DE1268680B

DE1268680B - Loudspeaker device in which a transducer is connected to the movable part of the loudspeaker

Info

Publication number: DE1268680B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Stephanus Hendrik De Koning
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-06-21
Filing date: 1964-06-18
Publication date: 1968-05-22
Also published as: US3334184A; CH434372A; NL294443A; DK117642B; ES301214A1; BE649606A; FR1401643A; SE301503B; NL298464A; GB1016115A; AT247437B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

H04bH04b

Deutsche Kl.: 21 a2 -16/01 German class: 21 a2 - 16/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 68 680.5-31
18. Juni 1964
22. Mai 1968P 12 68 680.5-31
June 18, 1964
May 22, 1968

Die Erfindung betrifft eine Lautsprechervorrichtung, bei der mit dem beweglichen Teil des Lautsprechers ein Kegel verbunden ist, mit dessen Scheitel ein Wandler zum Erzeugen einer dieser Bewegung entsprechenden Spannung verbunden ist.The invention relates to a loudspeaker device in which with the movable part of the loudspeaker a cone is connected, with the apex of which a transducer for generating one of this movement corresponding voltage is connected.

Sie bezweckt insbesondere, eine Lautsprechervorrichtung anzugeben, die sich dazu eignet, eine Spannung zu liefern, die im Sinn einer Gegenkopplung zu einem den Lautsprecher steuernden Verstärker zurückführbar ist. ίοIt aims in particular to provide a loudspeaker device which is suitable for a voltage to deliver, which can be fed back in the sense of a negative feedback to an amplifier controlling the loudspeaker is. ίο

Es wurde bereits vorgeschlagen, mit dem beweglichen Teil des Lautsprechers einen elektromechanischen Wandler zu koppeln, der eine von der Lautsprecherbewegung abhängige Spannung erzeugt.It has already been proposed that the moving part of the loudspeaker be an electromechanical one To couple transducer, which generates a voltage dependent on the loudspeaker movement.

Weiterhin ist es beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 2 860 183 bereits bekannt, eine Lautsprechervorrichtung mit einem am beweglichen Teil des Lautsprechers befestigten Wandler zu versehen, der zum Erzeugen einer der Beschleunigung dieser Bewegung entsprechenden Spannung dient, wobei der Wandler am Scheitel eines Kegels befestigt ist, dessen Fuß mit der Antriebsvorrichtung des beweglichen Teils des Lautsprechers verbunden ist.Furthermore, it is already known, for example, from US Pat. No. 2,860,183, a loudspeaker device to be provided with a transducer attached to the moving part of the loudspeaker, which is used to generate a voltage corresponding to the acceleration of this movement, the The transducer is attached to the apex of a cone, the foot of which is connected to the drive device of the movable Part of the speaker is connected.

Dabei war stets das Problem, daß bei einer derartigen Gegenkopplung unerwünschte Schwingungen erzeugt werden, die darauf hinweisen, daß zwischen dem dem Lautsprecher zugeführten elektrischen Strom und der dem Wandler entnommenen Spannung unerwünschte Phasenverschiebungen auftraten. Wenn diese Phasenverschiebungen nur bei sehr hohen und sehr niedrigen Frequenzen kritische, zum Schwingen führende Werte erreichen würden, ließe sich dieses Übel mit Hilfe elektrischer Netzwerke beseitigen. Es zeigt sich jedoch, daß infolge von Resonanzerscheinungen der mit dem Lautsprecher verbundenen Teile auch Phasenverschiebungen im wiedergegebenen Frequenzband des Lautsprechers auftreten. In der Praxis müßten sehr komplizierte und störanfällige Schaltungen eingesetzt werden, um diese Phasenverschiebungen mit Hilfe von elektrischen Netzwerken zu beseitigen.The problem has always been that with such a negative feedback, undesired vibrations are generated, which indicate that between the electrical supplied to the loudspeaker Current and the voltage drawn from the converter undesired phase shifts occurred. if these phase shifts are only critical for oscillation at very high and very low frequencies would achieve leading values, this evil could be eliminated with the help of electrical networks. It it turns out, however, that as a result of resonance phenomena of the parts connected to the loudspeaker phase shifts also occur in the reproduced frequency band of the loudspeaker. In the In practice, very complicated and fault-prone circuits would have to be used to cope with these phase shifts eliminate with the help of electrical networks.

Die Erfindung bezweckt, einen Lautsprecher zu schaffen, bei dem diese Nachteile behoben sind. Dabei wird von einer Lautsprechervorrichtung ausgegangen, bei der ähnlich wie bei der aus der USA.-Patentschrift 2 860 183 bekannten Vorrichtung mit dem beweglichen Teil des Lautsprechers ein Kegel verbunden ist, dessen Scheitel mit dem Wandler verbunden ist.The aim of the invention is to provide a loudspeaker in which these disadvantages are eliminated. Included is based on a loudspeaker device similar to that of the USA 2 860 183 known device with the movable part of the loudspeaker a cone is connected, the vertex of which is connected to the transducer.

Dabei kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß der Wandler frei schwebend mit dem Scheitel des Kegels verbunden und derartigen Massenträgheits-Lautsprechervorrichtung, bei der mit dem
beweglichen Teil des Lautsprechers ein Wandler
verbunden istThe invention is characterized in that the transducer is freely floating connected to the apex of the cone and such inertial loudspeaker device in which with the
moving part of the speaker a transducer
connected is

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenf abrieken, Eindhoven
(Niederlande)NV Philips' Gloeilampenf abrieken, Eindhoven
(Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. Auer, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Auer, patent attorney,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 72000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Stephanus Hendrik de Koning, EindhovenStephanus Hendrik de Koning, Eindhoven

(Niederlande)(Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 21. Juni 1963 (294 443),Netherlands of June 21, 1963 (294 443),

vom 26. September 1963 (298 464)of September 26, 1963 (298 464)

kräften ausgesetzt ist, daß die erzeugte Spannung der Beschleunigung der Bewegung proportional ist.forces is exposed to the fact that the voltage generated is proportional to the acceleration of the movement.

Die bekannte Lautsprecheranordnung weist dieses Merkmal nicht auf. Bei ihr besitzt der Wandler eine feste Aufhängung, und sein bewegliches Organ wird daher unmittelbar durch die Schwingungen der Lautsprechermembran in Bewegung versetzt. Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist der Wandler frei schwebend angeordnet. Er wird also von den Trägheitskräften der Membranbeschleunigung angetrieben. The known loudspeaker arrangement does not have this feature. With her, the converter has one fixed suspension, and its movable organ is therefore directly due to the vibrations of the loudspeaker membrane set in motion. In a device according to the invention, the transducer is free arranged floating. So it is driven by the inertial forces of the membrane acceleration.

Zweckmäßig ist es, die Lautsprechervorrichtung so auszubilden, daß der Scheitel des Kegels in die Richtung der abzustrahlenden Schallenergie weist. Dabei wird zweckmäßigerweise die Masse des Wandlers so gewählt, daß sie die gleiche Größenordnung aufweist wie die der Lautsprecherspule. Der Kegel selbst kann zweckmäßigerweise aus Metall hergestellt und geerdet sein.It is useful to design the loudspeaker device so that the apex of the cone in the direction the sound energy to be emitted. The mass of the converter is expediently so chosen so that it is of the same order of magnitude as that of the loudspeaker coil. The cone itself can expediently made of metal and grounded.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Lautsprecheranordnung nach der Erfindung zusammen mit der zugeordneten Schaltung darstellt. The invention is explained in more detail below with reference to a drawing showing an exemplary embodiment represents the loudspeaker arrangement according to the invention together with the associated circuit.

Der dargestellte Lautsprecher enthält einen beweglichen Teil in Gestalt einer Konusmembran 1, die vonThe loudspeaker shown contains a movable part in the form of a conical diaphragm 1, which is of

809 550/340809 550/340

einem mit diesem Konus verbundenen Spulenkörper 2 angetrieben wird, auf dem eine Lautsprecherspule 3 vorgesehen ist. Der Spulenkörper 2 mit der Spule 3 befindet sich in einem nur schematisch dargestellten Magnetsystem, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß Ströme, die der Lautsprecherspule 3 zugeführt werden, auf den Spulenkörper axial gerichtete Kräfte ausüben, durch die die Konusmembran 1 in Bewegung versetzt wird. Diese Ströme werden von einem Verstärker 4 erzeugt, dem aus einer Quelle 5 niederfrequente Eingangssignale zugeführt werden.a bobbin 2 connected to this cone is driven, on which a loudspeaker coil 3 is provided. The bobbin 2 with the coil 3 is only shown schematically Magnet system, the arrangement being such that currents which are supplied to the loudspeaker coil 3 are to exert axially directed forces on the bobbin, causing the conical diaphragm 1 to move is moved. These currents are generated by an amplifier 4, the low-frequency from a source 5 Input signals are fed.

In der Regel besteht keine rein lineare Beziehung zwischen dem von der Konusmembran 1 erzeugten Schalldruck und dem Signal der Quelle 5. Deshalb ist man bestrebt, dies durch Anwendung einer Gegenkopplung zu verbessern. Hierfür ist ein mit der Konusmembran 1 verbundener piezoelektrischer Wandler 6 vorgesehen, auf den eine zur Beschleunigung der Lautsprechermembran proportionale Massenträgheitskraft einwirkt. Der Wandler ist vorzugsweise aus Kristallmaterial hergestellt und besitzt somit eine große Härte. Er liefert, wenn der Lautsprecher in die Wand 9 eines im übrigen völlig geschlossenen Gehäuses aufgenommen ist, für Schwingungen mit einer Wellenlänge, die größer als der halbe Umfang des Lautsprecherkonus ist, eine Spannung, die proportional der Wurzel aus der abgestrahlten Schallenergie ist. Bei kleineren Wellenlängen nimmt die Spannung bei konstanter Schallenergie proportional zur Frequenz zu. Um diese Wirkungen zu berücksichtigen, genügt ein einfaches Netzwerk 7 im Gegenkopplungskreis, das die Schwingungen mit kleineren Wellenlängen integriert, damit die zum Verstärker 4 zurückgeführte Gegenkopplungsspannung über den ganzen Frequenzbereich praktisch linear von der Wurzel aus der Schallenergie abhängt.As a rule, there is no purely linear relationship between that generated by the conical diaphragm 1 Sound pressure and the signal of the source 5. Therefore one strives to do this by using a negative feedback to improve. A piezoelectric one connected to the conical diaphragm 1 is used for this purpose Transducer 6 is provided, one proportional to the acceleration of the loudspeaker diaphragm Inertia acts. The transducer is preferably made of crystal material and has thus a great hardship. It delivers when the loudspeaker is in the wall 9 of an otherwise completely closed Housing is added for vibrations with a wavelength greater than that half the circumference of the speaker cone is a voltage proportional to the square root of the radiated Is sound energy. At shorter wavelengths, the voltage increases with constant sound energy proportional to the frequency. A simple network 7 is sufficient to take these effects into account in the negative feedback circuit, which integrates the oscillations with smaller wavelengths so that the to the Amplifier 4 fed back negative feedback voltage over the entire frequency range practically depends linearly on the root of the sound energy.

Hierbei wird vorausgesetzt, daß keine parasitären Erscheinungen bestehen, infolge deren die Spannung des Wandlers 6 von der erwähnten Gesetzmäßigkeit abweichen würde. Weil der Wandler 6 auf irgendeine Weise mit der Membran 1 verbunden sein muß, bereiten die verbindenden Teile in dieser Hinsicht jedoch Schwierigkeiten. Insbesondere hat die große Härte des Kristallmaterials des Wandlers 6 zur Folge, daß dieser unbeabsichtigte mechanische Kräfte auffangen kann, wobei er entsprechende elektrische Spannungen erzeugt.It is assumed here that there are no parasitic phenomena as a result of which the voltage is increased of the converter 6 would deviate from the aforementioned law. Because the converter 6 to any Way must be connected to the membrane 1, prepare the connecting parts in this regard, however Trouble. In particular, the great hardness of the crystal material of the transducer 6 results in that this can absorb unintentional mechanical forces, and he corresponding electrical Creates tension.

Gemäß der Erfindung ist der Wandler 6 mit dem Scheitel eines in axialer Richtung steifen Kegels 8 verbunden, dessen Fuß mit der Lautsprechermembran verbunden ist. Der Kegel weist in die Richtung, in der der Schall abgestrahlt wird, und hat infolgedessen auch akustisch günstige Strahlungseigenschaften. Er ist in radialer Richtung vorzugsweise so nachgiebig, daß keine radialen Kräfte vom Konus 1 auf den massiven Kegelscheitel, an dem der Wandler 6 befestigt ist, übertragen werden können. Der Kegel ist unten durch eine Platte 10 abgeschlossen, so daß keine Druckänderungen in der den Wandler umgebenden Luft auftreten können.According to the invention, the transducer 6 has the apex of a cone 8 that is rigid in the axial direction connected, the foot of which is connected to the speaker membrane. The cone points in the direction in which the sound is emitted and consequently also has acoustically favorable radiation properties. It is preferably so flexible in the radial direction that no radial forces from the cone 1 on the massive cone vertex to which the transducer 6 is attached can be transmitted. The cone is closed at the bottom by a plate 10 so that no pressure changes in the pressure surrounding the transducer Air can occur.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Axialbewegung des Konus 1 radiale Rückwirkungskräfte der Wand 9 auf diesen Konus 1 zur Folge hat. Diese Rückwirkungskräfte erreichen allseitig den Fuß des Kegels 8, der mit dem Spulenkörper 3 verbunden ist. Infolge der gewählten Bauart sind sie jedoch am Scheitel des Kegels 8 sehr abgeschwächt, so daß kein diesen Radialkräften entsprechender Druck den Wandler 6 erreicht und die vom Wandler 6 gelieferte Spannung somit ausschließlich den Axialbeschleunigungen entspricht. Hierdurch wird eine wichtige Fehlerquelle beim Erzeugen der vom Wandler zu liefernden Gegenkopplungsspannung vermieden. The invention is based on the knowledge that the axial movement of the cone 1 results in radial reaction forces of the wall 9 on this cone 1. These reaction forces reach the base of the cone 8, which is connected to the coil body 3, on all sides is. As a result of the design chosen, however, they are very weakened at the apex of the cone 8, see above that no pressure corresponding to these radial forces reaches the transducer 6 and that supplied by the transducer 6 The voltage therefore corresponds exclusively to the axial accelerations. This creates a important source of error when generating the negative feedback voltage to be supplied by the converter avoided.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde der Lautsprecher mit einem Konus 1 mit einem Durciamesser von 13 cm und einem Scheitelwinkel von 120° versehen. Der Durchmesser des Spulenkörpers 3 war 2,6 cm, seine Länge 2,5 cm. Der Kegel 8 war aus Aluminium hergestellt, sein Scheitelwinkel war 40°. Der Durchmesser des Wandlers 6 war 0,6 cm, seine Länge 1,6 cm. Seine Masse war von der gleichen Größenordnung wie die der Spule 3. Durch Erdung des Kegels 8 wurde auch die Induktion von Brummspannungen im Wandler 6 vermieden. In a practical embodiment, the loudspeaker with a cone 1 with a Provided with a diameter of 13 cm and a vertex angle of 120 °. The diameter of the bobbin 3 was 2.6 cm, its length 2.5 cm. The cone 8 was made of aluminum, its apex angle was 40 °. The diameter of the transducer 6 was 0.6 cm and its length 1.6 cm. Its mass was from of the same order of magnitude as that of the coil 3. By earthing the cone 8, the induction of ripple voltages in the converter 6 avoided.

Claims

Patent claims:

1. Loudspeaker device in which a cone is connected to the movable part of the loudspeaker is, with its vertex a transducer for generating a movement corresponding to this Voltage connected, characterized in that the transducer is freely floating connected to the apex of the cone and such Is exposed to inertia forces that the generated voltage accelerates the Movement is proportional.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the apex of the cone in the The direction of the sound energy to be emitted.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the The mass of the transducer is of the same order of magnitude as that of the loudspeaker coil.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Cone is made of metal and grounded.

Considered publications:
Swiss Patent No. 238 929;
U.S. Patent No. 2,860,183.

1 sheet of drawings