177352. lajstromszámú szabadalom • Villamos átlakító egység mechanikai rezgések vagy egyéb nyomásváltozások érzékelésére
3 177352 4 A kitűzött feladat megoldásához az a felismerés vezetett, hogy a membrán és a piezoelektromos átalakító között a közvetlen kapcsolat megvalósítható akkor is, ha a piezoelektromos átalakítót a membránba beépítjük. Ehhez azonban szakítani kellett a membránok klasszikus kialakításával, amelynél a membránt vékony, rendszerint fém lemezből készítették. A találmány szerint a membránt rugalmas műanyag membrántestből készítjük, és ennek belsejében helyezzük el a piezoelektromos átalakítót. A membrántest alkalmazása teljes védelmet nyújt a piezoelektromos átalakító kristálya részére, azt minden külső mechanikai behatástól óvja, ugyanakkor a közvetlen kapcsolat miatt a villamos jellemzők változatlanul kedvezőek maradnak. Járulékos előny származik a membrántest nagyobb mechanikai szilárdságából is, mert az ismert megoldásoknál a nagyobb külső erő hatások nemcsak a kristályt, hanem magát a lemezből készített membránt is könnyen megkárosíthatták. A szokásosnál vastagabb, rugalmas membránkiképzés az ilyen erőhatásokkal szemben jobban ellenáll. Egy előnyös kiviteli alakjánál a membrántest külső felületén villamosán vezető árnyékoló bevonat van kiképezve. A membrántest előállítása szempontjából előnyös az a kialakítás is, amelynél a membrántest két részből áll, és a piezoelektromos átalakító a külső rész belső falának támaszkodik. A kétrészes kiképzési mód előnyös, ha a membrántest külső része az átalakítót kívülről határoló oldalpalásttal van egybeépítve, és a belső rész ennek belső terében helyezkedik el. Az egyik elektród kivezetés és az árnyékoló bevonat megtakarítható, ha a membrántestnek a külső része villamosán vezető műanyagból készül. A membrántest előnyösen epoxi gyantából, polisztirolból, polipropilénből vagy ezekhez hasonló rugalmas műanyagból készülhet. A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti átalakító egység első kiviteli alakjának metszete, a 2. ábra az 1. ábrán vázolt átalakító egység, amelynek külső felületén árnyékoló bevonat van kialakítva, a 3. ábra két részből felépített membrántest metszete, a 4. ábra kétrészes membrántestet tartalmazó villamos átalakító metszete, ahol a membrántest külső része egyúttal az átalakító házának egy részét képezi, az 5. ábra a 2. ábrán vázolt átalakító egységet tartalmazó átalakító metszeti képe,- és a 6. ábra az 1. ábrán vázolt átalakító egység méretarányos kiviteli alakjának metszete. Az 1. ábrán a találmány szerinti átalakító egység legegyszerűbb kiviteli alakjának metszeti képét tüntettük fel, amely mindössze két szerkezeti elemből, azaz az 1 membrántestből és az ennek belsejében elhelyezett 2 piezoelektromos átalakítóból áll. A 2 piezoelektromos átalakító kör vagy téglalap alapú hasábocska, melynek szemközti lapfelületein elektródkivezetések vannak kiképezve, és ezekhez például forrasztással 3 és 4 kivezetők csatlakoznak. Az 1 membrántest célszerűen kör alakú és vastagsága nagyobb a 2 piezoelektromos átalakítóénál. A működés feltétele, hogy a 2 membrántest a ráható mechanikai hatásokat (elsősorban a membránszerű rezgésből származó hajlító és nyíró feszültségeket) a benne levő 2 piezoelektromos átalakítónak átadhassa. A 2 membrántestet ezért rugalmas műanyagból kell kialakítani. A 2 piezoelektromos átalakító elhelyezése többféleképpen megoldható, a legkézenfekvőbb elhelyezés a membrántest öntött kialakítása, mert ekkor az öntés és az ezt követő keményedés alatt a kristályra káros erőhatások nem keletkeznek. Az 1. ábrán vázolt kivitel már alkalmassá teszi a találmány szerinti átalakító egységet bármely azonos célú hagyományos átalakító membránjának helyettesítésére. A 2. ábrán vázolt kiviteli alak az 1. ábrán vázolttól annyiban tér el, hogy a 2 membrántest felső felületén villamosán vezető anyagú 5 árnyékoló bevonat van kialakítva, melynek célja az átalakító házának (5. ábra) a külső zavaró villamos terektől való teljes árnyékolása. Az 5 árnyékoló bevonat bármely ismert műanyag fémezési eljárással vagy vezető festékbevonat létesítésével kialakítható. A 3. ábrán az 1 membrántest két különböző anyagú la és lb részből áll. Az la rész villamosán vezető rugalmas műanyagból készül, ami szükségtelenné teszi az 5 árnyékoló bevonat kialakítását, továbbá a 2 piezoelektromos átalakító felső elektródfelületével közvetlenül érintkezik az 1 membrántest villamosán vezető felső la részével, így a 3 kivezető csatlakoztatásra nincs szükség. A kristály felső elektródfelületét az la részhez csatlakoztatott vagy végével abba beöntött esetleg besajtolt 6 huzal vezeti ki. Az 1 membrántest alsó lb része villamosán szigetelő rugalmas műanyag, amely öntéssel csatlakozik az la részhez. A kristály alsó elektródfelületét a 4 kivezető csatlakoztatja. A 4. ábrán a 3. ábrán vázolt kiviteli alak továbbfejlesztett változatát tüntettük fel, amelynél az 1 membrántest villamosán vezető la része egyúttal az átalakító házának a 7 oldalpalástját is képezi. A ház alját 10 zárólap zárja le és az így kialakult árnyékolt 9 belső térben az átalakítóhoz tartozó önmagában ismert 8 erősítő helyezhető el. Az átalakítót a 8 erősítő kisimpedanciás 11 vonala csatlakoztatja. A házon belül a 4 kivezető közvetlenül összeköthető a 8 erősítő bemenetével. A másik vezetéket az árnyékolt ház teste képezi. Az 5. ábrán lényegében a 4. ábrához hasonló kiviteli alakot tüntettünk fel, de itt a ház 7 oldalpalástja az 1 membrántesttől elkülönítetten van kiképezve. A ház most nem tartalmaz erősítőt. Az átalakító egység a 2. ábrán vázolt kialakítású. Az 1 membrántest 5 árnyékoló bevonata villamosán össze van kötve a fémből készített 7 oldalpalástjával. A 6. ábrán az 1. ábrán vázolt kiviteli alak léptékarányos kialakítását tüntettük fel. Az 1 » 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
