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Vorrichtung, um elektrische Schwingungen in Schallschwingungen oder
umgekehrt zu übertragen. Die Erfindung betrifft piezoelektrische Kristalle, beispielsweise
Kristalle von Natriumkaliutntartrat, und ihre Anwendung auf die Telephonie. .
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Derartige Kristalle erzeugen Elektrizität als Folge von Druckänderungen,-
welche auf den Oberflächen des Kristalls hervorgebracht «erden, und sofern sie der
Einwirkung einer äußeren Elektrizitätsquelle unterworfen werden, erfolgt ein Ausdehnen
bzw. ein Zusammenziehen derselben. Aus diesem Grunde können die Kristalle mit Vorteil
bei der Herstellung von Mikrophonen, Telephonen, Verstärkern, Lautsprechern, Modulatoren
u. dgl. Verwendung finden.
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In Apparaten, bei «-elchen piezoelektrische Kristalle verwendet werden,
«-ar es bisher üblich, die Elektrode außen anzubringen, entweder vermittels kreisförmiger-
Bänder oder durch Kontaktscheiben, «-elche an einer oder mehr Stellen des Kristallbodens
angebracht wurden. Es hat sich herausgestellt, daß ein bedeutend besseres Ergebnis
erzielt wird, wenn eine der Elektroden innen angebracht «ird, und sofern ein Kristall
im Zusammenhang mit einer Membran verwendet wird, ist es am besten, den Bewegungswiderstand
der Membran am Verbindungspunkt mit dem Kristall im wesentlichen gleich der Impedanz
des Kristalls zu machen.
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Die Erfindung betrifft schließlich noch eine Anordnung, derzufolge
der Apparat so konstruiert ist, daß die Bewegungsimpedanz einer Membran am Verbindungspunkt
mit dem
Kristall im wesentlichen der Impedanz des Kristalls gleich
ist.
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In den Zeichnungen zeigen: Abb. i und a Ansichten eines piezoelektrischen
Kristalls, Abb. 3 bis 5 Membranen, welche mit Vorteil im Zusammenhang mit piezoelektrischen
Kristallen bei Lautsprecherempfängern verwendet werden, Abb. 6 und 7 die Anordnung,
bei welcher die innere Elektrode verwendet wird, Abb. 8 bis io einen Lautsprecherempfänger
mit einem Kristall mit innerer Elektrode. Abb. i und a zeigen Ansichten des. vorzugsweise
verwendeten Kristallgebildes, dessen Oberfläche in zwei zueinander normale Zonen
eingeteilt sein möge. Eine Zone ist die zur kristallographischen Achse c-c parallele
Zone und umfaßt die das Kristall in der Längsrichtung umschließende Oberfläche.
Die andere Zone umfaßt die beiden Grundflächen, die parallel mit den Achsen a-a
und b-b sind. Die Kristalle «-erden nach bekannten Methoden hergestellt und getrocknet,
um das eingeschlossene Wasser zu beseitigen.
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Abb.3 zeigt eine Membran für Verwen-. Jung mit piezoelektrischen Kristallen,
bei der die Bewegungsimpedanz an dem Punkt, an welchem der Antrieb erfolgt, ungefähr
der Impedanz des Kristallantriebs gleich ist. Das gewünschte Zusammenstimmen der
Impedanzen wird bei dieser Ausführungsform durch die wellenförmigen Abstufungen
erhalten, welche vom Scheitel zur Peripherie konisch verlaufen.
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Abb. q. zeigt eine Membran mit nach der Dichte abgestuften Teilen
5o, 51, 52, welche in ihrer Dichte abnehmen, je näher sie der Peripherie
kommen. Die Peripherie selbst kann, wie angegeben., «-elfenförmig ausgebildet sein.
Es mag auch wünschenswert erscheinen, zwecks Verbindung mit der T&mbran eine
Metallzwinge 53 zu verwenden, «-elche die Form konzentrischer Kerne hat, wovon der
eine innerhalb und der andere außerhalb des. Scheitels der Membran liegt.
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Eine andere Form mit abgedämpfter Peripherie ist in Abb. 5 gezeigt,
und in dieser Abbildung ist bei 54 auch ein Satellitversteifer angegeben, der innerhalb
des Kernes angeordnet ist und der dazu dient, den Übertragungsverlust zwischen der
Zwinge und der Membran zu verringern. Dieser Versteifer kann aus in die gewünschte
Gestalt geformtem geschmolzenem N atriumkaliumtartrat bestehen.
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Um eine gute Wirkung zu erzielen, hat es sich als wünschenswert herausgestellt,
Leiter in das Kristall einzubetten, sei es, daß man dem Kristall ermöglicht, sich
um einen oder mehr Leiter herum zu bilden: oder dadurch, daß man dieselben in das
fertig gebildete Kristall einlegt. Auf diese Weise wird der Streuungswiderstand.
entlang der Kristallfläche von einer Elektrode zu der andern bei hohem Werte erhalten,
und es wird weiterhin ein inniger Kontakt zwischen der Elektrode und dem Kristall
herbeigeführt.
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Die andere Elektrode kann in üblicher Weise eine Umfassungselektrode
aus Zinkfolie oder anderem geeigneten Material sein. Um einen guten Kontakt mit
der Kristallfläche herbeizuführen, ist es zuweilen zweckmäßig, dasselbe mit Graphit
zu bedecken. Diese Substanz kann auch mit Natriumkaliumtartratkitt gemischt werden.
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Sofern das Kristall vermittels des Zylinders oder der Grundfläche
einerseits und der das Kristall umschließenden Zone (vermittels Zinnfolie usw.)
anderseits mit einer äußeren Wechselstromquelle verbunden ist, wird es elastischen
Torsionsschwingungen ausgesetzt, wodurch bewirkt wird, daß die Spitze der Membran
in Richtung ihrer Achse schwingt.
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Abb. 6 zeigt ein Kristall mit einer inneren, mit der Membran in Verbindung
stehenden Elektrode 6o. Das Kristall ist starr an seiner Grundfläche gehalten, und
bei Versorgung der Elektroden mit Wechselströmen erfährt das Kristall Torsionsschwingungen
um seine Hauptachse und treibt so die Membran vermittels des Armes 66 an, «-elche
normal in Schwingungen gerät.
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Die Elektrode 6o geht durch die Pyramiden 61, .62 in der Richtung
der Hauptachse des Kristalls durch und erstreckt sich über die ganze Länge des Kristalls.
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Zum Zwecke, die Elektrode 6o in das Kristall einzulegen, kann in dieses
ein Loch eingebohrt sein. Die Elektrode 6o besitzt vorzugsweise eine derartige Form,
daß sie innigen Kontakt mit- dem umgebenden Kristall besitzt und kann beispielsweise
aus einer Quecksilbersäule, gesättigter Natriumkaliumtartratlösung oder Graphit
bestehen oder aus einem vorzugsweise von Zinnfolienkugeln umgebenen Draht, Graphit,
aus einer Leitungsflüssigkeit oder irgendeinem elektrischen leitenden Material 31,
um sicherzustellen, daß der Widerstand zwischen dem Draht und dein Kristall niedrig
bleibt. Werden Zinnfolienkugeln angewendet, so können dieselben um den Draht herumgestampft
werden.
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Anstatt einer Elektrode, welche die Länge des Kristalls 6o (Abb. 6)
durchläuft, können zwei Elektroden 63, 64 (Abb. 7) Verwendung finden. Diese liegen
in einer Ebene, welche die kristallographische Achse enthält, winklig zueinander;
in Abb.7 liegen sie hinter der Zeichnungsebene und sind an dem Punkt, wo sie zusammentreffen,
vermittels eines Verbindungspfostens
65 vereinigt, der aus der
flachen Seite des Kristalls hervorragt. Diese Verbindung 65 ist in dem Kristall
verankert und verkittet.
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Um den Oberflächenstreuungswiderstand zwischen der inneren Elektrode
und der äußeren Elektrode zu erhöhen, kann Isoliermaterial verwendet werden.
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Verschiedene Kristalle mit Innenelektroden können so verbunden «-erden,
daß eine Summierung von Torsionseffekten entsteht. Man geht so vor, daß man ein
Kristall auf die Spitze eine. anderen stellt, so daß die oberste Basisebene eine
winklige Verschiebung in bezog auf die angeschlossenen, dazwischenliegenden Basisebenen
aufweist. Diese selbst zeigen eine winklige Verschiebung in bezog auf die unterste
Basisebene. Auf diese Weise wird erreicht, daß die oberste Ebene eine vers ti iirkte
winklige Verschiebung in bezug auf die unterste Ebene hat.
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In Abb. 8, g und io ist eine andere Ausführungsforen eines piezoelektrischen
lautsprechenden Empfängers dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Kristall
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in einem Rahmen 71 befestigt, der von einer geeigneten Grundplatte 72 getragen
wird. Mit 73 ist die Umfassungselektrode bezeichnet und mit 74 die durchgehende
Elektrode. Die Elektrode 74 ist mit dem Rahmen 7 i elektrisch verbunden, wie aus
der Darstellung ersichtlich. Die Membran, welche aus faserigem Material bestellt
und konische Form aufweist, ist mit ihrem Scheitel am Torsionsarm 75 befestigt.
Dieser Arm 7 5 wirkt in gleicher Weise wie der obenerwähnte Arm 66. Eine Röhre 77,
deren oberes En(-le dicht gemacht ist und die Wasser oder Salzlösung enthält, dient
dazu, Feuchtigkeit für das Innere des Kristalls zu liefern.
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Gemäß Abb. 8 ruht die Grundplatte 72 auf dem oberen Teil eines Tisches
oder einem ähnlichen befestigten Träger, und die Fläche 76 dieser Grundplatte 72
ist mit einer Einkerbung versehen, zwecks Aufnahme des Rahmens. Die Grundplatte
kann beispielsweise aus Holz oder Metall bestehen und kann auch gewünschten Falles
fest mit dem Rahmen verbunden sein. Die Fläche 76 besitzt vorzugsweise eine derartige
Neigung mit Bezug auf die Vertikale, daß eine horizontale Ebene, die durch den Scheitel
der Membran hindurchgeführt wird, zwischen der Achse derselben und den niedrigsten
Punkt ihres Umfanges verlaufen wurde, so daß die Grundplatte nicht hoch ausgeführt
zu werden braucht, tun zu erreichen, daß der niedrigste Teil der Membran höher als
der niedrigste Teil der Grundplatte liegt.
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Die Hauptachse des Kristalls ist vorzugsweise schräg angeordnet mit
Bezug auf eine vertikale Ebene, die senkrecht zur Fläche 76 der Grundputte 72 und
durch die Mitte dieser Fläche verläuft; so daß sowohl der Rahmen als auch die Membran
mit Bezug auf diese Ebene svmmetrisch liegen.
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Der untere Teil des Rahmens, das ist derjenige Teil, welcher sich
der niedrigeren Basisfläche des Kristalls am nächsten befindet, :; ird genügend
massiv ausgeführt, um selbst als Grundplatte für das Kristall dienen zu können und
sicherzustellen, daß der Rahmen in wirksamer Weise elastische Torsionsschwingungen
des Kristalls reflektiert, so claß die Kristallschwingungen in wirksamer Weise auf
die ilembran übertragen werden. Selbstverständlich können Rahmen und Grundplatte
gewünschten Falles aus einem zusammenhängenden Teil bestehen.
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Der Lautsprecher ist in seiner Wirkung umkehrbar, so daß er auch als
Telephonsender angesehen «-erden kann.
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Es versteht sich, daß die vorstehend angegebenen Merkmale lediglich
die allgemeinen Prinzipien darstellen und daß die Verkörperung des Erfindungsgedankens
in mannigfachster Weise erfolgen kann, ohne mit den in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen identisch sein zu müssen.