DE856314C

DE856314C - Kristalluebertrager

Info

Publication number: DE856314C
Application number: DEP569A
Authority: DE
Inventors: Fritz Weidner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1948-11-24
Filing date: 1948-11-24
Publication date: 1952-11-20

Description

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen hochwertigen Übertrager zu schaffen, der keinen Aufwand an Kupfer und Eisen oder ähnlichen wertvollen Rohstoffen für Wicklung und Joch erfordert. Ein solcher Übertrager kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß an einen piezoelektrischen Kristall angelegte Wechselspannungen Verformungen desselben veranlassen, welche infolge mechanischer Kopplung des Kristalls mit einem anderen piezoelektrischen Kristall Formänderungen dieses Kristalls herbeiführen., so daß letzterer eine piezoelektrische Spannung abgibt, deren Größe außer von der angelegten Wechselspannung von dem Größenverhältnis der beiden Kristalle und/oder ihrem mechanischen Kopplungsgrad abhängt.
Dieser Übertrager bringt außer dem schon erwähnten Vorteil der Ersparnis von Kupfer und Eisen oder ähnlich wertvollen Rohstoffen den weiteren Vorteil mit sich, daß er ein geringeres Gewicht hat und einen kleineren Raumbedarf erfordert als die bisherigen auf magnetischer Grundlage arbeitenden Übertrager. Gleichzeitig ist hiermit ein Übertrager geschaffen, der nach den tiefen Frequenzen hin nicht beschränkt ist und dessen obere Grenzfrequenz bis in. das Gebiet der Hochfrequenz gelegt werden kann; er kann gegebenenfalls auch sehr hochohmig gemacht werden.
In den Fig. i und 2 sind zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Übertragers zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. Die Fig. i zeigt zwei in ihrer Längsrichtung R1 schwingende Kristalle i und 2, welche in dieser Richtung hintereinanderliegend in einen Rahmen 3 eingespannt sind. Der Rahmen 3 ist sehr stark und aus Material großer Schallhärte, z. B. Stahl, hergestellt. An die Belegungen des Kristalls i wird eine Wechselspannung U1 angelegt, so daß der Kristall i im Rhythmus der Wechselspannung verformt wird; er überträgt seine Verformung infolge der mechanischen Kopplung mit dem Kristall 2 auf diesen Kristall. Demzufolge gibt der Kristall 2 eine piezoelektrische Spannung U2 ab. Diese Spannung hängt von dem gegenseitigen Größenverhältnis der beiden Kristalle i und 2 sowie von ihrem mechanischen Kopplungsgrad ab. Durch den starken Rahmen 3 ist sichergestellt, daß die Gesamtlänge der beidenKristalle immer Bleichgroß ist. Eine Verformung des einen Kristalls wird demnach mit entgegengesetztem Vorzeichen restlos auf den anderen Kristall übertragen, so daß die Dehnungen bzw. Pressungen der beiden Kristalle und damit ihre elektrischen Spannungen ihrer Länge umgekehrt proportional sind, wenn beide Kristalle den gleichen Querschnitt haben, was aber nicht erforderlich ist. Selbstverständlich können die angelegten und die abgenommenen Spannungen an beiden Kristallen miteinander vertauscht werden. Die eben beschriebene Ausführung der Fig. i hat den Vorteil, daß die Grenzfrequenz sehr hoch gelegt werden kann. Weil aber die Kapazit'it des Kristalls 2 klein und sein innerer Widerstand deshall) groß wird, wird bei gegebener Frequenz und Spannung nur eine geringe Leistung übertragen werden können.
Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsfortn zeigt zwei Kristalle 4 und 5 verschiedener Stärke, die mit ihren Flächen aufeinandergelegt sind, wobei die mechanischen Schwingungsrichtungen R2 der Kristalle so liegen, daß diese Kristalle Sattelbieger darstellen. Dies eAnordnung besitzt großeKapazität und einen großen inneren Widerstand, so daß sie daher besonders für die Cbertragung größerer Leistung geeignet ist. DasÜbersetzungsverhältnis hängt von der verschiedenen Dicke der beiden Kristalle 4 und 5 ab.
Der erfindungsgem:iße Kristallübertrager kann auch als Handfilter, dessen Kopplungsgrad durch verschieden starkes Zusammenpressen der Kristalle mechanisch verändert werden kann, Anwendung finden. Die Kapazitäten des Handfilters werden hierbei ganz oder teilweise durch die Kristalle gebildet.
Gleiche Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile lassen sich auch mittels anderer ßieger, z. B. Torsionsschwinger, erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE, i. Kristalliibertrager,dadurch gekennzeichnet, daß an einen piezoelektrischen Kristall (i, 4) angelegte Wechselspannungen (Ul) Verfortnungen desselben veranlassen, welche infolge mechanischer Kopplung des Kristalls mit einem anderen piezoelektrischen Kristall (2) Formänderungen dieses Kristalls (2, 5) herbeiführen, so daß letzterer eine piezoelektrische Spannung (U2) abgibt, deren Größe außer von der angelegten Wechselspannung (U,) von dem Größenverhältnis der beiden Kristalle (i, 2, 4, 5) und/ oder ihrem mechanischen Kopplungsgrad abhängt.
2. Kristallübertrager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als piezoelektrische Kristalle Längsbieger benutzt werden, welche in ihrer Längsrichtung zusammengesetzt in einen schallharten Rahmen (3) eingespannt werden.
3. Kristallübertrager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als piezoelektrische Kristalle Sattelbieger (4, 5) Anwendung finden, deren dem gewünschten Übersetzungsverhältnis in ihrer Dicke entsprechend angepaßte Flächen aufeinandergedrückt werden.