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Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Vertärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Schallpegel der Umgebung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Schallpegel der Umgebung, in der diese Wiedergabeapparatur angeordnet ist.
Die Vorrichtung ist besonders bestimmt als Lautsprecheranlage auf Bahnhofgeländen verwendet zu werden, wo es erforderlich ist, dass die vom Bahnhoflautsprecher entwickelte Schallenergiemenge gegenüber derjenigen der Umgebung um eine konstante dB-Zahl (z. B. 40 dB) höher liegt, da in diesem Falle die Verständlichkeit des vom Lautsprecher ausgesandten Schalls stets gleich bleiben wird.
Eine bekannte Vorrichtung für diesen Zweck enthält ein Mikrophon, einen Verstärker und einen Lautsprecher, in dessen Umgebung ein Hilfsmikrophon angeordnet ist, dem eine Regelspannung entnommen wird, die den Verstärkungsgrad des erwähnten Verstärkers regelt. Bei einer solchen Vorrichtung ergibt sich die Schwierigkeit, dass das Hilfsmikrophon nicht nur den Schallpegel der Umgebung, sondern auch einen Teil der Schallenergie des Lautsprechers auffängt, so dass die
Gefahr einer akustischen Rückkopplung besteht.
Bei der bekannten Schaltung hat man versucht, diese Schwierigkeit zu beseitigen, indem die den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung durch den Unterschied zwischen einer durch Gleichrichtung dem Hilfsmikrophon entnommene Spannung und einer der Amplitude des den Lautsprecher durchfliessenden Stromes pro- portionalen Spannung gebildet wird, derart, dass diese Differenzspannung als Mass für den Schall- pegel der Umgebung dient. Mit dieser Massnahme kann jedoch die vom Lautsprecher entwickelte
Schallenergie nur so hoch bemessen werden, dass sie diejenige der Umgebung etwa um 10 dB übersteigt.
Versucht man einen höheren Wert dieses Energieverhältnisses einzustellen, so stösst man auf die Schwierigkeit, dass die beiden Kom- ponenten, deren Unterschied die Regelspannung liefern muss, einen sehr grossen Wert gegenüber dieser Regelspannung haben, so dass sehr geringe
Phasenverschiebungen zwischen diesen beiden
Komponenten, z. B. durch Änderung des akustischen Abstandes des Lautsprechers vom Hilfsmikrophon hervorgerufen werden können, bereits akustische Rückkopplung veranlassen würden.
Gemäss der Erfindung ist es möglich, dass das Energieverhältnis zwischen dem vom Lautsprecher und von der Umgebung erzeugten Schall einen beliebig grossen Wert annimmt, da nur während der Zeit, in der keine akustische Energie vom Lautsprecher ausgesandt wird, eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung dem Hilfsmikrophon entnommen wird, und von dem Augenblick an, da der Lautsprecher akustische Energie aussendet, diese Regelspannung einen von der Spannung am Hilfsmikrophon unabhängigen Wert annimmt.
Die Erfindung wird an Hand des in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbildes und der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Verstärkerstufen bezeichnet, mit deren Hilfe die einem Mikrophon 3 entnommenen elektrischen Schwingungen verstärkt und mit Hilfe einer Wiedergabeapparatur (cinfachheitshalber von einem Lautsprecher 4 dargestellt) in akustische Schwingungen umgewandelt werden. Der Lautsprecher 4 ist in akustisch unruhiger Umgebung (z. B. auf einem Bahnhofgelände) aufgestellt, wo ausserdem andere Schallquellen 5 (z. B. fahrende Züge) wirksam sind. Die vom Lautsprecher 4 und den
Quellen 5 erzeugte Schallenergie wird von einem
Hilfsmikrophon 6 aufgefangen, dem mit Hilfe einer Schaltung 7 eine Regelspannung entnommen wird, die über die Leitung 8 die Verstärkung des Verstärkers 2 regelt.
Gemäss der Erfindung wird die Schaltung 7 derart von einer über die Leitung zugeführten Wechselspannung gesteuert, dass nur dann, wenn diese Wechselspannung und somit die vom Lautsprecher 4 ausgesandte, Energie gleich Null ist, die in der Leitung 8 erzeugte Regelspannung von der vom Hüfsmikrophon 6 erzeugten Spannung abhängt, während von dem Augenblick an, da die Wechselspannung der Leitung 9 nicht gleich
Null ist, z. B. indem das Mikrophon 3 besprochen wird, die in der Leitung 8 erzeugte Regelspannung unabhängig von der am Hilfsmikrophon erzeugten
Spannung ist.
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Die Fig. 2 und 3 stellen Ausführungsbeispiele einer solchen Schaltung 7 dar, die darauf beruhen, dass ein Kondensator 11 in der Grösse von einigen ; j (. F, zwischen dessen Belegungen eine die Regelspannung bedingende Spannung erzeugt wird, schnell bis zu einer dem Schallpegel der Umgebung entsprechenden, den Klemmen 10 zugeführten Spannung während der Zeit aufgeladen wird, während welcher die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist, während er sich sehr langsam entlädt während der Zeit, in der diese Spannung nicht gleich Null ist.
Um eine sehr langsame Entladung des Kondensators 11 zu bewirken, ist in die Schaltungen ein von der über die Leitung 10 zugeführten Spannung am Hilfsmikrophon 6 gesteuerter Reihenkreis aufgenommen, der die Entladungsröhren 12 und 13 gleicher Durchlassrichtung und mit einer Speisespannungsquelle 14 enthält, wobei die eine Belegung des Kondensators 11 mit einem Punkt 15 eines gegenüber der Speisespannungsquelle 14 definierten Potentials und die andere Belegung mit einem zwischen den beiden Entladungsröhren liegenden Punkt des erwähnten Reihenkreises verbunden ist, wobei die beiden Entladungsröhren 12 und 13 nur dann leitend sind, wenn die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Infolgedessen kann der Kondensator 11 sich nur über Isolationswiderstände mit einem Gesamtwert z.
B. von 1000 Mi3 entladen, so dass mit einer sehr langen Entladezeitkonstante von einigen Tausend Sekunden gerechnet werden kann.
In Fig. 2 werden die den Klemmen 9 zugeführten Schwingungen mit Hilfe eines Gleichrichters 16 mit Abflachfilter 17 gleichgerichtet, worauf diese gleichgerichtete Spannung zum Öffnen der normalerweise nicht leitenden, gasgefüllten, von einer Wechselspannungsquelle 19 gespeisten Entladungsröhre 18, hinreichend ist.
Die im Ausgangstransformator 20 der Röhre 18 erzeugte Wechselspannung wird mit Hilfe der beiden Gleichrichterschaltungen 21 und 22 gleichgerichtet, deren Ausgangsspannungen zum Sperren der Röhren 12 und 13 hinreichen. Die Zeitkonstante des Kreises 16, 17 ist von der Grössenordnung von einigen msec. und somit hinreichend klein um jegliche unerwünschte akustische Rückkopplungserscheinungen zu vermeiden. Die Entladezeitkonstante der Kreise 21 und 22 ist z. B. von der Grössenordnung von einigen Zehntel Sekunden.
Falls in der Leitung 9 keine Wechselspannung erzeugt wird, ist die Röhre 18 gesperrt, so dass die Röhren 12 und 13 leitend sind. Im Gitterkreis der Röhre 12 ist dann eine Spannung wirksam, die über ein Abflachfilter 23 des Gleichrichters 24 erzeugt wird, dem die von den Klemmen 10 abgegriffene Spannung zugeführt wird, wodurch die Leitfähigkeit der Röhre 12 entsprechend der Spannung an den Klemmen 10, d. h. entsprechend der Schallenergie der Umgebung geregelt wird.
Der Kondensator 11 erhält somit ein Potential, das vom Teüverhältnis zwischen dem Widerstand der Röhre 12 mit Kathodenwiderstand 25 und demjenigen der Röhre 73 bedingt wird, wobei die Zeitkonstante zum Aufladen des Kondensators 11 vom Produkt der Grösse dieses Kondensators und des Parallelwiderstandes des vorerwähnten Widerstandes bestimmt wird und einen Wert von 50 msec. haben kann.
Die am Kondensator 11 erzeugte Spannung wird mit Hilfe der Röhre 26 verstärkt, wonach die Regelspannung über das Filter 27 mit einer Zeitkonstante von einigen Zehntel Sekunden, was eine allmähliche Änderung des Verstärkungsgrades bewirkt, abgegriffen wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung werden die über die Klemmen 9 zugeführten Schwingungen mit Hilfe der Röhre 16 mit grossem Anodenwiderstand 29 und Entkopplungskondensator 17 verstärkt und gleichgerichtet. Die über den Widerstand 29 erzeugte Spannung ist in den Gitterkreisen der Röhren 12 und 13 wirksam und macht diese Röhren nur leitend, wenn die Wechselspannung an den Klemmen 9 gleich Null ist. Dabei beträgt die zum Aufladen des Kondensators 17 (z. B. 0-1 1 ftF) erforderliche Zeit nur 0. 1 m/sec., da der innere Widerstand der Röhre 16 durch Gegenkopplung z. B. nur 10 k9 beträgt, während sich die Entladezeit dieses Kondensators auf einige Zehntel Sekunden stellt.
In der Reihenschaltung der Entladungsröhren 12 und 13 ist eine den Klemmen 10 über einen Eingangstransformator zugeführte Spannung wirksam, die während der Zeit, in der die
Röhren 12 und 13 leitend sind, bewirkt, dass der Kondensator 11 über die Röhre 12 bis zu einem der Amplitude der den Klemmen 10 zu- geführten Spannung entsprechenden Wert auf- geladen wird, während die Röhre 13 mit einem
Anodenwiderstand von etwa 10 kit als Ent- ladekreis fungiert. Die Aufladezeit des Kon- densators 11 beträgt z. B. 50 sec.
Die der Klemme 8 entnommene, negative
Regelspannung regelt auf bekannte Weise den
Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe 2 (Fig. 1) ; sie beeinflusst z. B. die Gittereinstellung einer oder mehrerer der in die Verstärkerstufe auf- genommenen Entladungsröhren.
Neben der obengeschilderten Regelung ist es bei der erwähnten Lautsprecheranlage erwünscht, noch eine zweite Regelung vorzusehen, die bewirkt, dass die Amplitude der Eingangsspannung des Verstärkers 2 einen annähernd konstanten
Wert hat, so dass die vom Lautsprecher 4 aus- gesandte Schallenergie unabhängig von der
Tatsache ist, ob der Sprecher mehr oder weniger dicht vor dem Mikrophon 3 steht. Diese zweite
Regelung ist in Form einer bekannten selbst- tätigen Lautstärkereglung (in Fig. 1 mit 30 be- zeichnet) durchführbar.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine der- artige Lautsprecheranlage beschränkt ; sie ist z. B. auch bei einer Einrichtung anwendbar, bei der das in Fig. l dargestellte Mikrophon 3
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mil Verstärker 1 und selbsttätiger Lautstärke- rf. : gelung 30 z. B. durch ein Grammophon-bzw. ein Radioempfangsgerät ersetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Anpassung des Verstärkungsgrades eines Niederfrequenzverstärkers mit Wiedergabeapparatur an den Schallpegel der Umgebung dieser Wiedergabeapparatur mittels einer den Verstärkungsgrad des Verstärkers steuernden Regelspannung, die einem in der Wiedergabeapparatur angeordneten Hilfsmikrophon entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur während der Zeit, in der keine akustische Energie von der Wiedergabeapparatur ausgesandt wird, eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers regelnde Regelspannung dem Hilfsmikrophon entnommen wird, und diese Regelspannung von dem Augenblick an, da die Wiedergabeapparatur akustische Energie aussendet, einen von der Spannung am Hilfsmikrophon unabhängigen Wert annimmt.