DE694761C

DE694761C - Electrostatic microphone

Info

Publication number: DE694761C
Application number: DE1935M0132829
Authority: DE
Original assignee: JOSEPH MASSOLLE GmbH
Current assignee: JOSEPH MASSOLLE GmbH
Priority date: 1935-12-05
Filing date: 1935-12-05
Publication date: 1940-08-07

Description

Elektrostatisches Mikrophon Die Wirkung :eines elektroetatIschen Mikrophons hängt von den durch die Membranschwingungen hervorgerufenen . Lade- und Entladeströ,men des Mikrophons ab, die verstärkt oder unverstärkt für die Tonaufzeichnung oder die Tonwiedergabe ausgewertet werden.Electrostatic microphone The effect of an electrostatic microphone depends on the vibrations caused by the membrane. Charge and discharge currents of the microphone, which amplified or unamplified for the sound recording or the Sound reproduction can be evaluated.

Gemäß der Erfindung ist die wirksame Kapazitätsfläche der festen Gegenelektrode eines elektrostatischen Mikrophons, dessen Membran vorzugsweise in Teilflächen schwingt, .nur auf den Teil in der Mitte der Membran bzw. längs der Mittellinie der Membranfläche beschränkt; die praktisch planparallel schwingt.According to the invention, the effective capacitance area is the fixed counter electrode an electrostatic microphone, the membrane of which preferably vibrates in partial areas, .only on the part in the middle of the membrane or along the center line of the membrane surface limited; which oscillates practically plane-parallel.

Wenn die Membran im ganzen schwingt, greifen demzufolge die elektrostatischen Anziehungskräfte im wesentlichen nur in der Mittellinie des durchbiiegungsfähigen Teils der Membranfläche an. Wenn de Membran jedoch mehrere Teilflächen besitzt, ist die Anotrdnung der Kapazitätsfläche in der Gegenelektrode für' jede Teilfläche entsprechend. Es wird durch die Erfindung erreicht, daß die höchstzulässigen Anziehungskräfte zwischen der Membran und -der- festen Gegenelektrode erst bei Anwendung einer hohen elektrischen Spannung erreicht werden..When the membrane vibrates as a whole, the electrostatic ones take effect Forces of attraction essentially only in the center line of the deflectable Part of the membrane surface. However, if the membrane has several partial areas, is the arrangement of the capacitance area in the counter electrode for each sub-area corresponding. It is achieved by the invention that the maximum permissible forces of attraction between the membrane and the fixed counter-electrode only when a high one is used electrical voltage can be achieved ..

Die Verwendung einer höheren Spannung aber hat zur Folge, daßeine höhere Wechselspannung zur Steuerung der Tonaufzeichnungs- oder Tonwiedergabevorrichtung zur Verfügung steht.However, the use of a higher voltage has the consequence that a higher AC voltage for controlling the sound recording or reproducing device is available.

Bei einer bevorzugten Ausführungsiform der Erfindung bildet die Gegenelektrode eine starre,-gitterförmige Platte. Bei siolchen Mikrophonen, bei denen die Membran an mehreren Stellen ihrer Fläche durch punktför-. mige oder linienförmige Unterstützungen getragen wird und infolgedessen in sich schwingende Teilflächen bildet, werden gemäß der weiteren Erfindung die Meinbranunterstützungen sowie die wirksamen Kapazitätsflächen aus der festen Gegenelektrö,de herausgearbeitet. Dies gibt den Vorteil, daß man den Höhenunterschied zwischen den Unterstützungen der Membran einerseits und den wirksamen Kapazitätsflächen andererseits sehr genau einhalten kann. Der Abstand zwischen der Membran und der wirksamen Kapazitätsfläche ist dann sehr genau festgelegt.In a preferred embodiment of the invention, the counter electrode forms a rigid, lattice-shaped plate. With siolchen microphones, where the membrane at several points on their surface by point-conveying. moderate or linear supports is carried and as a result forms oscillating partial surfaces, are according to of the further invention the Meinbran supports as well as the effective capacity areas worked out from the fixed counterelectrode. This gives the advantage that one the difference in height between the supports of the membrane on the one hand and the effective capacity areas on the other hand can very precisely adhere to. The distance between the membrane and the effective capacitance area is then very precisely defined.

Man kann die gitterförmige Elektrode in der Weise herstellen; daß man eine i11 sich starre Platte von beiden Seiten aus mit eingefrästen Nuten verseht, die zweckmäßig rechtwinklig zueinander :stehen. Bei- ringförmiger Membran bestehen die Membranunterstützungen und die Kapazitätsflächen zweckmäßigerweise ,aus kreisförmigen Stegen, die z. B. duz.ch Ausdrehen auf der Vorderseite der starren Platte gebildet sind. Für den Luftdurchtritt werden auf der Rückseite der starren -Platte Nuten eingefräst, die radial verlaufen. Die Membranunters.tützungen werden zweckmäßigerweise derart über die Membranflächen verteilt, daß die entstehenden schwingungsfreien Teilflächen verschiedene Breite erhalten und infolgedessen verschiedene Egen,resonanzlagen besitzen. Der gewünschte Abstand zwischen der Membran und den wirksamen Kapazitätsflächen kann durch Abfräsen oder Abdrehen der die Kapazitätsflächen bildenden Stege sehr genau erzielt werden.The grid-shaped electrode can be produced in the following manner; that a rigid plate is provided with milled grooves on both sides, which are expediently at right angles to one another: stand. Consist of a ring-shaped membrane the membrane supports and the capacitance surfaces are expediently made of circular Webs that z. B. duz.ch turning formed on the front of the rigid plate are. For the Air passage will be rigid on the back of the -Plate grooves milled that run radially. The membrane supports are expediently distributed over the membrane surfaces in such a way that the resulting Vibration-free sub-areas are given different widths and, as a result, different ones Own, resonance layers. The desired distance between the membrane and the Effective capacitance areas can be achieved by milling or turning off the capacitance areas forming webs can be achieved very precisely.

Die im vorstehenden beschriebene besondere Ausbilduin;gsform der festen Elektrode als starre gitterförmige Platte ermöglicht die Herstellung nach dem Spritzgußverfahren, wodurch einerseits bei serienweiser Herstellung vollkommene Gleichförmigkeit der festen Elektrode sichergestellt ist und andererseits auch die Herstellung wesentlich verbilligt wird. Die Herstellung im Spritzgußverfahren ist insbesondere dann .möglich, wenn die Nuten und Profile eine Stärke von etwa einem halben Millimetet nicht umterschrelten, was bei der Ausbildung der festen Elektrode gemäß :der Erfindung ohne weiteres ausführbar ist.The above-described special training form of the fixed Electrode as a rigid grid-shaped plate enables production by the injection molding process, whereby on the one hand complete uniformity of the fixed electrode is ensured and on the other hand the production is essential is cheaper. The production by injection molding is possible in particular. if the grooves and profiles do not change a thickness of about half a millimeter, which can easily be carried out in the formation of the fixed electrode according to the invention is.

Zwei Ausführungsbeispiele oder Erfindung sind in -den Abbildungen stark vergrößert dargestellt. Hierdurch ist aber eine Beschränkung auf die hier gezeigten Größenverhältnisse und Furmen nicht beabsichtigt.Two exemplary embodiments or the invention are shown in the figures shown greatly enlarged. However, this is a limitation to the one here proportions and furms shown are not intended.

Abb. i a und i b zeigen eine Draufsicht und einen Schnitt einer Elektrod.enfoFrm mit nicht zusammenhängenden Unterstützungen der Membran.Figs. I a and i b show a plan view and a section of an electrode enfoFrm with unrelated supports of the membrane.

Abb.2a; b, c zeigen eine ElektroJenfoorn. für eine runde Membran in einer Draufsicht und in zwei Schnitten.Fig.2a; b, c show an ElektroJenfoorn. for a round membrane in a top view and in two sections.

Aus einer in ..Abt. i dargestellten festen Platte . vom der Stärke s sind auf der einen Seite verhältnismäßig breite und tiefe Nuten i ausgespart, Üeren Breite b und deren Tiefe t ist. Diese Nuten liegen :auf der unteren Seite der in der Abb. i a dargestellten Elektrode. Zwischen den Nutend bleiben Stege: 2 erhalten. Auf der Oberseite der Elektrode liegen Nuten 3, welche parallel zu den Nuten i verlaufen, aber eine geringere Breite und auch eine geringere Tiefe als die Nuten i besitzen. Die Nuten 3 sind derart verteilt, daß zwischen je zwei Nuten ein Steg q. liegt. Diese Nuten 3 und der Steg q. sind über den Nuten i angeordnet. Durch die Nuten 3 werden ferner Stege 5 gebildet, - welche in ihrer Breite :den Stegen 2 entsprechen und über diesen liegen. Auf der Oberseite der Elektrode werden weiterhin ,auch noch Nuten gezogen, die senkrecht zu den Nuten 3 und den Nuten i verlaufen. Diese Nuten sind in Abb. i a mit 6 bezeichnet. je -zwei Nuten 6 besitzen beispielsweise einen solchen Abstand voneinander, daß die Stege 5 zwischen den Nuten 3 und den Nuten 6 etwa quadratischen Querschnitt besitzen.From one in ..Abt. i illustrated fixed plate. of the thickness s, relatively wide and deep grooves i are recessed on the one hand, over width b and the depth of which is t . These grooves are: on the lower side of the electrode shown in Fig. Ia. Bridges: 2 remain between the groove ends. On the top of the electrode are grooves 3 which run parallel to the grooves i, but have a smaller width and also a smaller depth than the grooves i. The grooves 3 are distributed in such a way that a web q between each two grooves. lies. These grooves 3 and the web q. are arranged above the grooves i. The grooves 3 also form webs 5, - which in their width: correspond to the webs 2 and lie above them. Grooves are also drawn on the top of the electrode which run perpendicular to the grooves 3 and the grooves i. These grooves are denoted by 6 in Fig. two grooves 6 each have, for example, such a distance from one another that the webs 5 between the grooves 3 and the grooves 6 have an approximately square cross-section.

Wie aus Abb, i b hervorgeht, welche einen Schnittlurch die Elektrode gemäß der Linie A-B darstellt, ist die Tiefe der Nuten 6 größer .als die der Nuten 3, und zwar so groß, daßdiese Nuten 6 bis in die von der Unterseite der Elektrode her ausgefrästen. Nuten i hineinreichen, so daß entsprechende Durchbrüche-8 für die erforderliche Luftbewegung -entstehen. Die Nuten besitzen jedoch ;nicht eine solche Tiefe, daß dadurch die Stege 2 auf der Unterseite der Elektrode vollkommen durchschnitten werden, weil sonst durch die Nuten 6 die feste Platte in lauter lose Einzelteile zerlegt würde. Die zwischen den :auf der Oberfläche der Elektrode eingefrästen Nuten 3 und 6 verbleibenden quadratischen Stege 5 dienen zur Auflage der Membran. In Abb. i a ist bei einigen dieser Stege angedeqibet, daß -sie durch Fräsen einen zylindrischen Grundriß erhalten kön.-neu. Auch sind in Abb. i die Unterstützungspunkte 5 für die Membran sämtlich in gleichen Abständen voneinander ,,angeordnet. Doch ist dies durchaus nicht notwendlg; vielmehr kann es zweckmäßig sein, die Abstände zwischen den Unterstützungspunkten 5 an den verschiedenen Stellen der Membran verschieden groß zu wählen.As can be seen from Fig. I b, which is a section through the electrode represents according to the line A-B, the depth of the grooves 6 is greater than that of the grooves 3, so large that these grooves 6 up to the bottom of the electrode milled out. Grooves i extend into it, so that corresponding breakthroughs-8 for the necessary air movement is created. However, the grooves have; not one such a depth that thereby the webs 2 on the underside of the electrode completely be cut through, because otherwise through the grooves 6 the solid plate in noisy loose Individual parts would be dismantled. The between the: milled on the surface of the electrode Grooves 3 and 6 remaining square webs 5 are used to support the membrane. In Fig. I a it is indicated for some of these webs that they create a cylindrical ground plan can be received-new. Also in Fig. I are the support points 5 for the membrane all arranged at equal distances from one another. Indeed this is by no means necessary; rather, it can be useful to adjust the distances different between the support points 5 at the different points of the membrane great to choose.

Aus Abb. ia ist zu erkennen, daß durch die Nuten 3 einerseits und die Nuten 6 andererseits außer den Unterstützungspunkten 5 mehrere Flächen 9 und io herausgearbeitet sind, die die wirksamen Kapazitätsflächen bilden. Zu diesem Zweck erhalten diese Flächen .eine durch Abfräsenoder durch entspreche de Gestaltung der Gießfoiim einen bestimmten Abstand von .der durch die UnterstÜtzungspunküe 5 festgelegten Membranebene. Erfahrungsgemäß neigt eine derartige Anordnung wegen der vorhandenen Unsymmetrie zu nicht linearen Verzerrungen (Klirren). Dieser Übelstand wird vermieden, indem man der Fläche 9 und den Flächen io vers@clliedene Abstände zur Membran gibt.From Fig. Ia it can be seen that the grooves 3 on the one hand and the grooves 6 on the other hand, in addition to the support points 5, several surfaces 9 and io are worked out, which form the effective capacitance areas. To this Purpose is given to these surfaces, one by milling or by appropriate design the Gießfoiim a certain distance from .the by the support points 5 specified membrane level. Experience has shown that such an arrangement tends to be due to the existing asymmetry to non-linear distortion (clink). This evil is avoided by giving the surface 9 and the surfaces io different distances to the membrane.

Erfahrungsgemäß soll der Höhenunterschied zwischen den Auflagepunkten und den Kapazitätsflächen 9 bzw- io nicht größer sein als: o,o3,mm, weil sonst die °Empfindlchkeit beträchtlich sinkt. Derart- .geringe Höhenunterschiede lassen sich mit der erforderliches Genauigkeit bei dem angegebenen Hierstellungsverfahren durch maschinelle Herausarbeitung aus der Elektrotde oder ihrer Spritzform erreichen.Experience has shown that the height difference between the support points should and the capacitance areas 9 or io not be larger than: o, o3, mm, because otherwise the ° Sensitivity decreases considerably. Such small height differences can be with the required accuracy in the specified setting procedure achieve mechanical elaboration from the electrode or its injection mold.

In Abb.2a und 2b sind die Kapazitätsflächen bildenden Stege i i und die dazwischenliegenden Unterstützungsstege 12 der Membran in Draufsicht und in evnein Schnittsenkrecht zu den Stegen leicht zu erkennen. Die Stege i i besitzen eine Stirnfläche, die Stege 12 .dagegen .sind zweckmäßigerweise an ihrem oberen Ende scharfkantig. Die UnterstÜtzwngsstege 12 sind etwas höher als die Kapazitätsstege i i zwecks Herstellung des Abstandes der Membran und der wirksamen Kapazitätsfläche. Aus deal Abb.2a und 2b erkennt man ferner, .daß die Unterstützungsstege 12 nicht gleichmäßig über die Breite der Membranfläche verteilt sind, Sondern b,eispIeAwei:se nach den Seiten zu größere Abstände voneinander besitzen.In Fig.2a and 2b the webs i i and forming the capacitance areas are the ones in between Support webs 12 of the membrane in plan view and easy to recognize in any section perpendicular to the webs. The webs i have i one end face, the webs 12, on the other hand, are expediently on their upper one Sharp-edged end. The support bars 12 are slightly higher than the capacity bars i i for the purpose of establishing the distance between the membrane and the effective capacitance area. From deal Fig.2a and 2b it can also be seen that the support webs 12 are not are evenly distributed over the width of the membrane surface, but b, eispIeAwei: se to have larger distances from one another on the sides.

Die Elektrode besteht aus einer festen Plaittte 14, welche von unten her bis zur Höhe h entsprechend der Kreisfoirm der Membranfläche ausigefräst. ist, so .daß ein zylindrischer Rand 1q. stehenbleibt. Oberhalb des Raumes mit der Höhe h liegen senkrecht zu den Stegen i i und 12 verlaufende Steige 15, welche in - Abb. 2 c im `S chnitt, - der zu den Stegen i i und 12 parallel geführt ist, zu sehen sind. Zwischen diesen Stegen 15 verlaufen die durch Einfräsung entstandenen Nuten 16. Auch die Stege i i und 12 auf der Oberseite der Elektrode i q. können durch Einfräsung .entstanden sein.The electrode consists of a solid plate 14 which is milled from below up to height h in accordance with the circular shape of the membrane surface. is, so .that a cylindrical edge 1q. stop. Above the space with the height h, there are crates 15 running perpendicular to the webs ii and 12, which can be seen in Fig. 2c in the 'S section, - which is parallel to the webs ii and 12. Between these webs 15, the resulting milled recess by grooves 1 extend 6. The webs 12 and ii q on the top of the electrode i. can be created by milling.

Bei der eingangs erwähnten ringförmigen Membran bilden die Stege i i und 12 konzentrische Kreise, und die 'Durchbruchsnuten 16 auf der Unterseite der Membran verlaufen radial.In the case of the annular membrane mentioned at the outset, the webs i i and 12 concentric circles, and the 'breakthrough grooves 16 on the underside of the Diaphragm run radially.

Im übrigen zeigt Abb.2beinen zylindrischen Körper 17, welcher die Fasisung des Mikrophons bildet. Zwischen dieser Fassung 17 und einem aui diese aufgesetzten Ring 18 ist die Membran 13 durch Schrauben i g fest-,gespannt.'In addition, Fig.2 shows a cylindrical body 17, which forms the base of the microphone. Between this holder 1 7 and a aui this patch ring 1 8, the membrane 13 ig fixed by screws tightened. '

Claims

PATENT CLAIM: Electrostatic microphone preferably imit in Partial areas of vibrating membrane, characterized in that the effective capacitance area only on the part in the middle of the membrane or along the center line of the membrane surface is limited, the 'oscillates practically plane-parallel.