SU498919A3 - Двухтактный электростатический преобразователь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к двухтактным преобразовател м механической энергии в электрическую и наоборот путем модулировани  энергии, накопленной электростатическим полем .

Принцип действи  двухтактных электростатических преобразователей широко известен. На обеих сторонах гибкой диафрагмы при цомощи высокого посто нного напр жени , подаваемого на диафрагму и неподвижные пластины , расположенные с обеих ее сторон, создаютс  равные по величине и цротивоположные по знаку электрические пол . Напр жение переменного сигнала подаетс  (в случае устройства звуковоспроизведени ) на две неподвижные пластины цри помощи трансформатора с центральным выводом. Возникающее при этом усилие, действующее на диафрагму, вызывает перемещение диафрагмы и создает акустический сигнал.

В известных устройствах этого типа поле создаетс  при помощи внешнего источника высокого напр жени  либо электретов, помещенных , например, на неподвижных электродах.

Известно также применение в двухтактном преобразователе диафрагмы из электрета, зар женного одним знаком. Однако одноименно зар женные электреты с большим сроком

службы и высоким эффективным напр жением реализовать труднее, чем зар женные электреты , имеющие равные по величине и противоположные по знаку зар ды на противоположных сторонах.

Дл  того чтобы последние можно было использовать в симметричных конструкци х преобразователей , их устанавливают попарно. Подобные конструкции сложны и ненадел ны.

С целью повышени  надежности двухтактного преобразовател  диафрагма составлена из электрета, одна сторона которого выполнена электропроводной. Дл  обеспечени  работы в режиме посто нного зар да электропроводный слой имеет низкую проводимость (сопротивление ом).

Сопротивление выбираетс  из услови  , где R - сопротивление сло , С - емкость между диафрагмой и внешними электродами , т - период наинизшей частоты.

Поскольку невозможно перемещение зар дов , сила, действующа  на диафрагму, не зависит от ее положени  в пространстве мелсду внешними неподвижными электродами, т. е. допустимы отклонени  диафрагмы в сторону виещних пластин без внесени  искажений. Уровень возбуждающего напр жени  (сигнал)

должен составл ть малую часть пол ризующего питани .

На фиг. 1 показан предложенный двухтактный асимметричный преобразователь.

Диафрагма 1 состоит из фольгового электрета , на одну сторону которого нанесено электропровод щее покрытие либо до, либо после зар жени . Между непровод щей поверхностью диафрагмы и неподвижным электродом 2 существует поле, определ емое эквивалентным электретным напр жением и диэлектрической посто нной материала электрета. Поле нежду провод щей поверхностью и электродом 3 равно нулю. Таким образом, условие нулевой силы дл  состо ни  равновеси  в двухтактной конструкции не выполн етс , это приводит к необходимости увеличить нат жение фольги примерно в два раза.

Вс  фольга обладает ненулевой плотностью зар да, равной зар ду на одной стороне обычной двухтактной конструкции такой же геометрии , причем весь зар д находитс  на диафрагме со стороны электрета.

Если на две внешние пластины (электроды) подать переменное напр жение, на диафрагму будет действовать сила, котора  не зависит от положени  диафрагмы между этими пластинами . Таким образом, услови  двухтактной работы соблюдаетс , несмотр  на то, что устройство асимметричное.

На фиг. 2 показан модифицированный двухтактный электростатический преобразователь. На противоположные стороны гибкой диэлектрической фольги 1 нанесены электропроводные полосы 4 определенной ширины, и, таким образом, только одна сторона имеет сплошное покрытие. Небольшие перекрыти  рисунков не вли ют на работу устройства, если не считать пропорционального уменьшени  чувствительности. Одинаковые (например, отрицательные ) зар, ды нанесены на непровод щие участки каждой стороны и не искажают зар да на противоположной стороне.

Когда подобна  диафрагма вставлена между внешними пластинами, разные ее участки испытывают действие противоположно направленных сил. Полна  сила, действующа  на диафрагму, проинтегрированна  по большой поверхности, равна нулю. Таким образом, если отдельные сегменты достаточно малы, восстанавливаетс  условие нулевой электростатической силы при равновесии. Однако, двухтактна  работа сохран етс  в режиме посто нства зар да, так как в целом диафрагма обладает ненулевым зар дом (в данном случае отрицательной пол рности). Сила, действующа  на диафрагму, равна силе в асимметричной конструкции , (фиг. 1).

Преимуществом описанной диафрагмы  вл етс  уменьшение потери чувствительности при коротком замыкании части диафрагмы с внещним электродом, так как контакт с зар женной поверхностью не ведет к оттоку зар да, за исключением действительной области контакта, а на провод щей стороне диафрагмы зар д отсутствует.

Контакт с провод щей стороной не выводит устройство из стро , что позвол ет упростить средства креплени  диафрагмы, например,

15 сделать стойки металлическими.

Дл  создани  электретной диафрагмы изол тор 5, например пленка полимера, накладываетс  на электрод 6. Второй электрод 7, отнесенный от изол тора, контактирует с ним через промежуточную электропроводную жидкостную пленку 8. Электроды 6 и 7 соединены с источником потенциала 9 дл  создани  электрического пол  между ними. Подвижные ионы в жидкости раздел ютс  под действием пол  в

5 соответствии с пол рностью, показанной на фиг. 3. После этого жидкость удал ют (например , откачкой через отверсти  в электродах), и на этом заканчивают формирование электрета .

0 Дл  непрерывного производства зар женного материала изол тор перемещают относительно электродов. Такой способ может найти применение также дл  хранени  информации на непрерывной ленте или, например, диске из

5 изол ционного материала.

Предмет изобретени 

1. Двухтактный электростатический преобразователь , содержащий двухслойную подвижную диафрагму, расположенную между двум  неподвижными электродами, и средства удержани  диафрагмы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства за счет создани  электрического пол  в любой точке диафрагмы только между диафрагмой в этой точке и одним из неподвижных электродов, подвижна  диафрагма выполнена из электрета и электропроводного сло .

0 2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что электропроводный слой нанесен с двух сторон электрета в виде дискретных участков, сдвинутых на противоположных сторонах друг относительно друга вдоль диафрагмы .

n

t

т

UAA/W -vfiJlMJl/X

/ J

/ / /

X

/ /

/

г/г/

,