lrlit elektromagnetisch gesteuerter 1Vlembran arbeitendes akustisches Gerät. Zweck der Erfindung ist, ein akustisches, mit elektromagnetisch gesteuerter Membran arbeitendes Gerät zu schaffen, bei dem die bei .den bekannten Einrichtungen dieser Art vorhandenen, die Verständigung beeinflus-@ senden Störungen, wie Sprachverzerrung und dergleichen, vermieden sind. Das Gerät kann als Telephon ausgebildet werden mit derart verstärkter Wirkung, dass es als Lautsprecher verwendet werden kann oder aber als Mikro phonverstärker, der einen Röhrenverstärker ersetzen kann.
Die Ursache für die ungenaue Übertragung der Schwingsingen und der Sprachverzerrung liegt einerseits in dem schwingenden Organ, das trotz seiner Aus bildung als Membran den Anforderungen bisher nicht genügend angepasst ist, anderseits im Magnetsystem.
Gemäss der Erfindung wird eine wesent liche Verbesserung gegenüber den bestehen den Einrichtungen dadurch erzielt, dass als Membran eine radial stark gespannte Metall folie dient, die mittelst eines zentral aufge setzten Eisenankerplättchens von einem Mag netsystem mit konzentrisch angeordneten, einen schmalen ringförmigen Luftspalt bil denden Polen in Schwingungen versetzt wird. Die Membran kann nun entweder aus einer unmagnetischen oder magnetischen Fo lie bestehen, das letztere besonders dann, wenn durch eine Verbindung von Mikrophon mit einem Telephon eine Mikrophonverstär kung bezweckt ist.
Das Magnetsystem kann nun aus einem zweckmässig topfförmigen oder ähnlich gestalteten Magnet bestehen, wobei zweckmässig der Randdes äussern Pols bis nahe an den innern stabförmigen heran gezogen ist. Hierdurch wird erreicht, dass man den Durchmesser und damit die Masse des Ankerplättchens der Membran so klein wählen kann, wie es aus akustischen Grün den zweckmässig erscheint (Obertöne, Strah lungsdämpfung).
Da .eine solche Membran eine sehr geringe Masse besitzt, wird es möglich, neben der Strahlungsdämpfung die Membran wirksam durch eine zusätzliche Luftreibungsdämpfung, die vorzugsweise re gelbar ausgebildet ist, zu dämpfen, wie im folgenden näher ausgeführt ist.
Auf der Zeichnung .sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispiels weise dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt ein Ver- stärkermikrophon; Fig. 2 gibt einen Vertikalschnitt durch die Mikrophonkammer; Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt einer Ab änderungsform des Verstärkermikrophons gemäss Fig. 1; Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht eine besondere Ausführungsform eines Dauer magnetes; Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt im grösse ren Massstabe einer andern Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 und 7 zeigen im grösseren Mass stabe eine Vorder- und Rückansicht der innern Teile des Verstärkermikrophons nach Fig. 5; Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch eine als Lautsprecher verwendbare Ausfüh rungsform des neuen Telephons; Fig. 9 stellt eine Einzelheit der Fig. 8 in Draufsicht dar.
Bei dem Ausführungsbeispiel eines Ver- stärkermikrophons gemäss Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 aus Hartgummi oder einem ähn lichen isolierenden Pressmaterial einerseits ein Magnetsystem eingesetzt, dessen topfförmiger, radial geschlitzter oder geteilter Weicheisen kern 2 einen zentralen Pol 3 aufweist, gegen den der Rand 4 des äussern Pols so weit nach innen herangezogen ist, dass nur ein verhältnismässig schmaler, ringförmiger Luft spalt bestehen bleibt. Das Magnetsystem wird durch einen Deckel 5 in dem Gehäuse 1 gehalten. Von der andern Seite ist in die ses eine Membran 6 lose eingelegt.
Diese be steht aus einer Metallfolie aus hervorragend elastischem Stoff, vorzugsweise Phosphor bronze von einer Stärke von wenigen hun dertstel Millimetern und darunter. Diese Folie ist am Umfang auf einen Befestigungsring 7 aufgelötet, mit dem sie sich gegen einen An schlag 8 des Gehäuses anlegt. Sie ist in der Mitte mit einem aufgelöteten, scheibenförmi gen Eisenanker versehen, der eine Dicke von einigen zehntel Millimetern aufweist und mir einen Durchmesser von wenigen Millimetern besitzt, so dass er gerade den Luftspalt des Erregermagnetsystems überbrückt. Durch die geringe Masse des schwingenden Systems ist eine gute Dämpfung erreichbar.
Durch eine starke Spannung in Verbindung mit den kleinen Abmessungen kann der Eigenton leicht ausserhalb des Gebietes der normalen Sprechfrequenzen gelegt werden. Zweckmässig wird er so gewählt, dass er oberhalb tausend Schwingungen pro Sekunde liegt. Dabei ist es besonders wichtig, dass das System nur eine Eigenschwingung besitzt, da der zentrale Teil nur Kolbenschwingungen ausführt und die Randzone wegen ihrer geringeren Masse zu Knotenbildung keine Gelegenheit gibt.
Die starke .Spannung der Membran wird dadurch erreicht, dass die Mikrophonkammer 10 sich mit ihrem Rand 11 gegen die Mem bran 6 nahe deren Befestigungsring 7 unter Druck anlegt. Die Kammer wird dabei durch einen in das Gehäuse eingeschraubten Dek- kel 12 mit geeignetem Druch gegen die Mem bran angepresst, so dass diese die gewünschte Spannung erhält.
Die Mikrophonkammer 10 enthält in ihrem mittleren Teil den Raum für (las Wider standsmaterial 13, der durch einen Filzring 14 derart begrenzt wird, dass auf dieses Ma terial nur die den stärksten .Schwingungen ausgesetzten Teile der Membran einwirken. Als Widerstandsmaterial ist feiner Kohlen griess verwendet, der infolge der grossen Zahl der Kontaktstellen eine besonders gute Wir kung gewährleistet.
Der naturgemäss an der Metallmembran sonst auftretende starke Widerstandssprung ist dadurch vermindert, dass die kontakt gebende Fläche nicht aus Kohle, sondern aus Metall besteht. Um den Kontakt weiter zu verbessern, wird die Membran beispielsweise durch Vergoldung oder einen Überzug von Platin veredelt, wodurch die dem Kohlen griess anliegende Metallfläche dauernd rein bleibt und den Widerstand ändernde Oxyd bildungen vermieden sind.
Die der Membran abgewandte Seite der Mikrophonkammer 10 ist mit einer Kohlen- oder zweckmässiger mit einer Metallplatte 15 von genügend edler Beschaffenheit oder mit entsprechend veredelter Oberfläche gebildet.
Trotznein an sich die Kontaktgabe zwi- < _.chen Metall und Kohle im allgemeinen -für weniger günstig gehalten wird, ist die Wir kung der Mikrophonanordnung hier eine ausgezeichnete, da der Widerstandssprung an der Berührungsstelle zwischen den verschie denen Stoffen klein gemacht ist und die Wi- derstandsärnderung sich entgegen den üblichen Anordnungen längs eines verhältnismässig grösseren Weges zwischen einer grossen An zahl hintereinanderliegender kleiner Teilchen vollzieht,
wobei die Amplitude der Membran klein im Vergleich zur Länge des Weges im Kohlengriess ist.
Um zu vermeiden, dass der den Kohlen griess einschliessende Filzring 1.4 die Über tragung störende elastische Nachwirkungen zeigt, wird dieser zweckmässig so bemessen, dass er unter starkem Drucke steht. Auch kann man die Wirkungen des Filzringes da durch gänzlich vermeiden, 4ass dieser gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weg gelassen und annähernd die .ganze Mikro phonkammer 10 mit Kohlengriess 1.3 gefüllt wird.
Damit dann die äussern Teile der Griessfüllung, die nur einer geringen Druck- und Widerstandsänderung ausgesetzt sind, nicht einen Kurzschluss für die wirksamen mittleren Teile bilden, ist die leitende Gegen platte 15 der Kohlenkammer nur zentral an geordnet, so dass die äussern Teile der Griess füllung für den Stromweg praktisch nicht in Betracht kommen. Einfacher werden zu diesem Zweck Membran und Gegenplatte am Rande durch eine Lackschicht isoliert.
Eine Erhöhung der Wirkung des Ver stärkers kann noch erzielt werden, wenn die Kohlenkammer, wie in .dem Beispiel nach Fig. 3 veranschaulicht, zwischen zwei Mem branen 6 und 6' eingeschlossen wird, auf deren jede ein Magnetsystem 2 und 2' ein wirkt. Die Spannung der Membran wird in folgender Weise erreicht: In das Gehäuse 1. in dem der Magnet 2 durch den Deckel 5 be festigt ist, ist zunächst die Membran 6 ein- gelegt, deren Ring 7 sich gegen einen An schlag des Gehäuses stützt. Gegen die Mem bran 6 legt sich ein die gohlengriesskammer seitlich begrenzender Ring 16, auf dem die zweite Membran 6' angeordnet ist.
Gegen deren Befestigungsring 7' stützt sich ein in das Gehäuse 1 geschraubter Gehäuseteil 17, in dem mittelst eines Deckels 5' der zweite Magnet 2' befestigt ist. Durch Eindrehen des Gehäuseteils 17 werden beide Mem branen 6 und 6' gespannt.
An Stelle des topfförmigen Weicheisen- magnetes kann auch entsprechend der Dar stellung in Fig. 4 ein Dauermagnet 18 ver wendet werden, dessen einer Polschuh, 19. ringförmig den andern Polschuh, 20, um greift, so dass auch hier der Eisenanker einem Ringspalt verhältnismässig kleinen Durchmessers gegenübersteht.
Die in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist auf Grund ihrer kleinen Abmessungen und ihrer andern guten Eigenschaften besonders für Schwerhörigenapparate geeignet.
Bei dieser Ausführungsform ist auf das Hartgummigehäuse 21, in welches ein Mag netsystem und ein von diesem beeinflusstes Mikrophon eingesetzt ist, ein Metalldeckel 22 aufgeschraubt. Das Magnetsystem besitzt einen Weicheisen- oder Dauermagnetkern. Das dargestellte System besitzt einen sol chen letzterer Art. Es besteht aus einem diametral magnetisierten Stahlring 24, was durch die Bezugszeichen N und S in Fig. 7 angedeutet ist.
Mit dem Südpol S ist eine eiserne Zunge 25 fest verbunden, an deren Ende ein Eisenkern 2.6 koaxial mit dem Ring 24 befestigt ist. Auf dem untern Teil<B><I>S</I></B> des Ringmagnetes 24 ist ein Distanzstück 27 aus nicht magnetischem Material aufge bracht, an welchem ..eine Weichenscheibe 28 befestigt ist. An der diametral gegenüber liegenden Seite steht die Scheibe 28 mit dem obern Teil N des Ringes durch ein eisernes Distanzstück 29 in Verbindung. Die Scheibe 2:g ist mit .einer zentralen Überhöhung 30 und mit einem Radialschlitz 31 versehen, welch letzterer das Entstehen von Wirbel- strömen verhindert.
In der Ebene der Über höhung 30 ist der Nordpol und am Ende des Kernes 26 der Südpol gebildet. Auf den Kern 26 ist die das Mikrophon beeinflus sende Wicklung angeordnet.. Das Magnet system ist in das Gehäuse 21 eingesetzt, und ein Ansatz 32, in welchem die Zuführungs drähte 33 sich befinden, ist in einem Schlitz 34 des Gehäuses 21 geführt.
Am Rande der Scheibe 28 befindet sich ein Distanzring 35 aus nicht magnetischem Material, und auf diesem Ring ist das Mi- krophon angeordnet. Das Mikrophon besteht. aus der Membran 35 ', welche aus hochgradig elastischem Material, vorzugsweise Phosphor bronze, hergestellt ist und nur eine Dicke von einigen hundertstel Millimetern besitzt. Der Rand der Membran ist auf den Tragring 36 aufgelötet, dessen Rand sich auf den Distanzring 35 auflegt.
In der Mitte dieser Metallfolie befindet sich ein aufgelöteter, -scheibenförmiger Eisenanker<B>37,</B> welcher nur wenige zehntel 31illimeter dick ist und einen Durchmesser von rund zehn Millimetern be sitzt, so dass er gerade den Luftspalt zwi schen dem Pol 26 und 30 des Magnetsystems bedeckt.
Die Metallfolie oder Membran 35' wird dauernd durch einen die Mikrophonzelle bildenden Körper 38 gespannt oder gehalten, dessen ringförmiger Ansatz 39 mittelst eines den Tragring 36 und den Rand der Mikrophonzelle 38 umfassenden Klemmring 40 gegen die Folie 35' gepresst wird. In der Mikrophonzelle befindet sich das Widerstandsmaterial aus feinem Kohlen griess, und der äussere Rand der Membran wird vorzugsweise durch einen Filzring 42 gedämpft,
so dass nur der mittlere Teil der Membran, der die stärksten Schwingungen macht, zur Wirkung kommt.
Am Boden der Mikrophonzelle 38 befin det sich eine Öffnung, in welche ein zylin drischer Ansatz 43 eine Metallplatte 44 derartig Hineinreicht, dass sie mit ihrer Vor derseite gegen das Widerstandsmaterial 41 drückt. Diese Platte und die ganze Mikro phonzelle werden durch den Deckel 22 des Gehäuses 21 festgehalten. Sowohl der An- satz 43, als auch die Wände und die Seiten der Mikrophonzelle können teilweise oder ganz mit einem Überzug aus Gold oder Platin versehen sein.
Die elektrische Verbindung zu dem An satz 43 erfolgt durch eine Metallkappe 45, welche über den Gehäusedeckel 22 geschoben ist, an deren Rand sieh eine gegabelte Zunge 46 befindet. Diese Zunge umfasst die Schraube 4 7 an dein Gehäuse 21. Die Enden des Kabels 33 sind reit der Schraube 4 7 der Membran 35' und mit den Stechstiften 48 verbunden, welch letztere zeigen, wie das Mikrophon auf eine Trockenbatterie aufge setzt werden kann.
Bei dem neuen Telephon gemäss Fig. 8 ist in einem Gehäuse 51 ein ringförmiger Permanentmagnet 52 angeordnet, der dia metral magnetisiert ist. Die eine Seite die ses Ringmagnetes 52, z. B. der Nordpol, ist mittelst einer Zunge 53 aus Weicheisen mit einem senkrecht stehenden Weicheisenkern 54 verbunden. Fig. 9 veranschaulicht die Ausbildung der Polzunge und des Eing- magnetes 52 in Draufsicht bei fortgedacbtem Gehäuseboden.
Auf .dem Kern 54 ist eine Wicklung 55 angeordnei;, deren Enden 56 beispielsweise durch den Boden des Gehäu ses 51 hindurch-eführt sind. Zwischen die Ringhälfte des Eingmagnetes 52 und den Gehäuseboden ist ein Distanzstück 57 von gleicher Breite wie die Polzunge ::r3 einge legt. Dieses Distanzstück kann beispiels weise zur Befestigung der Zuftihrungsdrä.ht:e 56 benutzt werden.
Auf dem Ringmagneten 52 sind Distanzklötze 58, 59 aufgesetzt, von denen einer, 58, aus Messing und ein anderer, 59, der der Polzungi, 53 diametral gegen übersteht, aus Weicheisen besteht. Auf den Distanzklötzen 58, 59 ist eine Polseheibe 60 mit ihrem Rande beispielsweise dilrelr Verschraubung befestigt. Der mittlere Teil dieser Polscheibe, der gegenüber deni Rande rechtwinklig vorspringt, enthält eine zen trale Bohrung,
durch die das freie Ende des Weicheisenkerns 54 hindurchgreift. Die Polscheibe 60 besitzt einen Schlitz 61 zur Verhinderung von Wirbelströmen und zur Erzeugung einer Membran:dämpfung. aber dem freien Ende des Kernes 54 ist ein Eisen anker 6? angeordnet, der an einer aus einer z. B. aus Phosphorbronze bestehenden dün nen Folie bestehenden Membran 63 ange lötet ist. Die Membran 63 ist schlaff hän gend auf einem Haltering 64 aufgelötet. Auf diesen Ring 64 ist ein Ring 65 gelegt, .des sen nach unten gerichteter Wulst eine Span nung der Membran 63 bewirkt.
Um die Ringe 64 und 65 ist ein an seinem untern Ende rechtwinklig umgeboge ner Ringkörper 66 gelegt, dessen oberes, zu nächst überspringendes Ende beispielsweise durch Pressung rechtwinklig nach innen umgelegt ist. Dieser Körper 66 drückt die Ringe. 64 und 65 an ihren Berührungsstel len fest aufeinander. Der je nach der ge wünschten .Spannung der Membran 63 mehr oder weniger lange Wulst des Ringes 65 wird dabei auf die Membran 63 gedrückt. Das aus den Ringen 64 und 65, der Mem bran 63 mit Anker 62 und dem Körper 66 bestehende Gebilde ist auf den Rand der Polscheibe 60 aufgesetzt. Das Gehäuse 51 wird durch einen beispielsweise aufschraub- baren Deckel 67, der eine zentrale Bohrung 68 besitzt, nach oben abgeschlossen.
Die konzentrische Anordnung der Pol schuhe bei dem neuen Telephon ermöglicht eine besondere günstige Anlegung der Membran und gestattet zugleich eine mög- liehste Reduktion der schwingenden Masse. Der auf der Membran befestigte Anker 62 braucht nämlich lediglich einen solchen Durchmesser zu besitzen, dass er über die zentrische Bohrung der Polscheibe 60 nach beiden ,Seiten ein Stückchen herausragt. Die Ringform für den Permanentmagneten ist besonders deshalb zweckmässig, weil da durch selbst bei kleinen Dimensionen des neuen Telephons ein verhältnismässig langer magnetischer Weg erreichbar ist.
Daher ist es bei dem neuen Telephon möglich, ein sol ches Verhältnis zwischen Länge und Quer schnitt des magnetischen Weges zu wäh len, dass man sich auch bei Verwendung des leicht bearbeitbaren Wolframstahls als Aus gangsstoff für den Magneten bezüglich der scheinbaren Remanenz schon in einem gün stigen Gebiet befindet und nicht auf die Verwendung des teuren und schwer bearbeit- baren Kobaltchro;mstahls angewiesen ist.
Die in der Polscheibe vorgesehenen Durchbrechungen 61 können beliebige Form besitzen. Wie bereits erwähnt, dienen diese Unterbrechungen in der Polscheibe haupt sächlich dazu, um der Membran eine geeig nete Dämpfung zu geben. Die Membran muss nämlich bei Schwingungen Luft durch den Spalt in der Polscheibe hin- und her bewegen und leistet dabei Reibungsarbeit. Durch geeignete Formgebung des Schlitzes der Polscheibe ist es möglich, die Dämpfung der Membran in einfacher Weise auf den gewünschten Betrag zu bringen. Der wirk same Querschnitt des durch diesen Schlitz in der Polscheibe gebildeten Luftspaltes wird zweckmässig regelbar gewählt.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht wer den, dass, wie in Fig. 8 gezeigt, der Teil 66 mit einem ringförmigen Ansatz 69 versehen wird, der einen Schlitz aufweist und der auf der Fläche .des Teils 60, in dem sich die schlitzförmige Durchbrechung 61 befindet, aufliegt. Durch Drehen der Membran und damit des Teils 66 und 69 wird der untere Schlitz durch den obern mehr oder weniger abgedeckt und damit der Querschnitt des Schlitzes geändert. Wird der Luftspalt sehr klein gemacht, sa wirkt die abgeschlossene Luft als Luftpolster.
Es kommt dann zu der Elastizität der Membran noch die Elastizi tät dieses Luftpolsters hinzu, wodurch, da die Masse konstant geblieben ist, sich der Eigenton nach oben verschiebt, obwohl die Membran durch die Luftverschiebung Rei bungsarbeit leistet. Wird nun die Öffnung fortlaufend vergrössert, so nimmt die Ela stizität des Luftpolsters ständig ab, wäh rend die Verlustarbeit immer mehr in .den Vordergrund tritt. Demzufolge wird der zu nächst stark nach oben verschobene Eigenton immer tiefer. Er erreicht bei einer bestimm ten kritischen Öffnung wieder dieselbe Höhe wie bei der Membran ohne Luftpolster. Wird die Öffnung ,dann weiter vergrössert, so wird der Ton dann weiter vertieft.
Es überwiegt dann die Verlustbarkeit. Schliesslich bleibt der Ton bei einem bestimmten tiefsten Ton stehen und kehrt wieder um, da mit Ver- grösserung der Öffnung die Verlustbarkeit wieder abnimmt. Bei sehr grosser Öffnung haben wir dann wieder den Fall der unge- dämpften Membran.
Die Ausbildung der Membran als beson deres Konstruktionselement -und die da durch bedingte leichte Auswechselbarkeit der Membran macht das Telephon für Schwerhörige besonders geeignet. EinSchwer- höriger hört nämlich im allgemeinen nur ein ganz bestimmtes Frequenzgebiet besonders schlecht.
Es ist nun durch die Einstellung eines bestimmten Eigentons der Membran des neuen Telephons leicht möglich, gerade das von :dem Schwerhörigen sonst besonders schlecht vernehmbare Tongebiet sehr stark zu verstärken, während die Verstärkung des übrigen Tongebietes eine erheblich geringere ist. Hierbei ist es wichtig, @dass sich durch die regelbare Dämpfung die .Steilheit der Re sonanzkurve und die Lage des Resonanz maximums leicht an den jeweiligen Fall an passen lässt. Hierfür wird zweckmässig eine Hörkurve zugrunde gelegt.
Das neue Telephon kann auch als Laut sprecher, beispielsweise in der Ausführungs form nach Fig. 8, Verwendung finden. In diesem Falle wird der Eigenton zweckmässig oberhalb 1000 gelegt.