DE539582C - Elektrostatischer Lautsprecher - Google Patents

Description

Elektrostatische Schallgeräte bestehen bekanntlich aus einer leitfähigen Membran und auf einer oder beiden Seiten der Membran in geringem Abstand angeordneten festen Platten. Membran und feste Platten bilden die Belegungen eines Kondensators, dem variable Spannungen zugeführt werden. Die zwischen den festen und schwingungsfähigen Kondensatorbelegungen dabei auftretenden anziehenden und abstoßenden Kräfte versetzen die Membran im Rhythmus der Spannungsänderungen in Schwingungen und bringen sie so zum Tönen. Zur Erzielung großer Lautstärke sind beträchtliche Spannungen in der Größen-Ordnung von mehreren tausend Volt erforderlich, und daraus ergibt sich die Gefahr, daß die zwischen der Membran und den festen Platten vorhandenen Isolierschichten durchschlagen werden.

Zur Sicherung gegen die Durchschlagsgefahr ist erfindungsgemäß parallel zu den Luftzwischenräumen zwischen den Belegungen eine Funkenstrecke angeordnet, die so eingestellt ist, daß die Überschlagsspannung zwisehen den Polen der Funkenstrecke unterhalb der durch die Durchschlagsfestigkeit des Isoliermittels gegebenen Grenze liegt. Auftretende Überspannungen können sich dabei zwischen den Elektroden der Funkenstrecke entladen, ohne die Isolierung zu gefährden. Die Pole der Entladungsstrecke sind zweckmäßig an den Enden abgeflacht, um eine Lichtbogenbildung zu verhindern. Die Funkenstrecke kann auch innerhalb einer Gasatmosphäre angeordnet sein. Zweckmäßig wird die Entladungsstrecke unmittelbar mit dem zu schützenden Schallgerät verbunden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

In der Abb. 1 ist α die Membran und b die feste Belegung eines elektrostatischen Lautsprechers. Die Platte b ist mit einer Isolierschicht c überzogen. Zur Erzeugung der zum Betrieb elektrostatischer Lautsprecher erforderlichen Vorspannung dient der Kondensator d, der von der Spannungsquelle E_e aufgeladen wird und dessen Belegungen einerseits mit der Membran α und anderseits mit der festen Platte b verbunden sind. Die den zu übertragenden Schallschwingungen entsprechenden Spannungsänderungen werden den Belägen des Lautsprechers über den Transformator e zugeführt. Parallel zur sekundären Wicklung dieses Transformators bzw. zu dem Lautsprecher a-b liegt die Entladungsstrecke / mit den Polen g¹ und g², deren Abstand veränderlich ist. In Reihe mit der Entladungsstrecke liegt ein hochohmiger Widerstand w, der verhindert, daß der Entladungsstrom zu stark wird und störende Geräusche im Laut-Sprecher verursacht.

Die Wirkungsweise der Entladungsstrecke ist in Abb. 2 und 3 graphisch dargestellt. In den Kurven sind die Spannungen E in Abhängigkeit von der Zeit t wiedergegeben. Der statischen Vorspannung (Gleichspannung) E_g

ist die Wechselspannung E_w überlagert. E_max ist die Höchstspannung, die der Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums zwischen α und b entspricht. Entsprechend dieser Spannung ist der Elektrodenabstand der Funkenstrecke eingestellt, und zwar so, daß die Überschlagsspannung unterhalb der Durchsehlagsspannung liegt. Die in Abb. 2 dargestellte Spannungskurve bleibt mit ihrem Scheitelwert unterhalb der Überschlagsspannung, so daß die Entladungsstrecke nicht zur Wirkung gelangt. Sobald aber, wie in Abb. 3 dargestellt, die Spannungsamplitude die durch die Länge der Funkenstrecke bestimmte Grenze erreicht, findet zwischen den Elektroden g¹, g² ein Überschlag statt, und die Spannung bricht zusammen, wobei sich auch der Kondensator el entlädt. Der Grad des Absinkens der Spannung hängt ab vo;n der Geschwindigkeit, mit der sich der Kondensator d wieder auflädt, sowie von der Größe des Entladungsstromes, der von dem Widerstand w mitbestimmt wird. Durch passende Wahl dieser Größen kann erreicht werden, daß bei Überspannung nicht bei jeder Spitze ein Überschlag stattfindet, sondern ingewissen Zwischenräumen, nämlich immer erst dann, wenn sich der Kondensator d auf den Normalwert der Gleichspannung aufgeladen hat und in Verbindung mit den ihm überlagerten Wechselspannungen den Überschlagswert überschreitet. Die Kurve h läßt das allmähliche Ansteigen der Vorspannung erkennen. Auf diese Weise macht sich die Überspannung akustisch bemerkbar, ohne ein anhaltendes Störgeräusch zu verursachen.

In Abb. 4 ist die Anordnung der Funkenstrecke bei einem elektrostatischen lautsprecher mit zweiseitig erregter Membran dargestellt. Zu beiden Seiten der Membran a sind die festen Elektroden b¹ und b~ angeordnet. Die Pole der Vorspannungsquelle E_g sind einerseits mit der Membran a, anderseits mit dem Nullpunkt der sekundären Wicklung des Transformators e verbunden, so daß sich die Spannung gleichmäßig auf die beiden Außenbelegungen b¹, b² verteilt. Die Wechselspannungen werden durch den Transformator e auf die festen Elektroden b¹ und b² übertragen, deren Ladungen sie im Rhythmus der Schall-Übertragungen stärken oder schwächen. Die Entladungsstrecke/ liegt wieder parallel zur sekundären Wicklung des Transformators bzw. zu dem durch die Außenbelegungen begrenzten Luftraum, in dem die Membran schwingt. Beim Durchschlagen der Funkenstrecke/ wird bei dieser Anordnung lediglich die Wechselspannung kurzgeschlossen, während die Gleichspannung unberührt bleibt.

In Abb. 5 ist eine etwas veränderte Schaltung der Entladungsstrecke in Verbindung mit einem doppelseitig erregten Lautsprecher dargestellt, wobei die Außenbelegungen b¹ und b² gleichnamige Vorspannungspotentiale besitzen. In diesem Falle liegt aber die Entladungsstrecke zwischen der Membran und einer der Außenbelegungen. Die statische Vorspannung wird einem Kondensator d entnommen, der mittels einer Gleichrichteranordnung, bestehend aus einer Röhre/ und dem Transformator k aus dem Wechselstromnetz, aufgeladen wird. Bei dieser Anordnung sinkt beim Durchschlagen der Funkenstrecke mit der Wechselspannung auch die statische Vorspannung ab, indem sich der Kondensator 6? entlädt. Die Größe des Entladungsstromes wird wieder durch den Vorschaltwiderstand w bestimmt. Die Anordnung hat den Vorteil, daß der Entladungsstrom niedriger ist als bei der Anordnung nach Abb. 4, bei der die Funkenstrecke parallel zu der ganzen Wicklung des 8o' Transformators liegt. Bei der Schaltung nach Abb. 5 erfolgt eine geringere Ionisierung der Funkenstrecke und eine raschere Unterbrechung der Entladung, d. h. ein präziseres Ansprechen der Sicherung.

Abb. 6 zeigt eine Schaltung, bei der die Außenbelegungen ungleichnamige Vorspannungspotentiale erhalten. Die Spannung wird den Kondensatoren d¹, d² entnommen, die mittels einer Gleichrichteranordnuhg aus dem Wechselstromnetz aufgeladen werden. Die Wechselspannungen werden in der aus dem Schaltbild ersichtlichen Weise über den Transformator e zugeführt. Bei dieser Schaltung sind zwei Entladungsstrecken/¹,/² vorgesehen, die in Reihe mit den Widerständen w¹, W² parallel zu den Kondensatoren d¹, d² bzw. zu dem Luftraum zwischen Membran und Außenbelegungen geschaltet sind.

Die konstruktive Durchbildung der Entladungsstrecke nach der Erfindung ist in den Abb. 7 und S beispielsweise dargestellt. Die beiden festen Elektroden b¹, b², die in Abb. 7 und 8 im Schnitt dargestellt sind, bestehen aus Isolierstoff und sind auf den der Membranö zugekehrten Seiten mit einer leitenden Schicht, z. B. von kolloidalem Graphit, überzogen. In den Rand der Platten sind die Gewindebuchsen I¹, I² eingepreßt, in denen die Stellschrauben m¹, m² geführt sind. Der Abstand der Schrauben, das ist die Länge der Funkenstrecke, ist der Durchsehlagsspannung des Dielektrikums entsprechend eingestellt, und zwar so, daß die Überschlagsspannung unterhalb der Durchsehlagsspannung liegt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 8 ist nur eine Stellschrauben vorgesehen, während der zweite Pol der Funkenstrecke durch die Membrane gebildet wird. Dieser Anordnung liegt die Schaltung nach Abb. 5 zugrunde. Der in Reihe mit der Funkenstrecke liegende hochohmige Widerstand w kann durch einen strei-

fenförmigen Ausschnitt des Graphitbelages der festen Elektroden gebildet werden. Dadurch erübrigt sich der Einbau besonderer Vorschaltwiderstände.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrostatischer Lautsprecher, da- * durch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Lautsprecher eine Sicherungsfunkenstrecke geschaltet ist.

2. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Funkenstrecke ein hochohmiger Widerstand geschaltet ist.

3. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke in die aus Isoliermaterial bestehenden festen Elektroden des Lautsprechers eingebaut ist.

4. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe mit der Entladungsstrecke liegende Widerstand durch einen Teil der Graphitschicht gebildet wird, mit der die festen Elektroden belegt sind.

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