DE2909065A1

DE2909065A1 - Droehnfreie mikrophonkombination mit zwei mikrophonelementen

Info

Publication number: DE2909065A1
Application number: DE19792909065
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Hermanus Iding
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS54126526A; IT1110405B; GB2016861A; NL7802687A; AU4507579A; DK98479A; ATA183379A; IT7920890A0; FR2420266A1

Description

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"Dröhnfreie Mxkrophonkombination mit zwei Mikrophonelementen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine dröhnfreie Mikrophonkombination insbesondere zum Einbauen in einem Gerät zum Wiedergeben und/oder Aufnehmen von Schallsctoingungen mit zwei nahezu gleichförmigen parallel spiegelbildlich angeordneten Mikrophonelementen, die durch eine Trennwand akustisch getrennt und derart elektrisch miteinander verbunden' sind, dass sie für gewünschte Schallschwingungen gleichphasig und für unerwünschte meistens innere Schwingungen gegenphasig 'angetrieben werden und wobei von jeder

10· Mikrophonkapsel die Membran mit mindestens einem Luftvolumen verbunden ist.

Eine derartige Mikrophonkombination ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 i6 573 bekannt. Darin wird eine Mikrophonkombxnatxon beschrieben, wobei die Mikrophonelemente aus kappenfÖrmigen Membranen bestehen. Diese Membranen sind aus piezoelektrischem keramischem Material hergestellt. Sie sind mit dem Rand unter Einschliessung eines Luftvolumens auf einer als Trennwand ■wirksamen kreisförmigen Platte befestigt.

Der erwünschte Schall erreicht die Aussenseite der Membranen; der Körperschall wird über die Platte auf die Membranen übertragen. Die Platte wird dazu am Einbaugerät, beispielsweise an einem magnetischen Aufzeichnungsgerät, befestigt.

Im ersten Fall werden die erzeugten elektrischen

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Spannungen addiert; im letzteren Fall subtrahiert. Durch, die kappenförinige Formgestaltung der Membran sowie die Verwendung von keramischem Material ist es schwierig, diese Mikrophonkombination zu miniaturisieren. Ausserdem ist die S Empfindlichkeit dieser Mikrophonkombination ziemlich gering.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Mikrophonkombinatiou zu schaffen, die bei sehr geringen Abmessungen dennoch eine gute Empfindlichkeit aufweist und weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Mikrophonelemente aus Kondensatormikrophonen bestehen, deren Membranen sowie Rückelektroden elektrisch miteinander verbunden sind und Anschlüsse für ein elektronisches Einbauelement bilden, das einen Teil der¹ Trennwand bildet.

Es ist bekannt, dass Kondensatormikrophone., eine sehr grosse Empfindlichkeit bei kleinen Abmessungen aufweisen.

Wegen der hohen Impedanz dieser Mikrophone werden diese meistens mit einem Impedanzwandler versehen, der als elektrisches Einbauelement gegebenenfalls in integrierter Form in dem Gehäiase des Mikrophons angeordnet wird. Dieses Einbauelement kann weiterhin noch den zugehörenden Mikrophonverstärker enthalten, wie dies beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift 524295 beschrieben worden ist.

Dadurch, dass diese Mikrophone in der körperschall— freien Mikrophonkombination verwendet werden, wird eine grössere Empfindlichkeit als mit der bekannten piezoelektrischen Mikrophonkombination erhalten, wobei es weiterhon möglich wird, eine sehr gedrängte Miniaturform zu erreichen.

Vorzugsweise ist jedes Kondensatormikrophon vom Elektret-"typ, d.h., jede Membran besteht beispielsweise aus einer Elektretfolie aus Polymermaterial.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung besteht die Trennwand im wesentlichen aus dem Einbauelement. Dabei kann dieses Einbauelement durch Spritzgussinaterial " umgeben sein.

Eine günstige Abwandlung davon weist das Kennzeichen auf, dass jede Rückelektrode aus einer dünnwandigen durchlöcherten Metallplatte besteht, die sich über eine Aushöhlung

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in der Trennwand erstreckt;.

Dabei ist die Trennwand mit zwei einander gegenüberliegenden Aushöhlungen versehen. Über jeder Aushöhlung ist eine Rückelektrode befestigt.

Ein besonders günstig wirkendes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass jede Rückelektrode aus einer zylinderförmigen Me tall scheibe besteht, die mit mindestens einer nahezu ringförmigen Vertiefung versehen ist und die Trennwand aus einem metallenen hufeisenförmigen Block besteht, an dem auf beiden Seiten die Rückelektroden anliegen und der das Einbauelement enthält und wobei metallene äurchiocherte Frontplatten die Membranen gegen die Rückelektroden drücken wobei die Druckkraft durch einen dünnwandigen metallenen

^iS Aussenmantel herbeigeführt wird, der die Mikroplionkapseln sowie die Trennwand umfasst, und dessen beide Ränder umgefalzt sind, welche Ränder die Frontplatten einklemmen.

Dabei ist es möglich, dass die Scheiben - also die Rückelektroden - und der hufeisenförmige Block - also die Trennwand - als Ganzes aus Spritzgus siriaterial hergestellt werden. . "

Es ist guns'tig, zwischen den Seitenwänden der Scheiben ' und dein Aussenmantel eine elektrisch isolierende Schicht, beispielsweise eine Kunststoffbüchse oder eine Schicht elektrisch isolierender Farbe anzubringen.

Als elektrischer Anschluss kann eine aus dem Aussenmantel abgewinkelte Zunge wirksam sein, welche Zunge in axialer Richtung an der Stelle des Loches des hufeisenförmigen Blocks aus dem Material des Aussenmantels ge— schnitten ist und wobei an der Stelle dieser Zunge die isolierende Schicht unterbrochen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: .

Fig. 1 einen Schnitt durch die Mikrophonkombination nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Mikröphonkombination nach der Erfindung mit dem elektronischen Einbauelement

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als umspritzte Trennwand,

Fig. 3 bis 6 eine Anzahl Schnitte sowie eine sch.au.bild— liehe Darstellung einer dröhnfreien Mikrxphonkombination nach der Erfindung,

Fig. 7 bis 9 eine Anzahl Schnitte durch einen Einsatz, wie dieser bei der Kombination nach den Fig. 3 bis 6 verwendbar ist,

Fig. 10 eine Anzahl Frequenzkennlinien der Kombination nach den Figuren 3 bis 9«

In Fig. 1 wird eine Mikrophonkombxnation dargestellt, die für innere Schwingungen besonders unempfindlich ist. Diese inneren Schwingungen werden aus dem Einbauapparat auf das Gehäuse der Mikrophonkombxnation übertragen. Ist dieses Einbaugerät ein magnetischer Aufzeichnungsträger, so werden diese inneren Schwingungen im wesentlichen durch das Antriebssystem - meistens die Motoren — herbeigeführt.

¥ird die Mikrophonkombxnation als sogenanntes "Lavalier-Mikrophon" verwendet, d.h. wird diese Kombination auf die Brust eines Sprechers gehängt, so werden die inneren Schwingungen im wesentlichen durch Reibung der Kombination an Kleidung verursacht.

Die Mikrophonkombxnation ist aus zwei Kondensator-• mikrophonelementen 1 und 2 aufgebaut, die vom Elektret-Typ sind. Diese zwei Mikrophonelemente sind parallel und spiegelbildlich gegenübereinander angeordnet; die beiden Elemente sind identisch ausgebildet. Jedes Mikrephonelement enthält eine Membran 3» die mit einer Rückelektrode k zusammenarbeitet. Die beiden werden durch eine Schutzkappe 9 umfasst. Die Membran besteht aus einer Polymerfolie aus Elektretmaterial, beispielsweise Teflon PFA, das weiter an der von der Rückelektrode 4 abgewandten Seite mit einer sehr dünnen Metallschicht, beispielsweise Nickelchrom, die als Elektrode wirksam ist, versehen ist.

Die Rückelektrode 4 besteht aus einer zylinderförmigen dünnen Metallplatte mit einem flachen Mittenteil 5 ι der durch eine ringförmige Vertiefung 6 mit einem Rand 7 umgeben ist.

Die Membran 3 ist an diesem Rand 7 befestigt und ruht

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gegen den Mittenteil 5s der im wesentlichen als Rückelektrode wirksam ist. Dazu ist dieser Mittenteil üblicherweise mit isolierenden Distanzteilen 8 versehen.

Diese Distanzteile 8 können aus tixotroper Farbe bestehen, die im Siebdruckverfahren auf der dünnen Metallplatte angebracht ist. Die ringförmige Vertiefung 6 ist als akustisches Volumen hinter der Membran 3 wirksam.

Jedes Mikrophonelement 1 bzw. 2 ist mit einer dünnen metallenen Schutzkappe 9 versehen, deren flacher Teil 10, der sicli parallel zur Membran 3 erstreckt, mit Löchern versehen ist, so dass der gewünschte Schall zu der Membran 3 freien Zutritt hat.

Die symmetrische Anordnung der Mikrophonelemente 1 und 2, also auch der plättenförmigen Rückelektroden 4, bilden einen zentralen Raum 11, in dem ein elektronisches Einbauelement 12 angeordnet wird. Die Rückelektroden ^i bilden hier die Trennwand, wodurch die Mikrophonelemente akustisch getrennt sind. Das Einbauelement 12, das aus einem Impedanzwandler besteht, gegebenenfalls ergänzt mit einem daran angeschlossenen Mikrophonverstärker, wird in dem Raum 11 durch Kunststoff material umspritzt. Die elektrischen Anschlüsse 13 des Einbauelementes 12 werden bei diesem Einspritzen gegenüber der A.usführungsöffnung i4 zwischen den Rückelektroden 4 isoliert liegen.

²^ Die Mikrophonkombination kann mit einem einfachen Bügel an einem Einbauapparat befestigt werden. Dieser Bügel umklemmt dann die Seite 15 der Schutzkappe 9·

Ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird in Fig. 2 auf scheinatische Weise dargestellt. Das elektronische Einbauelement 20 ist in einem zylinderförmigen Kunststoffgehäuse 21, das als Trennwand wirksam ist, eingespritzt. Das Gehäuse ist zylinderförmig und hat an den Enden 22 bzw. 23 zylinderförmige untiefe Aushöhlungen 24 bzw. 25, die als akustische Volumen wirksam sind.

Innerhalb jeder Aushöhling 24 bzw. 25 liegt eine Rückelektrode 26, die aus einer geprägten durchlöcherten Metallplatte mit Distanzteilen besteht. An jeder Rückelektrode liegt eine Membran 27 aus Elektretfolie an.

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Die elektrischen Anschlüsse 28 des elektronischen Einbauelenientes treten über das Kunststoffmaterial des Gehäuses 21 heraus.

Das Kunststoffgehäuse 21 kann eine umspritzte integrierte Schaltimg sein, wobei bei der Massenherstellung die Aushöhlungen unmittelbar angebracht werden«

Eine andere Mikrophonkombination nach der Erfindung wird in den Fig. 3 bis 6 dargestellt.

Die zwei Mikrophonelemente 30 und 31 sind identisch Ί° und spiegelsymmetrisch gegenüber einander angeordnet.

Sie bestehen aus je einez' Membran 32 aus Elektretfolie und einer zylinderförmigen scheibenförmigen Rückelektrode 33 > Die Rückelektrode 33 hat eine ringförmige Vertiefung 34; der Mittenteil 35 ist etwas niedriger als der Rand 36 um ^⁵ die Vertiefung 34 herum. Die Frontplatte 37 dient dazu, die Membran 3^ mit dem Rand gegen den Rand 36. zu drücken. Zwischen den Rückelektroden 33 ist ein hufeisenförmiger Block 38 angeordnet. Der Raum 39 innerhalb dieses Blockes dient zum Anordnen eines elektronischen Einbauelementes 4θ. Die Rückelektrode 33 und der hufeisenförmige Block 38 bestehen aus Spritzgussmetall und können auch ein Ganzes bilden. /. ·"

Die Frontplatten 37» die Membranen 32 sowie die Rückelektroden 33 und der hufeisenförmige Block 38, werden ²^ durch umgefalzte Ränder 41 eines dünnen aus Stahlblech bestehenden Aussenmantels 42 zusammengehalten. Die gefalzten Ränder 41 liefern die Druckkraft, mit der die Frontplatten die Membranen festhalten.

Der Durchmesser der Frontplatten 37 ist grosser als * der der Rückelektroden 33 und des Blockes 38; dadurch wird ein Raum zwischen diesen Teilen und dem Aussenmantel 42 frei, welcher Raum mit einer dünnwandigen Büchse 3^ aus isolierendem Polypropylen gefüllt wird. Diese Büchse ist an der Stelle der Öffnung des Blocks 38 unterbrochen, " wodurch innerhalb des Raumes 39 das Einbauelement 4θ angeordnet werden kann. Dieses Element enthält einen zungenförmigen Anschluss 44, der mit der Innenseite einer der Rückelektroden elektrischen Kontakt macht. Die anderen

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Anschlüsse 45 treten unmittelbar heraus. Ausser der Büchse ist auch der Aussenmantel 42 unterbrochen; dazu ist in axialer Richtung eine Zunge 46 aus dem Aussenitiantel 42 geschnitten und seitlich abgewinkelt. Diese Zunge ist ein elektrischer Anschluss. Da die Frontplatten 37 aus Metall bestehen, macht die Zunge 46 mit der auf der Membran ^2 vorhandenen Elektrode elektrischen Kontakt. Die Rückelektrode 43 ist über den Block 38 mit der Zunge 44 des Elnbauelementes 4o elektrisch verbunden. Besteht das Einbauelement 4θ aus einem Impedanzwandler, so treten drei Anschlüsse 45 heraus, und zwar ein Anschluss zur Speisung, ein Anschluss als Signalausgang und einer zum Anschliessen an Masse. ¥ird ein Mikrophonverstärker verwendet, so gibt es mehrere Anschlüsse 45· Bei einer derartigen Mikrophonkombination, die eine besonders gute Empfindlichkeit aufweist und ausserdem nahezu dröhnfrei ist, beträgt die grösste äussere Abmessung 10 mm.

Eine derartige Mikrophonkombination kann mit einem aus Spritzgussmetall hergestellten Einsatz versehen werden, der die beiden Rückelektroden sowie die Zwischenwand enthält» Von diesem Einsatz werden axiale Schnitte - senkrecht gegenübereinander - in· den Fig. 7 bzw. 8 dargestellt. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt.

Die akustische Aushöhlung 50 hat mehr oder weniger die Form eines Hufeisens, wobei der Mittenteil 51 fast rechteckig ist. Dieser Mittenteil ist etwas niedriger - in der Praxis um einige zehn /un - als der Rand 52. Der Raum 53 ist kegelförmig ausgebildet und dient zum Aufnehmen eines elektrischen Einbauelementes,

In Fig. 10 werden eine Anzahl Frequenzkennlinien die zu dieser dröhnfreien Mikrophonkombination gehören, dargestellt. Dabei ist vertikal die Empfindlichkeit in dB und horizontal die Frequenz in Hz angegeben.

Die Kurve 6O ist die Frequenzkenrilinie der dröhnfreien Mikrophonkombination, die zwischen 30 und 8OOO Hz einen nahezu geraden Verlauf hat.

Die Kurve 61 ist die Dröhnkennlinie eines einzigen Elektretkondensatorelementes; während 62. die Dröhnkennlinie

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der Korabination darstellt. Es ist leicht ersichtlich, dass letztere um etwa 14 dB niedriger liegt; d.h. es stellt sich heraus, dass die Kombination für innere Schwingungen wesentlich unempfindlicher ist. 5

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PATENTANSPRÜCHE

Π » Körperschallkompensierende Mikrophonkpmbination, insbesondere zum Einbauen in einem Gerät zum Wiedergeben und/oder Aufnehmen von Schallschwingungen mit zwei nahezu gleichförmigen parallel spiegelbildlich angeordneten·-.Mikrophon— elementen, die durch eine Trennwand akustisch getrennt und derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass sie für gewünschte Schallschwingungen gleichphasig und für unerwünschte meistens innere Schwingungen gegenphasig angetrieben werden, ^wobei von jeder Mikrophonkapsel die Membran mit mindestens einem Luftvolumen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrophönelemente aus Kondensatormikrophonen bestehen, deren Membranen sowie Rückelektroden elektrisch miteinander verbunden sind und Anschlüsse bilden für ein elektronisches Einbauelement, das einen Teil der Trennwand bildet.

2. Mikrophonkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran jedes Kondensatormikrophons aus Elektretfolie aus Polymermaterial bestellt.

3. Mikrophonkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand im wesentlichen aus

dem Einbauelement besteht. ■-..-..

k* Mikrophonkombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement durch Spritzguss— material umspritzt ist.
5» Mikrophonkombination nach einem der vorstehenden

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Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass jede Rückelektrode aus einer dünnwandigen durclilö eher ten Metallplatte besteht, die sich über eine Aushöhlung in der Trennwand erstreckt.

6. Mikrophonkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass jede Rückelektrode aus einer zylinderförmigen Metallscheibe besteht, die mit mindestens einer nahezu ringförmigen Vertiefung versehen ist und die Trennwand aus einem metallenen"hufeisenförmigen Block besteht, an dem auf beiden Seiten die Rückelektroden anliegen und welcher Block das Einbauelement enthält und wobei metallene durchlöcherte Frontplatten die Membranen gegen die Rückelektroden drücken, wobei die Druckkraft durch einen dünnwandigen metallenen Aussenmantel verursacht wird, der die Mikrophonkapseln sowie die Trennwand umfasst und deren beide Ränder umgefalzt sind, welche Ränder die Frontplatten umklemmen.

7. Mikrophonkonibination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben und der hufeisenförmige Block als Gsaazes aus Spritzgussmetall hergestellt ist.

8. Mikrophonkombination nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Seitenwänden der Scheiben und dem Aussenmantel'"eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist«

9. Mikrophonkonibination nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Schicht aus einer Kunststoffbüchse besteht.

10. Mikrophonkombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus elektrisch isolierender Farbe besteht.

11. Mikrophonkombination nach einem der Ansprüche 7 bis 9> dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel mit einer ■ abgewinkelten -Zunge versehen ist, die in axialer Richtung aus dem Material des Aussenmantels geschnitten und an der Stelle dieser Zunge die isolierende Schicht unterbrochen ist. ^v -

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