DE2513727A1

DE2513727A1 - Halteelement fuer einen piezoelektrischen resonator

Info

Publication number: DE2513727A1
Application number: DE19752513727
Authority: DE
Inventors: Jean Engdahl; Hubert Matthey
Original assignee: SSIH Management Services SA
Current assignee: Dryan-Fordahl Technologies Sa 2502 Bienne Ch
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1500048A; US4104553A; FR2266374B1; CH581405A5; JPS5845851B2; FR2266374A1; JPS514990A

Description

''Halteelement für einen piezoelektrischen Resonator"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halteelement für einen piezoelektrischen Resonator, insbesondere einen solchen mit niedriger Frequenz, also einen solchen.der Biegeschwingungen, Torsionsschwingungen, Longitudinalschwingungen oder Oberflächenscherschwingungen ausführt, bestehend aus einem Stift.

Resonatoren werden im allgemeinen in ihren Knotenpunkten, bzw. dort, wo die Amplituden am kleinsten sind, gehalten. Als Halteelemente kommen Drähte mit je einem Kopf in Frage, wobei der Kopf am Resonator festgeschweißt ist. Das andere Ende des Drahtes

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ist an einem Trägerteil festgelötet oder elektrisch festgeschweißt.

Die Schwingungen des Resonators dürfen möglichst nicht nach außen abgegeben werden. Andererseits dürfen Störungen von außen nicht auf den Resonator einwirken können. Weiterhin ist die Verbindung zwischen den Elementen und dem Resonator von Bedeutung. Diese Verbindung kann im Resonanzfall nämlich zu Verformungen Anlaß geben. Auch eine Verringerung des Qualitätsfaktors ist dann möglich. Im allgemeinen treten beide Erscheinungen zusammen auf.

Da die Knotenpunkte niemals ganz schwingungsfrei sind, werden die Halteelemente stets schwingungsbeaufschlagt. Es ist jedoch möglich, solche Drähte zu verwenden, bei denen eine gute Schwingungsisolation gewährleistet ist, wobei man zur Festlegung des entsprechenden Drahtes die Schwingungsenergie berücksichtigt. Die freie Länge 1_± muß folgender Bedingung genügen :

I₁ = k (2n-1) -0 (n = 1,2,3...),

wobei Λ die Wellenlänge ist, die von der Geometrie des Drahtes und den physikalischen Eigenschaften des Metalls des Drahtes abhängt, und k eine natürliche ganzg Zahlist, die von der Natur der Einbettung des Drahtes und von η abhängt.

Wenn die Länge des Drahtes nicht mit der oben erwähnten Bedingung in Einklang stellt, ist es zweckmäßig, die "Kugel'-Metho-

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de anzuwenden. Zu diesem Zweck bringt^Cuf dem Draht, eine kleine kalibrierte Kugel,im allgemeinen aus weichem Iötruaterial,im Abstand I₁ vom Resonator an.

Die zuletzt erwähnte Methode ist etwas schwierig durchzuführen, da die Präzision zu wünschen übrig läßt. Dies gilt insbesondere dann, wenn Λ klein in bezug auf den Draht und

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die Lötpunkte ist.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen,ist bereits vorgeschlagen worden,in den Fortpflanzungsweg der unerwünschten Schwingungen Elemente einzubauen, um die Energie dieser Schwingungen zu absorbieren, dies dadurch, daß man diese Energie in Wärme aufgrund innerer Reibung umwandelt (siehe Schweizer Patent 392 638). Jedoch ist diese Methode nicht sehr wirksam und führt zu einem ungünstigen Qualitätsfaktor.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, den verschiedenen Querschnitten des Halteelementes bestimmte Formen zu verleihen und den Draht in bestimmter Weise zu biegen (siehe Schweizer Patent 499 819). Jedoch ist dieses Vorgehen auf solche Resonatoren beschränkt, die Biegeschwingungen aussenden, wobei ein Halteelement dem jeweils konkreten Fall angepaßt sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Halteelement der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß es universell einsetzbar ist und Schwingungen möglichst vollständig dämpft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stift an seinen Enden Verdickungen aufweist, daß der Abstand der Verdickungen der freien Länge bzw. aktiven Länge des Elementes entspricht und daß die Verdickungen zum Befestigen des Elementes an einem Tragteil bzw. des Resonators an dem Element dienen.

Ein solches Halteelement kann für Resonatoren der verschiedensten Abmessungen und mit Schwingungen unterschiedlicher Art und Wellenlänge eingesetzt werden. Es ist insbesondere für sehr kleine, freie Längen brauchbar. Ferner ist die Befestigung des Halteelementes an einem Support unbeachtlich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich auf der Zeichnung.

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Darin zeigen:

Fig. 1 Eine Ausführimgsform eines Halteelementes gemäß
der Erfindung;

Fig. 2 die Befestigung von Resonatoren verschiedener

Dimensionen mittels Halteelemente gemäß der Fig. 1;

Fig. 3 verschiedene Formen für Halteelemente gemäß der Erfindung ;

Fig. 4 Halteelemente gleicher Länge aber unterschiedlicher freier Länge;

Fig, 5 die Befestigung von Resonatoren unterschiedlicher
Abmessungen mit zwei Halteelementen;

Fig. 6 ein Halteelement, welches einen Resonator trägt
und an einem Tragelement befestigt ist.

Das Halteelement gemäß Fig* 1 besteht aus einem Stück und ist aus einer metallischen Platte herausgeschnitten. Es weist ein Drahtstück 1, das schwingen kann, eine Verdickung 2 am einen
Ende und eine Verdickung 3 mit einem Einschnitt 4 am anderen
Ende auf. In den Einschnitt ragt ein Teil 6, an dem das Halteelement befestigt ist.

Die freie Länge I₁ des Elementes ist die Länge des Drahtstückes 1. Befriedigende Ergebnisse werden erzielt, wenn I^
zwischen k (2n-1) -$- - A. und k (2n-1) · ^L ₊ A. _{liegt| wo}_ bei λ die Wellenlänge ist. iJie Verdickungen .· und 3 haben eine solche Form, daß im Falle der Verschweißung oder Verlötung das Lot- oder Schweißmaterial nicht an das Drahtstück gelagen kann.

Die Form des Einschnittes 4 ermöglicht es, daß die Befestigungsteile 6 einen festen Abstand haben können und die Dicke des
Resonators 5 schwanken kann (siehe Fig. 2).

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Das Halteelement kann verschiedene Formen haben, wobei diese auch von den Schwingungen abhängen, die auftreten können (siehe Figur 3)· Die Grundform (siehe Figur 3a) ist für Longitudinal- und Seherschwingungen geeignet. Die Ellenbogenform gemäß Figur 3b und Figur 3c ist für Biegeschwingungen geeignet. Die Form gemäß Figur 3d bietet einen zusätzlichen Vorteil: Unerwünschte Schwingungen werden durch den "Kugel"-Effekt unterdrückt: Im Knickpunkt befindet sich ein Teller 7» der mit den übrigen Teilen des Halteelementes aus einem Stück besteht und ein Loch aufweist. In diesem kann sich etwas Lötmaterial befinden, das durch Kapillarwirkung gehalten wird.

Von dem gegebenen Abstand d, der durch den Support gegeben ist, läßt sich die freie Länge 1. ableiten, indem man die Verdickungen ändert (siehe Figur 4). Durch sorgfältige Auswahl einiger Teile unterschiedlicher Länge 1,., Ip, I₇. usw., unterschiedlicher Metallarten und unterschiedlicher Dicken ist es möglich, mit wenigen Teilen auszukommen, um den gesamten Bereich der üblichen Schwingungen zu erfassen.

Figur 5 zeigt eine besonders brauchbare Form eines ellenbogenförmigen Halteelementes in Verbindung mit Resonatoren von etwa rechteckförmiger, insbesondere quadratischer Form. Wie die Figur zeigt, sind diese Elemente für verschiedene Größen der Resonatoren geeignet. Hierbei ist es nicht notwendig, den Abstand der Trägerteile 6 zu verändern. Es reicht aus, wenn die Anordnung entsprechend gedreht wird und die Verschweißung entsprechend vorgenommen wird.

Figur 6 zeigt, wie das Schweißmaterial 8 zwischen der Verdickung 3 und dem Trägerteil 6 und das Schweißmaterial 9 zwischen der Verdickung 2 und dem Resonator 5 angeordnet ist.

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Auf diese Weise v/erden Spannungen und Reibungen vermieden.

Die Halteteile können im Wege des Stanzens, chemischen Ausgravierens od. dgl. ausgeschnitten v/erden, wobei sich das chemische Ausgravieren bei speziellen Formen empfiehlt, Mitunter kann es sich auch empfehlen, das Drahtstück hinsichtlich seines Durchmessers durch Stanzen od. dgl. zu verdünnen.

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Claims

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Patentansprüche :

Halteelement für einen piezoelektrischen Resonator, bestehend aus einem Stift, dadurch gekennze-ichn e t , daß dieser (1) an seinen Enden Verdickungen (2, 3) aufweist, daß der Abstand der Verdickungen (2, 3) der freien Länge (1·) des Elements (1, 2, 3) entspricht und daß die Verdickungen (2, 3) zum Befestigen des Elementes (1, 2, 3) an einem Tragteil (6) bzw. des Resonators (t) an dem Element (1, 2, 3) dienen.
2. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein flaches Plättchen darstellt.
3. Halteelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Tragteil (6) zugewandte Verdickung (3) einen Einschnitt (4-) aufweist, in dem das Tragteil (6) ruht.
4. Halteelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß das stiftförmige Mittelteil (1) gebogen ist.
5. Halteelement nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Knickpunkt durch eine Erweiterung (7) gebildet wird, in der sich vorzugsweise eine HiHfsmasse befindet.

DJ: DG

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