Piezoelektrischer Tonrufwandler

Abstract

 Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte.
Aufgabe ist es Wandler und Tonrufoszillator als Ansteuerteil so aufeinander abzustimmen, daß ein durchdringender, lauter Ruf des Wandlers erzielbar ist. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind. Anwendbar bei Signalgebern der Fernsprechtechnik.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, insbesondere für Signalgeber von Fernsprechanlagen.

[0002] Ein piezoelektrischer Wandler der oben angegebenen Bauart ist durch die DE-PS 19 61 217 bekannt. Wandler dieser Art sind'grundsätzlich als Schallgeber oder Schallempfänger verwendbar. Verwendet man diese Wandler als Schallgeber, insbesondere als Signalgeber für Fernsprechgeräte, so ist es erforderlich, bestimmte Maßnahmen zu treffen, um eine hohe Lautstärke zu erzielen.

[0003] Bei hochwertigen Wandlern werden Vorkehrungen getroffen, die Resonanzfrequenzen weit außerhalb des für den Fernsprechverkehr interessierenden Frequenzbereiches zu legen, so daß die Bestimmungsgrößen des Schallfeldes und der mechanischen Auslenkung der Wandlerplatte innerhalb des interessierenden Frequenzbereiches weitgehend frequenzunabhängig sind. Im Interesse eines möglichst großen Wirkungsgrades kann man bei elektroakustischen Wandlern für Fernsprechzwecke im allgemeinen nicht darauf verzichten, die Einspannung der Wandlerplatte so zu wählen, daß eine oder mehrere Resonanzfrequenzen innerhalb oder in der Nähe des interessierenden Frequenzbereiches liegen. Um dennoch die Frequenzabhängigkeit des elektroakustischen Übertragungsfaktors innerhalb eines vorgegebenen Toleranzschemas zu halten, werden derartige Wandler mit entsprechend abgestimmten Resonatoren gekoppelt, mit deren Hilfe Resonanzspitzen kompensiert werden können.

[0004] Werden derartige Wandler als Signalgeber in Fernsprechanlagen eingesetzt, so werden keine Anforderungen an einen gleichmäßigen Frequenzgang gestellt, sondern es können die Resonanzstellen zur Erhöhung des abzustrahlenden Schalles ausgenutzt werden.

[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wandler und Tonrufoszillator als Ansteuerteil so aufeinander abzustimmen, daß ein durchdringender, lauter Ruf des Signalgebers erzielbar ist.

[0006] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind.

[0007] Durch die zwei alternierenden, auf die Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmten Signale des Tonrufoszillators ist die gewünschte Stärke des Rufes relativ unproblematisch erzielbar.

[0008] Es ist zweckmäßig, wenn die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte bestimmten Plattenresonanz gebildet ist.

[0009] Die Resonanz der Wandlerplatte wird neben der Stärke und Größe der W_andlerplatte selbst in entscheidendem Maß durch deren Einspannung bestimmt. Die Resonanz kann sich dann maximal ausbilden, wenn die Wandlerplatte in ihrem Randbereich möglichst ungedämpft eingespannt ist, wie dies in vorteilhafter Weise durch die Einspannung der Wandlerplatte in zwei elastischen Lagerkörpern erzielt werden kann.

[0010] Die andere Resonanzfrequenz kann in vorteilhafter Weise durch einen Helmholtzresonator bestimmt sein, der vor der .schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.

[0011] Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte. Durch diese Resonanzfrequenz ist die maximal mögliche Lautstärke des Signalgebers bestimmt. Vorteilhaft ist dabei eine geringe Streuung der Frequenz und des Schallpegels.

[0012] Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.

[0013] Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines piezoelektrischen Signalgebers im Schnitt und

Fig. 2 eine Ersatzschaltung zu der Anordnung nach Fig. 1.

[0014] Der in Fig. 1 gezeigte Signalgeber besteht aus einem Gehäuse 1, in dessen Inneren eine mit einer piezoelektrischen Schicht 2 versehene Wandlerplatte 3 zwischen zwei elastischen Lagerkörpern 4 und 5 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Wandlerplatte wird der Wandler in verschiedene Volumina aufgeteilt und zwar in einen Rückraum 6 mit dem Volumen V₃ und der Federung C₃, und in einen Vorraum 7 mit dem Volumen V₂ und der Federung C₂. Nach außen ist eine zylinderförmige Öffnung 8 vorgesehen, die die Helmholtzresonatoröffnung mit ihrer Masse m₂₁ ihren Reibungswiderstand r₂ und der Fläche A₂ bildet. Die Wandlerplatte 3 weist eine Masse m₁, eine Federung c₁ und einen Reibungswiderstand r₁ auf. Nach außen hin ist der Wandler mit der akustischen Impedanz Z_ak abgeschlossen.

[0015] Unter- Verwendung der angegebenen Bezeichnungen ist nun in Fig. 2 ein Ersatzschaltbild dargestellt, das sich in folgende Bereiche aufgliedert:

A für den Generator

B für den Wandler

C für den Helmholtzresonator und

D für den akustischen Abschluß Z_ak.

Ansprüche

1. Piezoelektrischer Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, insbesondere für Signalgeber von Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet , daß der Wandler von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind.

2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß. die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte (3) bestimmten Plattenresonanz gebildet ist.

3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 2, d a - durch gekennzeichnet, daß die Wandlerplatte von zwei elastischen Lagerkörpern (4, 5) in ihrem Randbereich gehalten ist.

4. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Resonanzfrequenz durch einen Helmholtzresonator bestimmt ist, der vor der schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.

5. Piezoelektrischer Wandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte.

Zeichnung