AT398507B - Lautsprechersystem zur wiedergabe niederfrequenter akustischer töne, das mit einem geschlossenen gehäuse kleinen volumens arbeitet - Google Patents

Description

AT 398 507 B

Die Erfindung befrifft ein Lautsprechersystem zur Wiedergabe niederfrequenter akustischer Töne, das mit einem geschlossenen Gehäuse kleinen Volumens arbeitet.

Bei herkömmlichen Lautsprechersystemen mit akustisch geschlossenen Latsprechergehäusen stellt sich das Problem, daß ein kleines Gehäusevolumen die Tieftonwiedergabe stark beeinträchtigt. Bei zu kleinem Gehäusevolumen beeinträchtigen Gasdruckkräfte, d.h. Kompressionskräfte, die Bewegungen der schallabstrahlenden Lautsprechermembran. Diese Druckkräfte werden dadurch hervorgerufen, daß die abstrahlende Lautsprechermembran durch ihre Auslenkung das Volumen der im Gehäuse eingeschlossenen Gase verändert, die Gase komprimiert bzw. dekomprimiert. Diese Druckkräfte wirken als Federkräfte auf die Lautsprechermenfcran ein und erhöhen die Resonanzfreguenz und zusätzlich die Gute des Gesamtsystems.

Um eine gute Tieftönwiedergabe zu ermöglichen, werden daher entweder unhandlich große Gehäuse verwendet, oder es werden die die Lautsprecher treibenden Signale einer Frequenzgangkorrektur unterzogen, oder es werdet die abstrahlenden Lautsprechermembranen direkt in korrigierende Regelkreise eingebunden. Die beiden letzteren Maßnahmen verursachen selbst wiederum akustische Verfälschungen, insbesondere das Impulsverhalten wird durch die notwendigen Frequenzweichen beeinträchtigt.

Weiters sind Verfahr^ bekannt ( Tiefenbrun; US-Pat. 4008374), die durch Einwirkung einer innenliegenden Lautsprechermembrart eine wirkungsmäßige Volumsvergrößerung des Gehäuses bezwecken. Bei diesem Verfahren wird jedoch das Problem auf den innenliegenden Lautsprecher verlagert. Um befriedigende Ergebnisse zu erzielen, sind wiederum große Volumina erforderlich. Außerdem entstehen Verzerrungen durch Phasenunterscöiede in den Bewegungen der beiden Lautsprechermembranen.

Die Erfindung gemäss den Ansprüchen ermöglicht eine weitgehend unbehinderte Tieftonabstrahlung bei Verwendung kleiner Lautsprechergehäuse und grossflächiger Lautsprecher, wobei eine direkte, aktiv kolrigierende Beeinflussung der die abstrahlenden Lautsprecher treibenden Signale nicht vorgenommen werden muss.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Vorrichtungen, die in den Ansprüchen 1 bis 4 beschrieben sind, gelöst.

Die Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass die von den Auslenkungen der abstrahlenden Lautsprechermembran durch Volumsänderungen des Innenvolumens verursachten Druckänderungen gegenüber den zeitlich mittleren Gasdruck im Aussenraum des Gehäuses durch die Wirkung einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Hilfsmembran stark verringert werden.

Diese Hilfsmembran ist derartig in einen Regelkreis eingebunden, dass relativ kleine Druckkräfte, die auf diese Membran einwirken, starke Auslenkungen in Wirkungsrichtung der Druckkraft verursachen.

Bild 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Lautsprechergehäuse ist durch zwei akustisch trennende und annähernd gasdichte Wände, T1, T2 in drei Teilvolumina aufgeteilt. Das erste Volumen, V1, wird durch die Membran des in den Aussenraum Schall abstrahlenden Lautsprechers, TR1, durch Teile des Gehäuses, durch die erste Trennwand, T1, und durch· die Hilfsmembran, M3, begrenzt. Diese steife Hilfsmembran ist in einen Durchbruch der ersten Trennwand so eingebaut, dass sie durch geringe Krafteinwirkung kolbenförmig ausgelenkt wird. Sie trennt die beiden Volumina V1, V2 annähernd gasdicht voneinander.

Gegenüber der Hilfsmembran ist in einen Durchbruch der Trennwand T2 ein elektrodynamischer Wandler TR2 eingebaut. Seine Membran M2 liegt parallel zu der Hilfsmembran M3 und trennt die Volumina V2, V3 annähernd luftdicht voneinander. Der Durchmesser der Membran M2 ist geringfügig kleiner als jener der Hilfsmembran MS. Die Aenderungen der Distanz zwischen den beiden Membranen werden gemessen, wobei diese Messung auf induktivem, kapazitivem, resistivem, optischem oder piezoelektrischem Wege erfolgt. Im Bild wird eine kapazitive Messmethode angedeutet. Ein Messgerät M erzeugt ein den Aenderungen proportionales elektrisches Signal. Dieses Signal wird einem elektronischen PI-, PID- oder Zustandsregler R zugeführt. Da® Ausgangsignal des Reglers wird mittels eines elektronischen Leistungsverstärkers A verstärkt. Dessen Ausgangssignal treibt den innenliegenden Wandler TR2. Der Regler ist so dimensioniert, dass die Aenderungen der Distanz d annähernd unterdrückt werden, dass somit die Distanz konstant gehalten wird. Bei gleicher Hubfläche der beiden Membranen wird dadurch das Volumen in V2 und somit der Gasdruck in V2 konstant gehalten. Dadurch wird auch der Gasdruck in V1 annähernd konstant auf den gleichen Wert wie in V2 gehalten, da Druckdifferenzen durch die Bewegungen der Hilfsmembran M3 ausgeglichen werden.

Bild 2 zeigt eine weitere Vorrichtung dieser Art. Die Hilfsmembran ist in diesem Fall direkt mit der Membran des innenliegenden Wandlers verbunden. Die Membran M2 in Bild 2 entspricht funktionsmässig der Membran M3 iq Bild 1, M1 aus Bild 2 entspricht in der Funktion der Membran M2 in Bild 1. Der Wandler TR2 ist in eine Trennwand T eingebaut, die das Gehäusevolumen in zwei Teilvolumina V1, V3 teilt. Die Membran M1 des Wandlers TR2 trennt die beiden Volumina annähernd luftdicht voneinander. Die 2

Claims (4)

1. AT 398 507 B Hilfsmembran M2 |st elastisch mit der Membran M1 verbunden. Das Volumen V2 ist durch diese beiden Membranen annähernd gasdicht eingeschlossen. Die Aenderungen der Distanz d zwischen den beiden Membranen werden gemessen. Im Bild ist eine kapazitive Messmethode angedeutet. Das Messgerät M erzeugt ein diesen Aenderungen proportionales elektrisches Signal. Dieses Signal wird einem elektroni-5 sehen Regler zugeführt, dessen Ausgangssignal einen Leistungverstärker steuert. Das Ausgangsignal der Verstärkers treibt den innenliegenden Wandler TR2. Der Regler ist so dimensioniert, dass die Distanz d annähernd konstant gehalten wird. Dadurch werden Druckänderungen im Volumen V1 annähernd unterdrückt. Eine weitere derartige Vorrichtung ähnelt der Vorrichtung in Bild 2. Es wird jedoch auf die Hilfsmembran io verzichtet. Aenderungen der Distanz zwischen der Membran des Schall abstrahlenden Lautsprechers und der Membran des In die Innenwand eingebauten Wandlers werden direkt gemessen und wie in Bild 1 oder 2 mittels eines Regelkreises annähernd unterdrückt. Als etwas nachteilig wirkt sich in diesem Fall die Tatsache aus, dass zum Zwecke der Distanzmessung gewisse Vorkehrungen direkt am abstrahlenden Lautsprecher getroffen werden müssen. 75 Beschreibung der Zeichnungen Die Bilder 1 und 2 zeigen Vorrichtungen gemäss den Ansprüchen 1 und 2. Bild 1 Das Innenvolumen des Gehäuses G ist durch die Trennwände T1, T2 in drei Teilvolumina V1, 20 V2, V3 aufgeteilt. Es werden die beiden Wandler TR1, TR2 gezeigt, ausserdem die Hilfsmembran M3 sowie die Membran M2 des Wandlers TR2. Das Messgerät M, der Regler R und der Verstärker A sind als Bestandteile des Regelkreises gezeichnet. Bild 2 Das Inhenvolumen des Gehäuses G ist durch die Trennwand T in zwei Volumina V1, V3 aufgeteilt. Die Hilfsmembran M2 ist mit der Membran M1 des innenliegenden Wandlers TR2 verbunden. Die 25 beiden Membranen M1, M2 schliessen das Volumen V2 ein. Es ist zu beachten, dass der Durchmesser von M2 auch wesentlich kleiner als jener von M1 sein kann. Weiters sind die Distanz d, das Messgerät M, der Regler R und der Verstärker A abgebildet. Patentansprüche 30 1. Lautsprechersystem zur Wiedergabe niederfrequenter akustischer Töne, das mit einem geschlossenen Gehäuse kleinen Volumens arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Tieftonwiedergabe der innenraum des akustisch geschlossenen Gehäuses (G) durch zwei parallele, starre, akustisch trenpende Wände (T1, T2) in drei Teilvolumina (VI, V2, V3) aufgeteilt ist, wobei das erste 35 Volumen (VI) an die Membran des in den Aussenraum Schall abstrahlenden Lautsprechers (TR1) angrenzt, das mittlere Volumen (V2) durch einen Teil der Aussenwand des Gehäuses, durch die erste (T1) und die zweite Trennwand gebildet wird und das dritte Volumen (V3) durch die zweite Trennwand (T2) und einen Teil des Gehäuses gebildet wird, dass die erste Trennwand einen kreisförmigen Durchbruch aufweist, dass dieser Durchbruch mittels einer starren, flachen oder gewölbten Membran 40 (M3) annähernd gasdicht verschlossen ist, wobei die Membran an ihrem Umfang mittels eines flexiblen Gummi- oder ßewebebandes derartig mit der ersten Trennwand verbunden ist, dass sie kolbenförmig bewegt werden kann, dass in einem Durchbruch der zweiten Trennwand (T2), gegenüber der Membran in der ersten Trennwand, ein elektrodynamischer Wandler eingebaut ist, dessen Membran einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweist als die gegenüberliegende, in die erste Trennwand 4$ eingebaute Membran und zu dieser parallel liegt, dass diese Membran das zweite (V2) und das dritte Volumen (V3) annähernd gasdicht voneinander trennt, dass die beiden Membranen nahe beieinander liegen, dass Aenderungen des Abstandes zwischen den beiden Membranen auf optischem, induktivem, kapazitivem, resistivem oder piezoelektrischem Wege ermittelt werden und ein den Aenderungen proportionales elektrisches Signal erzeugt wird, dass dieses Signal einem elektronischen Regler (R) so zugeführt wird, dass das Ausgangssignal des Reglers einem elektronischen Leistungsverstärker (A) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal den elektrodynamischen Wandler (TR2) treibt, und dass der Regler so dimensioniert ist, dass durch die Wirkung des Regelkreises die Distanz zwischen den beiden Membranen immer annähernd konstant gehalten wird.
2. 2. Lautsprechersystem zur Wiedergabe niederfrequenter akustischer Töne, das mit einem geschlossenen Gehäuse kleinen Volumens arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Tieftonwiedergabe parallel zu der Aussenseite der Membran (M1) eines elektrodynamischen Wandlers eine zweite Membran (M2) kleineren Durchmessers angeordnet ist, dass diese Membran an ihrem Umfang 3 ΑΤ 398 507 Β mit der Membran des Wandlers mittels eines flexiblen Gummi-oder Gewebebandes derart verbunden ist, dass eine dosenförmige und annähernd gasdichte Kammer gebildet wird, deren zwei Deckflächen die beiden Membranen sind, wobei die Membranen kolbenförmig gegeneinander bewegt werden können, dass Aenderungen des Abstandes zwischen den beiden Membranen auf optischem, induktivem, kapazitivem, piezoelektrischem oder resistivem Wege gemessen werden, dass ein diesen Aende-rungen proportionales elektrisches Signal erzeugt wird, dass diese Vorrichtung in einen Durchbruch einer starren, annühernd gasdichten, das Volumen des Lautsprechergehäuses (G) in zwei Teilvolumina teilenden Trennwand (T) derartig eingebaut ist, dass die Hauptmembran (M1) der Vorrichtung die beiden Volumina ^annähernd gasdicht voneinander trennt, wobei die zweite Membran an das Volumen grenzt, an welches auch die Membran des nach aussen Schall abstrahlenden Lautsprechers angrenzt, dass das die Aenderungen des Abstandes der beiden Membranen beschreibende elektrische Signal einem elektronischen Regler (R) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal einem Leistungsverstärker (A) zugeführt wird, der den elektrodynamischen Wandler treibt, und dass der Regler so dimensioniert ist, dass durch die Wirkung des Regelkreises die Distanz zwischen den beiden Membranen (M1, M2) immer annährend konstant gehalten wird.
3. 3. Vorrichtung gemäss den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden einander zugewandten Oberflächen der beiden Membranen, deren Abstand konstant gehalten wird, mit einer elektrisch leitendfn Schicht überzogen sind, dass diese zwei Schichten voneinander elektrisch isoliert sind, sodass die Anordnung einen Kondensator bildet, dass Änderungen der Kapazität dieses Kondensators gemessen werden und ein diesen Aenderungen proportionales elektrisches Signal erzeugt wird, und dass dieses Signal dem elektronischen Regler zugeführt wird.
4. 4. Lautsprechersystem zur Wiedergabe niederfrequenter akustischer Töne, das mit einem geschlossenen Gehäuse kleinen Volumens arbeitet, dessen Gehäusevolumen durch eine Trennwand in zwei Teilvolumina geteilt ist, wobei in einen Durchbruch dieser Trennwand ein elektrodynamischer Wandler eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Tieftonwiedergabe Aenderungen der Distanz zwischen der Membran des in den Aussenraum Schall abstrahlenden Wandlers und der Membran des in die Trennwand eingebauten Wandlers auf optischem, induktivem, kapazitivem, resistivem oder piezoelektrischem Wege ermittelt werden, dass ein die Aenderungen dieser Distanz beschreibendes elektrisches Signal gebildet wird, dass dieses Signal einem elektronischen Regler zugeführt wird, däss das Ausgangssignal dieses Reglers einem Leistungsverstärker zugeführt wird, der den innenliegenden Wandler treibt, und dass der Regler so dimensioniert ist, dass durch die Wirkung des Regelkreises der Abstand zwischen den beiden Membranen immer konstant gehalten wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4