BE1019451A3

BE1019451A3 - METHOD OF MANUFACTURING A MEMBRANE FOR A MEASURING TRANSFORMER, SUCH A MEMBRANE, AND ALARM APPLICATION

Info

Publication number: BE1019451A3
Application number: BE2010/0496A
Authority: BE
Original assignee: Michiels Hugo Remi
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-07-03

Abstract

Een werkwijze voor het vervaardigen van een membraan (201) voor transducers,microfoons en alarmtoepassingen, welke werkwijze de stappen omvat van: het voorzien in een vlak membraan (101); het selecteren van een binnendiameterwaarde en een inclinatiewaarde; het aanbrengen van een voorspanning in dit vlak membraan (101) door een dieptrekpers, waarbij het vlak membraan (101) wordt omgevormd tot een bekervormige membraan (201) waarvan de binnendiameter (202) in hoofdzaak gelijk is aan de binnendiameterwaarde en waarvan de zijwandinclinatie (203) in hoofdzaak gelijk is aan de inclinatiewaarde, waarbij het bekervormig membraan (201) een stabiele resonantiefrequentie heeft die afhankelijk is van de binnendiameter (202) en van de zijwandinclinatie (203); en het langs een buitenste perimeter (301) afsnijden van het bekervormig membraan (201).A method of manufacturing a membrane (201) for transducers, microphones and alarm applications, the method comprising the steps of: providing a planar membrane (101); selecting an inside diameter value and an inclination value; applying a bias to this planar membrane (101) by a deep-drawing press, wherein the planar membrane (101) is transformed into a cup-shaped membrane (201) whose inner diameter (202) is substantially equal to the inner diameter value and whose side wall inclination ( 203) is substantially equal to the inclination value, wherein the cup-shaped membrane (201) has a stable resonant frequency that is dependent on the inner diameter (202) and the side wall inclination (203); and cutting the cup-shaped membrane (201) along an outer perimeter (301).

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een membraan voor een meettransformator.Method for manufacturing a membrane for a measuring transformer.

zo een membraan, en alarmtoepassingsuch a membrane, and alarm application

Gebied van de uitvinding [01J De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op het vervaardigen van membranen voor transducers, zoals bijvoorbeeld piëzo-elektrische transducers, voor het voortbrengen van geluidstrillingen of voor het ontvangen van geluidstrillingen. De uitvinding heeft meer speciaal betrekking op het vervaardigen van membranen die het op stabiele wijze reproduceren van een geselecteerd frequentiebereik of van meerdere geselecteerde frequenties met hoge amplitude (voor productie van geluid) tezamen met lage vervorming mogelijk maken.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the manufacture of transducer membranes, such as, for example, piezoelectric transducers, for generating sound vibrations or for receiving sound vibrations. The invention more particularly relates to the manufacture of membranes that enable stable reproduction of a selected frequency range or of multiple selected frequencies with high amplitude (for production of sound) together with low distortion.

[02] Dergelijke transducers worden in alarmtoepassingen gebruikt welke in de context van de onderhavige octrooiaanvrage sirenes, claxons, alarmsystemen, rèserve-alarmsystemen, inrichtingen voor hoorbare waarschuwingen, en dergelijke omvatten, die typisch in voertuigen worden gebruikt. De transducers worden gebruikt in toepassingen die voor buitenshuis gebruik zijn bedoeld en dienen in hoge mate betrouwbaar te zijn (levensduur van 200 uur of meer in een continu werkzame stand) en een laag stroomverbruik (bij voorkeur minder dan 500 mA) te hebben, en dienen aangedreven te worden door recent ontwikkelde geïntegreerde schakelingen voor het selecteren van de toonfuncties. De alarminrichtingen worden gebruikelijk vervaardigd met verschillende toonfuncties, zoals een continue toon (met een enkele vooraf bepaalde frequentie), met tussenpozen (afwisseling schakelend tussen twee of meer frequenties), frequentiesleep (variërend van één frequentie naar een andere), zanger (discontinue schommeling tussen een lagere en hogere frequentie) en toepassingafhankelijke toonfuncties.Such transducers are used in alarm applications which, in the context of the present patent application, include sirens, horns, alarm systems, reserve alarm systems, audible warning devices, and the like, which are typically used in vehicles. The transducers are used in applications intended for outdoor use and should be highly reliable (service life of 200 hours or more in a continuous operating position) and have a low power consumption (preferably less than 500 mA), and should be driven by recently developed integrated circuits for selecting the tone functions. The alarm devices are usually manufactured with different tone functions, such as a continuous tone (with a single predetermined frequency), with intervals (alternating between two or more frequencies), frequency drag (varying from one frequency to another), singer (discontinuous fluctuation between lower and higher frequency) and application dependent tone functions.

Achtergrond van de uitvinding [03] Membranen voor transducers die door middel van werkwijzen volgens de stand der techniek zijn vervaardigd, zijn gebruikelijk plat en kunnen niet op stabiele wijze een geselecteerde frequentie of een geselecteerde toonfunctie produceren. De frequentie die door het membraan wordt geproduceerd, verandert in samenhang met vochtgehalte, gasdichtheid, temperatuur, schokken, vibraties, productieprocessen, en dergelijke.Background of the Invention [03] Transducer membranes made by prior art methods are usually flat and cannot stably produce a selected frequency or tone function. The frequency produced by the membrane changes in conjunction with moisture content, gas density, temperature, shocks, vibrations, production processes, and the like.

[04] Bovendien veroorzaken bestaande membranen die in piëzo-elektrische transducers worden gebruikt en continu bij bepaalde frequenties aan een maximaal voltage onderhevig zijn microbarsten in de piëzo-keramische schijf. Deze microbarsten kunnen als gevolg van de hoge spanningen die in het piëzo-materiaal wordt geïnduceerd zelfs leiden tot breuklijnen. De microbarsten in de piëzo-keramische schijf zijn het resultaat van chaotische vibratiepatronen voortkomende uit de harmonischen die in het membraan worden opgewekt. De microbarsten zijn eveneens het resultaat van infrageluiden met een frequentie die lager is dan de aandrijffrequentie en resonantiefrequentie van het membraan.[04] In addition, existing membranes used in piezoelectric transducers and continuously subject to maximum voltage at certain frequencies cause micro-cracks in the piezo-ceramic disk. These micro cracks can even lead to fault lines due to the high stresses induced in the piezo material. The micro cracks in the piezo-ceramic disk are the result of chaotic vibration patterns arising from the harmonics generated in the membrane. The micro-cracks are also the result of infra sounds with a frequency that is lower than the drive frequency and resonance frequency of the membrane.

[05] De infrageluiden zijn afhankelijk van de ophanging van het membraan. De akoestische golf die zich in het membraan voortplant en de rand van het membraan en de behuizing overbrugt, wordt door een complex systeem in chaos versterkt of gedempt. De energie die een gedeeltelijke buiging van het membraan veroorzaakt, is tot een scherpe lijn geconcentreerd en het keramische materiaal van de piëzo krijgt barsten als gevolg van buitensporige spanningen in een tijdspan van bijvoorbeeld 1/3000 seconde.[05] The infrasound depends on the suspension of the membrane. The acoustic wave propagating in the membrane and bridging the edge of the membrane and the housing is amplified or muted in chaos by a complex system. The energy that causes a partial bending of the membrane is concentrated to a sharp line and the ceramic material of the piezo will burst as a result of excessive stresses in a time span of, for example, 1/3000 seconds.

[06] Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze voor het vervaardigen van een membraan voor transducers in alarmtoepassingen te beschrijven die de hierboven geïdentificeerde tekortkomingen uit de stand der techniek niet heeft. Het is met name een doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze voor het vervaardigen van een membraan te beschrijven dat toelaat een frequentie of een toonfunctie stabiel te reproduceren met een verminderd risico op microbarsten in het piëzo-keramische element dat het membraan gedurende zijn werking exciteert. Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een overeenkomende pers, membraan en tranducer voor alarmtoepassingen te beschrijven.It is an object of the present invention to describe a method for manufacturing a transducer diaphragm in alarm applications that does not have the shortcomings of the prior art identified above. In particular, it is an object of the present invention to describe a method of manufacturing a membrane that allows a frequency or tone function to be stably reproduced with a reduced risk of micro-cracks in the piezo-ceramic element that the membrane excites during its operation . It is a further object of the present invention to describe a corresponding press, membrane and tranducer for alarm applications.

Samenvatting van de uitvinding [07] In overeenstemming met de onderhavige uitvinding zijn de hierboven geïdentificeerde tekortkomingen uit de stand der techniek overwonnen door een werkwijze voor het vervaardigen van een membraan voor transducers, microfoons en alarmtoepassingen, zoals gedefinieerd door conclusie 1, omvattende de stappen van: - het voorzien in een vlak membraan; - het selecteren van een binnendiameterwaarde en een inclinatiewaarde; - het aanbrengen van een voorspanning op het vlak membraan door een sliptrekpers of dieptrekpers, waarbij het vlak membraan wordt omgevormd tot een bekervormige membraan waarvan de binnendiameter in hoofdzaak gelijk is aan de binnendiameterwaarde en waarvan de zijwandinclinatie in hoofdzaak gelijk is aan de inclinatiewaarde, waarbij het bekervormig membraan een stabiele resonantieffequentie heeft die afhankelijk is van de binnendiameter en van de zijwandinclinatie; en - het langs een buitenste omtrek afsnijden van de bekervormige membraan.Summary of the Invention In accordance with the present invention, the above-identified shortcomings from the prior art have been overcome by a method for manufacturing a membrane for transducers, microphones and alarm applications, as defined by claim 1, comprising the steps of : - providing a flat membrane; - selecting an inner diameter value and an inclination value; - applying a bias to the flat membrane by a slip-drawing press or deep-drawing press, wherein the flat membrane is converted into a cup-shaped membrane whose inner diameter is substantially equal to the inner diameter value and whose sidewall inclination is substantially equal to the inclination value, the cup-shaped membrane has a stable resonance frequency that is dependent on the inner diameter and the sidewall inclination; and - cutting the cup-shaped membrane along an outer circumference.

[08] Het is uiteraard algemeen bekend dat de resonantieffequentie van een vlak membraan wordt gegeven door de formule:[08] It is of course well known that the resonance frequency of a flat membrane is given by the formula:

(1)(1)

Hierin: vertegenwoordigt Fr de resonantieffequentie van het membraan; vertegenwoordigt t de dikte van het membraan; vertegenwoordigt S het oppervlak van het membraan; vertegenwoordigt γ de Young-modulus van het membraan; vertegenwoordigt d de dichtheid van het membraan; en vertegenwoordigt r de Poisson-verhouding van het membraan.Herein: Fr represents the resonance frequency of the membrane; t represents the thickness of the membrane; S represents the surface of the membrane; γ represents the Young modulus of the membrane; d represents the density of the membrane; and r represents the Poisson ratio of the membrane.

Door het omvormen van een vlak membraan met een sliptrekpers krijgt het platte centrale deel van de bekervormige membraan een difinitieve, stabiele diameter. De vorm daarvan zal als een gevolg van de voorspanning die door het sliptrekproces is geïnduceerd stabiel blijven. Bovendien krijgt het vlak centrale gedeelte van het bekervormig membraan een stabiele dikte. Als een gevolg daarvan wordt de resonantiefrequentie van het membraan tot zijn definitieve waarde gebracht aangezien de dikte t van het membraan, het oppervlak S, de Young-modulus γ, de Poisson verhouding r en de dichtheid door één enkele slag van de sliptrekpers op stabiele wijze zijn vastgelegd.By converting a flat membrane with a slip-drawing press, the flat central part of the cup-shaped membrane acquires a differential, stable diameter. Its shape will remain stable as a result of the bias induced by the slip pulling process. Moreover, the flat central portion of the cup-shaped membrane has a stable thickness. As a result, the resonance frequency of the membrane is brought to its final value since the thickness t of the membrane, the surface S, the Young-modulus γ, the Poisson ratio r and the density by a single stroke of the slip-pull press are stably are defined.

[09] Testen bij een maximaal voltage van 60 V resulteerden in een haalbare geluidsdruk van ten minste 102 dBA gemeten op een afstand van 2 meter een stroomverbruik van 500 mA. Met andere woorden, het bekervormig membraan dat volgens de onderhavige uitvinding is vervaardigd, verbetert de kwaliteitfactor van het vibrerende diafragma bij resonantiefrequentie aanzienlijk terwijl het stroomverbruik in vergelijking tot elektromagnetische alternatieven laag blijft. Er werden geen microbarsten waargenomen dankzij het filtrerend effect op infrasone vibraties en harmonischen als resultaat van de stabiele bekervormige ophanging.[09] Tests at a maximum voltage of 60 V resulted in a feasible sound pressure of at least 102 dBA measured at a distance of 2 meters and a current consumption of 500 mA. In other words, the cup-shaped membrane made in accordance with the present invention considerably improves the quality factor of the vibrating diaphragm at resonance frequency while the power consumption remains low compared to electromagnetic alternatives. No micro cracks were observed due to the filtering effect on infrasonic vibrations and harmonics as a result of the stable cup-shaped suspension.

[10] De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, zoals gedefinieerd door conclusie 2, kan optioneel verder de stap omvatten van het buigen van de buitenste omtrek van het bekervormig membraan waarbij het bekervormig membraan zodanig wordt omgevormd dat deze een rand heeft.The method of the present invention, as defined by claim 2, may optionally further comprise the step of bending the outer circumference of the cup-shaped membrane, the cup-shaped membrane being shaped to have an edge.

[11] Op deze wijze kan het membraan door middel van de rand in een behuizing of aan een ondersteunende wand worden gefixeerd.[11] In this way the membrane can be fixed by means of the edge in a housing or on a supporting wall.

[12] De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding omvat verder eventueel de stap van het in een behuizing plaatsen van de buitenste omtrek van het bekervormig membraan.The method according to the present invention further optionally comprises the step of placing the outer circumference of the cup-shaped membrane in a housing.

[13] De combinatie van het membraan en de behuizing vormt een waterdichte en stofresistente ruimte voor componenten zoals bijvoorbeeld een piëzo-keramisch excitatieelement dat op het membraan kan worden gelijmd; [14] Naast een werkwijze heeft de onderhavige uitvinding ook betrekking op een sliptrekpers voor het gebruik in een dergelijke werkwijze, waarbij de dieptrekpers wordt gedefinieerd door conclusie 4 en omvat: - een cilindrische ruimte met een selecteerbare diepte; - een opening voor het vóór de cilindrische ruimte positioneren van het vlak membraan; - een verwijderbare dieptrekstempel met selecteerbare diameter; en - een veer met regelbare spanning om de verwijderbare dieptrekstempel in de richting van de ruimte te drukken.[13] The combination of the membrane and the housing forms a watertight and dust-resistant space for components such as, for example, a piezo-ceramic excitation element that can be glued to the membrane; [14] In addition to a method, the present invention also relates to a slip-pull press for use in such a method, wherein the deep-draw press is defined by claim 4 and comprises: - a cylindrical space with a selectable depth; - an opening for positioning the flat membrane in front of the cylindrical space; - a removable deep-drawing stamp with a selectable diameter; and - a spring with adjustable tension for pressing the removable deep drawing stamp in the direction of the space.

[15] De diepte van de cilindrische ruimte is regelbaar door middel van bewegende delen. Door het afstellen van de diepte van de ruimte en het selecteren van de diameter van de dieptrekstempel worden zowel de binnendiameter alsook de zijwandinclinatie van het bekervormig membraan gedefinieerd. Door het afstellen van de spanning voor het persen, zullen de dichtheid van het bekervormig membraan en de Young-modulus op hun definitieve en stabiele waarden worden ingesteld. Als een consequentie daarvan wordt eveneens de resonantiefrequentie bepaald.[15] The depth of the cylindrical space is adjustable by means of moving parts. By adjusting the depth of the space and selecting the diameter of the deep-drawing stamp, both the inner diameter and the sidewall inclination of the cup-shaped membrane are defined. By adjusting the tension before pressing, the density of the cup-shaped membrane and the Young modulus will be adjusted to their final and stable values. As a consequence thereof, the resonance frequency is also determined.

[16] De huidige uitvinding heeft verder betrekking op een bekervormig membraan voor transducers, microfoons en alarmtoepassingen, zoals gedefinieerd door conclusie 5, waarbij het bekervormig membraan in overeenstemming met de werkwijze volgens conclusie 1 is vervaardigd.The present invention further relates to a cup-shaped membrane for transducers, microphones and alarm applications, as defined by claim 5, wherein the cup-shaped membrane is made in accordance with the method of claim 1.

[17] Zoals gedefinieerd door conclusie 6, heeft de onderhavige uitvinding bovendien betrekking op een inrichting voor alarmtoepassingen omvattende een of meer bekervormige membranen die in overeenstemming met de werkwijze volgens conclusie 1 zijn vervaardigd, waarbij de membranen gelijke of verschillende diameters hebben, en aan elke bekervormige membraan een piëzo-elektrisch element is bevestigd voor het exciteren van het bekervormig membraan.[17] As defined by claim 6, the present invention furthermore relates to a device for alarm applications comprising one or more cup-shaped membranes manufactured in accordance with the method according to claim 1, wherein the membranes have the same or different diameters, and at each cup-shaped membrane a piezoelectric element is attached for exciting the cup-shaped membrane.

[18] De inrichting voor alarmtoepassingen volgens de uitvinding is in staat om op stabiele wijze een akoestische luide toon te genereren en kan in een auto, vrachtwagen, tractor, SUV, bestelwagen, bus, militair voertuig, en dergelijke worden geïnstalleerd. Dankzij de piëzo-elektrische excitatie heeft de alarminrichting een erg laag stroomverbruik en is er geen EMC verontreiniging. Wanneer een behuizing op de buitenste omtrek van het bekervormig membraan wordt geplaatst en het piëzo-elektrisch element aan de binnenkant van de behuizing wordt geplaatst, dan wordt de alarminrichting waterdicht en stofresistent. De alarminrichting heeft verder in vergelijking tot elektro-magnetische varianten een laag gewicht en is schokresistent. De alarminrichting kan meerdere claxons bevatten, waarbij elk een bekervormig membraan bevat dat volgens de huidige uitvinding is vervaardigd en welke membraan door een piëzo-elektrisch element wordt geëxciteerd. Indien membranen van verschillende diameters worden gebruikt, zullen hun resonantiefrequenties eveneens verschillen waardoor een complex spectrum van flutterende frequenties kan worden gegenereerd.The alarm application device according to the invention is capable of stably generating an acoustically loud tone and can be installed in a car, truck, tractor, SUV, van, bus, military vehicle, and the like. Thanks to the piezoelectric excitation, the alarm device has a very low power consumption and there is no EMC contamination. When a housing is placed on the outer circumference of the cup-shaped membrane and the piezoelectric element is placed on the inside of the housing, the alarm device becomes watertight and dust-resistant. Furthermore, the alarm device has a low weight in comparison to electromagnetic variants and is shock resistant. The alarm device may comprise a plurality of horns, each comprising a cup-shaped membrane manufactured in accordance with the present invention and which membrane is excited by a piezoelectric element. If membranes of different diameters are used, their resonance frequencies will also differ, whereby a complex spectrum of fluttering frequencies can be generated.

Dankzij de bekervormige vorm is de sirene waterdicht en kan deze voor toepassingen die voor buitenshuis zijn bedoeld worden gebruikt.Thanks to its cup-shaped shape, the siren is watertight and can be used for outdoor applications.

119] De inrichting voor alarmtoepassingen volgens de onderhavige uitvinding, zoals gedefinieerd door conclusie 7, omvat eventueel verder een elektronisch schakelcircuit voor het genereren van een rechthoekige of complexe golf voor het aandrijven van het piëzo-elektrische element.119] The alarm application device according to the present invention, as defined by claim 7, optionally further comprises an electronic switching circuit for generating a rectangular or complex wave for driving the piezoelectric element.

[20] De rechthoekige golf heeft een hoog gehalte aan harmonischen. Met name wanneer de sirene uit meerdere claxons bestaat die simultaan met dezelfde rechthoekig golf worden aangedreven, zal het geproduceerde geluid een complexe samenstelling hebben van harmonischen en flutterende effecten. Zowel de frequenties alsook de flutterende effecten blijven stabiel. In het geval er geen rechthoekige golf voor het aandrijven van het piëzo-elektrische element wordt gebruikt, kan een complexe golf met een specifieke vorm (bijvoorbeeld zaagtand) worden gebruikt.[20] The rectangular wave has a high level of harmonics. In particular, if the siren consists of several horns that are simultaneously driven with the same rectangular wave, the sound produced will have a complex composition of harmonics and fluttering effects. Both the frequencies and the fluttering effects remain stable. In case no rectangular wave is used to drive the piezoelectric element, a complex wave with a specific shape (e.g. sawtooth) can be used.

Korte beschrijving van de figuren [21] Fig. 1 illustreert een eerste stap in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding; [22] Fig. 2 illustreert een tweede stap in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding; [23] Fig. 3 illustreert een derde stap in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding; [24] Fig. 4 illustreert een vierde stap in een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding; [25] Fig. 5 toont de frequentierespons van een vlak membraan, een eerste bekervormig membraan volgens de onderhavige uitvinding en een tweede bekervormig membraan volgens de onderhavige uitvinding; [26] Fig. 6 illustreert een eerste uitvoeringsvorm van een alarm bevattende twee membranen volgens de onderhavige uitvinding; [27] Fig. 7 en Fig. 8 tonen respectievelijk een vooraanzicht en bovenaanzicht van het alarm dat door Fig. 6 wordt geïllustreerd; [28] Fig. 9 illustreert een tweede uitvoeringsvorm van een alarm bevattende drie membranen volgens de onderhavige uitvinding; en [29] Fig. 10, Fig. 11 en Fig. 12 tonen respectievelijk een bovenaanzicht, een vooraanzicht en zijaanzicht van het alarm dat door Fig. 9 wordt geïllustreerd.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [21] FIG. 1 illustrates a first step in an embodiment of the method according to the present invention; FIG. 2 illustrates a second step in an embodiment of the method according to the present invention; FIG. 3 illustrates a third step in an embodiment of the method according to the present invention; FIG. 4 illustrates a fourth step in an embodiment of the method according to the present invention; FIG. 5 shows the frequency response of a flat membrane, a first cup-shaped membrane according to the present invention and a second cup-shaped membrane according to the present invention; FIG. 6 illustrates a first embodiment of an alarm comprising two membranes according to the present invention; FIG. 7 and FIG. 8 show, respectively, a front view and a top view of the alarm shown in FIG. 6 is illustrated; FIG. 9 illustrates a second embodiment of an alarm comprising three membranes according to the present invention; and [29] FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show a top view, a front view and a side view of the alarm shown by FIG. 9 is illustrated.

Gedetailleerde beschrijving van uitvoeringsvorm(en) [30] Fig. 1 - Fig. 4 illustreren de werkwijze voor de omvorming van vel - tot -bekervorm voor een membraan dat volgens de onderhavige uitvinding is vervaardigd. In de eerste stap, geïllustreerd door Fig. 1, wordt een vlak membraan of vel 101 in de opening van een dieptrekpers, die is voorzien van om het vlak membraan 101, vast te houden. Fig. 1 toont verder dat de dieptrekpers een cilindrische ruimte 103 heeft waarvan de diepte door het bewegen van deel 105 selecteerbaar of regelbaar is. Aan de tegenoverliggende zijde van het vlak membraan 101 toont Fig. 1 een dieptrekstempel 102 waarvan de diameter selecteerbaar is. Met andere woorden, deel 106 kan worden verwijderd en worden vervangen door een alternatieve dieptrekstempel waarvan het cilindrische hoofd een kleinere of grotere diameter dan de dieptrekstempel 102 heeft. In een tweede stap, geïllustreerd door Fig. 2, wordt het vlak membraan 101 omgevormd tot een bekervormig membraan 201 met binnendiameter 202 en zijwandinclinatie 203. Deze omvorming wordt gerealiseerd door het in de ruimte 103 drukken van de dieptrekstempel 102 met een bepaalde druk die selecteerbaar is, bijvoorbeeld door het afstellen van een veer die de dieptrekstempel 102 aandrijft. Als een gevolg van de geselecteerde diepte van de ruimte, de geselecteerde diameter van de dieptrekstempel en de geselecteerde druk, zal de bekervormig membraan 203 een vooraf bepaalde diameter 202 en een vooraf bepaalde zijwandinclinatie 203 hebben. Bovendien zijn als een gevolg van de voorspanning die in de stap van het sliptrekken is aangebracht de dichtheid en de Young-modulus tot een definitieve en stabiele waardevastgelegd, zoals geïllustreerd door Fig. 2. In de derde stap, geïllustreerd door Fig. 3, wordt het bekervormig membraan langs zijn buitenste omtrek 301 afgesneden. In een optionele vierde stap, geïllustreerd door Fig. 4, kan de buitenomtrek van het bekervormig membraan worden gebogen voor het vormen van een rand 401 die geschikt is voor plaatsing in een behuizing of bevestiging aan een ondersteunende wand.Detailed description of embodiment (s) [30] FIG. 1 - FIG. 4 illustrate the sheet to cup shape transformation process for a membrane made in accordance with the present invention. In the first step, illustrated by FIG. 1, becomes a flat membrane or sheet 101 in the opening of a deep drawing press provided to hold the flat membrane 101. FIG. 1 further shows that the deep-drawing press has a cylindrical space 103 whose depth can be selected or adjusted by moving part 105. On the opposite side of the flat membrane 101, FIG. 1 a deep-drawing stamp 102, the diameter of which is selectable. In other words, part 106 can be removed and replaced with an alternative deep-drawing stamp whose cylindrical head has a smaller or larger diameter than the deep-drawing stamp 102. In a second step, illustrated by FIG. 2, the flat membrane 101 is transformed into a cup-shaped membrane 201 with inner diameter 202 and side wall inclination 203. This transformation is realized by pressing the deep-drawing stamp 102 into the space 103 with a certain pressure that is selectable, for example by adjusting a spring which drives the deep drawing stamp 102. As a result of the selected depth of the space, the selected diameter of the deep drawing punch and the selected pressure, the cup-shaped membrane 203 will have a predetermined diameter 202 and a predetermined sidewall inclination 203. Moreover, as a result of the bias applied in the slip-drawing step, the density and the Young-modulus have been fixed to a definitive and stable value, as illustrated in FIG. 2. In the third step, illustrated by FIG. 3, the cup-shaped membrane is cut off along its outer circumference 301. In an optional fourth step, illustrated by FIG. 4, the outer circumference of the cup-shaped membrane can be bent to form an edge 401 suitable for placement in a housing or attachment to a supporting wall.

[31] Fig. 5 vergelijkt de frequentierespons 502 en 503 van twee bekervormige membranen die volgens de werkwijze die is geïllustreerd door Fig. 1-4 zijn vervaardigd met de frequentiereactie 501 van een vlak membraan. Het eerste bekervormig membraan, waarvan de frequentierespons in Fig. 5 referentie 502 heeft, heeft een binnendiameter van 21 mm. Het tweede bekervormig membraan, waarvan de frequentierespons in Fig. 5 referentie 503 heeft, heeft een binnendiameter van 23 mm. Zoals kan worden verwacht naar aanleiding van de formule (1), neemt met toenemende diameter van de bekervorm de resonantiefrequentie af. De bekervormige membranen, waarvan de frequentierespons 502 en 503 in Fig. 5 worden weergegeven, zijn betreffende de stabiliteit van hun resonantiefrequenties gunstiger dan het vlak membraan met frequentierespons 501. Als een gevolg van de ophanging van het bekervormig membranen is de natuurlijke frequentie en vibratiekwaliteit van de membranen veel beter gereguleerd dan met een vlak membraan.FIG. 5 compares the frequency response 502 and 503 of two cup-shaped membranes that according to the method illustrated in FIG. 1-4 are made with the frequency response 501 of a flat membrane. The first cup-shaped membrane, whose frequency response in FIG. 5 has reference 502, has an inner diameter of 21 mm. The second cup-shaped membrane, whose frequency response in FIG. 5 has reference 503, has an inner diameter of 23 mm. As can be expected with reference to the formula (1), the resonance frequency decreases with increasing diameter of the cup shape. The cup-shaped membranes, the frequency response 502 and 503 of which are shown in FIG. 5, regarding the stability of their resonance frequencies are more favorable than the flat membrane with frequency response 501. As a result of the suspension of the cup-shaped membranes, the natural frequency and vibration quality of the membranes is much better regulated than with a flat membrane.

[32] Fig. 6 toont een auto-alarm 600 met twee korenvormige claxons 603 en 604 met verschillende diameters. Claxon 603 heeft een grotere diameter en houdt een bekervormige membraan 601 met een diameter van 80 mm vast. Claxon 604 houdt een tweede bekervormige membraan 602 met een diameter van 51 mm. Aan beide bekervormige membranen, 601 en 602, is aan de achterkant een piëzo-elektrisch excitatieelement gelijmd. Dit piëzo-elektrische excitatieelement wordt gedreven door een rechthoekig golfsignaal dat wordt gegenereerd door een IC-controller die zich ofwel extern ofwel intem ten opzichte van de behuizing 605 van het alarm bevindt. Fig. 7 en Fig. 8 tonen verschillende aanzichten van hetzelfde alarm 600. De rechthoekige golf bevat alle harmonischen en de reactietijd van de piëzo-elektrische excitatieelementen is in de orde van grootte van microseconden. Als resultaat daarvan kunnen alle frequenties tot 100 kHz worden gereproduceerd. De harmonischen van de twee bekervormige membranen zullen mengen en een complexe toonfunctie met flutterende frequenties genereren, die geschikt is voor toepassingen zoals claxons van voertuigen en veiligheidsalarmen.FIG. 6 shows a car alarm 600 with two corn-shaped horns 603 and 604 with different diameters. Horn 603 has a larger diameter and holds a cup-shaped membrane 601 with a diameter of 80 mm. Horn 604 holds a second cup-shaped membrane 602 with a diameter of 51 mm. A piezoelectric excitation element is glued to both cup-shaped membranes, 601 and 602, at the rear. This piezoelectric excitation element is driven by a rectangular wave signal that is generated by an IC controller located either externally or intemally with respect to the housing 605 of the alarm. FIG. 7 and FIG. 8 show different views of the same alarm 600. The rectangular wave contains all harmonics and the response time of the piezoelectric excitation elements is of the order of microseconds. As a result, all frequencies up to 100 kHz can be reproduced. The harmonics of the two cup-shaped membranes will mix and generate a complex tone function with fluttering frequencies, suitable for applications such as vehicle horns and safety alarms.

[33] Fig. 9 toont een variant van het auto-alarm 900 met drie korenvormige claxons 904, 905 en 906. De centrale claxon 904 houdt een bekervormige membraan 901 vast met een diameter die groter is dan de diameter van de respectievelijke bekervormige membranen 902 en 903 die door claxons 905 en 906 worden vastgehouden. De twee membranen met gelijke diameters, 902 en 903, dwingen het algehele volume van de hoge frequentie component in de richting van het spectrum van het flutterende geluidsspectrum dat door auto-alarm 900 wordt gegenereerd. Het auto-alarm 900 is waterdicht en stofresistent gemaakt door de behuizing 907 waar de membranen 901, 902 en 902 afdichtend in bevestigd zijn. Fig. 10, Fig. 11 en Fig. 12 tonen verschillende aanzichten van hetzelfde alarm 900 met drie claxons.FIG. 9 shows a variant of the auto-alarm 900 with three corn-shaped horns 904, 905 and 906. The central horn 904 holds a cup-shaped membrane 901 with a diameter larger than the diameter of the respective cup-shaped membranes 902 and 903 that pass through horns 905 and 906 are being held. The two membranes of equal diameters, 902 and 903, force the overall volume of the high frequency component toward the spectrum of the fluttering sound spectrum generated by auto-alarm 900. The auto-alarm 900 is made waterproof and dust-resistant through the housing 907 in which the membranes 901, 902 and 902 are sealed. FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show different views of the same alarm 900 with three horns.

[34] Hoewel de onderhavige uitvinding wordt geïllustreerd door te verwijzen naar specifieke uitvoeringsvormen, zal het voor deskundigen op dit gebied duidelijk moeten zijn dat de uitvinding niet wordt beperkt tot de details van de voorgaande illustratieve uitvoeringsvormen en dat de onderhavige uitvinding uitvoeringsvormen kan hebben met verschillende veranderingen en modificaties zonder af te wijken van het doel van de uitvinding verlaten. De onderhavige uitvoeringsvormen dienen daarom in alle aspecten te worden beschouwd als illustratief en niet als beperkend, de beschermingsomvang van de uitvinding wordt weergegeven door de toegevoegde conclusies in plaats van door de voorgaande beschrijving en alle veranderingen die de betekenis hebben van, en in enige mate equivalent zijn aan, de conclusies worden daarom bedoeld als vallende onder deze beschermingsomvang. Met andere woorden dient de uitvinding beschouwd te worden als omvattende elke en alle modificaties, variaties of equivalenten die binnen de beschermingsomvang van de onderliggende basisprincipes vallen en waarvan de essentiële kenmerken in de conclusies van deze octrooiaanvrage worden beschreven. Er dient verder door de lezer van deze octrooiaanvrage begrepen te worden dat de woorden “omvattende” of “omvatten” geen andere elementen of stappen uitsluiten, dat het woord “een” geen meervoud uitsluit en dat één enkel element aan de functies van verschillende middelen die in de conclusies worden aangehaald kan voldoen. Geen van de referentietekens in de conclusies dient te worden beschouwd als beperkend voor de betreffende bijbehorende conclusies. De termen “eerste”, “tweede”, derde”, “a”, “b”, “c” en dergelijke, wanneer deze in de beschrijving of in de conclusies worden gebruikt, zijn geïntroduceerd om een onderscheid te maken tussen vergelijkbare elementen of stappen en hoeven niet noodzakelijk een opeenvolgende of chronologische volgorde te beschrijven. Op vergelijkbare wijze zijn de termen “bovenzijde”, “onderzijde”, “boven”, “onder” en dergelijke voor beschrijvende doeleinden geïntroduceerd en hoeven deze niet noodzakelijk voor relatieve posities te staan. Er dient begrepen te worden dat de zodanig gebruikte termen onder geschikte omstandigheden uitwisselbaar zijn en dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn om te werken in overeenstemming met de onderhavige uitvinding in andere volgordes, of in oriëntaties die verschillen van die die hierboven zijn beschreven of geïllustreerd.Although the present invention is illustrated by referring to specific embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to the details of the foregoing illustrative embodiments and that the present invention may have embodiments with different leave changes and modifications without departing from the object of the invention. The present embodiments are therefore to be considered in all aspects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being represented by the appended claims rather than by the foregoing description and all changes which have the meaning of, and to some extent equivalent to, the claims are therefore intended to fall within the scope of this protection. In other words, the invention is to be considered as comprising any and all modifications, variations or equivalents that fall within the scope of the underlying basic principles and whose essential features are described in the claims of this patent application. It should further be understood by the reader of this patent application that the words "comprising" or "include" do not exclude other elements or steps, that the word "one" does not exclude a plural and that a single element of the functions of different means that cited in the claims. None of the reference marks in the claims is to be construed as limiting the respective associated claims. The terms "first", "second", third "," a "," b "," c "and the like, when used in the description or in the claims, have been introduced to distinguish between similar elements or steps and do not necessarily have to describe a sequential or chronological order. Similarly, the terms "top", "bottom", "top", "bottom" and the like have been introduced for descriptive purposes and do not necessarily represent relative positions. It is to be understood that the terms used in this way are interchangeable under suitable conditions and that embodiments of the invention are capable of operating in accordance with the present invention in other sequences, or in orientations different from those described or illustrated above. .

Claims

A method of manufacturing a diaphragm (201) for transducers, microphones and alarm applications, the method comprising the steps of: - providing a flat diaphragm (101); - selecting an inner diameter value and an inclination value; applying a bias in this flat diaphragm (101) by a deep-drawing press, the flat diaphragm (101) being transformed into a cup-shaped diaphragm (201) whose inner diameter (202) is substantially equal to the inner diameter value and whose sidewall inclination ( 203) is substantially equal to the inclination value, the cup-shaped membrane (201) having a stable resonance frequency that is dependent on the inner diameter (202) and on the sidewall inclination (203); and - cutting the cup-shaped membrane (201) along an outer perimeter (301).

A method of manufacturing a membrane (201) according to claim 1, further comprising the step of bending the outer perimeter (301) of the cup-shaped membrane (201) wherein the cup-shaped membrane (201) is transformed such that it has an edge (401).

A method of manufacturing a membrane (201) according to claim 1, further comprising the step of mounting the outer perimeter (301) of this cup-shaped membrane (201) in a housing.

A deep-drawing press for use in the method of claim 1, the deep-drawing press comprising: - a cylindrical space (103) with a selectable depth; - an opening for positioning the flat membrane (101) opposite the cylindrical space (103); - a removable deep-drawing stamp (102) with selectable diameter; - a spring with adjustable tension for pressing the removable deep drawing stamp (102) in the direction of the space (103).

A cup-shaped membrane (201) for transducers, microphones, and alarm applications, which cup-shaped membrane (201) is made in accordance with the method of claim 1.

A device (600, 900) for alarm applications comprising one or more cup-shaped membranes (601, 602; 901, 902, 903) manufactured in accordance with the method of claim 1, wherein said one or more cup-shaped membranes (601, 602, 901, 902, 903) have the same or different diameters, with a piezoelectric element attached to each cup-shaped membrane (601, 602; 901, 902, 903) for exciting the cup-shaped membrane (601, 602; 901.902, 903) ).

A device (600, 900) according to claim 6, wherein the device (600, 900) further comprises electronic switching systems for generating a rectangular or complex wave for driving the piezoelectric element.