<Desc/Clms Page number 1>
Inrichting voor het weergeven van ten minste een gesproken bericht.
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het weergeven van ten minste een gesproken bericht, welke inrichting een luidspreker bevat die een membraan en een magneet bevat en een geïntegreerde schakeling met aansluitkontakten en met ten minste een geheugen.
Zogenoemde geïntegreerde schakelingen die een gesproken bericht kunnen weergeven zijn op zichzelf bekend en worden reeds toegepast in bijvoorbeeld antwoordapparaten, speciale deurbellen, auto's enz.
De geïntegreerde schakeling en de luidspreker zijn apart gemonteerd waarbij de luidspreker relatief groot is uitgevoerd.
De uitvinding heeft tot doel een dergelijke inrichting te verschaffen waarin de luidspreker en de geïntegreerde schakeling tot een kompakte en relatief kleine module zijn verenigd, terwijl de geluidskwaliteit toch relatief goed
EMI1.1
is. Tot dit doel bevat de inrichting een behuizing met een wandgedeelte dat van geluidsdoorlaatopeningen is voorzien, in welke behuizing de geïntegreerde schakeling en de luidspreker zijn gemonteerd, waarbij de luidspreker een miniatuur luidspreker is die tussen de geïntegreerde schakeling en voornoemd wandgedeelte is gemonteerd met zijn membraan op een kleine afstand van dit wandgedeelte zodat niet alleen aan de zijde van de magneet maar ook tussen het membraan en voornoemd wandgedeelte een luchtkamer is gevormd.
<Desc/Clms Page number 2>
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding nemen de geluidsdoorlaatopeningen in grootte af tussen het midden van het wandgedeelte en de omtrek ervan.
Doelmatig bezit dit wandgedeelte in het midden een ronde geluidsdoorlaatopening met relatief grote diameter en daarrond op een koncentrische cirkels gelegen reeksen geluidsdoorlaatopeningen met kleinere diameter dan die van de centrale geluidsdoorlaatopening en met afnemende diameter naarmate de cirkel verder van het midden is gelegen.
In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de magneet van de luidspreker vervaardigd van kobalt.
Door het gebruik van kobalt in plaats van het normale magneetmateriaal NdFeB wordt een grotere magneetmassa verkregen waardoor de resonantiefrekwentie kan worden verlaagd.
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding bezit het membraan van de luidspreker een dikte lager dan 0, 1 mm en bijvoorkeur van ongeveer 0, 025 mm.
Door deze geringe dikte daar waar deze dikte normaal 0, 04 mm is, vermindert de stijfheid van het membraan in grote mate, bijvoorkeur met ongeveer 40% hetgeen ook bijdraagt tot het verminderen van de resonantiefrekwentie.
In een bijvoorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de geïntegreerde schakeling een analoog "solid state" opslagmedium waarin ten minste een voorgeprogrammeerd bericht op sequentiële wijze analoog kan worden gestockeerd.
<Desc/Clms Page number 3>
Deze geïntegreerde schakeling is doelmatig gekoppeld aan een programmeerbare mikrokontroller voor het besturen van de geïntegreerde schakeling.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het weergeven van ten minste een gesproken bericht, volgens de uitvinding, beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :
Figuur 1 een vooraanzicht weergeeft van een inrichting voor het weergeven van ten minste een gesproken bericht volgens de uitvinding ; figuur 2 een zijaanzicht weergeeft volgens de pijl F2 uit figuur 1 ; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens de lijn
III-III uit figuur 1 ; figuur 4 een schematische doorsnede weergeeft van de luidspreker uit de inrichting volgens de vorige figuren met het membraan los van de rest.
De inrichting weergegeven in de figuren 1 tot 3 vormt een module die in hoofdzaak bestaat uit een cilindervormige behuizing van kunststof 1, een daarin gemonteerde miniatuurluidspreker 2 en een in de behuizing gemonteerde geïntegreerde schakeling 3 die aangesloten is op een ingebedde programeerbare mikrokontroller 4.
Op het ene einde is de behuizing 1 afgesloten door een rond wandgedeelte 5 dat van geluidsdoorlaatopeningen 6 is voorzien. Dit wandgedeelte 5 van de behuizing steekt buiten
<Desc/Clms Page number 4>
het cilindrische lichaam 7 uit en vormt een kraag 8. Met behulp van een moer 9 die op het uitwendig van schroefdraad voorziene lichaam 7 is geschroefd, kan de behuizing vastgeklemd worden op een plaat die van een opening is voorzien waardoor het lichaam 7 steekt.
Het ronde wandgedeelte 5 bezit een diameter van 36, 5 mm en is in zijn midden van een ronde geluidsdoorlaatopening 6 met een diameter van 3, 5 mm voorzien. De overige geluidsdoorlaatopeningen 6 zijn gelegen op twee koncentrische theoretische cirkels met diameters van respektievelijk 11, 5 en 19, 3 mm. Acht geluidsdoorlaatopeningen met een kleinere diameter dan de centrale geluidsdoorlaatopening, nl. een diameter van 2 mm, zijn gelijkmatig over de binnenste cirkel verdeeld. Over de buitenste cirkel zijn vijftien geluidsdoorlaatopeningen met een nog kleinere diameter van 1, 5 mm gelijkmatig verdeeld.
De luidspreker 2 bevat, zoals ondermeer in detail in figuur 4 is weergegeven, een permanente magneet 10 van kobalt met een diameter van 12, 5 mm. Deze magneet 10 is gemonteerd in een magneethouder 11 die is bevestigd in een rond draagstuk 12 dat met een uitstekende rand de geluidsdoorlaatopeningen 6 omringt en in het wandgedeelte 5 is bevestigd. De luidspreker 2 bevat verder een membraan 13 met een dikte van 0, 025 mm, vervaardigd van MYLAR. Het centrale gedeelte van het membraan 13 draagt een spoel 14 die tussen de magneet 10 en een rand van de magneethouder 11 is gelegen, terwijl het membraan 13 met zijn rand opgehangen is aan de rand van het draagstuk 12.
De bevestiging van het draagstuk 12 aan het wandgedeelte 5 is zodanig dat het membraan 13 op een kleine afstand van dit wandgedeelte is gelegen zodat tussen het membraan en
<Desc/Clms Page number 5>
het wandgedeelte een voorste luchtkamer 15 is gevormd. Deze luchtkamer vormt een zogenaamde Helmholz resonator.
Ook tussen de magneet 10 en de geïntegreerde schakeling 3 is een achterste luchtkamer 16 gevormd.
De resonantiefrekwentie van de luidspreker 2 bedraagt aldus ongeveer 292 Hz met een frekwentiebereik van ongeveer 8 Khz.
De geïntegreerde schakeling 3 is een zogenaamde"Voice Message Playback IC". Ze bevat een printplaat 17 die op de binnenzijde elektrische componenten 18 draagt en op de buitenzijde is voorzien van een tiental door kontaktpinnen 19 gevormde aansluitkontakten en van twee aansluitpinnen 20 voor stroomtoevoer. Deze printplaat 17 sluit samen met een vulling 21 aan de buitenzijde, het van het wandgedeelte 5 afgelegen einde van het lichaam 7 af.
De geïntegreerde schakeling 3 bevat als solid state opslagmedium een intern niet-vluchtig EEPROM geheugen waarin voorgeprogrammeerde berichten volgens de rechtstreekse analoge opslag technologie (Direct Analog Storage Technology) op sequentiële wijze kunnen worden gestockeerd. In dit EEPROM geheugen kunnen meerdere berichten zijn opgeslagen waarbij het gewenste bericht kan worden geselekteerd door het maken van de juiste verbindingen tussen de kontaktpinnen 19. Gegevens van dit geheugen kunnen worden aangeboden aan de programmeerbare ingebedde 8-bit mikrokontroller 4 die de specifieke software voor de werking van de inrichting bevat. Deze mikrokontroller 4 is een chip die werkt volgens het zogenaamde R. I. S. C. (Reduced Instruction Set Computer)-principe.
Een geschikte mikrokontroller is een onder het merk PIC door Microchip Technology Inc. in de
<Desc/Clms Page number 6>
handel gebrachte CMOS of NMOS mikrokontroller van de P 16 serie.
De werking van de hiervoor beschreven module is als volgt. Via de aansluitpinnen 20 worden de geïntegreerde schakeling 3 en de mikrokontroller 4 aangesloten op een gelijkstroombron en via de kontaktpinnen 19 op een aantal druktoetsen waarmee een bepaald bericht opgeslagen in het EEPROM geheugen wordt geselekteerd.
De berichten werden volgens de DAST technologie in het geheugen van de geïntegreerde schakeling 3 analoog op sequentiële wijze gestockeerd. Andere Solid State opslagmedia kunnen deze signalen enkel in digitale vorm stockeren wat betekent dat met dergelijke opslagmedia bijkomende randkomponenten zoals konvertoren noodzakelijk zijn en de geïntegreerde schakeling veel groter zou worden.
Door het indrukken van een druktoets ontvangt de mikrokontroller 4, die deze druktoetsen scant, een signaal waardoor hij het adres van het geselekteerde bericht onder vorm van een aantal digitale signalen aanbiedt op de adresbus van de geïntegreerde schakeling 3 en een startkommando geeft. Op deze manier wordt een zogenaamde Random Acces gekreërd. Elk bericht is onmiddellijk toegankelijk. Na het bericht genereert de geïntegreerde schakeling 3 een eind van bericht (END of MESSAGE of EOM) signaal dat door de mikrokontroller 4 wordt gedetekteerd. Voor of tijdens het sturen van signalen aan de geïntegreerde schakeling 3, genereert de mikrokontroller 4 ook nog een bieptoon of een geluidspatroon gaande van een eenvoudige fluittoon tot komplexere pulstoonkomposities.
Door gebruik te maken van een zeer snelle 8-bit mikrokontroller 4 die werkt volgens het zogenaamde RISC
<Desc/Clms Page number 7>
principe kunnen voornoemde taken simultaan worden uitgevoerd. De PIC mikrokontroller 4 bezit zeer kleine afmetingen en past daarom in de miniatuurbehuizing 1. Het stroomverbruik van deze mikrokontroller is extreem laag, hetgeen batterijvoeding mogelijk maakt.
Niet alleen kan op de hiervoor beschreven manier een uiterst kleine module worden verkregen maar de geluidskwaliteit van het bericht is uitstekend. De resonantiefrekwentie is veel lager dan die van een standaard luidspreker, hetgeen te wijten is aan de kleinere massa van de permanente magneet 10 en de soepelere ophanging van het membraan 13. Kobalt bezit immers een hogere densiteit dan het gebruikelijke NdFeB magneetmateriaal. Door het membraan 13 van dunner MYLAR basismateriaal te vervaardigen kan de stijfheid van het membraan 13 worden verminderd.
Vooral door de positie van de luidspreker 2 in de behuizing 1 en de op die manier gekreëerde luchtkamers voor en achter de luidspreker 2 in kombinatie met de specifieke vorm van de geluidsdoorlaatopeningen 6 wordt een uitstekende weergave verkregen van de frekwentieband waartoe het gesproken woord behoort. Dat door de lage resonantiefrekwentie het frekwentiebereik vermindert tot 8 KHz, heeft voor voorgaande toepassing geen nadelig effekt aangezien dit bereik meer dan voldoende is om de spraakfrekwentieband (ongeveer 100 Hz tot ongeveer 3, 5 KHz) te bestrijken.
Het geluidniveau van de luidspreker 2 kan worden geregeld door extern een potentiometer te plaatsen en te verbinden met een van de kontaktpinnen 19.
<Desc/Clms Page number 8>
De hiervoor beschreven module kan zelfstandig werkend worden gebruikt zoals bijvoorbeeld in inlichtingenpanelen, waarbij door het indrukken van een knop de module een van de opgeslagen berichten weergeeft. De module kan ook worden gebruikt als onderdeel van een apparaat zoals een betaalautomaat of een voertuig om korte, in de fabriek voorgeprogrammeerde berichten selektief weer te geven. In dit laatste geval moet de module niet bevolen worden door middel van druktoetsen maar kan ze door elektrische kontakten van het apparaat worden bestuurd.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke inrichting voor het weergeven van tenminste een gesproken bericht kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.