DE3790540C2 - Elektret-Schallwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schallwandler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Ein solcher Schallwandler ist aus der US-PS 43 31 840 bekannt. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses bekannten Schallwandlers.

Bei einem solchen Schallwandler ist die Elektret-Baugruppe in einem Gehäuse in der Weise montiert, daß beiderseits der Membran Schallkammern gebildet sind. Das Gehäuse weist einen Kanal auf, der das Eindringen des externen Schallsignals in eine der Schallkammern ermöglicht, damit die Membran darauf reagieren kann. Es sind Öffnungen vorgesehen, die es den durch die Schwingungen der Membran erzeugten Luftimpulsen ermöglichen, von der einen in die andere Schallkammer überzuströmen.

Die Elektret-Baugruppe umfaßt einen auf einer Tragplatte als Gegenelektrode aufgetragenen dielektrischen Film. Die Tragplatte ist in einem Tragring, an dem die Membran mit ihren Umfangsabschnitten befestigt ist, so angeordnet, daß zwischen dem dielektrischen Film und der Membran ein gewünschter Abstand hergestellt wird. Die die Membran und die Gegenelektrode umfassende Elektret-Baugruppe ist im Gehäuse montiert. Die Membran erstreckt sich über das Gehäuseinnere und unterteilt das Gehäuse im wesentlichen in zwei Kammern.

Der dielektrische Film des Elektrets ist mit zweckdienlichen elektronischen Schaltungsanordnungen verbunden; beim Auftreffen eines Schallsignals auf die Membran wird durch elektroakustische Wechselwirkung zwischen der Membran und dem Elektret ein diesem Schallsignal entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Bekanntermaßen kann mit dem Wandler auch in umgekehrter Richtung gearbeitet werden, indem der Elektret-Baugruppe ein elektrisches Signal zugeführt wird; dadurch wird die Membran in Schwingungen versetzt und ein Schallsignal erzeugt, das aus der Schallkammer herausgeführt wird.

Bei diesem aus der US-PS 43 31 840 bekannten Wandler ist die Innenkontur der Tragplatte so ausgebildet, daß sie genau in den Innenumfang des Tragrings paßt. Diese genaue Passung dient dem Justieren. Wie sich aus Fig. 2 dieser Patentschrift ergibt, liegt zwischen den Kanten der Tragplatte und den stationären Abschnitten des Umfangs der Membran das dielektrische Material des Ringes. Dies hat zur Folge, daß die Kapazität zwischen Gegenelektrode und Membran in deren inaktivem Bereich erhöht wird; solche "parasitären" Kapazitäten sind unerwünscht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kapazität zwischen den feststehenden Umfangsabschnitten der Membran und der Gegenelektrode zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Ausführungsarten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht mit einem Teilschnitt durch einen Elektret-Wandler,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse gemäß Fig. 1, von dem Teile weggenommen sind, um die Befestigung des Membrantragringes am Gehäuse und der Tragplatte am Tragring zu zeigen,

Fig. 3 eine Ansicht mit einer weiteren Darstellung der Befestigung der Tragplatte am Tragring und

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des Tragrings und der Tragplatte.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß Fig. 1, 2 und 3 umfaßt der Elektret-Wandler 11 gemäß der Erfindung eine schalenähnliche Hülle oder Gehäuse 12, das beim gezeigten Beispiel Wände 15 von rechteckiger Gestalt hat. Ein passender Deckel oder Oberteil 17, das eine im wesentlichen ebene Platte umfaßt, ist zum Verschließen des Gehäuses 12 auf die Wände 15 aufgesetzt und mit ihnen durch Kleben verbunden. Ein am Gehäuse 12 befestigtes Schallsignaleingangsrohr 19 steht mit dem Innern des Gehäuses 12 durch eine insgesamt mit 40 bezeichnete Schallöffnung in einer Endwand 15, insbesondere mit einer im Gehäuse 12 gebildeten Schallkammer 20 in Verbindung. Im Gehäuse 12 ist eine Elektret-Baugruppe 21 angeordnet. Die Baugruppe ist von dem im obengenannten US-Patent Nr. 40 63 050 beschriebenen allgemeinen Typ.

Die Elektret-Baugruppe 21 umfaßt eine Membran 22 mit einer Platte oder einem flachen Abschnitt 23, die sich über den relativ ebenen Boden oder untere Fläche des Gehäuses 12 erstreckt und eine untere Schallkammer 20 begrenzt.

Die Membran 22 kann aus Polyethylenterephthalat, das gewöhnlich unter dem Warenzeichen MYLAR erhältlich ist, oder aus einem ähnlichen Werkstoff sein. Der Plattenabschnitt 23 der Membran 22 kann mit einer metallisierenden Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials 24 beschichtet sein, welches auf seine Fläche aufgedampft sein kann. Die Membran 22 bildet die bewegliche Elektrode der Elektret-Baugruppe 21.

Eine Gegenelektrode 28, die eine Beschichtung 29 aus einem dielektrischen Film aufweist, ist in einem Tragring 25 montiert. Es wird darauf hingewiesen, daß die relative Dicke der Filmbeschichtung 29 in den Zeichnungen übertrieben ist. Die Gegenelektrode 28 ist von rechteckiger Gestalt mit gerundeten Ecken und ist in der rechteckigen Öffnung 32 eines Tragrings 25 angeordnet (sh. Fig. 2 und 3). Die Abmessungen der Gegenelektrode sind zu noch zu erläuternden Zwecken etwas kleiner als die Öffnung 32 des Tragrings 25. Die Gegenelektrode 28 bildet die feststehende Elektrode der Elektret-Baugruppe 21.

Der Tragring 25 ist ebenfalls von rechteckiger Konfiguration, und seine Außenränder sind an die Innenabmessungen der Wände 15 vom Gehäuse 12 angepaßt. Der Tragring 25 ist an der Innenfläche der Wände 15 z. B. durch einen Klebstofftropfen 43 befestigt. Der Tragring 25, die Gegenelektrode 28 und die Membran 22 begrenzen eine obere Schallkammer 20A im Gehäuse 12.

Der rechteckige Tragring 25 weist innen nach innen gerichtete Schultern 30 mit einem gekrümmten Innenrand auf, um die gerundeten Ecken der Gegenelektrode 28 aufzunehmen oder zur Anpassung an dieselben. Die Gegenelektrode 28 ist somit in der Öffnung des Tragrings 25 in Stellung gehalten und an ihm durch einen an den Eckenschultern 30 aufgetragenen Klebetropfen 35 befestigt.

Wie bei dem obengenannten Patent sind auf der Unterseite der Gegenelektrode 28 Vorsprünge oder Buckel 37 ausgebildet, welche den relativen Abstand der Gegenelektrode von der Membran 22 festlegen. Die Vorsprünge 37 wirken mit Nasen 16 im ihnen zugewandten Abschnitt des Gehäuses 12 zusammen, um einen Bezugspunkt beim Instellungbringen der Baugruppe im Gehäuse 12 zu schaffen. Wie im angeführten Patent 40 63 050 beschrieben, sind die Stützpföstchen 16 am Boden oder an der inneren unteren Fläche 33 des Gehäuses 12 ausgebildet. Die Pföstchen 16 sind in der gewählten Musterkonfiguration nach entsprechenden Vorsprüngen 37 an der Gegenelektrode 28 ausgerichtet und werden zum Abstützen und Positionieren der Elektret-Baugruppe 21 im Gehäuse 12 benützt. Ferner definieren die Pföstchen 16 exakt die Abmessungen der Schallkammer 20, welche zwischen der Membran 22 und dem Boden des Gehäuses 12 gebildet ist.

Beim Zusammenbau wird die Membran 22 in der Nähe der Gegenelektrode 28 in Stellung gebracht. Wie vorstehend erläutert, wird der Zwischenraum zwischen dem Membranplattenabschnitt 23 und den ebenen Abschnitten der Gegenelektrode 28 durch die Vorsprünge 37 an der Gegenelektrode 28 bestimmt. Die die Gegenelektrode 28 und die Membran 22 umfassende Elektret-Baugruppe oder -Unterbaugruppe 21 kann dann so in das Gehäuse 12 eingeführt werden, daß sie auf den Pföstchen 16 am Gehäuseboden aufruht und somit, wie weiter oben angegeben, die Schallkammer 20 bildet.

Durch zweckdienliches Verstreben oder Kleben ist im Gehäuse 12 eine elektrisch nicht leitfähige keramische Platte 41 angeordnet, welche die elektronischen Schaltungsanordnungen trägt. Ein Rand der Platte 41 ist im Gehäuse 12 mittels der relativ starren elektrischen Anschlußstücke 47, 48 und 49 montiert, von denen jedes einen an der Platte 41 befestigten Abschnitt und einen entgegengesetzten Abschnitt aufweist, der durch Kleben bis zu Anschlußstücken 54 auf der an der Wand 15 des Gehäuses 12 befestigten Isolierplatte 52 reicht. Die an der Platte 41 befestigten Endstücke der elektrischen Anschlußstücke 47, 49 und 51 verbinden auch, wie im Patent Nr. 40 63 050 offenbart, mit den auf der Platte 41 angeordneten zugehörigen elektronischen Schaltungsanordnungen. Mit 51 ist eine an der Membran 22 ausgebildete Masseanschlußfahne zum elektrischen Verbinden mit dem Anschlußstück 49 bezeichnet, und mit 52 ist eine Schweißstelle zwischen dem Anschlußstück 49 und dem Gehäuse 12 bezeichnet. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet eine Verbindung zwischen der Gegenelektrode 28 und der Platte 41.

Ein wichtiges und weiter oben angegebenes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Zwischenraum 32 zwischen der Gegenelektrode 28 und dem Tragring 25 ausgebildet ist. Die Gegenelektrode 28 ist kleiner als die Öffnung 33 des Tragrings 25. Außer an den Ecken oder an anderen ausgewählten Stützpunkten, an denen die Gegenelektrode 28 am Tragring 25 befestigt ist, ist somit der Zwischenraum 32 rings um die Gegenelektrode und den Tragring ausgebildet. Bei älteren Konstruktionen und im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung sind die Seiten der Gegenelektrode vom Werkstoff der die beweglichen Elektrode bildenden Membran 22 eng umschlossen. Dieser schmale Zwischenraum bildet einen Kondensator, der im Nebenschluß mit dem beweglichen Abschnitt 23 der Membran 22 liegt, was für das Funktionieren des Gerätes verantwortlich ist. Dieser parasitäre Kondensator teilt sich mit dem aktiven Abschnitt 23 der Membran 22 in die Ladung, wodurch die Signalspannung, die dem angeschlossenen Verstärker als Ausgang zugeführt wird, herabgesetzt wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Zwischenraum 32 zwischen dem Rand der Gegenelektrode 28 als der feststehenden Elektrode und der Membran 22 als der beweglichen Elektrode gebildet, derart, daß die unerwünschte Störkapazität herabgesetzt wird. Der Zwischenraum 32 ist auch ein Weg, auf dem die zwischen der Membranfläche und der Gegenelektroden-Elektretfläche eingeschlossene Luft in die größere Schallkammer 20A des Wandlergehäuses 12 abströmen kann.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Innenecken 36A des Tragrings 25A einen rechten Winkel bilden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Gegenelektrode 28A kleiner als die Öffnung im Tragring 25A und weist an ihren Ecken Flügel oder Verlängerungsstücke 37 auf, die an die Ecken 36A des Tragrings 25A angepaßt sind und an ihnen anliegen. Die Gegenelektrode 28A ist am Tragring 25A durch Klebetropfen 35A befestigt, welche an jeder Ecke des Tragrings und der Gegenelektrode in der Weise aufgebracht sind, daß sich der Zwischenraum 32 ergibt.

Claims (6)

1. Schallwandler mit einem Gehäuse (12), einer darin angeordneten Elektret-Baugruppe (21), die eine Membran (22) mit einem schwingfähigen Abschnitt aufweist, der eine bewegliche Elektrode bildet, wobei die Membran mit ihren Umfangsabschnitten an einem Tragring (25) befestigbar ist, der eine Öffnung (33) aufweist, in der eine Tragplatte (28) angeordnet ist, die mit einer Oberfläche eine feststehende Elektrode bildet und mit der beweglichen Membranelektrode zusammenwirkt, um ein Signal abzuleiten, einer zwischen der Elektret-Baugruppe (21) und dem Gehäuseboden ausgeformten ersten akustischen Kammer (20) und mit einer zwischen der Elektret-Baugruppe und dem Gehäusedeckel ausgeformten zweiten akustischen Kammer (20A), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tragring (25) und der Tragplatte (28) ein Zwischenraum (32) freigelassen ist, der sich im wesentlichen rings um die Tragplatte (28) erstreckt.

2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die feststehende Elektrode ein Elektret-Material aufgebracht ist, das mit der Membran (22) zusammenwirkt, um das Signal abzuleiten, und daß Stützpföstchen (16) auf der Innenfläche des Gehäusebodens vorgesehen sind, sowie Vorsprünge (37) auf der Oberfläche der Tragplatte (28), die auf die Stützpföstchen ausgerichtet sind, um die Elektret-Baugruppe mit Abstand zum Boden des Gehäuses abzustützen.

3. Schallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (22) an ihrem Umfang einen Flansch aufweist, der an den Tragring (25) angepaßt ist, wobei der Flansch an den Tragring angeklebt ist.

4. Schallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragring (25) in die Öffnung (33) hineinragende Schultern (30) vorgesehen sind und daß die Tragplatte (28) an den Schultern (30) befestigt ist.

5. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (28) von ihren Rändern nach außen wegstehende Vorsprünge (37) aufweist zum Befestigen am Tragring (25).

6. Schallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (32) einen pneumatischen Durchlaß zwischen der zweiten akustischen Kammer (20A) und einen Bereich zwischen der genannten feststehenden Elektrode und der Membran (22) bildet.