DE845426C

DE845426C - Piezoelektrischer Sattelschwinger

Info

Publication number: DE845426C
Application number: DEE3031A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Zimmermann
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1950-11-22
Filing date: 1950-11-22
Publication date: 1952-07-31

Description

Es ist eine Form piezoelektrischer Kristallelemente bekannt, die als Sattelschwinger arbeitet und an drei Eckpunkten gelagert ist. Die Kristallelemente bestehen meistens aus zwei oder mehr aufeinandergeschichteten Kristallplatten, die so geschnitten und zueinander orientiert und mit entsprechenden Belegungen versehen sind, daß dadurch die Sattelschwingungen entstehen.
Als Material wird vorzugsweise Seignettesalz oder ein dem Seignettesalz ähnlicher Kristall, beispielsweise Ammoniumphosphat, verwendet; diese Substanzen haben die Eigenschaft, einen hohen Scherungseffekt zu besitzen. An der vierten frei schwingenden Ecke der Kristallplatte ist im allgemeinen eine Membran oder sonstiger Übertragungsteil für die Schallenergie änge= ordnet. Ein solcher Übertragungsteil kann beispielsweise auch eine Grammophonnadel. sein. Die. geometrische Gestalt der Kristallplatte bzw. des Kristallplattensatzes ist im allgemeinen quadratisch. Die Belegung an den Außenseiten rund in der Trennfläche der einzelnen Platten war bisher symmetrisch ausgebildet.
Gemäß der Erfindung ist bei einem piezoelektrischen Sattelschwinger, der an drei Eckpunkten gelagert ist, während der vierte Punkt frei schwingt, die Elektrolenbelegung in bezug auf die Verbindungsgerade der beiden einander gegenüberliegenden festen Eckpunkte derart unsymmetrisch ausgebildet, daß der Gesamteffekt der mechanischen Energieumsetzung möglichst groß ist. Durch die unsymmetrische Belegung wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die Kristallplatte infolge der festen Lagerung in drei Eckpunkten keine symmetrischen Sattelschwingungen ausführt. Da die Schwingung unsymmetrisch ist, würde bei einer symmetrischen Belegung eine unsymmetrische Knotenlinie über den Kristall laufen und sich ein Teil der abgestrahlten Schallenergie oder ein Teil der indizierten Spannung aufheben.
An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt sind, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.
Fig. i zeigt eine Kristalldoppelplatte von quadratischer Gestalt. An den Eckpunkten 1, 2 und 3 ist das Kristall fest gelagert. Die vierte Ecke 4 schwingt frei und ist beispielsweise mit einer Membran verbunden. Die Belegung der Platte ist durch Strichelung angedeutet und besteht aus quadratischen Elektroden 5. Wird das Kristallelement entweder durch äußere mechanische Einwirkung als Mikrofon oder durch das Anlegen von Spannungen als Telefon zu Schwingungen veranlaßt, so entsteht eine Knotenlinie 6, die zur Verbindungslinie der Ecken i und 3 unsymmetrisch verläuft.
Dies hat zur Folge, daß die elektromechanische Energieumsetzung einen verminderten Nutzeffekt besitzt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die den soeben geschilderten Nachteil vermeidet. Hier ist eine zwar ebenfalls quadratische Belegung 7 auf den Kristaltplatten angeordnet, sie ist aber zu Verbindungsgeraden der beiden gegenüberliegenden festen Eckpunkte i und 3 derart unsyniinetriscli angeordnet, -daß der Abstand der Elektrode von den schwingenden Rändern der Kristallplatten kleiner ist als der Abstand von den beiden festen Rändern. Die Belegung ist zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß sie ganz oder fast ganz auf der einen Seite der Knotenlinie liegt.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Hier ist die Belegung 8 der Form der Knotenlinie 6 angepaßt. Auf der anderen Seite der Knotenlinie befindet sich eine zweite Belegung 9, die jedoch derart geschaltet ist, daß sie stets die entgegengesetzte Polung wie die Belegung 8 hat. Der Verlauf der Knotenlinie 6 hängt weitgehend von der Elastizität der Lagerungen an den Ecken 1, 2, 3 ab. Es ist daher bei der Formgebung der Größe und Anordnung der Belegungen die Weichheit der Lagerungen in den festen Punkten 1, 2, 3 zu berücksichtigen. Unter Umständen läßt sich die Lage der Knotenlinie auch dadurch korrigieren, daß die Punktei und 3 einerseits und der Punkt 2 andererseits verschieden fest gelagert sind.
Besondere Bedeutung hat die Erfindung für die Verwendung des Kristallelements als Mikrofon oJer Tonabnehmer für Plattenspieler. Es kommt aber auch eine Verwendung zur Umsetzung von elektrischer Energie in Schallenergie in 1#rage,, wie es z. B. bei einem Telefon der Fall ist.

Claims

PATEN TANSPHÜctiE: i. An drei Eckpunkten gelagerter piezoelektrischer Sattelschwinger, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbelegung in bezug auf die Verbindungsgerade der beiden einander gegenüberliegenden festen Eckpunkte derart unsymmetrisch ausgebildet ist, daß der Gesamteffekt der elektromechanischen Energieumsetzungmöglichstgroß ist.
2. Sattelschwinger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbelegung in bezug auf die Verbindungsgerade der beiden einander gegenüberliegenden festen Eckpunkte verschiedene Polüng besitzt.
3. Sattelschwinger nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbelegung in bezug auf die Verbindungsgerade der beiden gegenüberliegenden festen Eckpunkt ein geometrischer Hinsicht unsymmetrisch ist.
4. Sattelschwinger nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, <laß die Belegung von den beiden schwingenden Kanten von Kristallplatten einen geringeren Abstand besitzt als von den beiden festen Kanten.
5. Sattelschwinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung ganz oder nahezu ganz auf der Konkavseite der Knotenlinie liegt, die die beiden einander gegenüberliegenden Eckpunkte verbindet.
6. Sattelschwinger nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Knotenlinie Belegungen von entgegengesetzter Polung angeordnet sind.