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Die bekannten elektrostatischen Telephone zur Umwandlung von Wechselströmen mit Schallcharakteristik in Schallwellen bestehen aus einem starren Kapazitätkorper und einer in nahem Abstande von diesem angeordneten elastischen Membran, beispielsweise einer Glimmermembran, die einen metallischen Belag besitzt. Legt man zwischen den starren Kapazitätskörper und den metallischen Belag Spannungen, so ändert sich mit der Spannung infolge der elektrostatischen Anziehung der Abstand der Membran von der Kapazitätsfläche des starren Körpers. Durch die Bewegung der Membran werden in der mit ihr gekoppelten, in der Nähe befindlichen Luft Schallschwingungen erzeugt.
Die Schallwellen sollen in ihrer Kurvenform möglichst vollkommen den Spannungsschwankungen entsprechen. Bekanntlich hat jede schwingende Membran eine Reihe von ausgesprochenen Resonanzlagen. Die den Resonanzlagen entsprechenden Frequenzen verursachen unverhältnismässig grosse Amplituden der Membran und überwuchern dadurch alle übrigen Frequenzen um ein beträchtliches.
Erfindungsgemäss erreicht man den Zweck, die Schallwellen in ihrer Kurvenform vollkommen den Spannungsänderungen entsprechend zu machen, dadurch, dass der Abstand zwischen der Kapazitätsfläche und Membran am Rande wesentlich kleiner ist als in der Mitte, wodurch die Membran nach ihrem Rande zu von den elektrostatischen Kräften mit wachsender Kraft beeindruckt wird. Dadurch ist die Membran gehindert, in ausgeprägten Resonanzlagen zu schwingen.
Die Fig. 1 und 2 stellen Querschnitte durch zwei AusführungsfoTI11en elektrostatischer Telephone gemäss der Erfindung dar.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführnngsfonn ist die Membran in einem Rahmen 2 festgeklemmt.
In nahem Abstande von der Membran, jedoch von ihr isoliert, befindet sich der starre, flach konisch gestaltete Kapazitätskorper 3.
Legt man zwischen dessen Kapazitätsfläche und den metallischen Belag der Membran eine konstante elektrische Potentialdifferenz, so wird die Membran beim Sprechen aus der (gestrichelt gezeichneten) Ruhelage 4 in die mit 1 bezeichnete Lage durchgebogen. Die Form des Kapazitätskörpers bzw. seiner wirksamen Fläche bewirkt, dass der Abstand 5 zwischen Kapazitätsfläche und Membran am äusseren Rande wesentlich kleiner ist als der Abstand 6 nahe der Mitte. Infolgedessen sind die elektrostatischen Kräfte am äusseren Rande wesentlich stärker ; die Steuerung der Membran findet also nach dem Rande zu mit wachsender Kraft statt.
Die durch den Kopf einer Schraube gebildete Auflagefläche 7 hat den Zweck, die Membran in der Mitte zu stützen, um kleinere Abstände zwischen Membran und Platte, gleichbedeutend mit grösserer Lautstärke, herzustellen.
Der Kapazitätskörper 3 ist in bekannter Weise mit Aussparungen 8 versehen, die die Dämpfung in dem engen Raum zwischen der Membran und der Kapazitätsfläche verringern sollen. Diese Dämpfung wird namentlich durch die Reibung der zwischen der Membran 1 und der Kapazitätsfläche in Schwingungen versetzten Luft bestimmt. Man kann durch die Bemessung der Aussparungen 8 die Luftreibung in dem schmalen Zwischenraum auf jedes gewünschte Mass bringen.
In Fig. 2, die eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bedeutet 9 die Membran mit metallischem Belag, 10 die Spann- und Klemmvorrichtung, 11 der ebene Kapazitätskörper. Mit Hilfe
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des Kopfes der Schraube 12 kann man der Membran in der Mitte einen grösseren Abstand 13 von der Kapazitätsfläche geben als am Rande, wo nur der kleinere Abstand 14 vorhanden ist.
Man kann ferner die Membran in einzelne Stücke unterteilen, oder aus solchen bilden, die im Sinne der vorstehenden Ausführungen und beispielsweise ähnlich wie in den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen dargelegt, beeinflusstwerden. In diesem Falle zeigt jede Stelle, an der die Membran festgeklemmt oder auf sonstige Weise gehalten ist, die vorstehend für den äusseren Rand der Membran beschriebenen Eigenschaften.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrostatisches Telephon mit fester Kapazitätsfläche und elastischer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Kapazitätsfläche und Membran am Rande kleiner ist als in der Mitte der Membran.
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The known electrostatic telephones for converting alternating currents with sound characteristics into sound waves consist of a rigid capacitance body and an elastic membrane, for example a mica membrane, which has a metallic coating, which is arranged at a close distance from this. If voltages are placed between the rigid capacitance body and the metallic coating, the distance between the membrane and the capacitance surface of the rigid body changes with the voltage as a result of the electrostatic attraction. The movement of the membrane generates sound vibrations in the nearby air that is coupled to it.
The waveform should correspond to the voltage fluctuations as completely as possible. It is well known that every vibrating membrane has a number of distinct resonance positions. The frequencies corresponding to the resonance positions cause disproportionately large amplitudes in the membrane and thereby overwhelm all other frequencies by a considerable amount.
According to the invention, the purpose of making the waveform of the sound waves completely correspond to the voltage changes is achieved in that the distance between the capacitance surface and the membrane is significantly smaller at the edge than in the middle, so that the membrane is exposed to the electrostatic forces towards its edge growing strength is impressed. This prevents the membrane from vibrating in pronounced resonance positions.
1 and 2 show cross-sections through two embodiments of electrostatic telephones according to the invention.
In the embodiment shown in FIG. 1, the membrane is clamped in a frame 2.
At a close distance from the membrane, but isolated from it, is the rigid, flat, conical capacitance body 3.
If a constant electrical potential difference is placed between its capacitance surface and the metallic coating of the membrane, the membrane is bent when speaking from the rest position 4 (shown in dashed lines) into the position indicated by 1. The shape of the capacitance body or its effective surface has the effect that the distance 5 between the capacitance surface and the membrane at the outer edge is significantly smaller than the distance 6 near the center. As a result, the electrostatic forces on the outer edge are much stronger; the control of the membrane thus takes place towards the edge with increasing force.
The purpose of the bearing surface 7 formed by the head of a screw is to support the membrane in the middle in order to produce smaller distances between membrane and plate, which means greater volume.
The capacitance body 3 is provided in a known manner with cutouts 8 which are intended to reduce the damping in the narrow space between the membrane and the capacitance surface. This damping is determined in particular by the friction of the air which is set into vibrations between the membrane 1 and the capacitance surface. By dimensioning the recesses 8, the air friction in the narrow space can be brought to any desired level.
In Fig. 2, which illustrates another embodiment of the invention, 9 denotes the membrane with a metallic coating, 10 the tensioning and clamping device, 11 the flat capacitance body. With help
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of the head of the screw 12, the membrane can be given a greater distance 13 from the capacitance surface in the middle than at the edge, where only the smaller distance 14 is present.
The membrane can also be subdivided into individual pieces or formed from those that are influenced in the sense of the above explanations and, for example, similarly to the two described exemplary embodiments. In this case, each point at which the membrane is clamped or held in any other way exhibits the properties described above for the outer edge of the membrane.
PATENT CLAIMS:
1. Electrostatic phone with a fixed capacitance area and elastic membrane, characterized in that the distance between the capacitance area and the membrane is smaller at the edge than in the middle of the membrane.