DE4302725A1 - Balance regulation circuit for multichannel audio amplifier - adjusts ratio between loudspeaker volumes in dependence on relative position of listener to each loudspeaker - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Schaltungsanordnung zur Balanceregelung eines mehrkanaligen Audioverstärkers nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Dabei wird das Verhältnis der Lautstärkenabschwächung oder -verstärkung der einzelnen Audiokanäle zueinander manuell von einem Be­ nutzer eingestellt. Diese manuelle Einstellung erfolgt in der Regel entweder direkt durch Verstellen eines oder mehrerer Potentiometer am Verstärker oder mittels einer Fernbedienung. Diese manuellen Einstellungen haben aber den unerwünschten Nachteil, daß Positionsveränderungen des Hörers häufige Korrekturen der Balanceeinstellung erforderlich machen, wenn der Hörer keine Fehleinstellungen in Kauf nehmen will.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Balancere­ gelung eines mehrkanaligen Audioverstärkers mit dem kenn­ zeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Balanceregelung automatisch und abhängig von der Position des Hörers bezüglich der Lautsprecher gesteuert wird. Dadurch erhöht sich in besonders vorteilhafter Weise der Bedienungskomfort und Hörgenuß wesentlich, da keine Nachstellung der Balanceregelung erforderlich ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen vorgeschlagenen Maß­ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptan­ spruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Die Verwendung eines Senders und davon entfernt wenigstens an zwei Lautsprechergruppen angeordnete Empfänger ist beson­ ders vorteilhaft, da dadurch erstens auf einfache Weise der Abstand des Senders zu den Lautsprechergruppen bestimmt werden kann und zweitens Balanceregelungsprobleme, insbesondere ein ständiges Umschalten zwischen mehreren Einstellungen, wenn mehrere Hörer sich im Hörbereich der Lautsprechergruppen befinden, nicht auftreten können. Damit sich der Sender in einem möglichst ausgedehnten Raum befinden kann, ist es weiterhin vorteilhaft, daß der Sender sein Signal in einem weiten Raumwinkel abstrahlt und die Empfänger eine entsprechende weitwinklige Empfangscha­ rakteristik aufweisen. Außerdem bewirkt diese Eigenschaft des Senders und der Empfänger eine exaktere Balancerege­ lung.

Damit das Steuersignal kontinuierlich abgreifbar ist und somit die Balance durch den Audioverstärker kontinuierlich, auch bei nur zeitweisem Betrieb des Senders, regelbar ist, ist die Verwendung eines Speichers innerhalb der Schaltungsanordnung besonders günstig. Im Speicher ist dann das Steuersignal für den Balanceregler abgelegt.

Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Schaltungsan­ ordnung ist die Möglichkeit, aus der Summe der empfangenen Signale ein Maß für die vom Audioverstärker abzugebende Leistung oder Lautstärke zu gewinnen. Dadurch ist es möglich, zusätzlich zu der von der Position des Hörers ab­ hängigen Balanceregelung noch eine positionsabhängige Laut­ stärkenregelung zu erhalten.

Die Integration der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in bereits bestehende oder neu zu entwickelnde Fernbedienungssysteme, vorzugsweise zur Steuerung des Audioverstärkers, ist besonders einfach und mit nur geringem Schaltungsaufwand zu erreichen, da der Sender mit dem Fernbedienungssystem kombinierbar ist und sogar dessen Steuersignale mitübertragen kann.

Auch ist es vorteilhaft, daß die Übertragung der Signale des Senders auf akustischem oder elektromagnetischem Weg frei wählbar ist, was die Integration zusätzlich erleichtert und darüberhinaus die Möglichkeit gewährt, den sowohl von den Kosten als auch von der Störsicherheit her gesehen günstigsten Übertragungsweg zu wählen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind der Beschreibung entnehmbar.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Nachfolgenden näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 eine geeignete Anordnung des Senders und der Empfänger, Fig. 3 stellt einen Stromlaufplan der Auswerte­ schaltung dar.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfindung in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Gemäß Fig. 1 strahlt in dem ersten Ausführungsbeispiel der Sender 1 ein Signal einer bestimmten Frequenz f ab, welches von den Empfängern 2, 3 empfangen wird. Als Sender 1 ist ein Ultraschallgeber oder optische Geber wie Leuchtdioden und dergleichen verwendbar, die per se bekannt sind. Die Empfänger 2, 3 sind entsprechend auf den Sender 1 abgestimmt. Verwendbar sind Ultraschallsensoren beziehungsweise Fototransistoren oder Fotodioden. Ausgewertet wird die jeweils empfangene Amplitude. Jeder Empfänger befindet sich an oder in der Nähe einer Lautsprechergruppe 9, 10. Sein Ausgang ist mit einem Eingang eines Verstärkers 4, 5 verbunden. Diese verstärken möglichst nur die Frequenz f und leiten ihr Ausgangssignal auf die jeweiligen Eingänge x, y der Auswerteschaltung 6.

Gemäß Fig. 3 weist die Auswerteschaltung 6 für jeden Kanal einen Spitzenspannungsdetektor 11, 12 auf, deren Eingänge mit den jeweiligen Eingängen x, y der Auswerteschaltung 6 verbunden sind und deren Ausgänge mit den jeweiligen Recheneingängen p, q einer Analogrechenschaltung 13 ver­ bunden sind. Deren Ausgang entspricht dem Ausgang z der Auswerteschaltung 6.

Der Ausgang z der Auswerteschaltung 6 ist mit einem Speicher 7 verbunden, dessen Ausgang als Steuersignal 8 zur Steuerung des Audioverstärkers zur Verfügung steht (Fig. 1).

Gemäß Fig. 4 sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel Sitz­ kontakte 21 bis 24 und/oder Gurtkontakte 25 bis 26 an den einzelnen Sitzen eines Kraftfahrzeugs montiert und mit der Auswerteschaltung 6 verbunden. An die Verstärkeranlage des Kraftfahrzeuges sind Lautsprechergruppen 27 bis 30 angeschlossen.

Funktionsweise der Ausführungsbeispiele

Es ist im ersten Ausführungsbeispiel, wie aus Fig. 2 ersichtlich, vorgesehen, daß sich der Sender 1 in der Nähe des Hörers h befindet und die Empfänger 2, 3 an den Lautsprechergruppen 9, 10 angeordnet sind, so daß die jeweiligen Abstände a, b des Senders 1 zu den Empfängern 2,3 den jeweiligen Abständen des Hörers h zu den Lautsprechergruppen 9, 10 entsprechen. Außerdem sollte der Sender 1 sein Signal in einem möglichst weiten Raumwinkel mit nahezu konstanter Intensität abstrahlen. Entsprechend sollten es die Empfänger 2, 3 in einem möglichst weiten Raumwinkel mit nahezu konstanter Intensität empfangen. Unter diesen Voraussetzungen ist das Verhältnis der von den Empfängern 2, 3 empfangenen Amplituden zueinander im wesentlichen ein Maß für den Abstand des Hörers h zu den Lautsprechergruppen 9, 10. Dieses Amplitudenverhältnis ist wiederum ein Maß für die Balanceregelung des Audioverstärkers. Alternativ ist vorgesehen, anstelle des Amplitudenverhältnisses den Phasenwinkel oder eine entsprechende Abstandsgröße auszuwerten.

Beim ersten Ausführungsbeispiel werden die von den Em­ pfängern 2, 3 empfangenen Signale durch die Verstärker 4,5 mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor für die Frequenz f verstärkt. Störsignale, die normalerweise andere Fre­ quenzen als exakt f ausweisen, werden dadurch herausge­ filtert. Über die zugeordneten Eingänge x,y gelangen diese verstärkten Signale zu der Auswerteschaltung 6. Die Analog­ rechenschaltung 13 bildet den Quotienten aus der an dem Recheneingang p anliegenden Spitzenspannung des Eingangs x und der Summe der an den Recheneingängen p, q anliegenden Spitzenspannungen der Eingänge x, y. Dieser Quotient liegt am Ausgang z an. Er ist ein Maß für das Verhältnis der von den Empfängern 2, 3 empfangenen Signale zueinander und somit ein Maß für die Balanceregelung des Audioverstärkers. Um ein kontinuierliches Ausgangssignal zu garantieren, wird diese Ausgangsspannung noch in dem Speicher 7 zwischenge­ speichert und steht dann als Ausgangssignal 8 zur Steuerung des Balancereglers des Audioverstärkers zur Verfügung. Das Sendersignal kann als Dauersignal oder zur Batterieeinsparung als ein in Zeitintervallen gepulstes Signal abgegeben werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zusätzlich aus der Summe der Amplituden der an den Eingängen x, y anliegenden Signale ein weiteres Signal für eine Leistungsregelung oder Lautstärkeregelung des Audio­ verstärkers gewonnen wird, so daß die von den Laut­ sprechergruppen 9, 10 abgegebene Leistung oder Lautstärke mit zunehmendem Abstand des Hörers h von den Lautsprechergruppen 9, 10 zunimmt. Außerdem ist es vorge­ sehen, daß der Sender 1 zusammen mit einer eventuell schon vorhandenen Fernbedienung, vorzugsweise für den Audio­ verstärker, aufgebaut werden kann und daß sie auch vari­ ierende Signale ausstrahlen kann, so daß noch weitere Informationen, z. B. zur Steuerung anderer Funktionen des Audioverstärkers und/oder zur Mitübertragung der Funktionen der Fernbedienung übertragbar sind. Dabei sind die Verstärker 4, 5 derart ausgelegt, daß sie diese zusätzlichen Informationen nicht als Störsignale ausfiltern. Da der Speicher 7 das Ausgangssignal des Ausgangs z zwischen­ speichert und so für eine unterbrechungsfreie Steuerung des Balancereglers des Audioverstärkers sorgt, ist ein nur zeitweiser, gepulster Betrieb des Senders möglich.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Balanceregelung eines mehrkanaligen Audioverstärkers mit einer manuellen Balanceregelung kombiniert wird, vorzugsweise um Hörbehinderungen des Hörers h und/oder um ungleiche Schallausbreitungen der Lautsprechergruppen 9, 10 ausgleichen zu können. Dies kann im ersten Ausführungsbeispiel unter anderem dadurch erreicht werden, daß zwischen den Ausgang z der Auswerteschaltung 6 und dem Speicher 7 ein Verstärker mit manuell einstellbarem Verstärkungsfaktor geschaltet wird, wodurch sich das am Eingang des Speichers 7 anliegende Signal bei gleichen Signalen an den Eingängen x,y der Auswerteschaltung 6 verändern läßt.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Erweiterung auf mehr als zwei Lautsprechergruppen 9, 10, vorzugsweise zur Steuerung eines Quadrophonieaudioverstärkers. Dies ist sehr einfach möglich, in dem pro Lautsprechergruppe 9, 10 ein Empfänger 2, ein zugeordneter Verstärker 4 und ein zugeordneter Eingang x der Auswerteschaltung 6 eingesetzt wird. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Auswerte­ schaltung 6 mehr als nur einen Ausgang z hat, vorzugsweise zur getrennten Regelung der Ausgänge eines vierkanaligen Balancereglers, welcher üblicherweise als Balance- und Faderregler bezeichnet wird. Das Ausführungsbeispiel ist auch dahingehend weiterbildbar, daß ein oder mehrere Mittel 1 bis 7 digital arbeiten. Dies ist möglich, in dem dem entsprechenden Mittel, vorzugsweise der Auswerteschaltung 6 oder dem Speicher 7, ein Analoge Digital- und/oder ein Digital-/ Analogwandler vor- und/oder nachgeschaltet wird.

Wird die Erfindung in einem Kraftfahrzeug verwendet, dann kann als Steuergröße für den Balanceregler die Position einer oder mehrerer Personen in dem Kraftfahrzeug vorgegeben werden. Für diesen Fall vereinfacht sich die Schaltungsanordnung, da beispielsweise ein Sitzkontakt 21 bis 24 oder ein Gurtkontakt 25, 26 als Steuersignal für die Auswerteschaltung 6 verwendbar ist (Fig. 4). Die Auswertung der Sitzposition relativ zu den Lautsprecher­ gruppen 27 bis 30 erfolgt mit einer Digitallogik, vor­ zugsweise einem Dekoder und/oder Analogwandler, welcher aus einem Speicher vorher bereits in diesem abgelegte, dem Steuersignal zugeordnete Ausgangssignale ausliest und mit diesen Ausgangssignalen den Balanceregler ansteuert.

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung zur Balanceregelung eines mehrkanaligen Audio­ verstärkers, mit dem wenigstens zwei Lautsprechergruppen steuerbar sind und wobei ein Balanceregler das Verhältnis der Lautstärkepegel der Lautsprechergruppen zueinander bestirnt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (1 bis 7) vorgesehen sind, die auf den Balanceregler derart einwirken, daß die von den Lautsprechergruppen abgegebenen Lautstärke­ pegel in Abhängigkeit von den Abständen (a, b) eines Hörers (h) zu den jeweiligen Lautsprechergruppen (9, 10) veränderbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel (1 bis 7) einen Sender (1) und da­ von entfernt wenigstens an zwei Lautsprechergruppen (9, 10) angeordnete korrespondierende Empfänger (2, 3) aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Empfänger (2, 3) eine weitwinklige Em­ pfangscharakteristik aufweisen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (2, 3) mit einer Auswerteschaltung (6) verbunden sind, die ein Steuersignal (8) für den Balanceregler bildet, das dem Ver­ hältnis der von den Empfängern (2,3) empfangenen Signale entspricht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltungsanordnung (20) einen Speicher (7) für das Steuersignal (8) aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sender (1) sein Signal in einem weiten Raumwinkel abstrahlt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Summe der empfangenen Signale ein Maß für die vom Audioverstärker abzugebende Leistung oder der Lautstärke ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sender (1) weitere Steuersignale, vorzugsweise zur Steuerung des Audioverstärkers, übertragbar sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) in einer Fern­ bedienung, vorzugsweise in der des Audioverstärkers, ein­ baubar ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) Schall- oder elektromagnetische Impulse oder Wellen abgibt.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung für eine Verstärkeranlage in einem Kraftfahrzeug verwendbar ist, wobei als Sender und Empfänger Sitzkontakte (21 bis 24) und/oder Gurtkontakte (25,26) verwendbar sind, die ein der Sitzposition des oder der Fahrzeuginsassen und wenigstens einer relativ dazu zugeordneten Laut­ sprechergruppe (27 bis 30) entsprechendes Signal an die Auswerteschaltung (6) abgeben.