DE8412483U1

DE8412483U1 - Kondensatormikrofon

Info

Publication number: DE8412483U1
Application number: DE19848412483
Authority: DE
Original assignee: Eugen Beyer Elektrotechnische Fabrik & Co 7100 Heilbronn De GmbH
Current assignee: Eugen Beyer Elektrotechnische Fabrik & Co 7100 Heilbronn De GmbH
Priority date: 1984-04-21
Filing date: 1984-04-21
Publication date: 1988-11-17
Also published as: DE3415088C1

Description

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Firma Eugen Beyer, Elektrotechnische Fabrik GmbH + Co, Theresienstr. 8. 7100 Heilbronn

Kondensatormikrofon

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kondensatormikrofon nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Kondensatormikrofone sind bekannt und in ihrem grundsätzlichen Aufbau sowie einem diesen Aufbau berücksichtigenden, elektrischen Ersatzschaltbild in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Demnach umfaßt eine übliche Kondensator-DrUckkapsel für ein Kondensatormikrofon ein einen ■

Hohlraum C2 hinter der Membran M mit ihrer Einspannung f. C1 umfassendes Druckkapselgehäuse G, wobei die mecha- ? nische Einspannung C1 für die Membran mit der Masse M sowie der Hohlraum C2 hinter der Membran im elektrischen Ersatzschaltbild einen Reihenschwingkreis bil- _: den, wie die Fig. 2 zeigt. Mit R ist im Ersatzschaltbild noch der allgemein aber als vernachlässigbar ?, klein aufzufassende Einfluß der Luftreibung an der

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Gegenelektrode bezeichnet. Bei sehr kleinen Kondensatormikrofonen, die für bestimmte Anwendungszwecke gegenwärtig üblich sind, liegt dabei die Resonanzfrequenz so hoch bzw. kann so hoch gelegt werden, daß sie jenseits des Hörbereichs liegt. Ferner kann man für Frequenzen unterhalb der Resonanz, also innerhalb des Hörbereichs im Ersatzschaltbild der Fig. 2 insoweit noch eine weitere Vereinfachung einführen, als auch die Masse M in etwa vernachlässigbar ist.

Kondensatormikrofone werden wegen ihrer bekannten Vorzüge insbesondere gern als sog. Ansteckmikrofone zur unmittelbaren akustischen Abnahme bei Musikinstrumenten eingesetzt; sie weisen also beispielsweise Halterungen auf, damit sie an Geigen, aber auch an Gitarren, Flöten, Blechblasinstrumenten und unter Umständen sogar beim Schlagzeug eingesetzt werden können. Es ist dann möglich, die Instrumente sowohl drahtlos - unter Verwendung einer drahtlosen Sendeanlage - als auch drahtgebunden auf entsprechende Verstärker zu übertragen.

Allerdings ergibt sich beim Einsatz solcher Kondensator-Ansteckmikrofone bei bestimmten Musikinstrumenten, beispielsweise Blasinstrumenten oder Schlagzeug ein besonderes Problem deshalb, weil diese Instrumente wesentlich höhere Schalldrücke am Mikrofonort entstehen lassen (bei Schlagzeug beispielsweise bis in die Größenordnung von 150 dB),, so daß die im Mikrofon mit eingebaute erste Verstärkerstufe stark übersteuert wird. Dies führt zu dem bekannten Phänomen des "Clipping", welches sehr unangenehme Verzerrungen verursacht.

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Üb 1st zwar bekannt, bei herkömmlichen, größeren Kondensatormikrofonen durch eine von außen schaltbare Gegenkopplung oder auch durch Parallelschaltung eines Kondensators zur Kapselkapazität solche Verzerrungen zu vermeiden, da eich durch diese Maßnahmen eine Beeinflussung des Dynamikbereichs von Kondensatormikrofonen erzielen läßt.

Dies ist aber anders bei den zum Teil winzigen Mikrofonen mit Durchmessern von weniger als beispielsweise 10 mm, die in letzter Zeit häufiger eingesetzt werden und bei denen eine von außen schaltbare Empfindlichkeit sverringerung deshalb schwer durchzuführen ist, weil die Kapazität der Kondensatorkapsel selbst nur wenige Picofarad beträgt, so daß selbst ein nur kleiner Draht oder auch ein kapazitätsarmer Schalter schon eine ständige, dann unzulässig hohe Parallelkapazität bedeuten kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe rugruncVs, ein Kondensatormikrofon so zu verbessern, daß dieses ohne Änderung seiner Grundbauart sowohl bei solchen Musikinstrumenten eingesetzt werden kann, bei denen nur geringe bis mittlere Schalldrücke auftreten, als auch bei Instrumenten mit hierzu wesentlich höheren Schalldrücken, ohne daß es dann zu Verzerrungen kommt, also mit anderen Worten eine Möglichkeit zu schaffen, um die Empfindlichkeit eines Kondensatormikrofons einem sich unter Umständen stark ändernden Dynamikbereich anzupassen, gegebenenfalls herabzusetzen, ohne daß die weiter vorn erwähnten Nachteile bei Kondensatorkleinmikrofonen auftreten.

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Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kondensatormikrofon löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat demgegenüber den Vorteil, daß, ohne daß eine unzulässig hohe Parallelkapazität entsteht, praktisch beliebig hohen Schalldrücken entsprechende, verzerrungsfreie Ausgangssignale erzeugt und weitergeleitet werden können, wobei als besonderer Vorteil auch eine nachträgliche Anpassung des jeweiligen Kondensatormikrofons speziell am Anwendungsort noch möglieh ist.

Die Erfindung bietet daher den Vorteil, daß entweder, ausgehend von einer vorgegebenen Grundstruktur ab Werk durch entsprechende Einstellung eine Anpassung an einen gewünschten Dynamikbereich, also eine Empfindlichkeitseinstellung vorgenommen werden kann, oder diese Einstellung auch in die Hand des Benutzers des jeweiligen Mikrofons gelegt wird, so daß dieser ein erfindungsgemäßes Kondensatormikrofon in seiner Funktion als Kondensator-Ansteckmikrofon für beliebige Musikinstrumente einsetzen kann, je nach der sich ihm jeweils stellenden Aufgabe.

Schließlich ist bei vorliegender Erfindung vorteilhaft, daß die problematische Veränderung im Dynamikbereich besonders sehr kleiner Kondensatormikrofone, die bisher mit Schwierigkeiten nur unvollkommen gelöst werden konnten, durch einfachste Mittel realisiert werden kann, so daß auch kostenmäßig ein nur sehr geringer Zusatzaufwand erforderlich ist.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kondensatormikrofons möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Schalldruckabsenkung durch einfaches Verändern eines weiteren zusätzlichen Hohlraums vor der aktiven Membran beliebig einzustellen. Diese Einstellung kann mit Hilfe einer Hülse vorgenommen werden , die bei sicherem dichten Sitz auf dem Druckkapsel -Gehäuse des Kondensatormikrofons axial verschoben werden kann. Eine solche Verschiebung kann auch durch eine Verdrehung der HUlse relativ zum Gehäuse erfolgen, wenn durch geeignete schräge Führungsr^.llen Nockenlaufbahnen gebildet werden, in die von einem der beiden Teile entsprechende kleine Stifte oder Vorsprünge eingreifen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: die Figuren 1 und 2 eine bekannte AusfUhrungsform

eines Kondensatormikrofons in der stark schematisierten Bauart der Kondensatordruckkapsel (Fig. 1) sowie das dazugehörige Ersatzschaltbild (Fig. 2) und die Figuren 3 und 4 die gleichen Darstellungen wie

die Figuren 1 und 2 eines erfindungsgemäßen Ausführungebeispiels.

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Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, vor die Einspracheöffnung des Kondensatormikrofons unter Einschluß eines weiteren Hohlraums eine zweite, Insofern passiv mitschwingende Membran mit ähnlichen akustischen Eigenschaften wie die erste Membran anzubringen.

Entsprechend der Darstellung der Fig. 3 und 4, in denen im übrigen solche Bezugszeichen, die nach Aufbau und Funktion mit den Darstellungen der Figuren 1 und identische Komponenten bezeichnen, unverändert beibehalten worden sind, ist das Druckkapselgehäuse G¹ nach oben erweitert und lagert so vor der aktiven Membran C1 - die Massebezeichnungen der Membran sind vernachlässigbar für die hier betrachteten, im Hörbereich liegenden Frequenzen,-in vorgebbarem Abstand und dementsprechend unter Einschluß eines weiteren Hohlraums C4 eine zweite, passiv mitschwingende Membran C3. Diese zweite passiv mitschwingende Membran C3 hat ähnliche Eigenschaften wie die erste, aktive Membran Cl.

Dies führt zu dem in Fig. 4 angegebenen Ersatzschaltbild, in welchem, nach Art eines Vierpols und bezogen auf dia Eingangsspannung Ue und die Ausgangsspannung Ua, die passive Membran C3 mit dem eingeschlossenen weiteren Hohlraum C4 einen kapazitiven Eingangsspannungstriler C3/C4 bildet, an dessen Verbindungspunkt P dann das schon aus Fig. 2 bekannte Ersatzschaltbild angeschlossen ist, dem dann eine andere, geringere Eingangsspannung Ue' zugeordnet ist.

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Wenn, wie normalerweise üblich, der im Ersatzschaltbild der Fig. 4 angegebene Widerstandswert R für die Luftreibung an der Gegenelektrode vernachlässigbar klein ist, ergibt sich insgesamt ein frequenzunabhängiges, kapazitives Meßwerk, in welchem durch den Eingangsspannungsteiler aus C3 und C4 der auf die aktive Membran auftreffende Schalldruck entsprechend herabgesetzt ist. Man erkennt ferner, daß die Verminderung uaso größer ist, umso größer der Wert des Zwischenhohlraums C4 bzw. um je kleiner C3 ist.

Hieraus ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung, die darin besteht, daß man bei gegebener Membran C3 die Schalldruckabsenku-iy durch einfaches Verändern des Hohlraums, also des Abstandes zwxschen den Membranen C1 und C3, beliebig einstellen ka.m. Es ist daher eine Ausführungsform vorliegender Erfindung, die Membran C3 beispielsweise an einer Hülse zu befestigen, die zylinderförmtg außen oder innen an der Wandung des Druckkapselgehäuses G' bei entsprechend dichtem Sitz in axialer Richtung gleitverschieblich gelagert ist, so daß man zunächst durch Aufstecken einer solchen Hülse mit der passiven Zusatzmembran C3 den Dynamikbereich grundsätzlich nach oben verschieben und durch Verändern des Abstandes auch im Übergang, je nach Wunsch, anpassen kann.

Es versteht sich, daß die dichte Gleitverbindung zwischen der die passive Zusatzmembran C3 tragenden Hülse und der Wandung des Kondensator-Druckkapselgehäuses G¹ in beliebiger Weise ausgebildet sein kann, auch durch zusätzliche Schrägnutführungen, so daß man durch eins Relativverdrehung die axiale Verschiebung herstellen

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kann. Es ist dann, wenn man entsprechende Markierun-

&Iacgr; gen an Hülse und Gehäuse anbringt, ergänzend auch mög-

lieh, zumindest in annähernder Angabe, die erzielte Dynamikbereich-Anpassung bzw. -Verschiebung auch in numerischen Werten noch mitzuteilen. Der Benutzer ge-

winnt auf diese Weise sofort einen Anhalt, wie weit für

- die jeweils unterschiedlichen Anwendungsfälle der Hohl

raum für die Schalldruckabsenkung entsprechend cam Abstand zwischen de^n beiden Membranen C1 und C3 eingestellt werden muß.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

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ot/wo 30.9.1988

Firma Eugen Beyer Elektrotechnische Fabrik GmbH. & Co. Theresienstr. 8, 7100 Heilbronn

Schutzansprüche

1. Kondensatormikrofon, bestehend aus Druckkapsel mit Membran und deren mechanischer Einspannung, ferner aus der Membran zugeordnete Dämpfungsmittel, die eine Anpassung an höhere Schalldrücke erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß vor der aktiven Meiubran (CD unter Einschluß eines Zwischenhohlraumes (C4) eine zweite, passive Membran (C3) angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen aktiver Membran (C1) und passiver Membran (C3) und damit der Zwischenhohlraum (C4) zwischen den Membranen zur einstellbaren Schalldruckabsenkung (Verschiebung des Dynamikbereichs) veränderbar ist, daß die zusätzliche, passiv mitschwingende Membran (C3) vor der aktiven Membran (C1) von einer Hülse gelagert ist, die auf das Druckkapselgehäuse des Kondensatormikrofons unter abdichtendem Sitz aufsteckbar ist und daß die die zusätzliche Membran (C3) tragende Hülse am Druckkapselgehäuse in Längsrichtung zur beliebigen Einstellung des Zwischenhohlraums (C4) gleitverschieblich gelagert ist.

2. Kondensatormikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorgegebene Hülsenpositionen angebende -■ ■ Rastungen auf der Hülse angeordnet sind.

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30.9.1988 - 2 -

Kondensatormikrofon nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zusatzmembran (C3) tragende Hülse über eine Schrägnut und in dieser laufender Vorsprung so mit dem lagernden Druckkapselgehäuse des Kondensatormikrofons verbunden ist, daß sich bei einer Relativbewegung «ine Axialverschiebung zur Einstellung des Hohlraumes (C4) ergibt.