CH676770A5

CH676770A5 -

Info

Publication number: CH676770A5
Application number: CH1810/88A
Authority: CH
Inventors: Peter L Madaffari; Elmer V Carlson
Original assignee: Knowles Electronics Inc
Priority date: 1986-09-15
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1991-02-28
Also published as: GB2200013B; DE3790540T; DE3790540C2; JPS63503505A; DK265388A; DK167299B1; NL190915C; US4730283A; GB8721675D0; NL190915B; NL8720483A; WO1988002208A1; CA1294032C; GB2200013A; DK265388D0

Description

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CH676 770A5

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Beschreibung

Die US-Patentschrift 4 063 050 beschreibt einen Schallwandler des Typs mit einer Elektret-Baugruppe, die eine Membran umfasst, welche in der Nähe einer Gegenelektrode, auf welcher ein Elektret-Film ausgebildet ist, angeordnet ist Die Elektret-Baugruppe ist in einem Gehäuse in der Weise montiert, dass beiderseits der Membran Schallkammern gebildet sind. Das Gehäuse weist einen Kanal auf, der das Eindringen des externen Schallsignals in eine der Schallkammern ermöglicht, damit die Membran darauf reagieren kann. Es sind Öffnungen vorgesehen, die es den durch die Schwingungen der Membran erzeugten Luftimpulsen ermöglichen, von der einen in die andere Schallkammer überzuströmen.

Der Elektret umfasst einen auf die Gegenelektrode aufgetragenen dielektrischen Film. Die Gegenelektrode weist Vorsprünge auf, die auf im Gehäuse ausgebildeten Stützpföstchen so aufruhen, dass zwischen dem dielektrischen Film und der Membran ein gewünschter Abstand hergestellt wird. Die die Membran und die Gegenelektrode umfassende Elektret-Baugruppe ist zweckmässigerweise auf im Gehäuse ausgebildeten Stützpföstchen montiert. Die Membran erstreckt sich über das Gehäuseinnere und unterteilt das Gehäuse im wesentlichen in zwei Kammern.

Der dielektrische Film des Elektrets ist mit zweckdienlichen elektronischen Schaltungsanordnungen in der Weise verbunden, das dadurch eine elektro-akustische Wechselwirkung zwischen der Membran und dem Elektret ermöglicht wird, um ein das Schallsignal darstellendes elektrisches Signal zu erzeugen. Bekanntermassen kann mit dem Wandler in umgekehrter Richtung gearbeitet werden, insoweit als dem Elektret ein elektrisches Signal zugeführt werden kann, derart, dass die Membran in Schwingungen versetzt und dadurch ein Schallsignal erzeugt wird, das aus der Schallkammer herausgeführt werden kann.

In diesem bekannten Schallwandler ist zwischen den Randabschnitten der Gegenelektrode und den unbeweglichen Randabschnitten der Membran sowie dem umgebenden Gehäuse eine relativ grosse Kapazität vorhanden, die einen parasitären Kondensator bildet, welcher die vom aktiven Abschnitt der Membran erzeugte Signalspannung herabsetzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Schallwandler gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Im erfindungsgemässen Schallwandler ist also die Gegenelektrode in der Öffnung eines Tragringes angeordnet, der seinerseits an den Wänden des Gehäuses montiert sein kann. Die Gegenelektrode ist innerhalb des Tragringes so in Stellung gebracht, dass zwischen den Rändern der Gegenelektrode und dem Tragring ein Luftspalt besteht. Der Luftspalt mindert unerwünschte Kapazitäten zwischen der Gegenelektrode und der metallisierten Membran, die eine bewegliche Elektrode bildet. Der Luftspalt ist auch ein Mittel oder Weg, auf dem die

Luft aus dem Raum zwischen der Membranoberfläche und der Gegenelektrode in die zweite Kammer im Gehäuse abströmen kann.

Die vorstehend angegebenen und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, deutlich. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht mit einem Teilschnitt durch einen Schallwandler gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse gemäss Fig. 1, von dem Teile weggenommen sind, um die Befestigung des Membran-Tragringes am Gehäuse und der Gegenelektrode am Tragring zu zeigen,

Fig. 3 eine isometrische Ansicht mit einer weiteren Darstellung der Befestigung der Gegenelektrode am Tragring, und

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des Tragrings und der Gegenelektrode.

Gemäss Fig. 1,2 und 3 besitzt ein Schallwandler 11 ein schalenähnliches Gehäuse 12, das beim gezeigten Beispiel Wände 15 von rechteckiger Gestalt hat. Ein passender Deckel oder Oberteil 17, der eine im wesentlichen ebene Platte umfasst, ist zum Ver-schliessen des Gehäuses 12 auf die Wände 15 aufgesetzt und mit ihnen durch Zementieren verbunden. Ein am Gehäuse 12 befestigtes Schallsignal-Eingangsrohr 19 steht mit dem Innern des Gehäuses 12 durch eine insgesamt mit 40 bezeichnete Schallöffnung in einer Endwand 15, insbesondere mit einer im Gehäuse 12 gebildeten Schallkammer 20 in Verbindung. Im Gehäuse 12 ist eine Elektret-Messgrössenumformer-Baugruppe 21 angeordnet. Die Messgrössenumformer-Baugruppe ist von dem im obengenannten US-Patent Nr. 4 063 050 beschriebenen allgemeinen Typ.

Die Elektret-Baugruppe 21 umfasst eine Membran 22 mit einer Platte oder einem flachen Abschnitt 23, die siGh über den relativ ebenen Boden oder untere Fläche des Gehäuses 12 erstreckt und eine untere Schallkammer 20 begrenzt.

Die Membran 22 kann aus Polyethylenterephtha-lat, das gewöhnlich unter dem Warenzeichen MY-LAR erhältlich ist, oder aus einem ähnlichen Werkstoff sein. Der Piattenabschnitt 23 der Membran 22 kann mit einer metallisierenden Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials 24 beschichtet sein, weiches auf seine Fläche aufgedampft sein kann. Die Membran 22 bildet die bewegliche Elektrode der Elektret-Baugruppe 21.

Eine Gegenelektrode 28, die eine Beschichtung 29 aus einem dielektrischen Film aufweist, ist in einem Tragring 25 montiert. Es wird darauf hingewiesen, dass die relative Dicke der Filmbeschichtung 29 in den Zeichnungen übertrieben ist. Die Gegenelektrode 28 ist von rechteckiger Gestalt .mit gerundeten Ecken und ist in der rechteckigen Öffnung 33 eines Tragrings 25 angeordnet (sh. Fig. 2 und 3). Die Abmessungen der Gegenelektrode sind zu noch zu erläuternden Zwecken etwas kleiner als die Öffnung 33 des Tragrings 25. Die Gegenelektrode 28

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bildet die feststehende Elektrode der Elektret-Baugruppe 21.

Der Tragring 25 ist ebenfalls von rechteckiger Konfiguration, und seine Aussenränder sind an die Innenabmessungen der Wände 15 vom Gehäuse 12 angepasst. Der Tragring 25 ist an der Innenfläche der Wände 15 z.B. durch einen Klebstofftropfen 43 befestigt. Der Tragring 25, die Gegenelektrode 28 und die Membran 22 begrenzen eine obere Schallkammer 20A im Gehäuse 12.

Der rechteckige Tragring 25 weist innen nach innen gerichtete Schultern 30 mit einem gekrümmten Innenrand auf, um die gerundeten Ecken der Gegenelektrode 28 aufzunehmen oder zur Anpassung an dieselben. Die Gegenelektrode 28 ist somit in der Öffnung des Tragrings 25 in Stellung gehalten und an ihm durch einen an den Eckenschultern 30 aufgetragenen Zementtropfen 35 befestigt.

Wie bei dem obengenannten Patent sind auf der Unterseite der Gegenelektrode 28 Vorsprünge oder Buckel 37 ausgebildet, welche den relativen Abstand der Gegenelektrode von der Membran 22 festlegen. Die Vorsprünge 37 wirken mit Nasen 16 im ihnen zugewandten Abschnitt des Gehäuses 12 zusammen, um einen Bezugspunkt beim Instellung-bringen der Baugruppe im Gehäuse 12 zu schaffen. Wie im angeführten Patent 4 063 050 beschrieben, sind die Stützpföstchen 16 als Mustervertiefungen oder als nach einem Muster angeordnete diskrete Pföstchen am Boden oder an der inneren unteren Fläche des Gehäuses 12 ausgebildet. Die Pfötchen 16 sind in der gewählten Musterkonfiguration nach entsprechenden Vorsprüngen 37 an der Gegenelektrode 28 ausgerichtet und werden zum Abstützen und Positionieren der Elektret-Baugruppe 21 im Gehäuse 12 benützt. Ferner definieren die Pföstchen 16 exakt die Abmessungen der Schallkammer 20, welche zwischen der Membran 22 und dem Boden des Gehäuses 12 gebildet ist.

Beim Zusammenbau wird die Membran 22 in der Nähe der Gegenelektrode 28 in Stellung gebracht. Wie vorstehend erläutert, wird der Zwischenraum zwischen dem Membran-Plattenabschnitt 23 und den ebenen Abschnitten der Gegenelektrode 28 durch die Vorsprünge 37 an der Gegenelektrode 28 bestimmt. Die die Gegenelektrode 28 und die Membran 22 umfassende Elektret-Baugruppe oder -Un-terbaugruppe 21 kann dann so in das Gehäuse 12 eingeführt werden, da sie auf den Pföstchen 16 am Gehäuseboden aufruht und somit, wie weiter oben angegeben, die Schallkammer 20 bildet.

Durch zweckdienliches Verstreben oder Zementieren ist im Gehäuse 12 eine elektrisch nicht leitfähige keramische Platte 41 angeordnet, welche die elektronischen Schaltungsanordnungen enthält oder trägt. Ein Rand der Platte 41 ist im Gehäuse 12 mittels der relativ starren elektrischen Anschlusstücke 47, 48 und 49 montiert, von denen jedes einen an der Platte 41 befestigten Abschnitt und einen entgegengesetzten Abschnitt aufweist, der durch Zementieren bis zu Anschlussflecken 54 auf der an der Wand 15 des Gehäuses 12 befestigten Isolierplatte 52 reicht. Die an der Platte 41 befestigten Endstücke der elektrischen Anschlussstücke 47, 49 und 51 verbinden auch, wie im Patent Nr

4 063 050 offenbart, mit den auf der Platte 41 angeordneten zugehörigen elektronischen Schaltungsanordnungen. Mit 51 ist eine an der Membran 22 ausgebildete Masseanschlussfahne zum elektrischen Verbinden mit dem Anschlussstück 49 bezeichnet, und mit 53 ist eine Schweissstelle zwischen dem Anschlussstück 49 und dem Gehäuse 12 bezeichnet. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet eine Verbindung zwischen der Gegenelektrode 28 und der Platte 41.

Ein wichtiges und weiter oben angegebenes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Luftspalt oder Zwischenraum 32 zwischen der Gegenelektrode 28 und dem Tragring 25 ausgebildet ist. Die Gegenelektrode 28 ist kleiner als die Öffnung 33 des Tragrings 25. Ausser an den Ecken oder an anderen ausgewählten Stützpunkten, an denen die Gegenelektrode 28 am Tragring 25 befestigt ist, ist somit der Zwischenraum 32 rings um die Gegenelektrode und den Tragring ausgebildet. Bei älteren Konstruktionen und im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung sind die Seiten der Gegenelektrode vom Werkstoff der die bewegliche Elektrode bildenden Membran 22 eng umschlossen. Dieser schmale Zwischenraum bildet einen Kondensator, der im Nebenschluss mit dem beweglichen Abschnitt 23 der Membran 22 liegt, was für das Funktionieren des Gerätes verantwortlich ist. Dieser parasitäre Kondensator teilt sich mit dem aktiven Abschnitt 23 der Membran 22 in die Ladung, wodurch die Signalspannung, die dem angeschlossenen Verstärker als Ausgang zugeführt wird, herabgesetzt wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Zwischenraum 32 zwischen dem Rand der Gegenelektrode 28 als der feststehenden Elektrode und der Membran 22 als der beweglichen Elektrode gebildet, derart, dass die unerwünschte Störkapazität herabgesetzt wird. Der Zwischenraum 32 ist auch ein Weg, auf dem die zwischen der Membranfläche und der Gegenelektroden-Elektretfläche eingeschlossene Luft in die grössere Schallkammer 20A des Wandlergehäuses 12 abströmen kann.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Innenecken 36A des Tragrings 25A einen rechten Winkel bilden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Gegenelektrode 28A kleiner als die Öffnung im Tragring 25A und weist an ihren Ecken Flügel oder Verlängerungsstücke 37 auf, die an die Ecken 36A des Tragrings 25A angepasst sind und an ihnen anliegen. Die Gegenelektrode 28A ist am Tragring 25A durch Zementtropfen 35A befestigt, welche an jeder Ecke des Tragrings und der Gegenelektrode in der Weise aufgebracht sind, dass sich der Zwischenraum 32 ergibt.

Wenngleich die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungformen von ihr dargestellt und beschrieben wurde, leuchtet es der Fachwelt ein, dass sie hinsichtlich Form und Einzelheiten in mannigfacher Weise abänderbar ist, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

1. Schallwandler, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einem Oberteil (17), einem Boden und Seitenwänden (15), eine Elektret-Baugruppe (21) mit

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einer Membran (22) mit Umfangsabschnitten und einem zentralen, in Schwingungen versetzbaren Plattenabschnitt, der eine bewegliche Elektrode (23) bildet, einem eine Öffnung (33) aufweisenden und im Gehäuse (12) angeordneten Membran-Tragring (25; 25A), an dem die Umfangsabschnitte der Membran (22) befestigt sind, einer Gegeneiektrode (28; 28A), die in der Öffnung (33) des Tragrings (25; 25A) im Abstand von der Membran (22) angeordnet ist und die so geformt ist, dass zwischen ihr und dem Tragring ein Luftspalt (32) gebildet ist, eine Schicht (29) aus Elektret-Materiat zwischen der Membran (22) und der Gegenelektrode (28; 28A), wobei die Gegeneiektrode (28; 28A) eine Fläche aufweist, die eine feststehende Elektrode bildet und mit der beweglichen Elektrode (23) der Membran (22) zur Erzeugung eines Signals zusammenwirkt, eine zwischen der Elektret-Baugruppe (21) und dem Gehäuseboden gebildete Schallkammer (20) und eine zwischen der Baugruppe (21) und dem Gehäuseoberteil (17) gebildete zweite Kammer (20A), wobei der Luftspalt

(32) zwischen der Gegenelektrode (28; 28A) und dem Tragring (25; 25A) sich annähernd um den ganzen Umfang der Gegenelektrode (28; 28A) herum erstreckt.

2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektret-Material (29) auf der Gegenelektrode (28; 28A) angeordnet ist und dass auf der Innenfläche des Gehäusebodens Stützpföstchen (16) und auf der Fläche der Gegenelektrode (28; 28A) in Deckungsstellung mit den Stützpföstchen (16) Vorsprünge (37) zum Abstützender Elektret-Baugruppe (21) im Gehäuse (12) mit Abstand zum Gehäuseboden angeordnet sind.

3. Schallwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22) an ihrem Umfang einen Flansch aufweist, der an die Wandfläche des Tragrings (25; 25A) angepasst ist und am Tragring festgeklebt ist.

4. Schallwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (25) in die Öffnung

(33) hineinragende Schultern (30) aufweist und die Gegenelektrode (28) an den Schultern (30) in der Weise befestigt ist, dass sich der Luftspalt (32) zwischen der Gegenelektrode (28) und dem Tragring (25) ergibt.

5. Schallwandier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (28A) von ihren Rändern nach aussen wegragende Flügel oder Vorsprünge (37) aufweist zum Befestigen der Gegenelektrode am Tragring (25A) in der Weise, dass der Luftspalt (32) gebildet wird.

6. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (32) einen pneumatischen Durchlass bildet, der die zweite Kammer (20A) mit dem Raum zwischen der Membran (22) und der Gegenelektrode (28; 28A) verbindet.

7. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schallöffnung (40), die das Innere des Gehäuaes (12) mit dessen Aussen-seite verbindet.

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