DE724170C

DE724170C - Condenser microphone or phone with solid dielectric

Info

Publication number: DE724170C
Application number: DES131819D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bauer; Dr-Ing Wilhelm Janovsky
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-04-26
Filing date: 1938-04-26
Publication date: 1942-08-19

Description

Kondensatormikrofon oder -telefon mit festem Dielektrikum Die bekannten kapazitiven Methoden zur Umformung von Druck- und, Bewegungsgrößen in elektrische Größen erfordern zur Erzielung ausreichender Empfindlichkeit normalerweise einen sehr kleinen Abstand zwischen den Belegungen des Kondensators. Abstände von r bis 2 hundertstel Millimeter sind hierbei üblich. Die Herstellung und zuverlässige Aufrechterhaltung derartig kleiner Abstände setzt eine hohe und damit teure Herstellungsgenauigkeit voraus.Condenser microphone or telephone with solid dielectric The familiar ones capacitive methods for converting pressure and movement variables into electrical ones Sizes usually require one to achieve sufficient sensitivity very small distance between the assignments of the capacitor. Distances from r to 2 hundredths of a millimeter are common here. The manufacture and reliable maintenance Such small distances require a high and therefore expensive manufacturing accuracy in advance.

Um die Eigenfrequenz des Kondensatormikrofons bei ausreichender Empfindlichkeit, d. h. bei vergleichsweise kleiner Rückstellkraft, sehr hoch zu legen, mußte man daher die schwingende Masse der einen Elektrode, d. h. die Membran, außerordentlich gering machen. Um ferner die Eigenschwingung außerhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches zu legen, hat man die Elektroden mit Bohrungen oder Rillen versehen, deren Luftsäulen die gewünschte hohe Eigenfrequenz besitzen..In order to determine the natural frequency of the condenser microphone with sufficient sensitivity, d. H. With a comparatively small restoring force, one had to put it very high hence the oscillating mass of one electrode, i. H. the membrane, extraordinary make low. Furthermore, the natural oscillation outside of the frequency range to be transmitted To lay, the electrodes have been provided with bores or grooves, their air columns have the desired high natural frequency.

Eine weitere Verkleinerung- des Abstandes der beiden Elektroden war nicht mehr möglich, da die beiden Elektroden infolge der angelegten Vorspannung aneinanderkleben oder beim Schwingen. sich berühren. Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist daher bereits vorgeschlagen worden, eine außerordentlich dünne folienartige Membran und ein festes Dielektrikum zu verwenden. Man ist hierbei von der Überlegung ausgegangen, daß durch die geringen Unebenheiten der Elektrodenoberfläche immer noch eine genügend starke Kapazitätsänderung durch das Anpressen der Membran erzielt wird. Bei derartigen Mikrofonen mit festem Dielektrikum treten jedoch die Nachteile auf, daß die Unebenheiten und damit der Kapazitätsverlauf bei verschieden großen Drücken bei jedem Mikrofon verschieden sind, da die Oberflächen der einzelnen Elektroden nicht mit konstanter Rauhigkeit hergestellt werden können. Auch die verschiedenen Methoden, durch künstliches Aufrauhen der Elektroden diesem Mangel abzuhelfen, führten nicht zum Ziel, da immer noch eine Reihe von Einflüssen wirksam sind, die die Herstellung eines Mikrofons mit vorausberechenbaren und konstanten Eigenschaften ausschließen. So machen sich insbesondere Adhäsions- und Reibungskräfte bemerkbar, die bewirken, daß z. B. bei Dauerlast die Luft aus den kapillaren Räumen der rauhen Oberfläche in verstärktem Maße verdrängt und bei Entlastung die Membran infolge der Adhäsion der Flächen und des langsamen Eindringens von Luft sich erst wieder langsam lösen kann, wodurch die Frequenzkurve erheblich gefälscht wird.Another reduction in the distance between the two electrodes was no longer possible because the two electrodes are due to the applied bias voltage stick together or when swinging. touch. To eliminate this disadvantage has therefore already been proposed, an extremely thin film-like Use a membrane and a solid dielectric. One is here by the consideration assumed that always due to the slight unevenness of the electrode surface another sufficiently strong change in capacity by pressing the membrane is achieved. In such microphones with a solid dielectric, however, the Disadvantages that the unevenness and thus the capacity course at different large pressures for each microphone are different because of the surfaces of each Electrodes cannot be manufactured with constant roughness. Also the different ones Methods to remedy this deficiency by artificially roughening the electrodes led not to the goal, since a number of influences still have an effect on the production of a microphone with predictable and constant properties. In particular, adhesion and friction forces become noticeable, which cause that z. B. with continuous load the air from the capillary spaces of the rough surface to a greater extent displaced and when the pressure is relieved, the membrane as a result of the adhesion the surfaces and the slow penetration of air only slowly loosen again which significantly falsifies the frequency curve.

Um alle diese nicht voraussehbaren Einflüsse und damit die Nachteile einer derartigen Anordnung zu beseitigen und ein Mikrofon mit möglichst konstanten Eigenschaften sowie ein möglichst einfaches und billiges Herstellungsverfahren für derartige Mikrofone zu erzielen, ist bei dem Kondensatormikrofon mit festem Dielektrikum nach der Erfindung zwischen: der festen, keine Durchbrechungen aufweisenden und mit einer glatten, keine Lufträume besitzenden, vorzugsweise polierten Oberfläche versehenen Elektrode und der Membran oder einem an der Membran befindlichen festen Dielektrikum eine mit Durchbrechungen versehene, aus Isolierstoff oder bei Vorhandensein einer Isolierschicht zwischen fester Elektrode und Membran aus beliebigem Material bestehende folienartige Zwischenlage von sehr geringer Wandstärke angeordnet.About all these unforeseeable influences and with them the disadvantages to eliminate such an arrangement and a microphone with as constant as possible Properties and the simplest and cheapest possible manufacturing process for Achieving such microphones is with the condenser microphone with solid dielectric according to the invention between: the solid, non-perforated and with a smooth, preferably polished surface without air spaces provided electrode and the membrane or a fixed on the membrane Dielectric one provided with openings, made of insulating material or if present an insulating layer between the fixed electrode and membrane made of any material existing film-like intermediate layer of very small wall thickness arranged.

Es ist bereits ein Kondensatorschallgerät bekannt, bei dem zwischen Elektrode und :Membran eine Zwischenlage vorhanden ist. Bei der bekannten Anordnung handelt es sich bei dieser Zwischenlage jedoch lediglich um eine Isolationsschicht, durch die eine Berührung zwischen Elektrode und Membran verhindert werden soll. Das Luftpolster, das die Schwingungen der Membran ermöglichen soll, wird nicht durch Lochungen in dieser Zwischenschicht, sondern durch die Welligkeit der Elektrodenplatte erreicht. Bei einer anderen bekannten Anordnung ist eine Geflechtszwischenlage vorhanden, die jedoch eine feste Elektrode ersetzen soll. Das Geflecht stellt demgemäß keine Zwischenlage, sondern die eigentliche Gegenelektrode dar. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen besitzt die Elektrode bei dem Kondensatormikrofon nach der Erfindung keine Lufträume, sondern diese sind erst in den Durchbrechungen der zwischen Elektrode und Membran liegenden folienartigen Zwischenlage vorhanden. Dadurch wird die Herstellung-der Elektroden außerordentlich vereinfacht. Somit ergibt sich eine billige und einfache Herstellung bei weitgehend. konstanten Eigenschaften serienmäßig hergestellter Mikrofone, da man von Zufälligkeiten und Unterschieden im Rauhigkeitsgrade oder von Unterschieden in der Körnung der Oberfläche der Elektroden unabhängig ist. Das für die Ausbildung von Schwingungen notwendige Luftpolster zwischen Elektrode und Membran ist nunmehr durch die Lochung der Zwischenlage eindeutig definiert.A condenser sound device is already known in which between Electrode and: membrane there is an intermediate layer. With the known arrangement However, this intermediate layer is only an insulation layer, through which contact between the electrode and the membrane is to be prevented. The air cushion, which is supposed to allow the membrane to vibrate, is not penetrated Perforations in this intermediate layer, but due to the waviness of the electrode plate achieved. In another known arrangement, a braid intermediate layer is present, which is intended to replace a fixed electrode. Accordingly, the network does not represent any Intermediate layer, but the actual counter electrode. In contrast to the known The electrode has arrangements in the condenser microphone according to the invention no air spaces, but these are only in the openings between the electrode and membrane lying film-like intermediate layer is present. This will make the manufacture of the Extremely simplified electrodes. This results in a cheap and simple one Manufacture at largely. constant properties of series-produced microphones, because one of coincidences and differences in the degree of roughness or of differences is independent in the grain size of the surface of the electrodes. That for training There is now an air cushion between the electrode and the membrane that is necessary for vibrations clearly defined by the perforation of the intermediate layer.

Je nach dem zu übertragenden Frequenzbereich sind in die folienartige Zwischenlage verschieden große Löcher gestanzt. Über dieser Folie liegt dann das feste Dielektrikum, das zweckmäßig ebenfalls aus einer sehr dünnen Folie besteht und gleichzeitig den Tragkörper für die Gegenelektrode bildet, die dadurch entsteht, daß die äußere Oberfläche der Folie nach irgendeinem Verfahren metallisiert wird.Depending on the frequency range to be transmitted, the film-like Interlayer punched holes of different sizes. That is what lies over this film solid dielectric, which also expediently consists of a very thin film and at the same time forms the support body for the counter electrode, which is created by that the outer surface of the foil is metallized by some method.

Die die Luftkapillaren enthaltende Zwischenlage braucht hierbei nicht aus einem Isolierstoff zu bestehen, sondern sie kann auch aus Metall hergestellt werden. So haben dünne perforierte Metallfolien oder Zwischenlagen aus Drahtgewebe, die man zur Erzielung einer ebenen Oberfläche zweckmäßig gewalzt hatte, ähnliche befriedigende Eigenschaften gezeigt.The intermediate layer containing the air capillaries is not required here to be made of an insulating material, but it can also be made of metal will. For example, thin perforated metal foils or intermediate layers of wire mesh, which had been suitably rolled to achieve a flat surface, similar ones shown satisfactory properties.

Es ist selbstverständlich nicht notwendig, als Membran das feste Dielektrikum mit metallisierter Oberfläche anzuwenden; sondern man kann natürlich auch über das feste Diel-ektrikumeine Membran aus dünner Metallfolie oder Blattgold legen.It is of course not necessary to use the solid dielectric as a membrane to be used with a metallized surface; but of course you can also use that Solid dielectric lay a membrane made of thin metal foil or gold leaf.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.The invention is based on the embodiments shown in the drawing described in more detail.

In der Fig. i ist ein Mikrofon im Schnitt dargestellt, bei dem die einzelnen Teile aus dem Mikrofongehäuse i herausgenommen und übereinanderliegend dargestellt sind. Mit 2 ist die feste Elektrode bezeichnet, die zwecks Ausschaltung der Eigenfrequenzwirkungen gegenüber der Membran 3 eine möglichst große Masse besitzt. Die Elektrode 2 besitzt einen: Bund d., auf dem ein nach innen konisch abfallender Isolierring S aufliegt; der um ein geringes niedriger ist als die Oberfläche der Elektrode. Zwischen der Membran und der i Oberfläche der Elektrode liegt die perforierte Zwischenlage 6, für die man zweckmäßig eine Folie aus den bekannten Polivinyl- oder Polistyrolverbindungen verwendet. Über dieser Zwischenschicht liegt die bereits erwähnte Membran 3. Diese Teile werden in die Mikrofonkapsel r eingesetzt, wobei ein an der Unterseite der Elektrode a angeordneter Isolierring 7 sowie der bereits erwähnte Isolierring 5 den isolierenden Abstand zwischen Elektrode und Membrangehäuse herstellen.In Fig. I, a microphone is shown in section, in which the individual parts taken out of the microphone housing i and placed one on top of the other are shown. With 2 the fixed electrode is referred to, the purpose of switching off the natural frequency effects compared to the membrane 3 has the greatest possible mass. The electrode 2 has a: collar d., On which an inwardly conically sloping Insulating ring S rests; which is slightly lower than the surface of the Electrode. The perforated one lies between the membrane and the surface of the electrode Intermediate layer 6, for which one expediently Slide from the known Polivinyl or polystyrene compounds are used. Over this intermediate layer lies the already mentioned membrane 3. These parts are inserted into the microphone capsule r, wherein an arranged on the underside of the electrode a insulating ring 7 and the already mentioned insulating ring 5 the insulating distance between the electrode and the membrane housing produce.

Die Befestigung dieser Teile erfolgt durch einen mit einem Schutzgitter versehenen Schraubring 8, der miteinem schmalen: Grat 9 auf einem Zwischenring io aufliegt. Um die Spannung der Zwischenlage und der Membran vom Arschraubdruck des Schraubringes `unabhängig zu machen, ist die Vertiefung im Isolierring 5 vorgesehen. Der Zwischenring io legt sich mit seiner unteren Schrägfläche an die entsprechende Schrägfläche des Isolierringes an und spanntdabei ein kleinwenig die Ränder der Membran 3 und der Zwischenlage 6, so daß ein glattes Anliegen an der Elektrodenoberfläche gewährleistet ist. Um ein Verdrehen des Zwischenringes io beim Anziehen des Schraubringes 8 zu verhüten, besitzt der Schraubring 8 den bereits erwähnten schmalen Grat 9, wodurch zwischen Schraubring 8 und Zwischenring io eine geringere Reibung herrscht als zwischen Zwischenring io und der Membran 3. Um ein gutes Anliegen der perforierten Zwischenlage und der Membran an der Elektrodenoberfläche zu sichern, kann diese in, an sich bekannter Weise auch leicht gewölbt sein.These parts are fastened by means of a protective grille provided screw ring 8, which with a narrow: ridge 9 on an intermediate ring io rests. To reduce the tension of the liner and the membrane from the ass screwing pressure of the To make screw ring `independent, the recess in the insulating ring 5 is provided. The intermediate ring io lies with its lower inclined surface on the corresponding one Inclined surface of the insulating ring and tensions the edges of the Membrane 3 and the intermediate layer 6, so that a smooth contact with the electrode surface is guaranteed. To prevent the intermediate ring from twisting when tightening the screw ring 8 to prevent, the screw ring 8 has the aforementioned narrow ridge 9, whereby there is less friction between the screw ring 8 and the intermediate ring than between the intermediate ring io and the membrane 3. To ensure a good fit of the perforated To secure the intermediate layer and the membrane on the electrode surface, this can also be slightly curved in a manner known per se.

Die Fig. z zeigt in Draufsicht eine Zwischenlage mit großen Löchern, die Fig:3 eine solche mit kleinen Löchern. Wie bereits erwähnt, können diese Zwischenlagen auch aus Metall hergestellt werden.Fig. Z shows a plan view of an intermediate layer with large holes, FIG. 3 shows one with small holes. As already mentioned, these liners can can also be made of metal.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Condenser microphone or telephone with fixed Dielectric, characterized in that between the solid, no breakthroughs having and provided with a smooth surface that does not have any air spaces Electrode (z) and the membrane (3) or a fixed on the membrane Dielectric one provided with breakthroughs, made of insulating material or if present an insulating layer between the fixed electrode and the membrane. any material existing film-like intermediate layer (6) is very thin. a. Condenser microphone according to claim z, characterized in that -the intermediate layer (6) from a perforated film of a z. B. from polivinyl or polystyrene compounds Manufactured insulation material consists. 3. Condenser microphone according to claim r, characterized in that the intermediate layer consists of perforated metal foil. 4. Condenser microphone according to Claim.r, characterized in that the intermediate layer consists of a wire mesh. 5. condenser microphone according to claim z and 4, characterized characterized in that the wire mesh is provided with smooth surfaces by rolling is. . 6. condenser microphone according to claim r, characterized in that d @ ate the Edges of the intermediate layer (6) and the membrane (3) slightly below the surface of the Electrodes (2) rest and are thus tensioned.