DE756614C - Kohlemikrofon, bei welchem das Widerstandsmaterial in einem von der Membran frei getragenen Behaelter untergebracht ist - Google Patents

Kohlemikrofon, bei welchem das Widerstandsmaterial in einem von der Membran frei getragenen Behaelter untergebracht ist

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DE756614C
DE756614C DES130050D DES0130050D DE756614C DE 756614 C DE756614 C DE 756614C DE S130050 D DES130050 D DE S130050D DE S0130050 D DES0130050 D DE S0130050D DE 756614 C DE756614 C DE 756614C
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DE
Germany
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membrane
weight
container
resistance material
microphone
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DES130050D
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English (en)
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Helmut Dr Sell
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R21/00Variable-resistance transducers
    • H04R21/02Microphones
    • H04R21/021Microphones with granular resistance material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Description

  • Kohlemikrofon, bei welchem das Widerstandsmaterial in einem von der Membran frei getragenen Behälter untergebracht ist Bei üblichen Ausführungen von Kohlemikrofonen für Sprechzwecke werden die Schallschwingungen unter Vermittlung einer Membran direkt auf das Kohlematerial, welches sich zwischen der Membran und einer festen Gegenelektrode befindet, übertragen. Diesen Kohlemikrofonen haftet ganz allgemein der Mangel einer hohen Reizschwelle an. Diese Mikrofone müssen daher aus unmittelbarer Nähe und mit verhältnismäßig großer Schallenergie erregt werden, wobei überwiegend noch schallkonzentrierende Einsprechmittel benutzt werden. Um ein Ansprechen auch bei geringerer Energie bzw. aus größerer Entfernung zu erzielen, muß die notwendige Steuerenergie durch Energiespeicherung mittels Resonanz erzeugt werden. Die Empfindlichkeitssteigerung kann somit nur durch starke Verschlechterung derÜbertragungsqualitäterzielt werden.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Kohlemikrofonen durch eine indirekte Übertragung der Schwingungen, die sich lediglich durch Trägheitskräfte auf einen auf der Membran sitzenden Milkrofonkontakt auswirken, sich große Vorteile gegen= über den erwähnten, allgemein gebräuchlichen Mikrofonen erzielen lassen. Es sind zwar schon in der ersten Zeit der Mikrofonentwicklung noch im vorigen Jahrhundert Vorschläge für Trägheitsmikrofone aufgetaucht. Diese bekannten Mikrofone können zwei Gruppen zugorechnet werden, nämlich einer Gruppe!; bei welcher die Füllung eines mit'.der Membran v@zrbun:denen Kohlegrießbehälters unter dem Einfluß eines elastischen Gewichts steht. Bei der anderen Gruppe, den sog. Schüttelmikrofonen, wirken sich die Trägheitskräfte unmittelbar auf das Kohlematerial aus; der Gewichtskörper fehlt.
  • Beide erwähnten Gruppen von Trägheitsmikrofonen haben, soweit bekannt, überhaupt keinen Eingang in die Praxis als Sprechmikrofone gefunden. Für Resonanzempfänger, die auf eine einzige besonders scharf ausgeprägte Frequenz abgestimmt sind, sind Trägheitsmikrofone gelegentlich in der Unterwasserschalltechnik benutzt. worden.
  • Die vorgeschlagenen Konstruktionen von Trägheitsmikrofonen waren auch zum Mißerfolg verurteilt,- weil ihnen überwiegend der Mangel geringer Empfindlichkeit und ausnah.mslos schlechte Übertragungsqualität eigen sind, ohne daß sonstige Vo@rteiile erkennbar waren.
  • Durch das Trägheitsmikrofon gemäß der Erfindung wird gegenüber den eingangs erwähnten, auch jetzt noch allgemein üblichen Mikrofonen nicht nur eine bedeutend gesteigerte Empfindlichkeit, sondern auch eine wesentlich verbesserte Frequenzkurve erzielt. Das wird dadurch erreicht, daß der das Widerstandsmaterial ,enthaltende Behälter von einer tief abgestimmten Membran getragen wird und daß das Gewicht des Behälters einschließlich dies Gewichts der festen Elektrode derart gering gemacht wird, daß "es die Schwingungseigenschaften der Membran innerhalb eines breiten Frequenzbereichs nicht wesentlich beeinflußt, und daß das Trägheitsgewicht mit der starr ausgebildeten, ringförmigen Wand des Behälters derart verbunden wird, daß die Schwingungsrichtung des Träghe,itsgewichts im wesentlichen senkrecht zur Membran liegt.
  • An Stelle eines einzigen Kontaktes kann auch. eine Mehrzahl von Kontakten auf der Membran angeordnet bzw. im Membranmaterial eiingebettet sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für den Kontakt als wirksames Kontaktmaterial Kohlegrieß benutzt, der in ungewöhnlich geringer Schichtdicke, z. B. von einigen Zehntelmillimetern, sich zwischen der festen und der frei beweglichen Elektrode befindet. Die durch das-@°rfindun-gsgemäße'Mikrofön erzielte Herabsetzung der Reizschwelle erklärt sich aus dem Umstand, daß bei Kohlemikrofonen mit festem Gegenkontakt die Membran i durch Klemmerscheinungen der zwischen Membran und Gegenkontakt befindlichen Kohlefüllung teilweise blockiert wird. `'Wird dagegen der Mikrofonkontakt mit der Membran mitbewegt, so kann die Membran frei schwingen.
  • Besonders .hohe Empfindlichkeit wird ermöglicht, wenn sehr leichte Membranen verwendet werden;-die beispielsweise aus dünnem, entsprechend profiliertem Aluminiumblech öder aus Maferiäfien von schaumartiger Struktur bei besonders kleinem Volumgewicht und hoher Steifigkeit bestehen. Die Verwendung derartiger Membranen kommt bei Mikrofonen mit festem Gegenkontakt nicht in Frage, da die Membranen besonders unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen und auch Feuchtigkeit und stärkerer mechanischer Beanspruchung Formänderungen erleiden, die bei den hohen Genauigkeitsanforderungen bezüglich des Membranabstandes von dem Gegenkontakt das Mikrofon unbrauchbar machen würden.
  • Außerdem läßt sich mit derartigen Membranen bei festem Gegenkontakt im allgemeinen keine -Empfindlichkeitssteigerung gegenüber normalen steiferen Membranen erzielen, da die weiche Federung der Membran durch das Kohlematerial blockiert wird. Die gering ge Schwingungsenergie einer leichten Membran reicht nicht aus, die Blockierung voll zu überwinden, während bei einer i@lembran mit größerer :lasse und ausgesprochener Resonanz durch die Energiespeicherung im Resonanzgebiet ausreichende Steuerkräfte zur Überwindung der mechanischen Hemmungen 'im Kohlekontakt zur Verfügung stehen. Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Mikrofon im Übertragungsgebiet praktisch resonanzfrei, da: bei ihm eine tief abgestimmte Membran vorgesehen isst, deren Eigenfrequenz außerhalb oder höchstens an der unteren Grenze des Übertragungsgebietes liegt.
  • Die- Verringerung dies Gesamtgewichts wird bei der indirekten Art der Erregung dadurch möglich, daß der auf der :Membran ohne Zuhilfenahme eines im Gehäuse festen Bezugspunktes sitzende Mikrofonkontakt der Einwirkung aller etwa auf das Gehäuse wirkenden Kräfte entzogen ist. Das Gehäuse kann daher so dünnwandig und aus einem so leichten bTaterial hergestellt werden, wie es mit Rücksicht auf eine normale Beanspruchung durch äußere Kräfte angängig erscheint. Mikrofone mit festem Gegenkontakt benötigen demgegenüber i starkwandige und daher schwere Metallgehäuse, um den äußerst empfindlichen Kontakt -einigermaßen unäbhänbigvon äußeren Kräften zu erhalten: - .
  • Die Erfindung ist in der Zeichlürtg-'veränschi@.ülicht: -Fig. i ist- ein Schnitf durch ein Mikrofon gemäß der Erfindung; Figg. `2 -ist -eine Einzeldarstellung des Kontakts in VerUindung"iriit :einem Albschnitt der tragenden Membran= wobei für die letztere eine gegenüber der Darstellung der Fig. i abgeänderte starrere Randeinspannung Yorgesehen ist.
  • Die den Mikrofonkontakt tragende Membran besteht bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform aus einer starren Platte a von geringem Volumgewicht, welche vorzugsweise von einer :erstarrten Schaummasse gebildet wird und der eine Dicke von mehreren Millimetern gegeben werden kann. In der Darstellung der Fig. i ist angenommen, daß die rechteckige Membran an ihrem Rande mit einer aufgeklebten dünnen Metallfolie b verbunden ist, mittels deren sie am Gehäuse befestigt ist. Die dünne Folie von beispielsweise o,oi mm Dicke ist zweckmäßig gewellt, wie inl der Zeichnung dargestellt, um eine, sehr nachgiebige Einspannung zu erreichen.
  • Der Membrankolben a ist in der Mitte durchbohrt und in seiner Durchbohrung mit einer fest inidieseeingesetzten, sielhr leichten Hülse c, z. B. aus Papier, versehen, in welche ein Kohlescheibchen d fest eingesetzt ist, das die feste Elektrode des Mikrofonkontakts bildet.
  • Der über dem Kohlescheibchen befindliche, wenige Zehntelmillimeter hohe Hohlraum des Rohres c wird von einem elastischen Häutchen e überdeckt. Das kreisförmige Häutchen e mit zentralem Loch ist an seinem Rande auf einen Papierring f aufgeklebt, der seinerseits an die Membran a angeklebt ist. Das Häutchen e wird durch die Oberkante des Röhrchens c schwach :gespannt. Auf das Häutchen e ist ein leichtes Gewicht g aufgesetzt, welches den Gegenkontakt bildet und zweckmäßig aus Kohle besteht.
  • Die Rolle des Trägheitsgewichts Scann aber auch ganz oder teilweise ein auf dem Kohlematerial ruhender eingeschlossener Quecksilbertropfen übernehmen. Bei Verwendung dieses Gewichtskörpers läßt sicheine besonders gute Wärmeableitung erzielen. Das Gewicht g ist an dem Rand des zentralen Loches des Häutchens e angeklebt und bei h durchbohrt. Die Durchbohrung h des Gewichts dient als Fülloch für feinkörniges Material und wird nach Einfüllung des Kohlegrießes und gegebenenfalls eines Quecksilbertropfens durch ein Scheibchen i verschlossen. k und L sind die beiden Poldrähte.
  • In der den Mikrofonkontakt in starker Vergrößerung darstellenden Fig.2 ist für die Mernbran cz eine gegenüber .der Fig. i abgeänderte starrere Einspannung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die Membran innerhalb einer schmalen Zone am Rande abgesetzt. -Wenn, wie in Fig. i angedeutet, die leichte Membran mittels einer dünnen Folie am Rande eingespannt wird, dann ist ihre Rückstellkraft sehr klein, so,daß das System eine sehr tiefe Eigenschwingung besitzt.- Eine solche Membran wäre für ein normales Kohlemikrofon gänzlich ungeeignet, da das anliegende Kohlernaterial die freie Bewegung der Membran hindern würde.
  • Eine solche tief abgestimmte Membran, die normalerweise einen steilen Abfall nach hohen Frequenzen bedingen würde, ergibt in Verbdndung mit dem in der Zeichnung dargestellten Kontakt gemäß der Erfindung eine in, weitein Grenzen nahezu frequenzunabh,ängige Übertragung.
  • Bei einem derartigen Kontakt sind nämlich die Widerstandsschwankungen annähernd der Beschleunigung der Bewegung proportional; der dadurch gegebene quadratisch ansteigende Frequenzgang gleicht den durch die Membran allein bedingten Abfall aus.
  • Die beschriebene und zeichnerisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung mit praktisch starrem Kontakt hat den Vorteil fast völliger Geräuschfreiheit, hoher Belastbarkeit und Unempfindlichkeit gegen Lageänderung. Diese Vorteile ergeben sich daraus, daß keine lose aneinander gelagerten Teilchen mit hohem instabilem Übergangswiderstand vorhanden sind und daß die dauernd in kraftschlüssiger Verbindung stehenden Köhleteilcheneinen guten Wärmeübergangermöglichen.
  • Die Freiheit von Nebengeräuschen in der Ruhe und bei Bewegung in Verbindung mit der hohen-Kionstan@z machst das Mikrofon besonders für Schwerhörigengeräte geeignet, da die Schwerhörigen in weit höherem Maße als die normal Hörenden von der Güte der Übertragung abhängig sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Kohlemikrofon, bei welchem das Widerstandsmaterial in einem von der Membran frei getragenen Behälter untergebracht und den Trägheitskräften eines von der Membran unter Zwischenschaltung elastischer Organe getragenen Gewichts ausgesetzt ist, dadurch gelcennzeschnet, d@a.ß der dass Widerstandsmaterial enthaltende Behälter von einer tief abgestimmten Membran getragen wird und daß das Gewicht des Behälters einschließlich des Gewichts der festen Elektrode derart gering ist, daß es die Schwingungseigenschaften der Membran innerhalb eines breiten Frequenzbereeichs nicht wesentlich beeinflußt, und daß das Trägheitsgewicht mit der starr ausgebildeten, ringförmigen Wand des Behälters derart verbunden ist, daß die Schwingungsrichtung des T'rägheitsgewichts im wesentlichen senkrecht zur Membran liegt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Schweizerische Patentschrift Nr. 9138; französische Patentschrift Nr. 715 222; britische Patentschriften Nr. 7437 vom Jahre 1893, 6576 vom Jahre 1896; USA.-Patentschriften Nr. 527 21q., 567 132, 1 176 725.
DES130050D 1937-12-19 1937-12-19 Kohlemikrofon, bei welchem das Widerstandsmaterial in einem von der Membran frei getragenen Behaelter untergebracht ist Expired DE756614C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3064089A (en) * 1960-06-24 1962-11-13 Donald P Ward Waterproof inertial type microphone

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GB189606576A (en) * 1896-03-25 1896-05-16 Paul Hardegen Improvements in Microphones.
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US1176725A (en) * 1915-07-06 1916-03-21 Edward H Amet Balanced electrical transmitter.
FR715222A (fr) * 1930-06-06 1931-11-27 Gramophone Co Ltd Perfectionnements aux diaphragmes acoustiques

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