EP1259095A2 - Elektrostatisches Mikrofon - Google Patents

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EP1259095A2
EP1259095A2 EP02450091A EP02450091A EP1259095A2 EP 1259095 A2 EP1259095 A2 EP 1259095A2 EP 02450091 A EP02450091 A EP 02450091A EP 02450091 A EP02450091 A EP 02450091A EP 1259095 A2 EP1259095 A2 EP 1259095A2
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EP
European Patent Office
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capsule
membrane
housing
microphone
electrostatic
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Withdrawn
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EP02450091A
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English (en)
French (fr)
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EP1259095A3 (de
Inventor
Pavlovic Dipl. -Ing. Gino
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AKG Acoustics GmbH
Original Assignee
AKG Acoustics GmbH
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Publication date
Application filed by AKG Acoustics GmbH filed Critical AKG Acoustics GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones

Definitions

  • the invention relates to electrostatic microphones with a capsule housing, in which a Membrane and a rigid electrode and optionally a friction pill and a electrical circuit are arranged on a component board.
  • the invention thus relates to electroacoustic transducers that operate as sound pickups Find application as a microphone capsule and work on an electrostatic basis. Such Regardless of their physical mode of operation, transducers have a membrane, which is exposed to the sound field and directly excited to vibrate by it becomes.
  • the electrodes of the electrostatic converter are elastic, kept under tension Membrane and a rigid electrode, which is usually only called an electrode. Make both a capacitor, the electrical capacity of which fluctuates due to pressure fluctuations Sound field changed. Because between the electrodes of the electrostatic converter electrical field is built, it is possible to accommodate the changes in capacitance of the converter Convert into electrical voltage changes with the help of a downstream amplifier.
  • Such capsules are now becoming increasingly popular in a wide range of applications miniaturized form used, be it only on mobile phones or hands-free devices in motor vehicles and the like more referenced and it requires increasing Miniaturization, especially in connection with the large numbers in which such Capsules are made that are both assembly and principal Construction as economical as possible.
  • both capsule variants are of the type shown in FIG Construction together.
  • a capsule housing 1 is a membrane ring 2, on which a membrane 3 preloaded and fastened, inserted.
  • the membrane ring 2 must have a certain Thickness because its job consists of the membrane 3 in prestressed Keep condition. This is only possible with a thickness of the membrane ring from about 0.7 to 2 mm create.
  • the membrane should form a unit with the membrane ring is sufficiently robust to process them automatically or manually.
  • a spacer ring made of a well insulating material 4.
  • the electrode 5 which after the spacer ring 4 in the capsule housing is inserted, forms the second electrode of the capacitor.
  • she is made of an electrically conductive material and has a perforation.
  • An acoustic friction 6 is located after the electrode 5. It is usually switched off Plastic manufactured in an injection molding process and has one with porous material covered or closed hole. The acoustic friction 6 is used for acoustic Tuning the microphone capsule in relation to the frequency response of the sensitivity and on the directional characteristics of the capsule.
  • the microphone capsule is from behind with a electronic print 7, on which the electronic, essential for the function of the capsule Components are attached, completed.
  • the invention has set itself the task of the number of components of such Reduce microphone capsule and simplify the construction of the capsule without doing so Losing capsule quality.
  • this goal is achieved in that the membrane with the front of the capsule housing is connected.
  • the capsule housing has in the area of its front side a ring-shaped inner shoulder on which the membrane is tensioned assembled, preferably glued. This is done, for example, with a first stamp Glue applied to the shoulder and with a second stamp the one on the stamp tensioned membrane pressed onto the shoulder and glued. Subsequently the spacer ring, the electrode, the friction pill and the print are inserted and assembled, According to the invention, the membrane ring previously required can thus be dispensed with.
  • FIG. 2 shows a solution according to the invention.
  • the microphone capsule housing 11 is provided with a step or inner shoulder 12, which makes it possible to the membrane ring to renounce. All other components of the microphone capsule according to the invention accordingly 2 are the same as the capsule according to the prior art in FIG. 1 remained.
  • the capsule housing is usually made from an aluminum sheet using the deep-drawing process it is no problem to form the shoulder 12 and thus into the capsule housing to produce integrated "membrane ring" in one operation. Because the total height the resulting microphone capsule is even smaller than in the prior art has become possible, such a capsule is space-saving and cheaper than the previous ones Capsules. Since the height (axial extension) of the microphone capsule according to FIG. 2 only is a few millimeters, the membrane is placed on the shoulder 12 inside the capsule no problem for the expert. For this purpose, a Device inserted the membrane in the pre-tensioned state in the microphone housing and glued to it in a known way.
  • FIG. 3 Another embodiment of the invention is shown in FIG. 3. It's about a Capsule housing, which differs from that of FIG. 2 in that the capsule housing is divided into two and consists of a lower housing part 21 and a capsule cover 28 consists.
  • the division of the capsule housing into two is for reasons of acoustic coordination Often found, the reason for this is:
  • the frequency response of a microphone capsule is dependent on the number and area of the sound openings 29 of the cover. Therefore the capsule housing is often divided in such a way that an attachment of different capsule lids 28 is possible. With a simple cover exchange, different ones are possible acoustic tuning of a capsule can be easily achieved.
  • the invention in turn, enables the capsule cover to be designed as shown with a shoulder 22, the entire microphone capsule becomes cheaper.
  • the microphone cover 22 can, but does not have to be made of the same material as the lower housing part 21. It is possible, for example, the lower part of the capsule housing made of aluminum and the capsule cover made of plastic. It can also be the division of the housing on another Place.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments shown and described, but can be modified in various ways. So the opportunity the acoustic coordination through the interaction of parts of the device into which the Capsule is used to reach with parts of the capsule and so on the friction pill not being able to do without.
  • the formation of the shoulder can vary depending on the type of manufacture and the material of the capsule or the capsule part that carries the shoulder. In the drawing is for reasons no clarity given the clarity, it was on the usual dimensions miniaturized capsules, for example the total height and outer diameter of just a few millimeters each.
  • connection between the two parts is open Many types are possible: from friction locking to screwing to gluing all connections that are stable enough are conceivable.

Abstract

Die Erfindung betrifft elektrostatische Mikrofone mit einem Kapselgehäuse (11; 21, 28), in dem eine Membrane (3) und eine starre Elektrode (5) sowie gegebenenfalls eine akustische Reibungspille (6) und eine elektrische Schaltung auf einem Bauteileprint (7) angeordnet sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (3) mit der Frontseite des Kapselgehäuses (11, 28), bevorzugt mit einer Ringschulter (12, 22), verbunden, bevorzugt verklebt, ist. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kapselgehäuse in einen Gehäuseunterteil (21) und einen Kapseldeckel (28) geteilt ist und dass die Membrane (3) mit einer Ringschulter (22) des Kapseldeckels (28) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft elektrostatische Mikrofone mit einem Kapselgehäuse, in dem eine Membrane und eine starre Elektrode sowie gegebenenfalls eine Reibungspille und eine elektrische Schaltung auf einem Bauteileprint angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft somit elektroakustische Wandler, die als Schallnehmer arbeiten, ihre Anwendung als Mikrofonkapsel finden und auf elektrostatischer Basis arbeiten. Derartige Wandler weisen, unabhängig von ihrer physikalischen Arbeitsweise, eine Membrane auf, die dem Schallfeld ausgesetzt ist und unmittelbar von diesem zu Schwingungen angeregt wird.
Die Elektroden des elektrostatischen Wandlers sind eine elastische, gespannt gehaltene Membrane und eine starre Elektrode, die meist nur Elektrode genannt wird. Beide bilden einen Kondensator, dessen elektrische Kapazität sich durch Druckschwankungen des Schallfeldes verändert. Da zwischen den Elektroden des elektrostatischen Wandlers ein elektrisches Feld aufgebaut ist, ist es möglich, die Kapazitätsänderungen des Wandlers mit Hilfe eines nachgeschalteten Verstärkers in elektrische Spannungsänderungen umzuwandeln.
Elektrostatische Kapseln können im Bezug auf die Art der Aufbringung des elektrischen Feldes zwischen ihren Elektroden in zwei Gruppen aufgeteilt werden:
  • 1. Elektrostatische Kapseln, bei denen die das elektrische Feld verursachenden Ladungen mit Hilfe einer extern angelegten Spannung (Polarisationsspannung) aufgebracht werden - Kondensatorkapsel.
  • 2. Elektrostatische Kapseln, bei denen die elektrische Ladung auf der Elektrode oder Membrane "eingefroren" sind, so dass dadurch eine extern angelegte Spannung obsolet wird - Elektretkapsel.
    • Derartige Kapseln werden nun in einer ganzen Reihe von Anwendungsgebieten in zunehmend miniaturisierter Form eingesetzt, es sei hier nur auf Mobiltelefone oder Freisprecheinrichtungen in Kraftfahrzeugen u.dgl. mehr verwiesen und es erfordert die zunehmende Miniaturisierung, besonders in Verbindung mit den großen Stückzahlen, in denen derartige Kapseln hergestellt werden, dass sowohl der Zusammenbau als auch der prinzipielle Aufbau so ökonomisch wie nur irgend möglich, erfolgt.
    Beiden Kapselvarianten ist gemäß dem Stand der Technik die in Fig. 1 dargestellte Art des Aufbaus gemeinsam. In ein Kapselgehäuse 1 ist ein Membranring 2, auf dem eine Membrane 3 vorgespannt und befestigt wurde, eingelegt. Der Membranring 2 muß eine gewisse Dicke aufweisen da seine Aufgabe darunter besteht, die Membrane 3 in vorgespanntem Zustand zu halten. Das ist nur mit einer Dicke des Membranringes ab etwa 0,7 bis 2 mm zu schaffen. Darüberhinaus soll die Membrane mit dem Membranring eine Einheit bilden, die ausreichend robust ist, um sie automatisch oder händisch weiter zu verarbeiten. Nach dem Membranring ist ein Distanzring aus einem gut isolierenden Material 4 eingelegt. Mit seiner Hilfe werden die Membrane und eine starre Elektrode 5 auf einem fixen Abstand von einigen 10 µm voneinander gehalten. Die Elektrode 5, welche nach dem Distanzring 4 in das Kapselgehäuse eingelegt wird, bildet die zweite Elektrode des Kondensators. Sie ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und weist eine Perforierung auf.
    Nach der Elektrode 5 befindet sich eine akustische Reibung 6. Sie wird üblicherweise aus Kunststoff in einem Spritzgußverfahren hergestellt und weist ein mit porösem Material abgedecktes oder verschlossenes Loch auf. Die akustische Reibung 6 dient der akustischen Abstimmung der Mikrofonkapsel im Bezug auf den Frequenzverlauf der Empfindlichkeit und auf die Richtcharakteristik der Kapsel. Die Mikrofonkapsel ist von hinten mit einem elektronischen Print 7, auf dem die für die Funktion der Kapsel unentbehrlichen elektronischen Bauelemente angebracht sind, abgeschlossen.
    Dabei weisen alle der Membrane folgenden Bauteile Öffnungen auf, um Schallzutritt zur Membrane auch von der Rückseite der Kapsel zu ermöglichen, was zur akustischen Abstimmung der Kapsel einschließlich der Schaffung der gewünschten Richtungsabhängigkeit der Charakteristik der Kapsel notwendig ist.
    Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, die Anzahl der Bauelemente einer derartigen Mikrofonkapsel zu verringern und den Aufbau der Kapsel zu vereinfachen, ohne dabei Verluste der Kapselqualität befürchten zu müssen.
    Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die Membrane mit der Frontseite des Kapselgehäuses verbunden ist. Dazu weist das Kapselgehäuse im Bereich seiner Frontseite eine ringförmige Innenschulter auf, auf die die Membrane im gespannten Zustand montiert, bevorzugt verklebt wird. Dazu wird beispielsweise mit einem ersten Stempel Klebstoff auf die Schulter aufgetragen und mit einem zweiten Stempel die auf dem Stempel gespannt gehaltene Membrane auf die Schulter gedrückt und so verklebt. In der Folge wird der Distanzring, die Elektrode, die Reibungspille und der Print eingefügt und montiert, erfindungsgemäß kann man somit auf den bisher notwendigen Membranring verzichten.
    Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellt
  • die Fig. 1, wie bereits erwähnt, eine Kapsel gemäß dem Stand der Technik dar,
  • die Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kapsel und
  • die Fig. 3 eine Variante der Erfindung.
    • Die Figur 2 stellt eine erfindungsgemäße Lösung dar. Das Mikrofonkapselgehäuse 11 ist mit einer Stufe bzw. Innenschulter 12 versehen, die es ermöglicht, auf den Membranring zu verzichten. Alle anderen Bauelemente der erfindungsgemäßen Mikrofonkapsel entsprechend der Fig. 2 sind gegenüber der Kapsel gemäß dem Stand der Technik in Fig. 1 gleich geblieben.
    Da das Kapselgehäuse im Regelfall aus einem Aluminiumblech im Tiefziehverfahren hergestellt wird, ist es kein Problem, die Schulter 12 auszubilden und so einen in das Kapselgehäuse integrierten "Membranring" in einem Arbeitsvorgang herzustellen. Da die Gesamthöhe der so entstandenen Mikrofonkapsel noch kleiner als es im Stand der Technik möglich ist, geworden ist, ist eine solche Kapsel platzsparender und billiger als die bisherigen Kapseln. Da die Höhe (axiale Erstreckung) der Mikrofonkapsel gemäß der Fig. 2 nur einige Millimeter beträgt, stellt die Anbringung der Membrane auf der Schulter 12 im Kapselinneren für den Fachmann kein Problem dar. Für diese Zwecke wird mit Hilfe einer Vorrichtung die Membrane im vorgespanntem Zustand in das Mikrofongehäuse eingelegt und mit ihm auf bekannte Art verklebt.
    Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Es handelt sich um ein Kapselgehäuse, welches sich von dem der Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass das Kapselgehäuse zweigeteilt ist und aus einem Gehäuseunterteil 21 und einem Kapseldeckel 28 besteht. Die Zweiteilung des Kapselgehäuses ist aus Gründen der akustischen Abstimmung häufig zu finden, der Grund dafür ist folgender: Der Frequenzgang einer Mikrofonkapsel ist von der Anzahl und der Fläche der Schallöffnungen 29 des Deckels abhängig. Daher wird oft das Kapselgehäuse so geteilt, dass eine Anbringung von verschiedenen Kapseldeckeln 28 möglich ist. Damit werden durch einen einfachen Deckelaustausch verschiedene akustische Abstimmungen einer Kapsel leicht erzielbar.
    Die Erfindung wiederum ermöglicht durch die dargestellte Ausbildung des Kapseldeckels mit einer Schulter 22 eine Verbilligung der gesamten Mikrofonkapsel. Der Mikrofondeckel 22 kann, muß aber nicht aus dem gleichen Material bestehen wie der Gehäuseunterteil 21. Es ist zum Beispiel möglich, den Kapselgehäuseunterteil aus Aluminium und den Kapseldeckel aus Kunststoff herzustellen. Es kann auch die Teilung des Gehäuses an einer anderen Stelle erfolgen.
    Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So wurde die Möglichkeit, die akustische Abstimmung durch das Zusammenwirken von Teilen des Gerätes, in das die Kapsel eingesetzt wird, mit Teilen der Kapsel zu erreichen und so auf die Reibungspille verzichten zu können, nicht dargelegt.
    Die verwendeten Materialien und Techniken sind gegenüber dem Stand der Technik unverändert, für den Fachmann stellen sich daher in Kenntnis der Erfindung keine Probleme mit der Durchführung in den Weg.
    Die Ausbildung der Schulter kann je nach der Herstellungsart und dem Material der Kapsel bzw. des Kapselteiles, der die Schulter trägt, erfolgen. In der Zeichnung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit keinerlei Maßstäblichkeit gegeben, es sei auf die üblichen Abmessungen miniaturisierter Kapseln, die beispielsweise Gesamthöhen und Außendurchmesser von jeweils nur wenigen Millimetern aufweisen, verwiesen.
    Im Falle des geteilten Kapselgehäuses ist die Verbindung zwischen den beiden Teilen auf vielerlei Arten möglich: Vom Reibschluß über das Verschrauben bis zum Verkleben sind alle Verbindungen, die stabil genug sind, denkbar.

    Claims (2)

    1. Elektrostatisches Mikrofon mit einem Kapselgehäuse (11; 21, 28), in dem eine Membrane (3) und eine starre Elektrode (5) sowie gegebenenfalls eine akustische Reibungspille (6) und eine elektrische Schaltung auf einem Bauteileprint (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (3) mit der Frontseite des Kapselgehäuses (11, 28), bevorzugt mit einer Ringschulter (12, 22), verbunden, bevorzugt verklebt, ist.
    2. Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapselgehäuse in einen Gehäuseunterteil (21) und einen Kapseldeckel (28) geteilt ist und dass die Membrane (3) mit einer Ringschulter (22) des Kapseldeckels (28) verbunden ist.
    EP02450091A 2001-05-18 2002-04-17 Elektrostatisches Mikrofon Withdrawn EP1259095A3 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    AT7972001 2001-05-18
    AT0079701A AT409695B (de) 2001-05-18 2001-05-18 Elektrostatisches mikrofon

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    Publication Number Publication Date
    EP1259095A2 true EP1259095A2 (de) 2002-11-20
    EP1259095A3 EP1259095A3 (de) 2008-09-03

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    ID=3681087

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    EP02450091A Withdrawn EP1259095A3 (de) 2001-05-18 2002-04-17 Elektrostatisches Mikrofon

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    US (2) US20020172389A1 (de)
    EP (1) EP1259095A3 (de)
    JP (2) JP2002354592A (de)
    KR (1) KR100816011B1 (de)
    CN (2) CN1387350A (de)
    AT (1) AT409695B (de)

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