PIEZO-ELECTRIC RINGING TRANSDUCER

Abstract: 1. A piezo-electric 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.

Description: Piezoelektrischer Wandler. 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. Ein piezoelektrischer Wandler der oben angegebenen Bauart ist durch die DE-PS 19 61 217 bekannt. Wandler dieser Art sird 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. Bei hochwertigen Wandlern werden Vorkehrungen getroffen, die Resonanzfrequenzen weit ausserhalb des für den Fern sprechverkehr 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. 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. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wandler und Tonrufoszillator als Änsteuerteil so au#einander abzu- stimmen, dass ein durchdringender, lauter Ruf des Signalgebers erzielbar ist. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Wandler von einem Tonrufszillator angesteuert wird, der zwei alternierende Signale liefert, deren Frequenzen auf zwei Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmt sind. Durch die zwei alternierenden, auf die Resonanzfrequenzen des Wandlers abgestimmten Signale des Tonrufoszillators ist die gewünschte Stärke des Rufes relativ unproblematisch erzielbar. Es ist zweckmässig, wenn die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte bestimmten Plattenresonanz gebildet ist. Die Resonanz der Wandlerplatte wird neben der Stärke und Grösse der Wandlerplatte 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. Die andere Resonanzfrequenz kann in vorteilhafter Weise durch einen Helmholtzresonator bestimmt sein, der vor der schallabstrshrenden Seite der Wandlerplatte angeordnet ist. 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. Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines piezoelektrischen Signnlgebers im Schnitt und Fig. 2 eine Ersatzschaltung zu der Anordnung nach Fig. 1. Der in Fig. 1 gezeigte Signalgeber besteht aus einem Ge häuse 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 m2, ihren Reibungswiderstand r2 und der Fläche A2 bildet. Die Wandierplatte 3 weist eine Masse m1, eine Federung c1 und einen Reibungswiderstand r1 auS. Nach aussen hin ist der Wandler mit der akustischen Impedanz Zak abgeschlossen. 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 Zak 5 Patentanspruche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Piezoelektrischer Wandler zur Abstrahlung eines Tonrufes mit einer zwischen Lagerkörpern eingespannten mit einer piezoelektrischen Schicht versehenen Wandlerplatte, insbesondere für Signalgeber von Fernsprechanlagen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die eine Resonanzfrequenz durch die von der Wandlerplatte (3) bestimmten Plattenresonanz gebildet ist. 3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wandlerplatte von zwei elas+-tscha: Lagerkörpern (4, 5) in ihrem Randbereich gehalten ist. 4. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators höher ist als die Resonanzfrequenz der Wandlerplatte.

Inventors: BAIER, KLAUS, MARTIN, ERWIN
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: H04R17
IPC codes: H04R17, H04R1, H04M1