DE2336554A1 - Elektromechanisches band-filter mit elektromechanischen wandlern fuer tiefe tonfrequenzen - Google Patents

Description

[ LAPIS & GYR ) LANDlS & GYR AG CH-6301 Zug, Schweiz

Zusatzpatent zum Hauptpatent Sr. (Patentgesuch

P 2 305 287.1 - 35

Elektromechanisches Band-Filter mit elektromechanischen Wand lern für tiefe Tonfrequenzen

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung

P 2 305 287.1 -35, des im Hauptpatent (Patentgesuch Nr. 2£φί^φ) definierten elektromechanischen Filters mit elektromechanischen Wandlern, insbesondere piezoelektrischen Wandlern, für tiefe Tonfrequenzen, mit in einer Ebene parallel zueinander liegenden, in einer gemeinsamen Einspannmasse einseitig eingespannten, massengekoppelten Schwingzungen.

Im Zusammenhang mit dem Erfindungsgegenstand sollen unter dem Begriff "tiefe Tonfrequenzen" solche im Bereich zwischen 100 und 500 Hz verstanden werden. .

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Einleitung

Rundsteueranlagen dienen dazu, von einer Kommandostelle aus Über das elektrische Versorgungsnetz Schaltbefehle an alle Verbraucherstellen des Netzes zu senden, sei es zur Ein- oder Ausschaltung von Verbrauchern oder zur anderweitigen Steuerung von Schaltern. In bekannter Veise werden hierzu in der Kommandostelle tonfrequente Impulse in das Netz eingespeist und die zu steuernden Verbraucher weisen Empfänger auf, die auf vorbestimmte Kommandos ansprechen und die befohlenen Schaltfunktionen ausführen. Zu diesem Zweck sind in den Empfänger eingängen Filter vorgesehen, die die tonfrequenten Impulse aus dem Gemisch von Netzfrequenz, deren Harmonischen und allen anderen im Netz vorkommenden Frequenzen selektieren.

Stand der Technik

Zur Aussiebung der Tonfrequenz hat man elektrische Filter verwendet, die aber bei tiefen Tonfrequenzen eine ungenügende Trennschärfe aufweisen und zudem sehr platzaufwenig sind. Aus diesem Grunde hat man elektrische Filter durch elektromechanische ersetzt» Das sind mechanische Schwinger in Verbindung mit elektromechanischen Wandlern. Damit lassen sich sehr selektive Duchlasskurven erzielen, da man den Gütefaktor mechanischer Schwinger sehr hoch treiben kann.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist neben einer selektiven

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Durchlasskurve auch eine grosse Bandbreite des Durchlassbereiches notwendig. Damit lassen sieh kleine Ansprechzeiten der Empfänger erreichen.

Ein bekanntes StImmgabelfilter ist gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Stimmgabel, dass die beiden Resonanzfrequenzen der Stimmgabel einander dicht benachbart liegen und eine gemeinsame Durchlasskurve entsteht. Dies wird erreicht, indem die Einspannmasse für den Stimmgabelfuss zu einem Koppelglied gestaltet wird, dessen Masse den Kopplungsgrad bestimmt.

Das Hauptpatent bezieht sich auf ein elektromechanisches Bandfilter mit elektromechanischen Wandlern, insbesondere piezoelektrischen Wandlern, für tiefe Tonfrequenzen, mit in einer Ebene parallel zueinander liegenden, in einer gemeinsamen Einspannmasse einseitig eingespannten, massengekoppelten Schwingzungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kopplung der Schwingzungen durch mindestens eine auf einer Flaehseite der Schwingzungen parallel zu diesen angeordnete und.an der gemeinsamen Einspannmasse M^, befestigte Zusatzmasse M, erfolgt mit einem Verhältnis von

Einspannmasse Mg + Zusatzmasse KL-Masse der Schwingzunge Π.

von mindestens 5 ί1.

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Aufgabenstellung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem massegekoppelten elektromechanischen Bandfilter die Dämpfung durch Massen ohne erhebliche Gewichtserhöhung zu vergrössern und eine verbesserte Temperaturkonstanz zu erreichen.

Kennzeichen der Erfindung

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schwingzungen mit je einem Streifen aus dem gleichen Material und von gleicher Stärke versteift werden.

Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Nachfolgend werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Pig.1 eine erste Ausführungsform des elektromechanischen Filters in perspektivischer Ansicht,

Fig.2 eine zweite Ausführungsform in perspektivischer Ansicht und

Fig.3 eine dritte Ausführungsform in Seitenansicht,

Die Ausführungsform des elektromechanischen Filters nach

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Fig.1 besitzt eine auf den beiden Flachseiten der Schwingzungen 1 und 2 angeordnete Einspannmasse 3 und eine mit der Einspannmasse 3 festverbundene Koppelmasse 4, sowie am Pussende jeder Schwingzunge angebrachte elektromechanische Vandler 5 und 6.

Die Schwingzungen 1,2 bestehen vorzugsweise aus einer Konstantmodul-Legierung, (z.B. Elinvar, M-Span-C, Nivavux, Thermelast) die im praktischen Betriebsbereich einen temperaturunabhängigen Elastizitätsmodul besitzt. Sie schwingen vorzugsweise als Biegeschwinger mit in der Einspannung lokalisiertem Schwingungsknoten. Die Einspannmasse 3 kann beispielsweise durch Kleben mit den Schwingzungen 1, 2 im Bereich ihrer Einspannstellen fest verbunden sein.

Die elektromechanischen Wandler 5 und 6 können auf den zugehörigen Schwingzungen 1 und 2 durch Löten, Kleben oder ähnliche bekannte Befestigungsarten befestigt sein. Sie dienen als Ein- und Ausgangswandler für die Umwandlung eines elektrischen Signals aufgrund des Piezoeffektes oder durch Elektro- oder Magnetostriktion in ein elektrisches Signal. Vorzugsweise wird ein Piezo-Element auf der Basis von Pb-Zirkonat-Titanat mit beidseitiger Silberschicht verwendet. Diese elektromechanischen Vandler 5 und 6 sollen in der Breite und Dicke ungefähr den diesbezüglichen Dimensionen der Schwingzungen 1 und 2 entsprechen.

Erfindungsgemäss werden nun die Schwingzungen 1 und 2 mit

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einem Streifen 7 und 8 aus dem gleichen Material und von gleicher Stärke versteift. Da, wie oben erwähnt, die Schwingzungen 1 und 2 die gleichen Dimensionen wie die elektromechanischen Wandler 5 und 6 in ihrem Bereich besitzen sollen, sollen die Verstärkungen um die Wandlerlänge nach aussen versetzt angebracht werden. Die Befestigung kann vorzugsweise ebenfalls durch Kleben erfolgen. Dabei ist es gleichgültig, auf welcher Seite der Schwingzungen 1 und 2 die Versteifung erfolgt. Doch sollte sie bei beiden Schwingzungen 1 und 2 auf deren gleichen Seiten angebracht sein. Sie können die gleiche Breite wie die Schwingzungen 1 und 2 aufweisen.

Die beschriebene Versteifung der Schwingzungen 1 und 2 bringt eine Dämpfung mit sich. Je nach der Grosse des zur Versteifung dienenden Streifens wird Dämpfung erreicht, entweder vorwiegend durch die Versteifung allein oder gemeinsam mit der Hasse der versteifenden Streifen 7 und 8. Die Versteifungsstreifen 7 und 8 sind zweckmässigerweise aus demselben Material wie die Schwingzungen 1 und 2 selbst.

In der Pig.2 ist ein elektromechanisches Filter dargestellt, bei dem sich die der Versteifung dienenden Streifen 7 und 8 beidseitig über die Schwingzungen 1 und 2 hinaus erstrecken.

Das elektromechanische Filter nach Fig.3 geht aus demjenigen der Fig. 1 hervor, das zusätzlich zu den Versteifungsstreifen 7 und 8 mit je einer Masse 9 und 1 0 auf jeder Schwingzunge 1 und 2 in Form eines würfelförmigen oder quaderförmigen

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Klötzchensversehen ist. Diese werden vorzugsweise auf der den Streifen 7 und 8 entgegengesetzten Zungenseiten im Bereiche der Streifenenden ebenfalls durch Kleben befestigt. Die Massen 9 und 10 können dabei auch in Form eines Sandwich's auf die Streifenenden geklebt sein. Sie können z.B. aus einem relativ weichen Metall, beispielsweise Messing bestehen.

Vorteile

Durch diese Versteifungen mit Streifen 7 und 8 und gegebenenfalls die Zusatzmassen 9 und 10 kann leicht eine gewünschte Dämpfung und damit Bandbreite des Filters ohne wesentliche Beeinträchtigung der Güte und ..damit der Steilheit der Filterkurve und ohne wesentliche Gewichtsvermehrung eingestellt werdon.

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Claims (11)

Landis A Gyr A.a. PATENTANSPRUECHE

1.) Elektromechanisches Bandfilter mit elektromechanischen Wändlern, insbesondere piezoelektrischen Wandlern, für tiefe Tonfrequenzen, mit in einer Ebene parallel zueinander liegenden, in einer gemeinsamen Einspannmasse einseitig eingespannten, massengekoppelten Schwingzungen (1, 2),

(P 2 305 287.1 - 35) gemäss dem Hauptpateni/ dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingzungen (1, 2) mit einem, Streifen (7, 8) aus dem gleichen Material und von gleicher Stärke versteift sind

2. Verwendung des elektromechanischen Bandfilters gemäss Patentanspruch 1 in Rundsteuerempfängern.

3. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (1, 2) um die Länge der elektromechanischen Wandler (5, 6) nach aussen versetzt angebracht sind. ·' *

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4. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet -, dass die Streifen (7, 8) auf der gleichen Seite jeder Schwingzunge (1, 2) angebracht sind.

5. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (7, 8) durch
Kleben an den Schwingzungen (1, 2) angebracht sind.

6. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (7, 8) die gleiche Breite wie die Schwingzungen (1 , 2) besitzen.

7. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (7, 8) die
Schwingzungen (1, 2) beidseitig überragen.

8. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, und den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schwingzungen (1, 2) im Bereiche der Enden der
Streifen (7 und 8), aber auf der diesen entgegengesetzten Schwingzungenseite Massen (9 und 1O) angebracht sind.

9. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, und den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schwingzungen (1, 2) im Bereiche der Enden der
Streifen (7 und 8), Massen (9, 1O) auf derselben Schwing-

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zungenseite angebracht sind.

10. Elektromechanisches Bandfilter nach Patentanspruch 1, und den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schwingzungen (1, 2) im Bereiche der Enden der Streifen (7, 8) Massen (9, 10) sandwichartig auf diese aufgebracht sind.

11. Elektromechanisches Bandfilter nach einem der Patentansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Massen (9, 1O) aufgeklebt sind.

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