DE102005035604B4 - Loudspeaker and method for function control of the same - Google Patents
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Abstract
Lautsprecher (100) mit mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes (10) und mit mindestens einer ersten Spule (16), welche in dem Magnetfeld (10) angeordnet und an ein mechanisches Schwingungssystem, insbesondere an eine Membran (24), angekoppelt ist derart, dass das mechanische Schwingungssystem in Abhängigkeit von einem sich ändernden, an der ersten Spule (16) anliegenden elektrischen Erregungssignal in Schwingungen versetzbar ist, wobei mindestens eine zweite Spule (18), Leiterschleife oder dergleichen mit wenigstens einem Teil des mechanischen Schwingungssystems bewegungsgekoppelt und in dem Magnetfeld (10) angeordnet ist derart, dass bei einer Bewegung des mechanischen Schwingungssystems eine als Testsignal auswertbare Spannung in ihr induzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Testspule (18) abgegriffene Testsignal durch einen Modulator in einen Bereich um 100 kHz moduliert und auf die zweiadrige Zuführungsleitung (36) des Lautsprechers gelegt wird.A loudspeaker (100) having at least one device for generating a magnetic field (10) and at least one first coil (16) which is arranged in the magnetic field (10) and coupled to a mechanical vibration system, in particular to a membrane (24) in that the mechanical vibration system is oscillatable in response to a changing electrical excitation signal applied to the first coil (16), at least one second coil (18), conductor loop or the like being motion coupled to at least a portion of the mechanical vibration system and in the Magnetic field (10) is arranged such that when a movement of the mechanical vibration system evaluable as a test signal voltage is inducible, characterized in that the tapped at the test coil (18) test signal modulated by a modulator in a range around 100 kHz and on the two-wire feed line (36) of the loudspeaker wi approx.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Funktionskontrolle desselben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention relates to a loudspeaker according to the preamble of claim 1 and a method for functional control thereof according to the preamble of claim 4.
Lautsprecher sind elektroakustische Wandler, welche elektrische Energie in akustische Energie, also in Schall, umwandeln. Diese Umwandlung kann mit verschiedenen Wandlerprinzipien erfolgen. So unterscheidet man zwischen dynamischen, elektrostatischen, piezoelektrischen und magnetischen Lautsprechern.Loudspeakers are electroacoustic transducers, which convert electrical energy into acoustic energy, that is sound. This conversion can be done with different transducer principles. This differentiates between dynamic, electrostatic, piezoelectric and magnetic loudspeakers.
Bei dem dynamischen Lautsprecher macht man sich die Wirkung der Lorenzkraft zunutze, welche ein stromdurchflossener Leiter in einem Permanentmagnetfeld erfährt. Wenn man eine Spule in einem Magnetfeld anordnet und an ein mechanisches Schwingungssystem, insbesondere an eine Membran, ankoppelt, wird die Membran in Abhängigkeit des durch die Spule fließenden Erregungsstroms in Schwingungen versetzt, wodurch sich die angrenzende Luft verdichtet und entspannt. Durch diesen Mechanismus werden Schallwellen erzeugt, welche sich in der Umgebung des Lautsprechers ausbreiten.The dynamic loudspeaker makes use of the effect of the Lorenz force, which is experienced by a current-carrying conductor in a permanent magnetic field. When arranging a coil in a magnetic field and coupled to a mechanical vibration system, in particular to a membrane, the membrane is vibrated in response to the current flowing through the coil excitation current, whereby the adjacent air compresses and relaxes. By this mechanism, sound waves are generated, which propagate in the environment of the speaker.
Durch Störungen bei der Umwandlung von elektrischer in akustische Energie kann die Funktionsweise eines Lautsprechers oder Lautsprechersystems stark beeinträchtigt werden. Insbesondere ist es möglich, dass die Membran beschädigt oder eingeklemmt ist. Es ist wünschenswert, eine solche Beeinträchtigung der Schwingfähigkeit der Membran möglichst schnell identifizieren zu können. In vielen Fällen ist der schlichte Einsatz des menschlichen Gehörs zur Funktionsdiagnose ausreichend. Problematisch wird die Funktionsdiagnose bei weiträumig angelegten Beschallungsanlagen, wie zum Beispiel in großen Gebäuden, in Flughäfen oder dergleichen. Die Entdeckung von Lautsprecherausfällen ist dann insbesondere an schwer zugänglichen Stellen nicht immer möglich.Disturbances in the conversion of electrical to acoustic energy can severely affect the performance of a speaker or speaker system. In particular, it is possible that the membrane is damaged or pinched. It is desirable to be able to identify as quickly as possible such an impairment of the vibrational capability of the membrane. In many cases, the simple use of the human ear to function diagnosis is sufficient. The functional diagnosis becomes problematic in the case of large-scale public address systems, such as in large buildings, in airports or the like. The discovery of speaker failures is then not always possible, especially in hard to reach places.
Auch in Fahrzeugen der gehobenen Preisklasse muss die Funktionsbereitschaft von Lautsprecheranlagen genau überwacht werden können. Ein Fahrzeuginsasse kann leicht den Funktionsausfall von Tief- oder Mitteltönern bemerken, nicht jedoch den von Hochtönern, da die abgestrahlte Leistung der Tief- und Mitteltöner die des Hochtöners meist weit übersteigt. Die Sicherheit darüber, dass ein bestimmter Lautsprecher tatsächlich funktioniert, ist hier von sehr hohem Stellenwert, da es für einen Kunden unakzeptabel ist, wenn das Klangbild durch Ausfall eines Lautsprechers verschlechtert wird.Even in vehicles of the upper price range, the functionality of loudspeaker systems must be able to be closely monitored. A vehicle occupant can easily notice the malfunction of woofers or midrange drivers, but not that of tweeters, since the radiated power of the woofers and midrange drivers usually far exceeds that of the tweeter. The certainty that a particular speaker actually works is very important here, as it is unacceptable for a customer if the sound is degraded by the loss of a speaker.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Funktionskontrollen bekannt, bei welchen die Abstrahlung von Schall durch Mikrofonsysteme detektiert wird, welche vor der Lautsprechermembran angeordnet sind. Nachteilig an solchen Vorrichtungen ist, dass zur Diagnose separate Bauteile mit gesonderter Energieversorgung benötigt werden.Function checks are known from the prior art, in which the radiation of sound is detected by microphone systems, which are arranged in front of the loudspeaker diaphragm. A disadvantage of such devices is that separate components with separate power supply are needed for diagnosis.
Außerdem ist deren Rückmeldung oft mit gewissen Unwägbarkeiten verbunden, insbesondere bei einer starken Geräuschkulisse in der unmittelbaren Nähe des Lautsprechers.In addition, their feedback is often associated with certain imponderables, especially in a strong noise in the immediate vicinity of the speaker.
Die
Darstellung der Erfindung; Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention; Task, solution, benefits
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lautsprecher zu schaffen, bei welchem eine Funktionsdiagnose mit einfachen Mitteln durchführbar ist und zu einer verlässlichen Rückmeldung des Systems führt.It is an object of the present invention to provide a speaker in which a functional diagnosis can be carried out with simple means and leads to a reliable feedback of the system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Lautsprechers mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen oder mittels eines Verfahrens mit den in Anspruch 4 genannten Merkmalen gelöst.This object is achieved by means of a loudspeaker with the features mentioned in claim 1 or by means of a method with the features mentioned in claim 4.
Dadurch, dass mindestens eine zweite Spule, Leiterschleife oder dergleichen mit wenigstens einem Teil des mechanischen Schwingungssystems bewegungsgekoppelt und in dem Magnetfeld angeordnet ist derart, dass bei einer Bewegung des mechanischen Schwingungssystems eine als Testsignal auswertbare Spannung in ihr induzierbar ist, ist eine einfache, auf dem Mikrofonprinzip basierende Diagnose möglich. Außerdem ist vorteilhaft, dass der Lautsprecher zusammen mit dem Diagnoseelement als ein kompaktes Bauteil vorliegt.Due to the fact that at least one second coil, conductor loop or the like is motion-coupled to at least part of the mechanical vibration system and arranged in the magnetic field such that a voltage that can be evaluated as a test signal can be induced in it during movement of the mechanical vibration system Microphone principle based diagnosis possible. It is also advantageous that the speaker is present together with the diagnostic element as a compact component.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lautsprecher ein elektrodynamischer. Lautsprecher mit einem Permanentmagneten mit einem Polkern und mit einem den Polkern umfassenden Schwingspulenträger ist, wobei die Wicklungen der ersten und der zweiten Spule auf dem Schwingspulenträger angeordnet sind. Eine solche Anordnung ergibt sich durch leichte Modifikationen gängiger elektrodynamischer Lautsprecher aus dem Stand der Technik. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the speaker is an electrodynamic. A loudspeaker with a permanent magnet with a pole core and with a voice coil carrier comprising the pole core, wherein the windings of the first and the second coil are arranged on the voice coil bobbin. Such an arrangement results from slight modifications of conventional electrodynamic loudspeakers of the prior art.
Für die Übertragung des Testsignals sind mehrere Konfigurationen möglich. Bei der einfachsten Konfiguration ist vorgesehen, dass das Erregungssignal und das Testsignal auf separaten Stromzuführungen des Lautsprechers übertragen werden. Zu diesem Zweck muss ein Lautsprecher drei oder vier Anschlüsse aufweisen.For the transmission of the test signal several configurations are possible. In the simplest configuration, it is provided that the excitation signal and the test signal are transmitted on separate power supply lines of the loudspeaker. For this purpose, a speaker must have three or four ports.
Alternativ ist es möglich, dass das Erregungssignal und das Testsignal auf gleichen Stromzuführungen des Lautsprechers übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Litzen am Lautsprecherkörper vorgesehen sein müssen, doch ist hier die Auswertung des Testsignals im Allgemeinen nicht ohne zusätzliche Signalmodulation durchführbar. Eine solche Modulation kann zum Beispiel darin bestehen, dass ein sinusförmiges Signal unter Verwendung eines Schmitt-Triggers und eines Flip-Flops in ein Testsignal umgewandelt wird, welches im Wesentlichen einer Rechteckspannung entspricht. Um zu verhindern, dass ein Schallerregungssignal für die Membran im hörbaren Bereich entsteht, wird das Verfahren zur Funktionskontrolle des Lautsprechers unter Verwendung eines Erregungssignals mit einer ausreichend hohen Frequenz, zum Beispiel 40 kHz, ausgeführt.Alternatively, it is possible for the excitation signal and the test signal to be transmitted on the same power supply lines of the loudspeaker. This has the advantage that no additional strands need be provided on the speaker body, but here the evaluation of the test signal is generally not feasible without additional signal modulation. Such a modulation may be, for example, that a sinusoidal signal is converted into a test signal essentially corresponding to a square wave voltage using a Schmitt trigger and a flip-flop. In order to prevent a sound excitation signal for the diaphragm from arising in the audible range, the method for controlling the operation of the loudspeaker is carried out using an excitation signal at a sufficiently high frequency, for example 40 kHz.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schematischen Darstellungen:The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawings. In schematic representations:
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
In einem insgesamt in den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Lautsprecherspeaker
- 1010
- Permanentmagnet mit PolkernPermanent magnet with pole core
- 1212
- Jochyoke
- 1414
- Polplattepole plate
- 1616
- Erregerspuleexcitation coil
- 1818
- Testspuletest coil
- 2020
- Zentriermembrancentering diaphragm
- 2222
- Staubschutz/KalotteDust / cap
- 2424
- Membranmembrane
- 2626
- Zuführungslitze für TestspuleFeed wire for test coil
- 2828
- LautsprecherkorbLoudspeaker frame
- 3030
- Zuführungslitzen für ErregerspuleFeeding strands for exciting coil
- 3232
- SchwingspulenträgerVoice coil former
- 3434
- Modulatormodulator
- 3636
- Zuführungsleitungfeed pipe
- 3838
- BandpassfilterBandpass filter
- 4040
- Leistungsverstärkerpower amplifier
- 4242
- WLAN-Bluetooth-Modul mit vorgeschaltetem A-/D-WandlerWLAN Bluetooth module with upstream A / D converter
Claims (6)
Priority Applications (1)
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DE200510035604 DE102005035604B4 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Loudspeaker and method for function control of the same |
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DE102005035604A1 DE102005035604A1 (en) | 2007-02-01 |
DE102005035604B4 true DE102005035604B4 (en) | 2015-01-22 |
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