DE2829225A1

DE2829225A1 - Elektromechanischer wandler

Info

Publication number: DE2829225A1
Application number: DE19782829225
Authority: DE
Inventors: Jacques Lewiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1979-01-18
Also published as: SE7807402L; GB2013032A; BE868729A; CH624523A5; FR2397120B1; US4250415A; IT7809516A0; JPS5414696A; IT1103644B; CA1118090A; NL7807245A; GB2013032B; FR2397120A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

5PJ4Y Dipl.-Ing. RA.Weickmann, Dipl.-Chem 2829225

Dr.-Ing. H. Liska

8 MÜNCHEN 86, DEN Q liilj

0466-78-B Postfach 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

JACQUES LEWINER, 5, rue Bory d'Arnex, P-92210 Saint-Cloud CLAUDE HENNION, 50, rue de la Clef, F-75005 Paris

Elektromechaniseher Wandler

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Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, d.h. eine Einrichtung zum Umwandeln von Änderungen einer mechanischen Größe in Änderungen einer elektrischen Größe oder umgekehrt, wobei die ersteren Änderungen insbesondere Druckänderungen sein können, die eventuell durch Schall- oder Ultraschallwellen erzeugt oder in solche Wellen umgewandelt werden.

Unter diesen Wandlern betrifft die Erfindung insbesondere solche, welche zwischen zwei elektrisch leitfähigen Elektroden, die allgemein die Form von Folien haben, und mit einer gleichen äußeren Betriebsschaltung verbunden sind, einen Elektreten aufweisen, d.h. eine dielektrische Folie (der Begriff "Folie" soll nachstehend auch mit den Begriff "Belag" umfassen) aufweisen, die elektrisch dauerhaft auf wenigstens einer ihrer Seiten oder in ihrem Volumen in der Nähe derselben geladen ist.

Um die Deformationen oder Bewegungen der geladenen Seite des Elektreten bezüglich der gegenüberliegenden Elektrode zu ermöglichen, nämlich die Bewegungen, die in elektrische Signale umgewandelt werden, oder umgekehrt, weisen die bekannten Wandler der in Frage stehenden Art einen Luftzwischenraum zwischen dieser Seite und dieser Elektrode auf.

Dieser Luftzwischenraum kann auf Zwischenräume sehr kleinen Volumens reduziert werden, die zwischen dem Elektreten und der in Betracht stehenden Elektrode (oder zwischen dem Elektreten und einer festen Zwischenschicht, die zwischen diesen und die Elektrode zwischengefügt ist) aufgrund von natürlichen Unregelmäßigkeiten der gegenüberliegenden Seiten erzeugt werden, was z.B. in den US-PSen 3 736 436 und 3 742 152 beschrieben ist.

Der in Frage stehende Luftzwischenraum kann auch bedeutsamer bzw. größer sein, dann werden Abstandszwischenla-

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gen zwischen die gegenüberliegenden Seiten des Elektreten und der Elektrode eingefügt.

Auf jeden Fall ist es geboten, es zu vermeiden, daß die geladene Seite des Elektreten aufgrund der Deformationen oder Relativbewegungen zwischen dem Elektreten und der in Betracht stehenden Elektrode mit letzterer in Kontakt kommt. Ein solcher Kontakt kann im Ergebnis Sättigungserscheinungen hervorrufen, die sich in einer Nichtlinearität des Betriebs des Wandlers äußern.

Es sollte außerdem vermieden werden, daß die mittlere Position der geladenen Seite des Elektreten bezüglich der beiden Elektroden von der Druckdifferenz zwischen der Luft im oben erwähnten Zwischenrg.um und der Umgebung, d.h. im Ergebnis vom Umgebungsdruck, abhängt, wenn der erwähnte Zwischenraum gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wie es notwendigerweise bei Unterwasseranwendungen der Fall sein muß; denn von dieser mittleren Position hängt im Ergebnis die Empfindlichkeit des Wandlers ab.

Es ist außerdem hinzuzufügen, daß die Deformationen des Elektreten, die eine relativ große Amplitude haben, zur Ermüdung desselben führen - die Dicke des Elektreten ist allgemein sehr gering und nur in der Größenordnung von einigen Mikron oder einigen zehn Mikron -, und diese Ermüdung bedeutet infolgedessen einen sehr schnellen Verschleiß des Elektreten.

Um diese verschiedenen Nachteile zu überwinden, wurde bereits vorgeschlagen, Abstandszwischenlagen, die zwischen die geladene Seite des Elektreten und die gegenüberliegende Elektrode eingefügt sind, in Form von Stabgittern (Netzwerke oder perforierte Folien) oder in Form von Klötzchengittern anzuwenden, und zwar von genügend dichten bzw. engen Gittern, damit die maximale, lokale,elementare Amplitude der Deforma-

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tionen des Elektreten zwischen zwei benachbarten Elementarträgern (Stäbe oder Klötzchen) einen Wert hat, der kleiner als die Höhe dieser Träger ist (siehe den Artikel von Sessler und West auf den Seiten 129-131 des Bandes 12 (2), 1964, des "Journal of the Audio Engineering Society", New York; sowie die US-PS 3 612 778 und die FR-PS 2 271 733).

Aber diese Zwischenlagen, die einen aufgeteilten Träger des Elektreten bilden, sind schwierig herzustellen, und ihre Montage ist heikel. Außerdem werden damit nur teilweise die Nachteile überwunden, die von der Empfindlichkeit gegenüber dem Außendruck und der Ermüdung aufgrund der Deformationen herrühren.

Mit der Erfindung soll ein elektromechanischer Wandler der oben erwähnten Art zur Verfügung gestellt, werden, mit dem die vorgenannten Nachteile überwunden werden.

In der oben erwähnten US-PS 3 736 436 ist zwar vorgeschlagen worden, zwischen die geladene Seite des Elektreten und die gegenüberliegende Elektrode eine feste, elastische Zwischenschicht einzufügen, aber in dieser Druckschrift ist weder über die Art des elastischen Materials noch über die Anwendung bzw. Aufbringung dieser Schicht auf den bzw. am Elektreten etwas gesagt: Die elastischen Materialien haben allgemein einen relativ geringen spezifischen elektrischen

14 Widerstand, nämlich unterhalb von 10 Ohm.cm (und sogar unterhalb von 10 Ohm.cm bei gewissen Neoprenen), so daß die ausschließliche Anwendung einer Schicht, die aus einem solchen Material besteht, zum Aufbau von Wandlern führen würde, die eine ungenügende Lebensdauer haben; die Gesamtheit der näheren Angaben, die in dieser erwähnten Patentschrift gegeben sind, impliziert übrigens notwendigerweise den Fortbestand bzw. das Vorhandensein von kleinen Luftzwischenräumen zwischen dem Elektreten und der Zwischenschicht.

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Mit der Erfindung werden Wandler der in Frage stehenden Art, in denen eine feste Zwischenschicht aus einem Material, das eine unterschiedliche Verformbarkeit gegenüber demjenigen des Elektreten hat, zwischen der geladenen Seite des letzteren und der gegenüberliegenden Seite der Elektrode angeordnet ist, verbessert, und die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß einerseits das Material, welches diese Zwischenschicht bildet, einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat, und daß andererseits diese Schicht eine Seite bzw. Fläche aifweist, die eben bzw. glatt und kontinuierlich in innigem Kontakt mit der Gesamtheit des nutzbaren Bereichs der geladenen Seite bzw. Fläche des Elektreten ist.

Unter einem "hohen spezifischen elektrischen Widerstand" soll vorzugsweise ein spezifischer Widerstand verstan-

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den werden, der oberhalb von 10 Ohm.cm liegt, und dieser

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kann bei gewissen Silikonen einen Wert von 10 ' Ohm.cm erreichen und sogar überschreiten.

In den bevorzugten Ausführungsformen wird die eine und/ oder die andere der nachfolgenden Anordnungen bzw. das eine und/oder andere der nachfolgenden Merkmale angewandt:

(a) Die Zwischenschicht wird von einem Elastomer gebildet, insbesondere auf Silikonbasis, und dieser Elastomer ist vorzugsweise ein Siloxan, wie z.B. Methylvinylsilikon oder Methylvinylphenylsilikon;

(b) der Elastomer hat die Form eines Schaums mit integral bzw. einstückig daran befindlicher Außenhaut;

(c) die Zwischenschicht ist auf der Basis von Aluminiumoxid hergestellt;

(d) die Zwischenschicht und der Elektret werden beide durch plane bzw. ebene, parallele Flächen begrenzt, und die Zwischenschicht ist in der Weise angebracht, daß sie Druckänderungen ausgesetzt wird, die durch einfache Berührung mit einem Finger erzeugt werden; diese Anordnung wird vorteil-

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hafterweise dazu benutzt, eine Tastatur mit einer Mehrzahl von Tasten zu realisieren;

(e) die Zwischenschicht wird von einem Material gebildet, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der sich deutlich von demjenigen des Elektreten unterscheidet;

(f ) der Elektret und die Zwischenschicht werden von Materialien gebildet, deren Absorptionskoeffizienten für vorbestimmte Strahlung(en) deutlich verschieden ist, so daß unterschiedliche Erwärmung und infolgedessen unterschiedliche Deformation dieser Materialien bewirkt wird, wobei die Anordnung der Elektroden, des Elektreten und der Zwischenschicht in der Art und Weise aufgebaut ist, daß die Schicht und der Elektret von dieser Strahlung bzw. diesen Strahlungen, die von außerhalb der Elektroden her ausgesandt wird bzw.werden, erreicht werden kann;

(g) der Wandler ist mit einer Schaltung verbunden, die eine Verarbeitung von elektrischen Signalen geringer Amplitude ermöglicht, wie z.B. mit einerMOS-Schaltung, und die vorteilhafterweise einen Eingangswiderstand, einen Inverter und einen Gegenkopplungswiderstand aufweist.

Die Erfindung umfaßt, abgesehen von ihren prinzipiel- - len Anordnungen, gewisse andere Anordnungen, die vorzugsweise gleichzeitig angewandt werden und weiter unten näher erläutert sind.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand einiger, besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen bekannten elektromechanischen Wandler in schematischer Darstellung;

Fig. 2 und 3 eine Ausführungsform eines elektromechanischen Wandlers nach der Erfindung in schematischer Darstellung, und zwar im Normalzustand und im Zustand der Kontraktion seiner Zwischenschicht;

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Fig. 4 einen anderen Wandler nach der Erfindung, schematisch dargestellt;

Fig. 5 eine Steuertastatur, deren Teile auseinandergezogen dargestellt sind und die unter Benutzung einer Mehrzahl von Wandlern nach der Erfindung aufgebaut ist; und

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild einer Betriebsschaltung, die gemäß der Erfindung mit einem der oben erwähnten Wandler verbunden ist.

Allgemein umfassen die Wandler, auf die sich die Erfindung bezieht, einen zwischen zwei elektrische Leiterelemente 1 und 2, die Elektroden bilden und mit einer äußeren Betriebsschaltung 3 verbunden sind, eingefügten Elektreten 4, d.h. eine dielektrische Folie, welche dauerhaft elektrische Ladungen trägt, die über wenigstens eine ihrer beiden Seiten bzw. Flächen F verteilt sind oder sich in der Nähe derselben befinden; obwohl in den dargestellten Ausführungsbeispielen davon ausgegangen wird, daß es sich um positive Ladungen handelt, die infolgedessen in den Figuren der Zeichnung schematisch mit dem + Zeichen angedeutet sind, sei darauf hingewiesen, daß diese Ladungen auch negative Ladungen sein können, oder sie können auch von Dipolen gebildet sein, die parallel zueinander ausgerichtet sind.

In den bekannten Wandlern der in Frage stehenden Art erzeugen die Bewegungen oder Deformationen der geladenen Fläche F des Elektreten bezüglich der gegenüberliegenden Elektrode 2 Spannungsänderungen an den Elektrodenanschlüssen, und umgekehrt, wodurch es insbesondere möglich ist, Schall- oder Ultraschallwellen in elektrische Wechselstromsignale umzuwandeln, oder umgekehrt, oder auch mechanische Stöße oder Drücke in elektrische Steuersignale umzuwandeln.

Derartige Relativbewegungen oder Deformationen der Fläche F bezüglich der Fläche der gegenüberliegenden Elektrode

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2 werden allgemein durch das Vorhandensein eines freien Zwischenraums 5 zwischen ihnen ermöglicht, der seinerseits relativ nicht sehr dick und mit Luft gefüllt ist, und dieser Zwischenraum wird dadurch erzeugt, daß man Füllstücke zwischen die beiden erwähnten Flächen einfügt.

Um aus den oben dargelegten Gründen zu vermeiden, daß die in Betracht stehenden Bewegungen oder Deformationen der Fläche F keine große Amplitude haben, ist bereits vorgeschlagen worden, als Zwischenstücke relativ enge Gitter von Stäben (Netzwerke) oder von starren Klötzchen zu verwenden, durch welche die Unterstützungsbereiche, an denen die Fläche F abgestützt wird, über diese Fläche verteilt werden; eine Vielzahl derartiger Füllstücke, die in Fig. 1 durch die Füllstücke 6 schematisch angedeutet sind, ist in ihrer Herstellung relativ kostenaufwendig, und es ist schwierig, sie an Ort und Stelle zu bringen; darüberhinaus werden, obwohl dadurch die oben erörterten Nachteile vermindert werden, diese Nachteile nicht ausgeschaltet.

Insbesondere ist die Dicke der Anordnung, die aus dem Elektreten 4 und der daran angebrachten Elektrode 1 besteht, bei welcher die Elektrode insbesondere durch Metallisierung ausgebildet wird, oft sehr gering, und zwar allgemein unter 100 Mikron, so daß selbst dann, wenn die Maschenöffnungen des vorgesehenen Halte- bzw. Trägergitters nur in der Größenordnung von Millimetern liegen, noch lokale Deformationen dieser Anordnung festgestellt werden können, die relativ stark sowie in Fig. 1 sichtbar sind, wenn ein Druck P auf diese Anordnung ausgeübt wird.

Es ist außerdem festzustellen, daß der Teil der Fläche F, der sich in Kontakt mit den Füllstückelementen 6 befindet, unbeweglich ist und infolgedessen zur Funktion des Wandlers keinen Beitrag leistet.

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Um diese Nachteile zu überwinden, wird gemäß der Erfindung eine Schicht 7 (Fig. 2) zwischen die Fläche F und die gegenüberliegende Elektrode 2 eingefügt, welche folgende Merkmale aufweist:

(a) eine von der Deformierbarkeit des Elektreten 4 unterschiedliche Deformierbarkeit beim Einfluß von vorbestimmten äußeren Parametern, die auf diese Schicht zur Einwirkung gebracht werden können, wobei es sich um Parameter handelt, deren Änderungen mittels des in Betracht stehenden Wandlers ausgewertet bzw. gemessen werden sollen;

(b) eine Größe des spezifischen elektrischen Wider-

15 Standes, die vorzugsweise oberhalb von 10 Ohm.cm liegt und

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vorteilhafterweise 10 Ohm.cm erreichen und sogar übersteigen kann; und

(c) eine ebene bzw. glatte Fläche, die kontinuierlich in innigem Kontakt mit dem gesamten, nutzbaren Bereich der Fläche F ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß unter dem "nutzbaren Bereich" der Fläche F derjs nige Bereich verstanden werden soll, der zur Funktion des Wandlers beiträgt; im allgemeinsten Fall entspricht dieser nutzbare Bereich der gesamten Fläche F, die so an allen ihren Stellen von der Zwischenschicht gehalten wird, während im Gegensatz hierzu bei den bekannten Wandlern mit verteilten Unterstützungsstellen der nicht unterstützte Teil der Fläche F den "nutzbaren Bereich" bildet.

Unter "innigem Kontakt" soll eine Haftung der beiden Oberflächen aneinander verstanden werden, ohne daß irgendeine Schicht oder Spur von dazwischen befindlicher Luft vorhanden ist, und ein solcher Kontakt wird vorteilhaft in folgender Weise realisiert:

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r-

(a) indem man der ebenen bzw. glatten Fläche der Zwischenschicht einen ausgezeichneten Oberflächenzustand verleiht (insbesondere so, daß sie keine Rauhigkeiten hat, die größer als IO Mikron sind), und diese Schicht wird zu diesem Zweck beispielsweise durch Formen bzw. Formgießen hergestellt; und

(b) indem man diese Schicht unter Vakuum neben bzw. gegenüber dem Elektreten anordnet.

In einem ersten, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel, das schematisch in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist diese Schicht 7 elastisch und wird von einem Elastomer gebildet, der elastischer oder weicher als der Elektret ist.

Wie man in Fig. 2 sieht, füllt diese Schicht den Zwischenraum zwischen der Fläche F und der Elektrode 2, der in den bekannten Ausführungsformen von der Luft und dem Gitter eingenommen v/ird, vollständig aus.

Jedoch . setzt sich diese Schicht aufgrund ihrer Deformis rbarkeit in keiner ¥eise den Relativbewegungen der Fläche F bezüglich der Elektrode 2 entgegen.

Infolgedessen nimmt, wenn man einen Einspanndruck S (Fig. 3) zwischen den beiden Elektroden anwendet, die Dicke c dieser Schicht 7 ab, während die Dicke e des Elektreten konstant bleibt, wodurch sich die Grenzschicht F der Elektrode 2 parallel zu derselben nähert. Die Anordnung kehrt danach elastisch in ihren Anfangszustand (Fig. 2) zurück, wenn der Druck S weggenommen wird.

Man sieht, daß unter diesen Bedingungen die Empfindlichkeit des Wandlers, d.h. das Verhältnis zwischen der elektrischen Spannung V, die zwischen den Elektroden 1 und 2 erzeugt wirdρ und dem Druck S umgekehrt proportional dem Young'sehen Modul E der Zwischenschicht 7 ist.

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Es ist weiterhin ersichtlich, daß, wenn ρ die relative Dielektrizitätskonstante des Elektreten und p' diejenige der Schicht 7 ist, die Empfindlichkeit des Wandlers ihr Maximum hat, wenn die Produkte pe und p'e gleich sind; weiterhin ist ersichtlich, daß, da der Elektret praktisch nicht deformierbar ist, diese Empfindlichkeit praktisch unabhängig vom äußeren statischen Druck ist, wenn das erste der beiden Produkte pe groß gegenüber dem zweiten p'e ist.

Man sieht außerdem, daß, da sich der Druck S sinusförmig mit der Frequenz f ändert, die Ansprechung des Wandlers konstant sein muß, wenn diese Frequenz einen gewissen Schwellwert überschreitet, und daß es, um diesen Schwellwert herabzusetzen, vorteilhaft ist, eine Impedanzanpassungsschaltung zu verwenden, die einen großen Eingangswiderstand hat (insbesondere in der Größenordnung von 1 Gigaohm), eine geringe Eingangskapazität und eine geringe Ausgangsimpedanz, was sich leicht mit Hilfe von Feldeffekttransistoren verwirklichen läßt.

Der Elektret besteht vorzugsweise aus einem fluorierten Polymer. Er kann auf der Basis eines substituierten Polyolefins hergestellt sein, wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, Polycarbonat, oder auf der Basis eines halogenierten Po^kohlenwasserstoffs, wie z.B. fluoriertem Polyäthylenpropylen, einem Copolymer aus Hexafluorpropylen und Tetrafluoräthylen, einem Polyvinylidenfluorid, einer Zusammensetzung auf der Basis von wenigstens 95% Polychlortri fluoräthylen, einer Zusammensetzung auf der Basis von PoIychlortrifluoräthylen und Polytetrafluoräthylen, einer Zusammensetzung auf der Basis von Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluoräthylen.

Man kann auch eine dünne Schicht aus einer anorganischen Zusammensetzung bzw. Verbindung herstellen, wie z.B.

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aus Aluminiumoxid (spezifischer elektrischer Widerstand: 1O¹⁶ Ohm.cm).

Seine Dicke kann zwischen einigen 100 2 und einigen Zentimetern liegen.

—11 Seine günstige Ladungsdichte kann zwischen 10

-4,2
und 10 C/cm liegen.

Das Elastomer, welches die Schicht 7 bildet, kann eine Zusammensetzung bzw. Verbindung auf der Basis von Silikon sein, deren Dicke zwischen einigen 1000 £ und einigen Zentimeter liegen kann.

Diese Zusammensetzung bzw. Verbindung ist vorzugsweise ein Polyäther von Silanol, oft mit Siloxan bezeichnet, wie z.B. Methylvinylsilikon - oder Methylvinylsiloxan - (Bezeichnung VMQ gemäß der Norm ASTM D-1418) oder Methylvinylphenylsilikon - oder Methyivxnylphenylsiloxan (Bezeichnung PVMQ).

Dieser Elastomer kann kompakt und ein Vollkörper sein, oder es kann im Gegensatz hierzu auch ein Schaum sein; im letzteren Falle ist die in Frage stehende Schicht 7 mit einer integralen bzw. einstückigen Haut versehen, d.h. mit einer kontinuierlichen, glatten bzw. ebenen Oberfläche von der Art, daß der oben erwähnte innige Kontakt mit allen Stellen des gegenüberliegenden Bereichs der Fläche F des Elektreten sichergestellt wird.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die Zwischenschicht 7 von einem Teil des Elektreten selbst gebildet werden, dessen Deformierbarkeit durch eine geeignete Behandlung jeder geeigneten Art modifiziert worden ist, z.B.durch eine mechanische, chemische, elektrische Behandlung oder durch Strahlungseinwirkung (mittels sichtbarem Licht,. Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen oder γ-Strahlen, etc.).

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Die Elektroden 1 und 2 können in jeder gewünschten Weise realisiert werden, z.B. durch eine Metallisierung unter Vakuum oder eine elektrochemische Metallisierung der gegenüberliegenden Fläche des Elektreten oder der Schicht 7. Diese Elektroden können auch von einfachen Folien oder metallischen Bändern gebildet werden, mit denen die in Betracht stehende Fläche des Elektreten oder der Schicht 7 plattiert wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung auch in Rohrform hergestellt werden kann, wobei eine der beiden Elektroden ein Draht oder eine Stange ist, der bzw. die sich längs der Achse eines Rohrs erstreckt und von koaxialen, konzentrischen Rohren umgeben ist, welche aufeinanderfolgend die Zwischenschicht, den Elektreten und die zweite Elektrode bilden.

Lediglich zur Erläuterung und ohne jede Einschränkung der Erfindung sei darauf hingewiesen, daß ein Wandler der Art, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, folgendes umfaßt:

(a) einen Elektreten 4, der von einer fluorierten Polyäthylenpropylenfolie mit einer Dicke von 1 mm gebildet wird und dessen Fläche F eine künstliche Ladung von 10 ^ C/cm aufweist;

(b) eine Zwischenschicht 7, die von einer Elastomersilikonfolie mit einer Dicke von 1 mm gebildet wird; und

(c) Elektroden 1 und 2, die durch Metallisierung im Vakuum auf den äußeren Oberflächen der beiden vorgenannten Folien, welche eine an der anderen angeordnet worden ist, aufgebracht werden.

Die Empfindlichkeit dieses zuletzt genannten Wandlers in einer offenen Schaltung liegt in der Größenordnung von 1 mV/Pascal.

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Die oben vorgeschlagene Anordnung bzw. Struktur weist gegenüber den bisher bekannten Strukturen bzw. Anordnungen eine Vielzahl von Vorteilen auf, und zwar insbesondere die folgenden:

(1) Während des Funktionierens des Wandlers erfährt der Elektret keine Deformation, vielmehr wird die Zwischenschicht 7 deformiert; dieses Phänomen ist vorteilhaft für die lange Lebensdauer des Elektreten und infolgedessen für die lange Lebensdauer des Wandlers;

(2) wie bereits oben angedeutet wurde, kann die Empfindlichkeit des Wandlers unabhängig von dem statischen Druck der Umgebung gemacht werden, in dem sich der Wandler befindet; und das ist für eine bestimmte Anzahl von Anwendungsfällen, insbesondere für die Anwendung unter Wasser bzw. für die Anwendung als Detektor unter Wasser, vorteilhaft;

(3) die geladene Fläche F des Elektreten, die über seine gesamte Ausdehnung von der Schicht 7 innig verkleidet ist, wird vollständig vor allen äußeren Mitteln geschützt, die sie beschädigen oder verderben könnten (Staub, Feuchtigkeit, elektrische Ionen, etc.);

(4) selbst wenn der Wandler einem erhöhten Druck ausgesetzt wird, kann keine Stelle der geladenen Fläche F seines Elektreten in Kontakt mit der gegenüberliegenden Elektrode gelangen, die von letzterem durch die Schicht 7 getrennt ist;

(5) der Elektret erfordert keinerlei lokale Deformation, und man kann letzterem eine größere Dicke geben, wodurch seine Empfindlichkeit verbessert wird;

(6) das NichtVorhandensein aedes Zwischenraums und aller Abstands-Füllstücke zwischen der geladenen Fläche des Elektreten und der gegenüberliegenden Elektrode ermöglicht eine große Flexibilität der Herstellung der schichtförmigen Anordnung, die von dem Elektreten, der flexiblen Schicht und den beiden Elektroden gebildet wird, die innig aneinander gelegt sind; diese Anordnung kann leicht in der Form von zusammengesetzten Folien, Bändern oder Rohren großer Abmessungen

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geliefert werden, oder sogar gemäß einer anderen als der planen oder zylindrischen Form deformiert werden, und zwar z.B. durch Pressen, Drücken, Ziehen, Tiefziehen, Bördeln oder in jeder anderen gewünschten Weise, und die angenommene bzw. angepaßte Form kann insbesondere eine bombierte Oberfläche sein, die z.B. auf eine Schallquelle im Hinblick auf eine Aufzeichnung bzw. einen Nachweis ohne Störstrahlung zentriert ist;

(7) das Vorhandensein einer elastomeren Schicht in dem Wandler dämpft dessen Resonanzfrequenz in starkem Maße, wodurch sein Durchlaßbereich vergrößert wird, insbesondere nach den hohen Frequenzen zu, und sie macht es unnötig, auf äußere Dämpfungsmittel bzw. -vorrichtungen zurückzugreifen; und

(8) die Materialien, welche den Elektreten und die Zwischenschicht bilden, weisen eine akustische Impedanz auf, die in der Nähe derjenigen des Wassers liegt, derart, daß die in Betracht stehenden Wandler perfekt an die Aussendung oder den Empfang von akustischen Wellen im Wassermilieu oder in einem analogen Milieu angepaßt sind (sie sind infolgedessen besonders als Unterwasserdetektoren, für die medizinische Analyse, etc. geeignet), und diese Signalverarbeitungen werden praktisch ohne Energieverluste und ohne Reflexion ausgeführt ("transparente" Antennen); die akustische Impedanz des

/L ρ

Wassers ist 1,5 x 10 kg/m s und diejenige eines Wandlers nach der Erfindung liegt in der Größenordnung von 1,8 χ 10 kg/cm s, während diejenige von Wandlern mit einer

4 ρ Luftzwischenschicht nur 3 x 10 kg/m s und diejenige von piezoelektrischen Keramiken 28 χ 10 kg/m s erreicht.

Bezüglich des elementaren Aufbaus gemäß den Fig. 2 und 3 sind verschiedenste Abwandlungen möglich.

So sind z.B. in der Abwandlung, die schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, zwei Anordnungen nach Art der Fig.2

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umgekehrt zueinander angeordnet; die Elektrode 2 ist infolgedessen in der Mitte der Beschichtung vorgesehen und den beiden geschichteten Anordnungen gemeinsam; mit anderen Worten sind aufeinanderfolgend auf jeder Seite dieser Elektrode 2 folgende Elemente aufgeschichtet: eine elastische Schicht 7.J, 7₂, ein Elektret 4^, 4₂ und eine zweite Elektrode I₁, 1₂, wobei die Reihenfolge der Schichtung der Elastomerschicht und des Elektreten umgekehrt sein kann.

Durch Vereinigen der beiden zweiten Elektroden miteinander kann man eine elektrische Kapselung bzw. Abschirmung des Wandlers bewerkstelligen.

Bei einer solchen Verzweigung bzw. bei einem Anschluß ist der erhaltene Wandler praktisch unempfindlich gegenüber seinen Biegungen um eine Achse, die durch die mittlere Ebene der mittigen Elektrode verläuft, und jede lokale, mechanische oder elektrische Veränderung, welche nach Maßgabe einer solchen Biegung von einer Seite dieser Elektrode einwirkt, wird automatisch durch eine umgekehrte, lokale Veränderung von der anderen Seite dieser Elektrode kompensiert.

Es sei schließlich darauf hingewiesen, daß man die Art der Schichtung, die anhand der Fig. 4 erläutert worden ist, verallgemeinern kann.

Man kann auch eine Mehrzahl von elementaren Wandlern der Art, wie sie oben erläutert worden sind, benutzen, indem man z.B. eine Art eines Mosaiks bildet und diese in Reihe und/ oder parallel zueinander in an sich bekannter Weise schaltet.

In Fig. 5 ist eine besonders vorteilhafte Anwendung von Strukturen mit elastischen Zwischenschichten, wie sie oben erläutert worden sind, veranschaulicht.

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Es handelt sich um eine Tastatur für eine Mehrzahl von Steuerbefehlen, deren Tasten durch einfaches Berühren mit den Fingern betätigt werden.

Eine Tastatur dieser Art ist bereits in der US-PS 3 668 417 vorgeschlagen worden, jedoch werden nach dieser Patentschrift die Verschiebungen bzw. Bewegungen der geladenen Fläche des Elektreten durch das Vorhandensein einer Luftschicht ermöglicht, die sich über diese ganze Fläche erstreckt, und nicht durch die Elastizität einer Zwischenschicht.

Im vorliegenden Fall weist die Tastatur eine Mehrzahl von Wandlern mit Elastomer der Art auf, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert, und diese Wandler sind jeweils gegenüber gleich vielen Öffnungen 10 angeordnet, die in einer starren, äußeren Abdeckung 11 ausgespart sind.

Hier werden die Elektrode 2, die elastische Schicht 7 und der Elektret 4 alle drei von kontinuierlichen Folien gebildet, die allen Wandlern gemeinsam sind, und nur die Elektrode 1 ist in voneinander unabhängige, leitfähige Bereiche aufgeteilt, von denen jeder durch einen Leiter 12 mit einer äußeren Betriebsschaltung (nicht dargestellt) verbunden ist.

In dem in Fig. 5 dargestellten Fall sind diese Elektroden 1 und die Leiter 12 durch Metallisierung einer zusätzlichen, isolierenden Folie 13 ausgebildet worden, wobei diese Folie ihrerseits in Anlage an die Fläche des Elektreten 4 gebracht wird, welche der geladenen Fläche F desselben gegenüberliegt.

Weiterhin ist diese Folie 13 selbst außen mit einer leitfähigen Schicht 14 bedeckt, die elektrisch mit der Elektrode 2 in der Weise verbunden werden kann, daß sich eine Kapselung bzw. Abschirmung der Anordnung ergibt.

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Wenn man mit einem Finger einen der leitfähigen Bereiche der Elektrode 2 berührt, welcher durch eine der Öffnungen 10 erscheint, dann drückt man dadurch das gegenüberliegende Stück der elastischen Folie 7 zusammen, wodurch sich dieser Bereich der Elektrode 2 dem gegenüberliegenden Teil der geladenen Fläche F des Elektreten 4 nähert; diese Annäherung erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen diesem Bereich der Elektrode 2 und dem anderen leitfähigen Bereich der gegenüberliegenden Elektrode 1, und diese Potentialdifferenz kann zu jedem gewünschten Zweck benutzt werden.

In einem solchen Fall wie auch allgemeiner in allen den Fällen, in denen man den Geber bzw. Aufnehmer dazu ausnutzen will, das Überschreiten einer Druckschwelle festzustellen (Druckknopf, Fußabtreter-Durchgangsdetektor, Zählung von Fahrzeugen, etc.), ist es vorteilhaft, diesen Aufnehmer bzw. Geber mit einer Halbleiterschaltung zu verbinden, die für die Verarbeitung von elektrischen Signalen geringer Amplitude, wie sie durch einen solchen Aufnehmer bzw. Geber abgegeben werden, geeignet ist; eine solche Schaltung ist z.B. eine MOS-Schaltung, vorzugsweise vom CMOS-Typ, welche die Vorteile einer hohen Eingangsimpedanz, eines geringen Stromverbrauchs, einer guten Kompatibilität mit den elektrischen Digitalsystemen und einer kostengünstigen Herstellung hat.

Eine solche Schaltung ist in einem ihrer Ausführungsbeispiele in der Fig. 6 schematisch dargestellt; sie umfaßt im wesentlichen einen Widerstand R*, welcher die Eingangsimpedanz der Schaltung bestimmt, einen Inverter 8, der insbesondere mit Hilfe eines NAND-Tors realisiert werden kann, und einen Widerstand R₂, der als Gegenkopplungswiderstand geschaltet ist. Diese Schaltung ermöglicht es, ausgehend von einem Analogsignal, das durch den Wandler abgegeben worden ist, ein logisches Signal zu erzeugen, das mit der erwähnten Betriebs- bzw. Auswertungs- oder Signalverarbeitungsschaltung

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kompatibel ist, an die es abgegeben wird; diese Schaltung ist in der Zeichnung mit 9 bezeichnet. Die Wahl der Werte der beiden Widerstände R^ und Rp ermöglicht es, die Kippbzw. Einsatzschwelle des Inverters 8 und infolgedessen die Empfindlichkeit der Einrichtung festzulegen.

Anstelle einer Steuerung durch direktes Berühren oder Anfassen kann man die Anordnung auch so ausbilden, daß man die Steuerdrücke auf die verschiedenen Wandler mittels Druckknöpfen und/oder elastischen Mechanismen mit Durchgang durch einen Totpunkt ausüben kann.

Beispielsweise kann man Druckknöpfe benutzen, von denen jeder mit einem elastischen Kippmechanismus verbunden ist, der so eingestellt bzw. ausgebildet ist, daß ein Teil oder ein Bereich eines deformierbaren Teils auf den Bereich der Elektrode 2, welcher diesem Knopf entspricht, kurz aufgedrückt wird, sobald die Eindringtiefe bzw. das Ausmaß des Niederdrückens dieses Druckknopfes einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Eine solche Konzeption ermöglicht es, mit Genauigkeit willkürlich die Auslöse-Druckschwellwerte festzulegen.

In allgemeiner Weise kann man sagen, daß sich die vorgeschlagenen Anordnungen, die vorstehend erläutert sind, insbesondere für Anwendungen eignen, in denen eine Druckänderung wirksam ist, und zwar wegen der Elastizität der Zwischenschicht, die eine automatische, schnelle und sichere Rückkehr jedes Wandlers in seine Ruheposition gestattet, sobald der auf sie ausgeübte Druck aufgehoben wird.

Auf diese Weise kann man mit den in Frage stehenden Anordnungen Druckaufnehmer realisieren, die sehr komptakt und empfindlich sind, und die sich besonders für die Regi-

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strierung von Tönen bzw. Schallwellen eignen (Tonabnehmer), oder die für medizinische Anwendungen geeignet sind (Meßfühler für Augenbewegungen bzw. -Versetzungen, für den Blutdruck, für den Zwischenschädel- bzw. -gehirndruck, für den Atmungsfluß, etc.).

Man kann diese Anordnungen auch für die Messung von Drücken unter schwierigen Bedingungen verwenden (Stoßwellen, etc.), und zwar im Hinblick auf den ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Schutz des Elektreten, der dauernd in innigem Kontakt mit dem Elastomer bleibt.

Man kann weiterhin diese Anordnungen bei relativ hohen Temperaturen verwenden, wenn man für den Elektreten und das Elastomer Materialien wählt, die eine gute Temperaturbeständigkeit haben, wobei das Elastomer z.B. ein Polyäther von Silanol und der Elektret ein Polymer auf der Basis von einem halogenxerten Polykohlenwasserstoff sein können.

Eine spezielle Anwendung derartiger Wandler unter erhöhtem Druck ist die Herstellung von Funken in einem Gas; z. B. zum Zwecke des Zündens einer Brennstoffmischung; wenn man im Ergebnis einen erhöhten Druck auf einen Wandler der oben erwähnten Art ausübt, dessen Elektroden mit denjenigen eines Kondensators verbunden sind, dann kann man den letzteren bis zu einer Durchschlagsspannung eines Gases, das zwischen den letzteren Elektroden vorhanden ist, laden, und dieser Durchschlag kann durch eine punktförmige Ausbildung der Elektroden begünstigt werden.

Das Vorhandensein einer elastischen Schicht in den in Frage stehenden Wandlern kann auch zu Dämpfungszwecken ausgenutzt werden, z.B. in Anwendungsfällen, in denen Sicherheitsoder Endschalter vorgesehen sind bzw. mittels solcher Wandler ausgebildet werden können.

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Anstelle daß man die Zwischenschicht stärker deformierbar wählt als den Elektreten, ist es auch möglich, die Zwischenschicht geringer deformierbar als den Elektreten zu wählen, was in den Fällen ins Auge gefaßt werden kann, in denen die Zwischenschicht besonders hart ist.

Das ist z.B. der Fall, wenn man einen Elektreten aus fluoriertem Polyäthylenpropylen (gelegentlich auch unter der Handelsbezeichnung TEFLON FEP vertrieben) benutzt, der auf einen Träger aus geschmolzenem Glas, geschmolzenem Quarz oder Siliciumdioxid aufgebracht bzw. plattiert ist, der dann seinerseits die Zwischenschicht bildet.

Gemäß anderen Abwandlungen äußert sich der Unterschied zwischen den relativen Deformierbarkeiten des Elektreten und der Zwischenschicht nicht direkt durch Anwendung einer mechanischen Beanspruchung (Druck oder Stoß), sondern indirekt durch Temperaturänderungen oder auch, noch indirekter, durch Strahlung.

Auf diese Weise wird, wenn die Zwischenschicht 7 (Fig. 2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der sich von demjenigen des Elektreten 4 stark unterscheidet, durch die Erwärmung der Anordnung, wie bereits früher erwähnt, eine Relativbewegung der geladenen Fläche F des Elektreten bezüglich einer der Elektroden bewirkt, und diese Bewegung kann in eine elektrische Spannung an den Anschlüssen der Elektroden des Wandlers umgesetzt werden. Man kann auch mit Hilfe der in Betracht stehenden Wandler Temperaturdetektoren realisieren, die einen visuellen oder hörbaren Alarm automatisch auslösen, wenn die in Betracht stehende Temperatur einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

Als Beispiel sei auf den bereits erwähnten Wandler mit fluoriertem Polyäthylenpropylen und geschmolzenem Quarz

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hingewiesen, denn die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Materialien sind 9 x 10 cm/cm/Grad bzw. 5,5 x 10 cm/cm/Grad.

Auch kann man einen Elektreten aus Polyäthylen (Ausdehnungskoeffizient 17 χ 10~⁵ cm/cm/Grad) oder aus chloriertem Polyvinyliden (19 χ 10~⁵) verwenden, der auf einen Träger aus kristallinem Aluminiumoxid aufgebracht bzw. plattiert ist, also einen Körper, dessen Ausdehnungskoeffizient in der Nähe desjenigen von Quarz ist, und dieser Träger bildet dann die Zwischenschicht.

Weiterhin kann man auch auf einen Elektreten der oben erwähnten Art aus fluoriertem Polyäthylenpropylen zurückgreifen, der auf einen Träger aus Polyimid (Ausdehnungskoeffizient "2 χ 10 cm/cm/Grad) aufgebracht bzw. plattiert ist; Laminate dieser beiden Polymere werden z.B. unter Anwendung von KAPTON vom Typ F diffundiert, und es genügt, in ihnen den gewünschten Teil zu laden, um sie zur Herstellung von Wandlern nach der Erfindung geeignet zu machen.

Man kann außerdem eine Zwischenschicht 7 vorsehen, die gegenüber gewissen Strahlungen ein Absorptionsvermögen hat, das sich stark von demjenigen des Elektreten unterscheidet, und die diese Strahlungen in Wärme umwandeln kann, sofern diese nicht bereits Wärmestrahlungen (Infrarot) sind.

In einem solchen Fall wird, wenn der Wandler in der Weise aufgebaut ist, daß die Zwischenschicht und der Elektret alle beide den in Betracht stehenden Strahlungen ausgesetzt werden, das eine dieser beiden Elemente stärker als das andere erwärmt und infolgedessen mehr als das andere ausgedehnt, und zwar selbst dann, wenn ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich sind; dadurch erhält man wiederum eine Relativbewegung der Grenzschicht F bezüglich der Elektroden.

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Das gleiche Ergebnis kann man selbst mit identischen Absorptionskoeffizienten der beiden Elemente gegenüber den in Betracht stehenden Strahlungen erreichen, wenn die Anordnung so aufgebaut ist, daß nur eines dieser Elemente den genannten Strahlungen ausgesetzt wird oder daß eines dieser Elemente den erwähnten Strahlungen viel mehr als das andere ausgesetzt wird.

Es lassen sich insbesondere die folgenden Beispiele angeben:

(1) Ein Elektret der oben erwähnten Art aus fluoriertem Polyäthylenpropylen, der praktisch im sichtbaren Spektrum transparent ist, ist auf einen Träger aufgebracht bzw. plattiert, welcher die obengenannte Zwischenschicht bildet und aus Rubin besteht (Aluminiumoxid, das mit Chrom dotiert ist, und zwar mit einer Verunreinigungsgewichtskonzentration von

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10 bis 10 ), und dieser Körper absorbiert das Blau sehr stark und transformiert es teilweise in Wärme und teilweise in rotes Licht;

(2) ein Elektret des gleichen Typs wie vorher, dessen Ansprechkurve praktisch flach bis zur Wellenlänge von 3,8 Mikron ist, ist auf ein Glas TETRASIL plattiert bzw. aufgebracht, das ausgehend von Siliciumhalogenid hergestellt worden ist und auch eine sehr flache Ansprechkurve aufweist, jedoch mit Ausnahme von Strahlungen, deren Wellenlänge in der Nähe von 2,75 Mikron liegt, die von ihm in Wärme umgewandelt werden; und

(3) umgekehrt ein Elektret von der vorstehend erwähnten Art, der im Bereich der Wellenlängen zwischen 7,5 und 9,5 Mikron sehr stark absorbiert und auf einen Träger aufgebracht bzw. plattiert ist, welcher wegen seiner Transparenz für diese Strahlungen üblicherweise in Infrarotspektrographen verwendet wird, insbesondere auf einen Träger aus Natriumchlorid, NaCl, Silberchlorid, AgCl, oder Cäsiumjodid, CsJ.

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Die Wandler, die gemäß diesen drei Beispielen aufgebaut sind, ermöglichen Strahlungsermittlungen oder Messungen jeweils im Bereich der blauen Strahlungen mit einer Wellenlänge von 2,75 Mikron und im Bereich der Infrarotstrahlungen (Abbildungen im Infrarot).

Es sei darauf hingewiesen, daß in diesen verschiedenen Fällen wenigstens eine der Elektroden für die verwendete Strahlung transparent ist; diese Elektrode wird vorteilhafterweise durch Metallisierung einer sehr dünnen Schicht gebildet, z.B. in oder mit einer Dicke von einigen Angström, was möglich ist, denn man kann dem Kontaktwiderstand einer solchen Schicht einen relativ niedrigen Wert geben (10 Ohm), der deutlich unterhalb des Eingangswiderstands der Betriebsschaltung liegt.

Insgesamt läßt sich sagen, daß durch die Erfindung ein Wandler geschaffen wird, dessen Aufbau, dessen Funktion und dessen Vorteile sich aus den obigen Merkmalen ergeben.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind die verschiedensten Abwandlungen möglich, insbesondere können die in Betracht stehenden Wandler auch dazu benutzt werden, mechanische Signale (akustische oder andere Signale) abzugeben, wie auch zum Empfang und zum Nachweis solcher Signale, wie hinsichtlich eines großen Teils dieser Wandler übrigens vorstehend erläutert worden ist.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Wandler, der zwischen zwei Elektroden 1 und 2 einen Elektreten 4 aufweist, d.h. ein Dielektrikum, das auf wenigstens einer seiner Flächen bzw. Seiten F dauer-

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haft elektrisch geladen ist. Zwischen die Fläche bzw. Seite F und die gegenüberliegende Elektrode 2 ist eine durchgehende
bzw. kontinuierliche Elastomerschicht 7 eingefügt. Bevorzugte Anwendungen sind solche, bei denen Druckänderungen auftreten.

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Claims

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Patentansprüche

fly Elektromechanischer Wandler, der zwischen zwei elektrisch leitfähigen Elektroden, die mit einer gleichen äußeren Betriebsschaltung verbunden sind, einerseits einen Elektreten aufweist, d.h. eine dielektrische Folie, die auf wenigstens einer ihrer Flächen oder in der Nähe derselben dauerhaft elektrisch geladen ist, sowie andererseits zwischen dieser Fläche und der Fläche der gegenüberliegenden Elektrode eine feste Zwischenschicht aus einem Material, das eine Deformierbarkeit besitzt, die sich von derjenigen des Elektreten unterscheidet, dadurch gekennzeichnet , daß einerseits das Material, welches die Zwischenschicht (7) bildet, einaihohen spezifischen elektrischen Widerstand besitzt, der vorzugsweise oberhalb von 10 * Ohm.^m liegt, und daß anderseits diese Schicht eine ebene bzw. glatte und kontinuierlich in innigem Kontakt mit der Gesamtheit des nutzbaren Bereichs der geladenen Fläche (F) des Elektreten (4) befindliche Fläche aufweist.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus einem Elastomer besteht.
3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein solches auf der Basis von Silikon ist, z.B. aus Methylvinylsiloxan oder aus Methylvinylphenylsiloxan.
4. Wandler nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer die Form eines Schaums mit integraler bzw. einstückig daran befindlicher Haut besitzt.
5. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) eine solche auf der Basis von Aluminiumoxid ist.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden, der Elektret und die Zwischenschicht koaxial und konzentrisch sind.
7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht und der Elektret alle beide von ebenen, parallelen Flächen begrenzt werden, und daß der Wandler in der Weise aufgebaut ist, daß seine Zwischenschicht Druckänderungen ausgesetzt werden kann, die in an sich bekannter Weise durch einfaches Berühren mit einem Finger erzeugt werden.
8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mehreren anderen Wandlern der gleichen Art verbunden ist, von denen jeder über eine Öffnung (10) betätigbar ist, die in einer starren Abdeckung (11) ausgespart ist, wobei alle Öffnungen, die in dieser Abdeckung ausgespart sind, untereinander in der Weise ausgerichtet sind, daß sie in an sich bekannter Weise eine Tastatur für mehrfache Steuerbefehle bilden.
9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) von einem Material gebildet wird, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der sich merklich von demjenigen des Elektreten (4) unterscheidet.
10. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektret (4) und die Zwischenschicht (7) von Materialien gebildet werden, die Absorptionskoeffizienten haben, welche sich für vorbestimmte Strahlungen merklich unterscheiden, Erwärmungsunterschiede und infolgedessen Deformationen dieser Materialien herbeiführen, wobei die Anordnung der Elektroden (1,2), des Elektreten (4) und der Zwischenschicht (7) in der Weise aufgebaut ist, daß die Schicht

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lind der Elektret durch derartige Strahlungen, die von außerhalb der Elektroden ausgesandt werden, erreicht werden.
11. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er, aufeinanderfolgend auf jeder der beiden Flächen einer gleichen, mittigen Elektrode (2), aufeinandergeschichtet eine Zwischenschicht (7*,7₂)» einen Elektreten (4^,4p) und eine zweite Elektrode (1^,1o) aufweist, wobei die Reihenfolge der Schichtungen der Schicht und des Elektreten auch umgekehrt sein kann.
12. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer elektrischen Schaltung vom MOS-Typ, insbesondere vom CMOS-Typ, verbunden ist.
13· Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung vom MOS-Typ einen Widerstand ( R₁) aufweist, der die Eingangsimpedanz bestimmt, einen Inverter (8) und einen Widerstand (R₂), der in Gegenkopplung geschaltet ist, wobei der Ausgang dieser Schaltung an eine Betriebsschaltung (9) angeschlossen ist.
14. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem elastischen Steuermechahismus, der durch einen Totpunkt hindurchgeht und es ermöglicht, den Schwellwert seines Auslösedrucks genau festzulegen, verbunden ist.

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