DE2403680B1 - Elektromechanisches Bandfilter mit Biegeschwingern aus Metall - Google Patents

Description

• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung bei einem zweikreisigen massegekoppelten Bandfilter, F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung entsprechend F i g. 1, F i g. 3 eine Abwicklung der Stimmgabel entsprechend F i g. 1, Fig.4 eine Seitenansicht der Abwicklung entsprechend Fig. 3, Fig. 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild des Bandfilters entsprechend F i g. 1,
• F i g. 6 eine Ausführungsform mit einem temperaturkompensierenden Bimetallstreifen bei Raumtemperatur, F i g. 7 die Anordnung entsprechend F i g. 6 bei erhöhter Umgebungstemperatur und Fig. 8 eine Draufsicht auf die Anordnung entsprechend F i g. 6.
• Das in Fig. 1 gezeigte zweikreisige massegekoppelte Bandfilter besteht aus einer federnd gelagerten Koppelmasse 1, einer metallischen Stimmgabel 2, piezoelektrischen Ein- und Ausgangswandlern 3 und elektrischen Abschlußwiderständen R,. Stimmgabelzinken und zugehörige Wandler bilden dabei je einen piezoelektrischen Querantrieb.
• Die Stimmgabel des Bandfilters gemäß Fig. 1.
• deren Abwicklung in F i g. 3 gezeigt ist, ist durch Falten aus einem U-förmigen Blech, das bogenseitig eine Verdünnung aufweist, hergestellt. Durch den verdickten Querschnitt der Stimmgabelzinken an den freien Enden entsteht das erfindungsgemäße verkleinerte Flächenträgheitsmoment der beiden Schwingzungen im Wandlerabschnitt. Das hat sich für niedere Durchlaßfrequenzen als vorteilhaft erwiesen. Die potentielle Form der Schwingungsenergie wird damit auch auf den Wandlerabschnitt verteilt. Die Schwingzungen werden elektrisch stärker belastbar, was für niedere Durchlaßfrequenzen notwendig ist.
• Fig.5 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild des Bandfilters gemäß Fig. 1 für den Durchlaßbereich.
• L entspricht darin der Masse, C der Nachgiebigkeit und R dem Reibungsmitgang einer Stimmgabelzinke.
• LA entspricht der Koppelmasse und Cb der Ruheimpedanz eines Wandlers. Für eine minimale Durchgangsdämpfung muß der elektrische Abschlußwiderstands, dem mechanischen System angepaßt sein, das heißt, er muß das mechanische System maximal belasten. Für eine bestimmte Bandbreite und Durchlaßfrequenz muß dann das Verhältnis C/C" einen bestimmten Wert annehmen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antriebe ist dieses Verhältnis in weiten Grenzen für höhere und tiefere Durchlaßfrequenzen einstellbar.
• Der Unterschied im Flächenträgheitsmoment von Wandler- und Restabschnitt der Zungenschwinger kann durch Querschnittsveränderungen, Biege- oder Verbundversteifungen gewonnen werden. Der über gang kann sprungartig oder fließend sein.
• Zur gänzlichen Vermeidung eines Temperaturganges der Durchlaßfrequenz können die Zungenschwinger aus einer Legierung mit positivem Temperaturgang des E-Moduls hergestellt oder die Zungenenden mit rechtwinklig angeordneten Bimetallstreifen ausgestattet sein.
• Die F i g. 6 und 8 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Bimetall-Kompensation bei Raumtemperatur. Der Bimetallstreifen 4 besitzt die Form eines ungleichschenkligen U, das bogenseitig eine Reversiernaht 5 aufweist und mit dem kurzen Schenkel an der Schwingzunge befestigt ist.
• Fig. 7 zeigt die Schwerpunktverlagerung des Bimetallstreifens bei erhöhter Umgebungstemperatur, die bei dieser Form besonders groß ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Elektromechanisches Bandfilter mit Biegeschwingern aus Metall mit nahe der Einspannstelle befestigten piezoelektrischen Wandlern, wobei die Biegeschwinger im Abschnitt des Wandlers ein anderes Flächenträgheitsmoment als im Restabschnitt aufweisen, insbesondere zur Verwendung in Rundsteuerempfängern, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß für Verwendung bei tiefen Tonfrequenzen die Biegeschwinger (2) im Abschnitt der Wandler (3) ein derart verkleinertes Flächenträgheitsmoment besitzen, daß die resonanzbestimmenden Federkonstanten der Verbundschwinger im wesentlichen vom Restabschnitt bestimmt sind.
2. 2. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Abschnitt des Wandlers (3) querschnittsverminderten Biegeschwinger (2).
3. 3. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch durch Biegeversteifungen unterschiedlich gestaltete Flächenträgheitsmomente im Abschnitt des Wandlers (3) und im Restabschnitt.
4. 4. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch durch Verbundversteifungen unterschiedlich gestaltete Flächenträgheitsmomente im Abschnitt des Wandlers (3) und im Restabschnitt.
5. 5. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeschwinger(2) aus einer Legierung mit positivem Temperaturgang des Elastizitätsmoduls besteht.
6. 6. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Biegeschwingers (2) mit einem rechtwinklig angeordneten Bimetallstreifen (4) versehen ist.
7. 7. Elektro:nechanisches Bandfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (4) die Form eines ungleichschenkligen U besitzt, das bogenseitig eine Reversiernaht(5) aufweist und mit dem kurzen Schenkel an dem Biegeschwinger (2) befestigt ist.
8. 8. Elektromechanisches Bandfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein zweikreisiges massegekoppeltes Bandfilter handelt.

   Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bandfilter mit Biegeschwingern aus Metall mit nahe der Einspannstelle befestigten piezoelektrischen Wandlern, wobei die Biegeschwinger im Abschnitt des Wandlers ein anderes Flächenträgheitsmoment als im Restabschnitt aufweisen, insbesondere zur Verwendung in Rundsteuerempfängern.

   Aus der schweizerischen Patentschrift 530120 ist ein elektromechanisches Bandfilter in Stimmgabelform mit piezoelektrischen Wandlern bekannt, die nahe der Einspannstelle befestigt sind. Bei diesem bekannten Bandfilter weist die Schwingzunge im Bereich des Wandlerabschnitts eine größere Querschnittsfläche und damit ein größeres Flächenträgheitsmoment als im Restabschnitt auf. Dadurch soll die durch das Auf- bringen der piezoelektrischen Wandler eintretende Beeinflussung des Schwingverhaltens der Stimmgabel vermindert werden.

   Auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 131 002 ist eine Anordnung bekannt, die ein im Wandlerbereich vergrößertes Flächenträgheitsmoment aufweist. Aus der deutschen Patentschrift 921 948 bzw. aus der USA.-Patentschrift 2 247 960 sind darüber hinaus andere Anordnungen bekannt, bei denen die Wandler in einiger Entfernung von der Einspannstelle angeordnet sind.

   Die bekannten Anordnungen sind für tiefe Tonfrequenzen nicht geeignet und verfügen lediglich über eine relativ geringe Bandbreite.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässig und präzise arbeitendes elektromechanisches Bandfilter mit Schwingzungen und piezoelektrischem Querantrieb für niedere Durchlaßfrequenzen zu schaffen, das eine relativ große Bandbreite aufweist.

   Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für Verwendung bei tiefen Tonfrequenzen die Biegeschwinger im Abschnitt der Wandler ein derart verkleinertes Flächenträgheitsmoment besitzen, daß die resonanzbestimmenden Federkonstanten der Verbundschwinger im wesentlichen vom Restabschnitt bestimmt sind.

   Beim erfindungsgemäßen Querantrieb wird die potentielle Form der Schwingungsenergie gleichmäßiger auf den Wandler verteilt, was eine verbesserte Bandbreite zur Folge hat.

   Das erfindungsgemäße Bandfilter kann so ausgestaltet sein, daß der Biegeschwinger im Abschnitt des Wandlers querschnittsvermindert ist.

   Die unterschiedlich gestalteten Flächenträgheitsmomente im Abschnitt des Wandlers und im Restabschnitt können aber auch durch Biegeversteifungen erreicht werden.

   Auch durch Verbundversteifungen können unterschiedlich gestaltete Flächenträgheitsmomente im Abschnitt des Wandlers und im Restabschnitt erreicht werden.

   Zur Vermeidung eines Temperaturganges können di- Biegeschwinger aus einer Legierung mit positivem Temperaturgang des Elastizitätsmoduls hergestellt sein. Zu dem gleichen Zweck können die freien Enden der Biegeschwinger mit einem rechtwinklig angeordneten Bimetallstreifen versehen sein.

   Es hat sich als vorteilhàft erwiesen, dem Bimetallstreifen die Form eines ungleichschenkligen U zu geben, das bogenseitig eine Reversiernaht aufweist und mit dem kurzen Schenkel am Biegeschwinger befestigt ist.

   In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann das elektromechanische Bandfilter auch als zweikreisiges massegekoppeltes Bandfilter ausgebildet werden.