so ist p₃ etwa streifen 4' völlig frei lassen, während zugleich die gleich p₂, so daß das Glied Gaze 14 derart gespannt wird, daß die Gaze 2'

bedeckt wird. Infolgedessen wird die Empfindlich-

(P — Pi) ^I0 ^^ε'* fü^f die tiefe⁰ Töne unter Beibehaltung einer

~η—t~— guten Richtcharakteristik verringert; denn durch die

^Jl" ^{3 4} Entfernung der Schaumgummiplatten von den Gazestreifen 4' wird r_A herabgesetzt, wodurch die Bedin-

der Gleichung (1) nicht mehr vernachlässigbar ist; gung für eine gute Richtcharakteristik nicht mehr

der Grad der Kardioidwirkung würde also gestört 15 erfüllt wird. Dieser Nachteil wird erhoben, indem

werden, sofern nicht entsprechend dem Widerstand 4 ■ der WiderstanB r₂ dadurch gesteigert wird, daß die

ein nicht allzu kleiner endlicher Wert gegeben wird. Gaze 14 die Gaze 2' bedeckt.

Mit Rücksicht auf die durch die Erfindung zu erzie- In F i g. 6 besteht der Schalter aus einem

ι λ «/■ ι ™ ο λ u λ \r u-n ■ ^r2 * L-förmigen Streifen 15 mit zwei Löchern 16 und 17, !ende Wirkung muß dabei das Verhältnis -i ent- _{2o wofaei} ^ _Loch ,_{6 mk emer Qaze lg bedeckt und}

sprechend gewählt werden. mit einem Stück Schaumgummi 19 versehen ist, das

Bei der Herstellung von Mikrophonen ist es die mit einer Gaze 20 bedeckte öffnung 21 abüblich, von genormten Teilen auszugehen, die für schließen kann. Dieser Streifen 15 ist zwischen vier verschiedene Typen Verwendung finden. Dabei kann Zungen 22 verschiebbar. Die Endlagen werden durch der Fall auftreten, daß diese Teile für bestimmte 25 Nocken 23 am Streifen 15 bestimmt. In der darge-Anwendungen nicht ' ohne weiteres geeignet sind. stellten Lage ist die öffnung 21 frei, während die Es kann z. B. die Luftkammer 3 für die Verwendung Gaze 18 vor den an der Rückseite des Mikrophons als Kardioidmikrophon eine zu große Nachgiebig- angebrachten, durch eine Gaze 24 bedeckten zenkeit (c₃) aufweisen. Dies hat den Nachteil, daß ent- tralen Kanal 25 geschoben ist; das Mikrophon eignet weder die Richtcharakteristik oder die Frequenz- 30 sich jetzt z. B. für Sprechaufnahme. In der anderen charakteristik die gestellten Anforderungen nicht Lage des Streifens 15 ist dieser eingedrückt, wodurch erfüllen. Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß da- der zentrale Kanal 25 durch die Gaze 24 und das durch behoben werden, daß die Widerstände r₂ und Loch 17 mit der Außenluft in Verbindung steht, r₄ einstellbar sind, z. B. durch die Verwendung in während, die öffnung 21 vom Schaumgummikissen größerem bzw. geringerem Maße dichter Gaze oder 35 19 verschlossen wird. Auch hier kann eine durch dadurch, daß eine oder mehrere öffnungen, ge- Gaze 21' bedeckte öffnung vorhanden sein, die vom gebenenfalls sämtliche öffnungen, ganz oder teil- Streifen 15 während seiner Bewegungen nicht überweise bedeckt werden. Es kann z. B. durch Regelung strichen wird.

des Widerstandes r₄, der die öffnungen 4 abschließt, Der Schalter der Fig. 7 besteht aus einem

die Kardioidcharakteristik der übermäßigen Nach- 40 Klemmbügel 26 mit zwei Zungen 27, der mittels giebigkeit der Luftkammer 3 angepaßt werden, wo- Schlitzen 28 und Nocken 29 in Richtung der Längsnach die Frequenzcharakteristik, die durch die An- achse des Mikrophons 30 verschiebbar angebracht derung von r₄ beeinflußt ist, durch r₂ korrigierbar ist. Der Bügel 26 ist mit mehreren Löchern versehen; ist. Im allgemeinen wird dabei wieder eine Regelung auf einige dieser Löcher ist Gaze 31 aufgeklebt, von r₄ notwendig; es dürfte jedoch einleuchten, daß 45 während zwischen den Zungen 27 eine Gaze 32 genach mehrmaliger Regelung beider Widerstände das spannt ist. In einer Lage (Fig. 7a) bedecken die beabsichtigte Ergebnis erreichbar ist. Gazestreifen 31 mehrere mit einer Gaze 33

Im Falle der vorstehend erwähnten Ausführungs- (s. Fig. 7b) versehene öffnungen in der Seitenform des Mikrophons mit einem Frequenzcharak- wand des Mikrophons 30, während die Gaze 32 teristikumschalter ist es zweckmäßig, die beiden 5° den gleichfalls durch eine Gaze 34 bedeckten zentralen Widerstände gleichzeitig auf die für Sprache bzw. Kanal 35 frei läßt.

Musik erforderlichen Werte einzustellen. Ausfüh- Fig. 7b stellt die andere Lage dar, in der der

rungsbeispiele werden in den F i g. 4 bis 8 dar- Bügel 26 in der Längsachse des Mikrophons so weit gestellt. verschoben ist, daß die Gaze 33, die die öffnung in

In F i g. 4 ist das Mikrophon mit einem Schalter 55 der Seitenwand des Mikrophons bedeckt, frei wird, IO versehen, der einen von außen her bedienbaren während die Gaze 32 in diesem Falle die Gaze 34 Nocken 11 enthält, der eine U-förmige Blattfeder 12 des zentralen Kanals 35 bedeckt. Aus den Fig. 7a betätigt, die an ihren Enden mit einem nachgiebigen und 7 b geht auch hervor, daß eine mit einer Gaze 36 Material, z. B. Schaumgummi 13, versehen ist. Zwi- versehene öffnung in der Seitenwand des Mikroschen diesen Enden ist ein Gazestreifen 14 befestigt. 60 phons vorhanden sein kann, die stets in beiden Lagen In Fig. 4a und 4b ist dieser Schalter in Rücken- des Schalters unbedeckt bleibt,
sieht bzw. in der Draufsicht dargestellt. In der dar- In F i g. 8 ist eine durch eine Gaze 37 bedeckte

gestellten Lage ist die Feder 12 nahezu entspannt öffnung in der Rückseite des Mikrophons 38 vor- und werden zwei vom Widerstand 4' bedeckte Löcher gesehen, die durch eine Schaltzunge 39, die um eine von den Schaumgummiplatten 13 abgeschlossen, 65 Spindel 40 drehbar ist, bedeckt oder frei gelassen während der Gazestreifen 14 zugleich durch den werden kann. Gleichzeitig mit der Verschiebung der Widerstand 2' bedeckten Kanal 2 frei läßt, überdies Zunge wird die Gaze 41 verschoben und infolgekann eine durch Gaze 4" bedeckte öffnung vor- dessen die Gaze 42 des zentralen Kanals 43 freige-

geben oder bedeckt. Auch in dieser Äusführungsform kann eine durch eine Gaze 44 bedeckte öffnung in der Rückwand des Mikrophons vorhanden sein, die von der Zunge bei ihren Verschiebungen nicht überstrichen wird. -■"'■■■■■·.■

Mit 50 bzw. 51 sind diese flachen Frequenzcharakteristiken bei 0 bzw. 180 Schalleinfall angegeben. Davon ausgehend, ist eine abfallende Tieftoncharaktcristik 52 bzw. 53 durch stärkeres Abschließen von Kanal 2 mit Widerstand r₂ erreichbar. Um dann aber noch nahezu denselben Richteffekl zu erhalten!, muß man C₃ (s. F i g. 2) anpassen, d. h., das Volumen der Luftkammer 3 muß dann kleiner gemacht werden. Nach · der Formel (5) ist dasselbe durch Änderung des Widerstandes c₄ zu erreichen, d. h., die öffnungen 4 müssen dann weniger mit dem zugehörigen akustischen Widerstand ;^J abgeschlossen werden. ■

Claims (5)

1. 'Patentansprüche:

   - " -20

   I. Elektrodynamisches- Mikrophon mit kardioidförmiger Richtcharakteristik, dessen - Membran rückseitig einerseits mittels eines als Zentrale Bohrung des Kernes des Magnclsystems ausgeführten und einen Schaljwidcrstand enthaltenden Kanals mit der Außehluft und andererseits ■ mit einer Luftkammer verbunden ist. d a d u r c h gekennzeichnet, daß der mit der Kern-. rückwand abschließende Kanal (2) dort mit einem Schallwiderstand (2') abgeschlossen ist und daß die Luftkammer (3) mittels mindestens einer öffnung (4) über einen Schallwiderstand (4') mit der Außcnluft in Verbindung steht und daß mit Hilfe eines Frequenzchaiakterislikumschaltcrs (10) die veränderbar ausgebildeten Schall widerstände (2'. 4') des Kanals und der öffnung der Luftkainmer gleichzeitig- gegensinnig zueinander einstellbar sind; · . . - ■" „«^- -■■
2. 2. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurtkjie·' kennzeichnet, daß der Umschalter (10) mittels eines von außen her bedienbaren Nockens (11) gegen eine U-förmige Blattfeder (12) anlegbar ist, deren. Enden bei Bedienung des Umsehalters mittels eines Kissens aus nachgiebigem Material (13) eine Anzahl der öffnungen (4) abschließen bzw. freigeben und daß. zwischen diesen Enden . ein zugleich die öffnung des Kanals (2) öffnender bzw. abschließender Gazestreifen (14) vorgesehen ist (F i g. 4, 5).
3. 3. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter aus einem auf der Rückseite des Mikrophons angebrachten, längs der öffnung der Zentralbohrung (25) verschiebbaren L -förmigen Streifen (15) . besteht,

   ■ dessen über die Zentralbohrüng verschiebbarer Schenkel mit zwei Löchern (16 und 17) versehen ist, deren eines (16) mit einer Gaze bedeckt ist, die die mittlere öffnung (25) des Magnclsyslems in zwei verschiedenen Lagen des Umschalters bedeckt bzw. frei läßt, während der andere Schenkel mit einem Kissen aus nachgiebigem Material (19) versehen ist, das gleichzeitig eine in der Wand des Mikrophons angebrachte öffnung (21) frei läßt bzw. bedeckt (F i g. 6).

   '■·"·
4. 4 Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter aus einem mittels Schlitzen (28) und.Nocken (29)_>:in Richtung der Längsachse des Mikrophons verschiebbar angebrachten Klemmbügel (26) mit zweiZün-

   ■ gen (27) besteht, zwischen derien Gaze (32) 'gespannt ist, die den zentralen Kanal (35) in zwei verschiedenen Lagert des Schalters bedeckt bzw: frei läßt, und ■- ferner mehrere mit Gaze (31) bedeckte Löcher aufweist, die mehrere mit Gaze

   ■ (33)· versehene öffnungen in der Mikrophonwand frei lassen bzw. bedecken (Fig. 7).
5. 5. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß der Umschalter aus einer-auf der Hinterseite' des Mikrophons um eine Spindel (40) drehbaren Schaltzungc (39) besteht, die mit einem durch Gaze (41) bedeckten Loch versehen ist. die die Gaze (42) des zentralen Kanals (43) in unterschiedlichen Lagen des- Schalters bedeckt bzw. frei läßt, und daß eine auf der Rückseite der Kapsel angebrachte durch'Gaze (37) bedeckte •öffnung gleichzeitig durch die: Schaltzunge (39) ' freigebbar bzw. bedeckbar ist (F i g. 8).

   • In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 836 497:
   österreichische Patentschriften Nr. 186688. 163965. 150218: · . · .

   USA.-Patentschrift Nr. 2 515031.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ■809 637/1082 ii:68 © Bundesdruckerei Berlin