Двухтактный электростатический преобразователь

р 1 498919 ОЛИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 07.05.73 (21) 1917663/26-25 (23) Приоритет 08.05.72 (32) РА 8873/72 (33) АвстралияОпубликовано 05,01.76. Бюллетень1 Дата опубликования описания 20.02,7 б Гасударственный комите 1 Совета Министров СССРАвто рь изобре Иностранецчард Эдвард Коллинз(54) ДВУХТАКТН ЫЙ ЭЛ ЕКТРОСТАТИЧ ЕСКИ Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬИзобретеобразователтрическуюэнергии, налем службы и высоким эффективным напряжениемреализовать труднее, чем заряженные электреты, имеющие равные по величине и противоположные по знаку заряды на противоположных5 сторонах,Для того чтобы последние можно было использовать в симметричных конструкциях преобразователей, их устанавливают попарно. Подобные конструкции сложны и ненадежны,10 С целью повышения надежности двухтактного преобразователя диафрагма составлена изэлектрета, одна сторона которого выполненаэлектропроводной. Для обеспечения работы врежиме постоянного заряда электропроводный15 слой имеет низкую проводимость (сопротивление 10 - 10" ом).Сопротивление выбирается из условияРСт, где й - сопротивление слоя, С - емкость между диафрагмой и внешними электро 20 дами, т - период наинизшей частоты. пре- элеканияпоПринцип деиствия двухтактных электростатических преобразователей широко известен. На обеих сторонах гибкой диафрагмы при помощи высокого постоянного напряжения, подаваемого на диафрагму и неподвижные пластины, расположенные с обеих ее сторон, создаются равные по величине и противоположные по знаку электрические поля. Напряжение переменного сигнала подается (в случае устройства звуковоспроизведения) на две неподвижные пластины при помощи трансформатора с центральным выводом. Возникающее при этом усилие, действующее на диафрагму, вызывает перемещение диафрагмы и создает акустический сигнал,В известных устройствах этого типа поле создается при помощи внешнего источника высокого напряжения либо электретов, помещенных, например, на неподвижных электродах.Известно также применение в двухтактном преобразователе диафрагмы из электрета, заряженного одним знаком. Однако одноименно заряженные электреты с большим сроком Поскол дов, сила висит от 5 внешними допустим внешних Уровень вение зарягму, не застве между одами, т. е.в сторону искажений. я (сигнал) ие относится к двухтактнымям механической энергии внаоборот путем модулироопленной электростатически ьку невозможно перемещдействующая на диафраее положения в пространнеподвижными электротклонения диафрагмыпластин без внесенияозбуждающего напряжен40 45 50 55 должен составлять малую часть поляризующего питания,На фиг. 1 показан предложенный двухтактный асимметричный преобразователь,Диафрагма 1 состоит из фольгового электрета, на одну сторону которого нанесено электропроводящее покрытие либо до, либо послезаряжения. Между непроводящей поверхностью диафрагмы и неподвижным электродом 2существует поле, определяемое эквивалентнымэлектретным напряжением и диэлектрическойпостоянной материала электрета. Поле веждупроводящей поверхностью и электродом 3 равно нулю. Таким образом, условие нулевой силы для состояния равновесия в двухтактнойконструкции не выполняется, это приводит кнеобходимости увеличить натяжение фольгипримерно в два раза.Вся фольга обладает ненулевой плотностьюзаряда, равной заряду на одной стороне обычной двухтактной конструкции такой же геометрии, причем весь заряд находится на диафрагме со стороны электрета.Если на две внешние пластины (электроды)подать переменное напряжение, на диафрагмубудет действовать сила, которая не зависит отположения диафрагмы между этими пластинами. Таким образом, условия двухтактной работы соблюдается, несмотря на то, что устройство асимметричное.На фиг. 2 показан модифицированный двухтактный электростатический преобразователь.На противоположные стороны гибкой диэлектрической фольги 1 нанесены электропроводные полосы 4 определенной ширины, и, таким образом, только одна сторона имеетсплошное покрытие. Небольшие перекрытиярисунков не влияют на работу устройства, если не считать пропорционального уменьшениячувствительности. Одинаковые (например, отрицательные) зар,яды нанесены на непроводящие участки каждой стороны и не искажают заряда на противоположной стороне.Когда подобная диафрагма вставлена между внешними пластинами, разные ее участкииспытывают действие противоположно направленных сил. Полная сила, действующая надиафрагму, проинтегрированная по большойповерхности, равна нулю. Таким образом, еслиотдельные сегменты достаточно малы, восстанавливается условие нулевой электростатической силы при равновесии. Однако, двухтактная работа сохраняется в режиме постоянствазаряда, так как в целом диафрагма обладаетненулевым зарядом (в данном случае отрица 5 10 15 20 25 Зо 35 4тельной полярности), Сила, действующая на диафрагму, равна силе в асимметричной конструкции (фиг. 1).Преимуществом описанной диафрагмы является уменьшение потери чувствительности при коротком замыкании части диафрагмы с внешним электродом, так как контакт с заряженной поверхностью не ведет к оттоку заряда, за исключением действительной области контакта, а на проводящей стороне диафрагмы заряд отсутствует.Контакт с проводящей стороной не выводит устройство из строя, что позволяет упростить средства крепления диафрагмы, например, сделать стойки металлическими.Для создания электретной диафрагмы изолятор 5, например пленка полимера, накладывается на электрод б. Второй электрод 7, отнесенный от изолятора, контактирует с ним через промежуточную электропроводную жидкостную пленку 8. Электроды 6 и 7 соединены с источником потенциала 9 для создания электрического поля между ними. Подвижные ионы в жидкости разделяются под действием поля в соответствии с полярностью, показанной на фиг. 3. После этого жидкость удаляют (например, откачкой через отверстия в электродах), и на этом заканчивают формирование электрета.Для непрерывного производства заряженного материала изолятор перемещают относи. тельно электродов, Такой способ может найти применение также для хранения информации на непрерывной ленте или, например, диске из изоляционного материала.Предмет изобретения1, Двухтактный электростатический преобразователь, содержащий двухслойную подвижную диафрагму, расположенную между двумя неподвижными электродами, и средства удержания диафрагмы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет создания электрического поля в любой точке диафрагмы только между диафрагмой в этой точке и одним из неподвижных электродов, подвижная диафрагма выполнена из электрета и электропровод- ного споя.2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющи й с я тем, что электропроводный слой нанесен с двух сторон электрета в виде дискретных участков, сдвинутых на противоположных сторонах друг относительно друга вдоль диафрагмы.498919- ч асюкев ставит Ор рректор Е. Рожкова хред я акто ПодписноР о оая/5 ография, пр. Сапуно аз 7509 Изд.172 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж.35, Рауш