DE812929C - Mechanisch-elektrischer Schwingungsumsetzer, insbesondere Mikrophon oder Tonabnehmer - Google Patents

Description

• Mechanisch-elektrischer Schwingungsumsetzer, insbesondere Mikrophon oder Tonabnehmer Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umwandlung mechanischer Schwingungen in elektrische und hat insbesondere Bedeutung für Zwecke der Elektroakustik und b-Zeßtechnik. Dabei kommt es weiterhin tiocli darauf an, eine Umwandlung mit möglichst großem Wirkungsgrad vorzunehmen und gegebenenfalls noch eine Verstärkung zu erzielen.
• Es sind bereits Abtastdosen für Schallplatten bekannt, die aus einer Elektronenröhre bestehen, wobei die mechanischen Sch-,vingungen eine Elektrode innerhalb der Elektronenröhre bewegen. Durch veränderlichen Abstand der Elektroden voneinander wird der innere Widerstand oder die Steilheit der Röhre im Rhythmus der mechanischen Schwingungen geändert, und es werden dadurch Anodenstromschwankungen hervorgerufen. Die Herstellung einer solchen Abtastdose bereitet aber Schwierigkeiten, da eine Außenwandung biegsam gestaltet werden muß und entsprechend großen mechanischen Beanstandungen standzuhalten hat. Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und beschreitet einen anderen Weg.
• Die Erfindung besteht darin, daß als Umwandlungsorgan ein Halbleitergleichrichter oder Halbleiterverstärker, insbesondere ein Halbleiterkristall, zur Verwendung kommt. Ein solcher Kristall kann beispielsweise ein Germaniumkristall sein. Die mechanischen Schwingungen können dabei einen veränderlichen Kontaktdruck bei einer oder mehreren Elektroden hervorrufen. Es ist aber auch möglich, durch geeignete Konstruktion zu erreichen, daß entsprechend den mechanischen Schwingungen der Kontaktabstand der Elektroden verändert wird.
• Bei Verwendung eines steuerbaren Halbleitergleichrichters ergibt sich der Vorteil, daß gleichzeitig eine Verstärkungswirkung erzielbar ist. Ein solcher steuerbarer Gleichrichter ist im wesentlichen so aufgebaut, daß eine Steuerelektrode und eine Ausgangselektrode als feine Spitzen in geringem Abstand von beispielsweise o,o5 mm auf der Oberfläche des Kristalls aufsitzen. Eine zwischen der Masse des Kristalls und der Eingangselektrode angelegte Wechselspannung erfährt eine Verstärkung, so daß an der Ausgangselektrode eine verstärkte Spannung zwischen ihr und der Kristallmasse abgenommen werden kann. Als Betriebsspannung kommen dabei eine kleine Spannungsquelle auf der Steuerseite und eine etwas größere Spannungsquelle auf der Ausgangsseite in Betracht. Bei einem derart aufgebauten Kristallverstärker hat es sich gezeigt, daß die Verstärkungswirkung stark vom Kontaktdruck der Elektroden abhängt. Diese Erscheinung ist bereits bei einer einfachen Gleichrichteranordnung mit einem Kristall zu beobachten, bei dem lediglich eine als Stütze ausgebildete Elektrode auf dem Kristall aufsitzt. Der Richtstrom hängt dabei stark von dem jeweiligen Kontaktdruck ab. Wenn nun der Auflagedruck der Elektroden im Rhythmus der mechanischen Schwingungen, z. B. Schallschwingungen, geändert wird,' so lassen sich auf diese Weise entsprechende Stromschwankungen hervorrufen.
• Es ist an sich ohne Belang, ob bei einer Anordnung nach der Erfindung die Elektroden bewegt werden und der Kristall in Ruhe bleibt oder ob umgekehrt der Kristall bewegt wird und die Elektroden fest angeordnet sind. Je nach dem Verwendungszweck wird man die eine oder andere Anordnung bevorzugen. Weiterhin ist es auch möglich, durch geeignete Ausbildung der Elektroden als Spitzen oder Schneiden bzw. punktförmig oder linienförmig aufliegende gerundete Körper einen mit mechanischen Schwingungen zusammenhängenden, veränderbaren Elektrodenabstand zu erzielen. Durch den Abstand von Steuerelektrode und Ausgangselektrode kann nämlich bei einem Kristallverstärker ebenfalls die Verstärkung geändert werden. Im allgemeinen nimmt die Verstärkung mit der Vergrößerung der Elektrodenabstände rasch ab. Alle diese Erscheinungen lassen sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln dazu benutzen, um eine günstige Umwandlung mechanischer Schwingungen in elektrische vorzunehmen. Somit hat die Erfindung Bedeutung für alle solche Zwecke, wie sie in der Elektroakustik und Meßtechnik vielfach auftreten.
• An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden: Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindung, wobei in Fig. i ein Tonabnehmer und in Fig. 2 ein Mikrophon in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen schematisch dargestellt ist. In Fig. i ist mit i eine zur Aufnahme einer Tastnadel 2 geeignete Hülse bezeichnet, wie sie in ähnlicher Form bei zahlreichen Tonabnehmern für Schallplattenabtastung Verwendung findet. Mit Hilfe einer Schraube 3 mit geriffeltem Schraubenkopf wird die Nadel 2 im Innern der Hülse i befestigt. Die Hülse i ist durch das elastische Zwischenglied4, beispielsweise ein Federblatt aus Stahl oder einem anderen elastischen Material, mit dem Tonabnehmergehäuse 5 verbunden. Im Innern des Tonabnehmergehäuses sind zwei Germaniumkristalle 6 und 7 angebracht, die auf den leitenden Unterlagen 8 und 9 befestigt sind und von dem aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse 5 getragen sind. Es handelt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Gegentaktanordnung, die in manchen Fällen besonders günstig ist und mancherlei nichtlineare Verzerrungen zu kompensieren gestattet. Es ist aber auch möglich, durch entsprechend anders gestalteten Aufbau mit einem einzigen Germaniumkristall auszukommen.
• Mit der durch die Tonabnehmernadel mechanisch bewegten Hülse sind die beiden Eingangselektroden io und i i in fester Verbindung. Sie sind als dünne Spitzen ausgebildet und berühren die Oberflächen der Kristalle 6 und 7. Durch die Schwingungen der Hülse i werden entsprechende Änderungen der Kontaktdrücke erreicht. Die Ausgangselektroden 12 und 13 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel fest angebracht und ändern sich bei den mechanischen Schwingungen nicht.
• In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für Mikrophon veranschaulicht. Hier befindet sich an der Vorderseite eines aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuses 14 eine Membran 15, die aus leitendem Material besteht oder zumindest an der Innenseite mit einer leitenden Schicht versehen ist. Auf dieser leitenden Schicht ist der Kristall 16 befestigt und wird zusammen mit der Membran mechanisch bewegt. Als Eingangs- und Ausgangselektrode sind zwei fest mit dem Gehäuse verbundene Kontaktspitzen 17 und 18 verwendet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Umwandlung mechanischer Schwingungen in elektrische, insbesondere für Zwecke der Elektroakustik und Meßtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß als Umwandlungsorgan ein Halbleitergleichrichter oder Halbleiterverstärker, insbesondere Halbleiterkristall, zur Verwendung kommt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Germaniumkristall verwendet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Schwingungen einen veränderlichen Kontaktdruck einer oder mehrerer Elektroden hervorrufen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Schwingungen einen veränderlichen Kontaktabstand der Elektroden hervorrufen.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Elektroden mit mechanisch-bewegten Teilen in Verbindung stehen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall mit den mechanisch bewegten Teilen in Verbindung steht.
7. 7. Anordnung nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch eine Gegenkontaktanordnung.