KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU Klasa 21 (1) INDUSTRISKE SVOJINE Izdan 15 februara 1933. PATENTNI SPIS BR.9721 Vogt Hans, inženjer, Berlin, Nemačka. Elektrostatički zvučnik. Prijava od 23 oktobra 1930. Važi od 1 maja 1932. Traženo pravo prvenstva od 17 maja 1930 (Danska). Ovaj se pronalazak odnosi na elektro-statičke zvučnike tipa, kod koga je od lakog metala sastojeća se u vidu 'ista izrađena membrana smeštena između dve čvrste elektrode snabdevene prorezima ili rupama. Pokazalo se da se može postići reprodukcija glasovno jaka, koja ispunjava i velike prostore i kod koje su 1 duboke frekvence prirodno reprodukovane, samo kada se upotrebi površina membrana srazmerno velikog prečnika i to u veličini oko 400 mm pa i u većoj. Već je poznato, da je preduslov za prirodnu i glasnu reprodukciju upotreba visokih statičkih prednapona između membrane i čvrstih elektroda, dakle napona od oko 1000 volta i više, koji se naponi tada pomoću njima superponiranih naizmeničmh napona akustične frekvence moduliraju odgovarajućim rasporedom. Da bi se ove električne snage u ispravnom odnosu pretvarale u oscilacije membrane, moraju prilikom oscilacije membrane oslobođene suprotne mehaničke sile da održavaju u svakom trenutku ravnotežu sa električnim privlačnim silama t. j. membrana mora biti dovoljno elastična. Elastičnost membrane je zavisna od materijala od koga je ona izrađena i od radijalne zategnutosti, koja je membrani već u napred data t. j. prilikom gradnje aparata. Dalje sretstvo za dobijanje ispravnog odnosa između e-lektričnih i mehaničkih oscilacija je to, da se prilagodi uslovima elastičnost vazduš-nog jastuka okružujućeg membranu odgovarajućim odmeravanjem otvora na čvr- stim elektrodama, kroz koje ulazi i izlazi vazduh kada membrana oscilira. Mada su ovi uslovi u bitnosti već i ranije bili poznati, ipak do sada nije još u-vek potpuno uspelo, ove uslove u praksi primeniti i stvoriti takav zvučnik, koji odgovara svima zahtevima što se viče jačine glasa kao i prirodnosti reprodukcije govora i muzike. Nedostatci, koje danas ima još n. pr. ton-film, osnivaju se poglavito u nedostatku aparata za reprodukciju zvuka, koji bi potpuno odgovarao pome-nutim zahtevima odn. uslovima, stoga je zadatak ovoga pronalaska da se stvori bitno poboljšani elektrostatički zvučnik, pomoću izbora odgovarajućeg gradiva za membranu, odgovarajućom izradom čvrstih elektroda i odgovarajućim rasporedom uključivanja pojačavajuće sprave za prenošenje električnih oscilacija na zvučnik. Teškoće, na koje se nailazilo do sada kod izrade odgovarajuće membrane sastoje se u tome, što zahtevi, koji se traže od membrane stoje u međusobnoj suprotnosti, kao što su to mala težina i velika otpornost prema cepanju i pored toga još da membrana treba da može da primi i gore pomenutu i jaku radijalnu zategnu-tost. Kod poznatih gradiva za membranu a naročito kod aluminijevih legura je istina ispalo za rukom, da se ove legure izrade tako čvrste i otporne, da izdržavaju naprezanja a da se ne pocepajU. Ali se pokazalo, da je kod dosada upotreblje-noga gradiva bilo nemoguće trajno održati potrebnu jaku zategnutost. Din. 30. Jedan od bitnih delova pronalaska sastoji se u leguri, koju je moguće izvaljati u najtanje listove, koji kada se dovedu u zategnuto stanje zadržavaju ovu /ategnu-tost nepromenjenu, a da nije pored toga potrebno naknadno zatezanje ili postavlja nje sprava za stalno održavanje konstantne zategnutosti. List membrane prema pronalasku sastoji se iz legure čistoga alu-minijuma sa dodatkom 0,25—0,4% silicijima, 0,35—0,39% gvožđa, 0,1—0,15% bakra i 1,5—2,5% magnezijuma. Ovakva legura može se izvaljati u listove od 0,01-0,04 mm debljine. Pod zaštitu pronalaska potpadaju i izvođenja zvučnika, koji su izrađeni prema ostalim karakternim osobinama ovoga pronalaska uz upotrebu membrane, koja može biti od svakog drugog metala odu. legure izrađena, koji metal odn. koja legura ima pomenutu osobinu, za koju se u novije vreme upotrebljava izraz ,.trajno postojeća čvrstina” i koja se sastoji u tome, što se sa zatezanjem nastupilo širenje stalno zadržava. Dalje obeležje pronalaska je, kao što je gore pomenuto, izrada čvrstih elektroda, između kojih membrana dobi ja potrebnu zategnutost. Jasno je, da metalne ploče, kao što su se do sada upotrebljavale bivaju vrlo teške pri potrebnim veličinama prečnika od oko 40 cm. Aii kada bi se one izrađivale i od legura lakoga metala, ipak ostaje nedostatak, da se one moraju podvrgavati brižljivoj i skupocenoj obradi, da bi se one mogle snahdeti dalje niže opisanim prorezima, koji moraju biti vrlo tačno izrađeni. Prema pronalasku čvrste elektrode i izrađuju se od izolacionog materijala a naročito od veštačkih smola, koje se sastoje od kondenzacionih proizvoda formaldehida n. pr. od materijala, koji se u trgovini naziva „bakelit”. Taj materijal može da se pritiskom i to-plotom dovede u potreban oblik koji sadrži već sve proreze, pri čemu se preimuć-stvo sastoji u tome, što čvrste elektrode, koje se sastoje od pomenutoga materijala, nisu podložne nikakvim drugim širenjima usled toplote, kao i materijal same membrane tako, da nikakve opažljive promene zategnutosti membrane, koje bi mogle da nastupe usled promene temperature, ne mogu da nastupe. Dalje preimućstvo čvrstih elektroda od izolacionog materijala je to, što se spro-vodljiva oplata samo toliko velika može izraditi, koliko je to potrebno za promen-Ijivi kapacitet zvučnika, dok međutim, kod metalnih čvrstih elektroda neizbežni, kapaciteti otpadaju, koji se obrazuju ivicama ploča i njihovim izolacionim umet- cima i obrazuju škodljivi kratki spoj za naizmenične napone između elektroda. Dalja obeležja pronalaska dobijaju se iz sledećeg opisivanja, koje je u vezi sa nacrtima u kojima je pretstavljen elektro-statički zvučnik prema pronalasku u raznim mogućnostima izvođenja. Sl. 1 pokazuje zvučnik u izgledu sa strane, a SI. 2 spreda. SI. 3 pokazuje u nešto većoj srazmeri presek kroz aparat u radijalnom pravcu. SI. 4 pokazuje odlomljeni deo čvrste e-lektrode gledan spreda. SI. 5, 6 i 7 pokazuju u povećanoj srazmeri preseke kroz rebra, sa kojima se naizmenično smenjuju prorezi čvrstih e-lektroda. SI. 8 je izgled naročito korisnog uređaja za prenošenje električno-akustičkih oscilacija na zvučnik. SI. 9 pokazuje naročito celishodno srne-štanje zvučnika u kutiji naročite izrade. SI. 10 pokazuje grafički postignuta pre-imućstva poboljšanim ugrađivanjem postignuta. Konstruktivno izobraženje zvučnika vidi se iz sl. 1 do 4, pri čemu sl. I pokazuje zvučnik u izgledu sa strane i si. 2 zvučnik sa njegovom zaštitnom oplatom, i to spreda. Unutrašnja izrada vidi se sa slika 3 i 4. Između obe čvrste elektrode 1 i 2 drži se membrana pod zatezanjem. Membrana se sastoji od ranije pomenute aluminijeve legure a čvrste elektrode se sastoje od izolacionog materijala od takođe ranije opisanog sastava. Na stranama 4 i 5 okrenutim membrani elektrode odn. čvrste elektrode su prevučene sprovodljivim materijalom, koji je nanesen galvanskim putem ili pomoću postupka štrcanja sa metalom. Kao naročito jednostavno i celishodno pokazalo se nanošenje sloja kolo-idalng grafita u vodi rastvorljivog. Oblik elektroda vidi se neposredno sa 'dika na nacrtu. One se sastoje od ravnih ploča, koje su snabdevene mnogobrojnim kružnim i koncentričnim prorezima 6. Radijalno odstojanje između tih proreza opada prema ivici tako, da je srazmera čvrstih površina prema otvorima veća u sredini nego na obodu. Ovo ima za cilj, da u sredini učini većim nego što ie na Kraju odn. na rubu otpor, na koji nailazi za vreme osciliranja membrane vazduh, koji ulazi i izilazi na otvore i da tako oslabi rezonantni položaj ili sopstvene oscilacije membrane. Za ukrućenje izbušenih ploča služe koncentrična i radijalna rebra 7, čiji se položaj vidi sa slika 3 i 4. Radi stvaranja električne veze između sprovodljivih slojeva 4, 5 i priključnih klema 8 ugrađene su žice 9 u materijal ploče još prilikom presevanja iste. Membrana 3 se uglavljuje između rubova 10, 10’ obe čvrste elektrode, koje se pomoću vrtnjeva 11 stiskaju, pošto se ona (membrana) prethodno stavlja između dva naročito za montažu potrebna prstena 12, 12’ za zatezanje u aksijalnom pravcu (kao što je to na nacrtu dato strelom) i pomoću pomeranja ovih zatežućih prstenova u aksijalnom pravcu prema elektrodama đo-bija se jaka radijalna zategnutost. Posle u-vrtanja zatežućih vrtnjeva 11, koji prolaze kroz dovoljno prostrane otvore odn. rupe smeštene po ivici membrane, može se spoljašnji deo membrane, koji se nalazio uglavljen između zatežućih prstenova 12, 12’, otseći. Pošto jačina polja između obloga kondenzatora obrazovanog od membrane i o-be čvrste elektrode treba da bude što veća i pošto se jačina polja menja u kvadratu otstojanja između obloga, to se dobija potreba, da se učini razmak između membrane i svake od obe elektrode tako mali kako je to samo moguće i kako to baš dozvoljavaju oscilacije membrane, ali pošto membrana u sredini jače oscilira, što je prirodno, nego na ivicama, to srednji razmak između ove čvrste elektrode može biti povećan pritisnim vrtnjem 13, koji se vodi u jednoj od čvrstih elektroda (1) u odgovarajućim zavojnicama snabdevenoj rupi i jednim svojim krajem pritiskuje malu pritisnu ploču 14, koja je udubljena u sredini elektrode 2. i prilikom pritezanja drži obe elektrode za potrebnu meru na određenom odstojanju. Pošto su oscilacije membrane neobično male, to razmak između čvrstih elektroda može biti odgovarajući mali i kod visokih napona, koji nastaju na oblogama kondenzatora, postoji opasnost od proboja, a-ko se ovo ne spreči izolacionim slojevima naročite otpornosti na proboj. Pošto izolacioni slojevi leže u međuprostorima između membrane i čvrstih obloga kondenzatora, to oni istovremeno obrazuju jedan deo dielektrikuma, koji se u ostalom sastoji od vazduha. Stoga je uticaj izolacionog sloja na električnu jačinu polja takav, da se mora uzimati u obzir, te se mora izabrati takav izolacioni materijal, čija die-lektrična konstanta leži po mogućnosti visoko. Kao naročito odgovarajući su se pokazali produkti celuloze, naročito nitro-celuloza u obliku lakova ili listova, koji se nanose na oscilirajuće i mirujuće elektrode. Pri upotrebi ovoga materijala dovoljni su slojevi izolacije jačine manje od 0,1 mm. da bi se postigla sigurnost protiv proboja čak i kod napona do 4000 volta, i to potpuna sigurnost. Pri tome je bit- no, da se i ivice čvrstih elektroda, koje o-graničavaju proreze, na pouzdani način pokriju izolacionim materijalom, pošto kao što je poznato na oštrim ivicama naboj ima veliku gustinu pa usled toga i veliku naklonost ka probojima. Prilikom nanošenja laka na uobičajen način bi se sloj laka usled kohezione sile prilikom sušenja skupljao i na ivicama proreza bi bio vrlo slab tako, da bi baš najopasnija mesta o-stajala tako reći gola. Na si. 5 nacrta pret-stavljeno je, kako se od sloja laka na površini sprovodljivih obloga, kao i na stranama, koje ograničavaju proreze, može postići dovoljan jak izolacioni sloj 15, dok ivice 16 ostaju bez zaštitnog sloja odn. prevlake. Prema pronalasku se uklanja o-vaj nedostatak naročitim postupkom nanošenja izolacionog sloja odn. izolacionih slojeva, što će biti dalje opisano. Na čvrstu elektrodu se zalepi list 17 debljine oko 0,04 mm od nitroceluloze odgovarajućim Ipkom, na pr. lakom. Pri tome se taloži lak, kao što se vidi iz si. 6 naročito jako u uglovima 18, koji se obrazuju izolacionim slojem i stranama rupa odn. proreza čvrstih elektroda. Kada je lak osušen, tada se list malo rastopi rastvornim sretstvom na pr. acetonom. Ovo se vrši najbolje tako, da se čvrste elektrode postave tako, da list dođe dole a rebra gore. Rastvorno sredstvo može da se tada izlije na ploču i da dotle na njoj leži, dogod se ne postigne željeno dejstvo, t. j. dogod list ne izgubi njegovu vezu iznad proreza. Kada se pak ploča tada prevrne tako, da list leži ozgo, tada se priljubljuju zaostale ivice odn. rubovi oko ivica proreza, kao što se to videti može na si. 7 kod 19, te se na taj način postiže potpuna izolacija tih ivica. Nanošenjem više listova jedno na drugo može se još povećati čvrstina na proboj. Drugi jedan veoma celishodni i u rezultatima veoma pouzdani postupak sastoji se u tome, što se lakovi od kondenzacionih produkata formaldehida ili fenola ili laka od lanenog ulja sa kalofoniumom nanose na elektrode u tečnom stanju, pri čemu se na pr. elektrode potapaju u rastvoru izolacionog materijala. Radi postizanja dovoljno jakog sloja ovaj se postupak može više puta ponoviti, pri čemu se samo na to mora paziti, da se kod nanošenja svakog daljeg sloja izolacionog materijala ia-niji sloj ne rastvori opet u rastvornom sretstvu laka. Ovo se može postići zagre-vanjem, pri čemu gore navedeni izolacioni materijali prelaze u nerastvorljivo stanje. Radi stavljanja u dejstvo ranije opisanoga zvučnika potrebno je da se izabere naročiti raspored uključivanja s obzirom na zato potrebni vrlo visoki statički predna- pon, koji se kreće u redu veličina od oko 1000 volti. Raspored uključivanja je takav, da se prednapon daje uz upotrebu pomoćnog namotaja istoga transformatora i u-potrebom pomoćne anode od iste isprav-Ijačke cevi, koja daje ispravljeni napon za pogon pojačavajuće sprave. Time se raspored uključivanja može udesiti tako, da čvrste elektrode prema membrani dobijaju istoimeni prednaponski potencijal ili i na taj način da prednaponi na čvrstim elektrodama imaju suprotne oznake, pri čemu membrana dobi ja srednji potencijal. Poslednji raspored uključivanja je u njegovim bitnim delovima pretstavljen na si. 8 nacrta. Primarni namotaj 21 transformatora 21, 22 leži u mreži za osvetljen je. Kra^ jevi sekundarnog namotaja 22 su na poznati način vođeni na anode 23, 23’ dvo-krajne ispravljačke cevi 24, čija se katoda 25 na uobičajeni način greje namotajem 26. Takođe na poznat način je jedan srednji ogranak sekundarnog namotaja 22 spojen sprovodnikom 27 sa minus oolom i srednji ogranak grejnog namotaja 26 pomoću sprevodnika 28 sa plus polom kondenzatora 29. Od ovoga kondenzatora se uzima na uobičajeni način istosmisleni napon za pogon pojačavajuće sprave, od koje je na nacrtu pretstavljena samo krajnja cev 30. Naizmenični naponi se vode od pojačavajuće cevi 30 preko transformatora 31, 32 ka zvučniku 33. Prednapon se dobija na taj način, što se transformatoru za priključak na mrežu 21, 22 dodaje dopunski visoko naponski namotaj 34. Jedan kraj ovoga namotaja je preko sprevodnika 35 spojen sa dopunskom anodom 36 ispravljačke cevi 24. Od toga visokonaponskog namotaja uzeti i uz upotrebu ispravljačke cevi 24 ispravljeni prednapon vodi se neposredno preko sprevodnika 36’ i 42 na čvrstim spoljašnjim oblogama odn. oplatama 1 i 2 zvučnika 33. Sekundarni namotaj 32 pojačava jućeg transformatora spojen je kako sa membranom 3. tako i uz posredovanje kondenzatora 43 i 44 pomoću sprovodnika 45 i 46 sa čvrstim elektrodama 1 i 2 zvučnika, kojima se tako privode naizmenični naponi sa istim predznacima. Naizmenični naponi, koje daje pojačivač, povišavaju odn, umanjuju prednapon i tako proizvode razne sile, koje stavljaju membranu u oscilova-nje. Zvučnik se stavlja u pogon ovim rasporedom uključivanja, kada želimo da naročito dublji tonovi budu bolji. Usled većeg promenljivog kapaciteta poboljšava se reorodukcija dubokih tonova. Da bi odlike elektrostatičkog poboljšanog zvučnika, koii te naročito pogodan "a reprodukciju zvučnih ploča (gramofonskih ploča), potpuno došle do izražaja, ugra- đuje se on celishodno u kutiju naročite izrade, koja omogućava da se privede sluša-ocu sa obe strane oscilirajuće membrane zračeća energija. Osim toga se ugrađivanjem sprečava da se međusobno izravnaju dubokim frekvencama odgovarajuće oscilacije vazduha pre nego što one dospeju do uveta slušaoca. Na si. 9 je pretstavljen jedan primer takvog ugrađivanja, kod koga je na po sebi poznat način zajedno izgrađen radio prijemni aparat i gramofon. 49 je kutija, u čijem prednjem zidu vidimo ugrađen zvučnik 33. Zvučne oscilacije proizvedene od zadnje strane membrane odbija na više krivoliniski izvedeni zid 50, kao što to pokazuju strele, prema koso položenom poklopcu 31 kutije i ovaj ih u-pravlja u napred opet kao što pokazuju to odgovarajuće strele, (si. 9.). U šupljini između zvučnika i izvijene krivoliniske površine odn. krivoliniskog zida nalazeći se vazdušni stub ima kod uobičajenog odnosa dimenzija suda broj sopstvenih oscilacija u redu od oko 100 Herca. Time se o-bim frekvenca zvučnika bitno proširava na niže. Na si. 10 je pokazan stepen poboljšanja jedne krive zvučnog pritiska, koja je snimljena spravom po pronalasku. U dijagramu su preneseni na ordinati u Dyn/cm2 zvučni pritisak a na apscisi frekvence u Hercovima po logaritamskoj srazmeri. Izvučena neprekidnom linijom kriva a pokazuje u okolini frekvence od 100 Herca jako opadanje zvučnog pritiska, dakle nedostatak, koji se može ukloniti rezonantnim dejstvom oscilirajućeg vaz-dušnog stuba u kutiji, kao što to pokazuje isprekidana linija b. Uklanjanje ovoga nedostatka je takvo, da se ono vrši u bitnim razmerama t. j. ono ie od bitne važnosti za pronalazak Patentni zahtevi: 1. Elektrostatički zvučnik sa dve čvrste elektrode između kojih je smeštena membrana sposobna da osciluje. naznačen time, što se membrana sastoji od lista izrađenog od legure čistog aluminiiuma sa o-ko 0,25—0,4% silici juma, 0,35—0,39% gvozda, 0,1—0,15% bakra i 1,5—2,5% mag-nezijuma i što su čvrste elektrode izrađene od veštačke smole poznate pod imenom „Bakelit”, pri čemu su čvrste elektrode, i-nače na poznati način snabdevene sa prorezima (otvorima), izrađene u jednom lad-norn postupku presevanja i pored toga su snabdevene odn. prevučene slojem sprovodi jivog materijala, naročito sloiem grafita i to na stranama okrenutim membrani. 2. Postupak za pokrivanje delujućih strana elektroda zvučnika no zahtevu 1, sa izolacionim slojevima u obliku lakova ili listova visoke čvrstine na prebojnost, koji najbolje, ako se sastoje od celuloze, naznačen time, što se izolacioni slojevi iznad proreza (otvora) na elektrodama posle lepljenja na ove (elektrode) prevode tako u rastopine, da oni (slojevi) na mestima otvora gube svoju vezu te njihovi ostatci na ivicama (dronjci koji vise) pokrivaju ivice otvora (proreza na elektrodama). 3. Elektrostatički zvrčnik po zahtevima 1 i 2, sa raznoimenim spoljašnjim oblogama, naznačen time, što se prenos naizme-ničnih napona na zvučnik vrši preko transformatora, čiji je sekundarni namotaj spojen kako s jedne strane membranom, tako s druge strane, uz međuuključivanje kondenzatora, sa čvrstim elektrodama. 4. Elektrostatički zvučnik po jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je on ugrađen u prednjem zidu kutije, koja je snabdevena zvučnim površinama, koje bacaju (odbijaju) na više i pod odgovarajućim uglom zvuk, koji zrači zadnja strana membrane. '- om, !3i 9HB-I • d-ai O . aro : 4^0 JfMmbam su ra rsija s-jmo 8 orim -ir-f rr;.'br boo ai / - ; ' ,,-B- OBdS- = oi3i osi sa ojd -no -Jo Emiiaam en (ivaLoia) ino sb .a iicoJžBi E.'i c-O :vO ' <*£~ n dl %. 1 12 12' / Adpatent broj 972h ■ ' . [Dyn/imi] Adpatenthroj9721. 'Frequenjr [Hertz]