Piezoelektrischer Tonrufwandler

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Tonrufwandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen elastischen Lagerkörpern in ihrem Randbereich eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, die von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert.

[0002] Ein piezoelektrischer Wandler der oben angegebenen Bauart ist durch die deutsche Patentschrift 1 961 217 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 Tonrufwandler 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, die zwei Signale des Tonrufoszillators derart auf Resonanzfrequenzen des Wandlers abzustimmen, daß ein durchdringender, lauter Rut des Tonrufwandlers erzielbar ist.

[0006] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Frequenzen der Singale auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind, wobei die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerpla_tte bestimmte Plattenresonanz der Grundschwingung und die andere Resonanzfrequenz durch einen Helmholtzresonator bestimmt ist, der vor der schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.

[0007] Durch die zwei alternierenden, auf eine Resonanzfrequenz der Wandlerplatte sowie auf der Frequenz des Helmholtzresonators abgestimmten Signale des Tonrufoszillators ist die gewünschte Stärke des Rufes relativ unproblematisch erzielbar.

[0008] Durch die DE-A 2 310 582 ist ein piezoelektrischer Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes bekannt, der eine mit einer piezoelektrischen Scheibe versehene Wandlerplatte aufweist, wobei die Platte mit zwei verschiedenen Resonanzfrequenzen schwingen kann. Bei diesem Wandler ist ein besonderes Resonanzelement vorgesehen, auf dem Kupferscheiben aufgebracht sind und das als Trägerplatte für das Wandlerelement dient. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung eine Wandlerplatte vorgesehen, die mit einer piezoelektrischen Schicht versehen ist. Diese Anordnung ist in ihrem Randbereich gelagert und an einen Helmholtzresonator angekoppelt, der vor der schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.

[0009] Aus der DE-A 2119 911 ist weiterhin ein Wandler bekannt, bei welchem im Rückraum der Wandlerplatte ein Helmholtzresonator angeordnet ist. Aufgabe ist es, diesen Helmholtzresonator so auszubilden, daß er die durch die Plattenresonanz hervorgerufenen Resonanzspitzen abflacht. Die Platte weist zwei Resonanzfrequenzen auf. Die eine ist durch die Grundschwingung gegeben und liegt bei etwa 1600 Hz, die zweite durch die Oberschwingung bei etwa 3500 Hz. Da der Wandler als ein Mikrofon ausgebildet sein soll, müssen diese Resonanzen auf ein vorgegebenes Maß gedämpft werden, um sich nicht störend auf den Frequenzgang des Wandlers auszuwirken. Dies wird dadurch erreicht, daß der hinter der Wandlerplatte befindliche Helmholtzresonator auf die Grundresonanzen abgestimmt ist und diese abdämpft. Die Oberschwingung wird auf andere Art bedämpft, z. B. durch entsprechende Lagerung oder Steifigkeit der Wandlerplatte.

[0010] In der DE-A 2 738 773 ist außerdem ein Wandler beschrieben, der mindestens zwei Resonanzfrequenzen aufweist. Der Wandler weist zwei Schwingplatten auf, wobei die erste Schwingplatte elektromagnetisch in Schwingung versetzbar ist. Aufgabe dieser Anordnung ist es, das Frequenzband breiter zu gestalten, so daß eine Vielzahl von Tonfarben mit geringem Leistungsverbrauch erzeugt werden können.

[0011] Der Wandler nach der Erfindung ist ein Tonrufwandler. Um diesen aufgabengemäß möglichst lautstark zu machen, ist vor der Wandlerplatte ein Helmholtzresonator angeordnet, der eine durch die Grundschwingung bestimmte Plattenresonanz der Wandlerplatte nicht bedämpft sondern verstärkt. Die zweite durch die Oberschwingung der Wandlerplatte bestimmte Resonanz wird nicht ausgenutzt, da dies durch einen Helmholtzresonator nicht realisierbar ist. Die Resonanz des Helmholtzresonators und die Resonanzfrequenz der Grundschwingung liegen zwar dicht nebeneinander, sind jedoch nicht gleich. Wesentlich ist, daß diese Resonanzen erfindungsgemäß auf die vom Tonrufoszillator vorgegebenen Frequenzen abgestimmt sind.

[0012] Durch diese Bestimmung der Resonanzen werden insbesondere beim Zweitonruf beide Rufsignale in etwa in der gleichen Lautstärke wiedergegeben.

[0013] Es kann zweckmäßig sein, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte. Durch die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators ist die maximal mögliche Lautstärke des Signalgebers bestimmt. Vorteilhaft ist dabei eine geringe Streuung der Frequenz und des Schallpegels.

[0014] Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigt

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

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

[0015] 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 Langkörpern 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 m₂, ihren Reibungswiderstand r₂ und der Fläche A₂ bildet. Die Wandlerplatte 3 weist eine Masse m_i, eine Federung _CI und einen Reibungswiderstand r, auf. Nach außen hin ist der Wandler mit der akustischen Impedanz Z_ak abgeschlossen.

[0016] Unter Verwendung der angegebenen Bezeichnungen ist nun in Fig. 2 ein Ersatzschaltbild dargestellt, das sich in folgende Bereiche aufgliedert:

Ansprüche

1. Piezoelektrischer Tonrufwandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen elastischen Lagerkörpern (4, 5) in ihrem Randbereich eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht (2) versehenen Wandlerplatte (3), die von einem Tonrufoszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, insbesondere für Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Signale auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind, wobei die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte (3) bestimmte Plattenresonanz der Grundschwingung und die andere Resonanzfrequenz durch einen Helmholtzresonator (7 mit 8, C) bestimmt ist, der vor der schallabstrahlenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist.

2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte.

Claims

1. A piezo-electic transducer for radiating a ringing tone, having a transducer plate (3) clamped between two elastic support bodies (4, 5) at the edge thereof and provided with a piezo-electric layer (2) controlled by a ringing tone oscillator, which supplies two a. c. signals, in particular for telephone installations, characterised in that the frequencies of the signals are tuned to two resonance frequencies of the transducer, the one resonance frequency being determined by the fundamental oscillatory resonance of the transducer plate (3), and the other resonance frequency being determined by a Helmholtz resonator (7 and 8, C) arranged on the sound-radiating side of the transducer plate.

2. A piezo-electric transducer as claimed in claim 1, characterised in that the resonance frequency of the Helmholtz resonator is higher than the resonance frequency of the transducer plate.

Revendications

1. Transducteur d'appel piézoélectrique servant à émettre un appel et comportant une plaque de transducteur (3), qui est munie d'une couche piézoélectrique (2), est serrée au niveau de son bord entre deux supports élastiques (4, 5) et est commandée par un oscillateur d'appel qui délivre deux signaux alternants, notamment pour des installations de téléphonie, caractérisé par le fait que les fréquences des signaux sont réglées sur deux fréquences de résonance du transducteur, une fréquence de résonance étant déterminée par le résonance, déterminée par la plaque (3), de l'oscillation de base et l'autre fréquence de résonance étant déterminée par le résonateur de Helmholtz (7 avec 8, C), qui est disposé en avant de la face de la plaque du transducteur, qui émet le son.

2. Transducteur piézoélectrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fréquence de résonance du résonateur de Helmholtz est supérieure à la fréquence de résonance de la plaque du transducteur.

Zeichnung