DE1299328B - Verfahren und Anordnung zum Schutz vor UEberlastung von elektrisch angetriebenen mechanischen Schwingungssystemen, vorzugsweise Lautsprechern bzw. Lautsprecheranordnungen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Anordnung zur Vermeidung von Überlastungen elektromagnetisch oder elekrodynamisch angetriebener mechanischer Schwingungssysteme, vorzugsweise Lautsprecher bzw. Lautsprecheranordnungen.
• Überlastungen von elektrisch angetriebenen mechanischen Schwingungssystemen sind aus folgenden Ursachen möglich: 1. Mechanische Überbeanspruchung der schwingenden Elemente, z. B. Membran, Spule und deren Aufhängung, 2. eine zu hohe elektrische Leistungsaufnahme der Antriebsspulen.
• In beiden Fällen ist die Überlastung .durch die vom Schwingungserzeuger als Verbraucher aufgenommene, zu hohe elektrische Leistung bedingt und kann eine Zerstörung des Verbrauchers zur Folge haben.
• In der Elektroakustik sind zur Speisung von Schwingungserzeugern, z. B. Lautsprechern, zwei Antriebsarten üblich, nämlich die Speisung mit konstantem Strom (Generatorwiderstand groß gegen Verbraucherwiderstand) bzw. die Speisung mit konstanter Spannung (Generatorwiderstand klein gegen Verbraucherwiderstand). Bei beiden Antriebsarten hängt die Leistungsaufnahme vom Betrag des Scheinwiderstandes ab, den das Gerät bei der jeweiligen Frequenz besitzt. Bei tief abgestimmten reibungsarmen Schwingungserzeugern, z. B. unbedämpften Lautsprechersystemen, besitzt der Betrag des Scheinwiderstandes sein Maximum in der Eigenresonanzfrequenz, erreicht dann mit steigender Frequenz einen minimalen Wert, die sogenannte Bated-Resonanz, um anschließend wieder kontinuierlich anzusteigen. Bei stark gedämpften Schwingungssystemen ist diese Resonanzüberhöhung jedoch abgeflacht. Für beide Antriebsarten ist wegen des frequenzabhängigen Scheinwiderstandes die Leistungsaufnahme ebenfalls frequenzabhängig.
• Es sind Maßnahmen bekannt, die Überlastungen der Endstufen von Leistungsverstärkern mittels Stromsicherungen oder überstromschaltern vermeiden und damit, wenn auch unvollkommen, in gewisser Hinsicht ebenfalls den Lautsprecher als Schwingungserzeuger schützen. Jedoch treten hierbei folgende Nachteile auf: Im Falle der Überlastung wird der Lautsprecherstromkreis unterbrochen, so daß er dann ohne Belastung betrieben wird. Hierdurch erfolgt ein Ansteigen .der Ausgangsspannung zu unzulässig hohen Werten, die dann den Verstärker gefährden. Dabei erfolgt die Unterbrechung bei einem bestimmten Stromwert, der auf Grund des frequenzabhän;gigen Scheinwiderstandes der Lautsprecher in keiner Weise mit der maximalen Belastbarkeit identisch ist. Diese wird allein von der aufgenommenen Scheinleistung bestimmt.
• Zweck der Erfindung ist, .die genannten Nachteile zu vermeiden und einen wirksamen Schutz gegen die Überlastung von elektrisch angetriebenen mechanischen Schwingungssystemen, vorzugsweise Lautsprechergruppen, zu erzielen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung von übersteuerungen bzw. überlastungen für den genannten Zweck zu schaffen, die durch Fehlbedienung in elektroakustischen Wiedergabeanlagen, z. B. übersteuerung des Leistungsverstärkers oder aber auch durch Selbsterregung des Leistungsverstärkers, entstehen können. Die Erfindung soll ferner gestatten, auch mit leistungsmäßig überdimensionierten Verstärkern den Belastungsbereich des Lautsprechers bzw. der Lautsprecheranordnungen für den ,gesamten Übertragungsbereich oder Teile desselben voll auszunutzen. Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens soll ohne eine zusätzliche Speisespannungsquelle auskommen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Schutz vor Überlastung von elektrisch angetriebenen mechanischen Schwingungssystemen, vorzugsweise Lautsprechern bzw. Lautsprecheranordnungen, erfindungsgemäß in der Weise, daß bei Überschreiten einer für den Verbraucher festgelegten Leistungsgrenze erfindungsgemäß über einen die Frequenzabhängigkeit der Belastung des Verbrauchers nachbildenden Vierpol eine belastungsabhängige Spannung gewonnen wird, die nach Gleichrichtung einen Schalter oder einen Widerstand steuert, der die Leistungsaufnahme des Verbrauchers auf einen zulässigen Wert herabsetzt.
• Die Steuerung des Schalters bzw. des Widerstandes erfolgt auch dann, sobald vom Verbraucher in einem Teil seines Frequenzbereiches und für den Fall, daß mehrere Verbraucher vorliegen, sobald von nur einem Teil dieser Verbraucher, bei Lautsprechern von: einem Teil der Einzelsysteme, in seinem zugeordneten Frequenzbereich eine bestimmte festgelegte Leistung aufgenommen wird.
• Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Schaltungsanordnung besteht aus einem zum Verbraucher parallelgeschalteten, die Frequenzabhängigkeit der Belastung des Verbrauchers nachbildenden Vierpol, dessen Ausgang über eine Diode ein anzugs-und abfallverzögertes Relais zugeordnet ist.
• In Reihe zum Verbraucher befindet sich beispielsweise ein Schaltkontakt, der vom Relais und mit einem Schutzwiderstand überbrückt ist.
• Diese Schaltung bewirkt das Einschalten eines Schutzwiderstandes in den Verbraucherstromkreis bei Überschreiten einer für den Verbraucher bestimmten festgelegten Leistungsgrenze. Dabei läßt sich der Gleichstromkreis der Schaltungsanordnung durch einen Übertrager an den Vierpol ankoppeln.
• Außer dem Schutzwiderstand im Verbraucherstromkreis kann ein Belastungswiderstand mit gleichen oder ähnlichen Werten wie der Verbraucher an den Verstärkerausgang gelegt werden.
• Bei Vorliegen einer Überlastung kann ferner ein optisches und/oder akustisches Signal ausgelöst werden. - -Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 die prinzipielle Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, F i g. 2 und 3 spezielle Schaltungsanordnungen.
• In F i g. 1 ist der frequenzabhängige Vierpol mit 1, der Gleichrichter mit 2 und das an- und abfallverzögerte Relais mit 3 bezeichnet. Der Schutzwiderstand trägt die Bezeichnung 4. In den F i g. 2 und 3 ist die Schaltungsanordnung durch einen übertrager 5 bzw. einen Belastungswiderstand 6 erweitert. Der Relaisschaltkontakt ist jeweils mit r bezeichnet.
• Die Durchlaßeigenschaften des Vierpols müssen derartig bemessen sein, daß die am Ausgang des Vierpuls entstehende Wechselspannung frequenzunabhängig ist, wenn die Eingangswechselspannung des Vierpols und :in gleicher Weise auch die des Lautsprechers bzw. der Lautsprecheranordnung eine Frequenzabhängigkeit besitzt, die so ausgelegt sein muß, daß sie den Verlauf hat, den die Spannung an den Eingangsklemmen des Lautsprechers bei der vorgesehenen Belastungsgrenze (maximale elektrische Leistungsaufnahme) jeweils aufweist.
• Hierbei ist der am Ausgang entstehende Spannungswert so einstellbar, daß die gleichgerichtete Spannung des Relais zum Ansprechen bringt, sobald die für den Lautsprecher zugrunde gelegte maximale Leistungsaufnahme erreicht ist. Der parallel zum Relais geschaltete Kondensator bewirkt eine Ansprech-und Abfallverzögerung, die derartig bemessen ist, daß kurzzeitig auftretende Spannungsspitzen nicht zum Ansprechen der Schutzschaltung führen.
• Durch das Ansprechen des Relais wird ein Widerstand 4 und/oder ein Widerstand 6 in den Verbraucherstromkreis geschaltet und eine zu hohe Leistungsaufnahme des Verbrauchers verhindert.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Schutz vor Überlastung von elektrisch angetriebenen mechanischen Schwingungssystemen, vorzugsweise Lautsprechern bzw. Lautsprecheranordnungen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei überschreiten einer für den Verbraucher festgelegten Leistungsgrenze über einen die Frequenzabhängigkeit der Belastung des Verbrauchers nachbildenden Vierpol eine belastungsabhängige Spannung gewonnen wird, die nach Gleichrichtung einen Schalter oder einen Widerstand steuert, der die Leistungsaufnahme des Verbrauchers auf einen zulässigen Wert herabsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Vierpol gewonnene belastungsabhängige Spannung auch dann einen Schalter bzw. einen Widerstand steuert, sobald vom Verbraucher nur in seinem Teil des Frequenzbereiches eine bestimmte festgelegte Leistung aufgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Verbrauchern die aus dem Vierpol gewonnene Spannung auch dann einen Schalter bzw. einen Widerstand steuert, wenn ein Teil der Verbraucher, bei Lautsprecheranordnungen nur ein Teil der Einzelsysteme, in seinem zugeordneten Frequenzbereich eine bestimmte festgelegte Leistung aufnimmt.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Verbraucher ein die Frequenzabhängigkeit .der Belastung des Verbrauchers nachbildender Vierpol, an dessen Ausgang über eine Diode ein anzugs- und abfallverzögertes Relais liegt, und ein in Reihe zum Verbraucher liegender vom Relais betätigter Schaltkontakt, der von einem Schutzwiderstand überbrückt ist, angeordnet sind.
5. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromkreis der Schutzschaltung durch einen Übertrager (5) angekoppelt ist.
6. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Schutzwiderstand im Verbraucherstromkreis ein Belastungswiderstand (6) mit gleichen oder ähnlichen Werten wie der Verbraucher an den Verstärkerausgang geschaltet ist.
7. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Überlastung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgelöst wird.