DE19612481C2 - Elektrostatischer Wandler - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Wandler bzw. eine Ohrkanalkapsel mit
einem solchen elektrostatischen Wandler für den Einsatz als hochwertigen Hörgerä
tewandler und/oder HiFi-Hörer.
Elektrostatische Wandler sind vom Prinzip her seit langem bekannt. Im Gegensatz
zu elektrodynamischen Wandlern, deren Membran ringförmig von einer Schwing
spule angetrieben wird, erfolgt der Antrieb der Membran beim elektrostatischen
Wandler ganzflächig. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen zwei Flächenelek
troden eine hauchdünne leitfähige Folie als schallerzeugende Membran eingespannt
ist, die auf geringste Veränderungen der angelegten Tonfrequenzspannung reagiert.
Eine auf diese Weise angeregte Membran folgt mit außergewöhnlicher Genauigkeit
dem Tonsignal. Sie reagiert so schnell, daß die Wiedergabe nahezu frei von Inter
modulationsverzerrungen, Phasenfehlern und Intermodulationsprodukten ist.
Im übrigen trägt die geringe Masse der Membran ebenso wesentlich zur detailge
treuen Auflösung bei, die durch einen elektrodynamischen Wandler unerreicht ist,
weil die Wandlermembran eines elektrodynamischen Wandlers um ein Vielfaches
dicker ist als die Membran eines elektrostatischen Wandlers, der beispielsweise
über eine Wandlermembran mit einer Dicke von etwa 1 µm verfügen kann.
Im Gegensatz zum elektrodynamischen Wandler benötigt ein elektrostatischer
Wandler jedoch einen relativ hohen Technologieaufwand, wie bei seiner Ferti
gung engste Toleranzen eingehalten werden müssen und die hohe Maßhaltigkeit
einen relativ hohen Kostenaufwand bei der Fertigung benötigt. Aufgrund der hö
heren Kosten eines elektrostatischen Wandlers wird dieser meist nur im gehobe
nen HiFi- und HighEnd-Bereich eingesetzt.
In der DE-OS 21 14 163 wird ein elektrostatischer Spiralwandler gezeigt. Hierbei
wurde eine große Membranfläche dadurch erreicht, dass die Membran spiralför
mig aufgewickelt vorgesehen ist. Ferner ist der elektrostatische Wandler als ein
Gegentaktwandler ausgebildet.
Bei sog. Intra-Concha-Hörern, d. h. Ohrkanalkapseln, welche einen Wandler
aufweisen und in den äußeren Gehörgang des menschlichen Ohrs hineinge
schoben werden, ist der Einsatz elektrostatischer Wandler bislang nicht möglich,
weil aufgrund des geringen Gehörgangdurchmessers sich keine genügend gro
ßen Wandlerflächen ausbilden lassen, die die erforderlichen akustischen Signale
in der benötigten Qualität liefern können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen
Wandler so auszubilden, daß er auch für Ohrkanalkapseln für "Intra-Concha-
Hörer" wie z. B. bei Hörgeräten einsetzbar ist. Außerdem sollen die Resonanzen
innerhalb der Ohrkanals minimiert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels eines elektrostatischen Wandlers mit
einem rohrförmigen Gehäuse, in dem eine flächige Wandlermembran angeordnet
ist, gelöst, wobei die Wandlermembran in einem Winkel ungleich 0 Grad zum
Gehäusequerschnitt angeordnet ist. Durch die winklige Anordnung der Wandler
membran zum Gehäusequerschnitt kommt es zur antiparallelen Anordnung der
Wandlermembran zum Trommelfell, was eine Minimierung der Resonanzen in
nerhalb des Ohrkanals zur Folge hat. Außerdem wird durch die winklige Anord
nung der Membran zum Gehäusequerschnitt die Membranfläche in Bezug auf die
Querschnittsfläche des Gehäuses wesentlich erhöht, wodurch höhere Schalldrü
cke und eine tiefere System-Grundresonanz erreicht werden. Weitere Vorteile
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben eine hohe Übertragungsqualität des
elektrostatischen Wandlers zur Folge und erlauben ohne weiteres einen Einsatz des
elektrostatischen Wandlers in einem Hörgerät oder für einen Intra-Concha-Hörer für
HiFi-Zwecke.
Vorzugsweise beträgt der Winkel der Wandlermembran zum Gehäusequerschnitt
etwa 30 bis 90 Grad, vorzugsweise etwa 60 Grad. Durchsetzt die Membran und
die sie umgebenden Wandlerelektroden ein rohrförmiges bzw. kreiszylinderförmiges
Gehäuse der Diagonale nach, so ergibt sich automatisch eine Wandlermembran mit
einer elliptischen Fläche.
Zur Bedämpfung ist es vorteilhaft, Dämpfungsmaterial, wie z. B. Fliese, Gewebe,
Stoffe, Watte oder andere Dämpfungsmittel, auf der dem Ohr abgewandten und/
oder dem Ohr zugewandten Membranseite im Gehäuse anzuordnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch darstellten Ausführungs
beispiels näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 ein Querschnitt durch eine elektrostatische Ohrkanalkapsel;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Längsquerschnitt durch eine Ohrkanalkapsel 1, welche ein
Gehäuse 2 aufweist, das im dargestellten Fall eine zylindrische Form aufweist,
wobei im dargestellten Beispiel die Längsachse mit dem Bezugszeichen L und die
Querschnittsebene des Gehäuses mit Q gekennzeichnet ist.
Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine Membran 3 diagonal angeordnet, wobei sie im
dargestellten Beispiel die Querschnittsebene Q in einem Winkel von etwa 60 Grad
schneidet. Beidseitig der Membran 3 sind Elektroden 4 angeordnet.
Durch die quasi diagonale Anordnung der Wandlermembran 3 ergibt sich eine
elliptische Membranfläche 6, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die winklige
Anordnung der Membran 3 innerhalb des Wandlergehäuses 2 ist die Membran
fläche bezogen auf die Querschnittsfläche des Zylindergehäuses wesentlich erhöht,
so daß höhere Schalldrücke ermöglicht werden und der Wandler eine tiefere
Grundresonanz aufweist.
Gegenüber einer Lösung, bei der die Wandlermembran längs zum Gehäusequerschnitt
verläuft, wird eine Verringerung der Membraneigenresonanzen erreicht und
darüberhinaus werden Resonanzen innerhalb des Ohrkanals durch die antiparallele
Anordnung des Wandlers zum Trommelfell minimiert.
Zur Bedämpfung der Membrangrundresonanz ist es möglich, innerhalb des Gehäu
ses 2 Mittel zur Bedämpfung, z. B. Fliese, Gewebe, Stoffe oder Watte unterzubrin
gen und zwar auf der dem Ohr abgewandten und/oder auf der dem Ohr zugewand
ten Membranseite.
Die Nachgiebigkeit der Membran 3 ist in dem dargestellten Beispiel höher als die
Nachgiebigkeit des Trommelfells. Somit ist die Membran tief abgestimmt.
Damit vorgeschriebene Sicherheitsmaßnahmen - wie zum Beispiel in VDE-DIN 0860 -
eingehalten werden können, beträgt die Signalspannung weniger als 34 Volt.
Die Membran ist mit einer Konstantladung versehen, was durch ein Elektret oder
durch ein Ferrodielektrikum oder durch eine andere von außen angelegte Polarisa
tionsspannung erreicht werden kann.
Mit dem dargestellten Wandler kann ein qualitativ hochwertiges Hörgerät oder Ohr
kanalkapsel für ein Hörgerät oder eine sonstige Audiowiedergabeeinrichtung
geschaffen werden, deren Wiedergabequalität deutlich besser ist als bei einem
Wandler mit einem magnetischen oder elektrodynamischen Prinzip.
Claims (9)
1. Elektrostatischer Wandler (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), in dem
eine flächige Wandlermembran (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlermembran in einem Winkel ungleich 0 Grad
zum Gehäusequerschnitt (Q) angeordnet ist.
2. Elektrostatischer Wandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler nach dem Gegentakt-Prinzip arbeitet.
3. Elektrostatischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) das Gehäuse diagonal durch
setzt.
4. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Membran zum Gehäusequerschnitt
(Q) etwa 30 Grad bis 90 Grad, vorzugsweise 60 Grad beträgt.
5. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen kreisrunden oder ellipti
schen Querschnitt aufweist und die Membran elliptisch ausgebildet ist.
6. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Ohr abgewandten und/oder der dem
Ohr zugewandten Seite der Membran ein Bedämpfungsmittel angeordnet ist.
7. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeit der Membran (3) höher ist, als
die Nachgiebigkeit des Trommelfells.
8. Elektrostatischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Signalspannung geringer als 34 Volt
ist.
9. Verwendung eines elektrostatischen Wandlers nach einem der vorherge
henden Ansprüche in einer Ohrkanalkapsel bzw. in einer Audiowiedergabeein
richtung.
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