DE19604086C2

DE19604086C2 - Loudspeaker with integrated electronic sensor sound pressure control

Info

Publication number: DE19604086C2
Application number: DE1996104086
Authority: DE
Inventors: Alfred Ziegenberg; Edmund Prof Dipl Phy Schiessle; Andreas Nuske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: DE19604086A1

Description

Reason of the invention

Ein aktuelles Problem in der technischen Akustik ist die aktive Geräuschdämpfung mit Hilfe von Lautsprechersystemen.A current problem in technical acoustics is active noise reduction with the help of speaker systems.

Es ist bekannt, daß es zur Zeit keine geeigneten, d. h. kleine, leichte, robuste und dennoch lei stungsstarke regelbare Lautsprechersysteme mit geeigneter Abstrahlcharakteristik, gibt.It is known that there are currently no suitable, i.e. H. small, light, robust and yet lei powerful, controllable loudspeaker systems with suitable radiation characteristics.

Die eigenen Erfindungen der Patentschriften DE 37 30 305 C1 und DE 39 36 639 C1 bieten eine gute Ausgangsbasis zur Entwicklung eines geeigneten regelbaren Lautsprechersystems zur integralen aktiven Geräuschdämpfung (Einspulensystem) oder zur spektralen aktiven Geräuschdämpfung (Mehrspulensystem).The own inventions of the patents DE 37 30 305 C1 and DE 39 36 639 C1 offer a good starting point for the development of a suitable controllable Speaker system for integral active noise reduction (single-coil system) or spectral active noise reduction (multi-coil system).

Der Erfindungsgegenstand kann nutzbringend in der akustische Kommunikationstechnik und in der aktiven elektronischen Geräuschdämpfung eingesetzt werden. Er ermöglicht zum Beispiel, in der akustischen Kommunikationstechnik, angepaßt an die je weilige Raumakustik, die Einhaltung einer mittleren voreinstellbaren Lautstärke bei Sprach- oder Musikwiedergabe, durch direkte Sensierung des aktuellen Membranhubes. Es können dadurch Lautstärkeschwankungen wie sie bei der Umschaltung zwischen verschiedenen Sendern mit unterschiedlicher Eingangsleistung am Empfangsgerät immer wieder auftreten vollständig und mit hoher Störungssicherheit ausgeregelt werden.The subject of the invention can be useful in acoustic communication technology and be used in active electronic noise reduction. It enables, for example, in acoustic communication technology, adapted to each because of the room acoustics, the observance of a medium pre-adjustable volume for speech or music playback through direct sensing of the current diaphragm stroke. It can thereby fluctuations in volume as they occur when switching between different Transmitters with different input power appear repeatedly on the receiving device be completely and with a high level of interference security.

Er ermöglicht zum Beispiel, in der aktiven elektronischen Geräuschdämpfung, ganz gezielt bestimmte singuläre Frequenzen oder Frequenzbereiche in ihrer Schalldruckintensität dem zu dämpfenden Geräuschspektrum anzupassen und durch akustische Interferenzen zu unter drücken so, daß eine optimale aktive elektronische Geräuschdämpfung möglich wird.For example, it enables targeted, active electronic noise reduction certain singular frequencies or frequency ranges in their sound pressure intensity adapt the damping noise spectrum and reduce it by acoustic interference press so that an optimal active electronic noise reduction is possible.

Der Erfindungsgegenstand ermöglicht damit die bisher eigenentwickelten Systeme in ihren technischen Eigenschaften grundlegend zu verbessern und/oder ihren Einsatzbereich zu erweitern, bzw. mit neuen eigenständigen technische Produkte zu ergänzen. The subject of the invention thus enables the previously developed systems in their to fundamentally improve technical properties and / or their area of application expand or supplement with new independent technical products.

State of the art

Es sind allgemein Lautsprecher zur Übertragung akustischer Informationen und/oder zur Er zeugung hoher Schallpegel zur aktiven Geräuschbekämpfung bekannt. Lautsprecher die nicht nach den oben genannten Patenten ausgeführt sind, haben den großen Nachteil, daß sie zu schwer und/oder zu groß sind um in ein kleines und leichtes System zur aktiven Geräusch dämpfung integriert zu werden. Da oft mehrere Lautsprecher (als Geräuschquelle) für eine gute aktive Geräuschdämpfung notwendig sind, ist das Gewicht und die Größe des Einzel lautsprecher nicht mehr vernachlässigbar. Die "Patent-Lautsprecher" dagegen eignen sich aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus (duales oder multiduales permanentmagnetisches Antriebssystem, Flachmembran) in ganz besonderer Weise für den Einsatz in einem System zur aktiven Geräuschdämpfung. Er kann sehr klein und leicht mit ausreichendem Hub speziell für die wichtigen tiefen Frequenzen gebaut werden.There are generally loudspeakers for the transmission of acoustic information and / or for Er generation of high sound levels for active noise control known. Speakers don't executed after the above-mentioned patents have the major disadvantage that they too are heavy and / or too big in a small and light system for active noise damping to be integrated. Since often several speakers (as a source of noise) for one good active noise reduction is necessary, the weight and size of the individual speakers no longer negligible. The "patent speakers", however, are suitable due to their constructive structure (dual or multidual permanent magnetic Drive system, flat membrane) in a very special way for use in a system for active noise reduction. It can be very small and light with sufficient stroke specifically for the important low frequencies.

Ein weiterer vorteilhafte Ausbildung bietet der Mehrspulen-Lautsprecher. Es ist möglich ganz gezielt bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche in ihrer Schalldruckintensität dem zu dämpfenden Geräuschspektrum so anzupassen, daß eine optimale aktive Geräuschdämpfung möglich ist.The multi-coil loudspeaker offers another advantageous design. It is possible entirely targeted specific frequencies or frequency ranges in their sound pressure intensity damping noise spectrum so that optimal active noise reduction is possible.

In der Patentschrift DE 29 02 708 B2 wird eine Anordnung mit einem optoelektronischen Sensor beschrieben, bestehend aus einem Lichtwellenleiter, einer Leuchtdiode als Sender, die an der akustischen Membran befestigter ist und einem Fototransistor, als Empfänger. Gegen über dem Erfindungsgegenstand hat die in der Patentschrift DE 29 02 708 B2 beschriebene Anordnung verschiedene Nachteile. Die Leuchtdiode ist, einschließlich Anschlußtechnik, fest mit der Membran verbunden, während beim Erfindungsgegenstand im einfachsten Fall eine kleine Reflektormarke (z. B. ein weißer Punkt) mit der Membran verbunden ist. Das führt beim Erfindungsgegenstand zum einen zu einer Verringerung des Membrangewichts und zum anderen zu einer deutlichen Erhöhung der elektromagnetischen Störsicherheit (EMV), da beim Erfindungsgegenstand im Lautsprecher, außer der Schwingspule keine elektrischen oder elektronischen Bauelemente vorhanden sind. Bei der Anordnung nach DE 29 02 708 B2 kann, gerade bei großen Schwingamplituden (tiefen Frequenzen im Baßbereich), das Wechselmag netfeld der Schwingspule in die LED und die Anschlußstelle mit Zuleitungen elektrische Fremdspannungen induzieren. Weiter können auch externe magnetische Wechselfelder, z. B. bei der aktiven Geräuschdämpfung, zu elektromagnetischen Störungen im so aufgebauten op toelektronischen Sensor führen.In the patent DE 29 02 708 B2 an arrangement with an optoelectronic Sensor described, consisting of an optical fiber, a light emitting diode as a transmitter is attached to the acoustic membrane and a photo transistor, as a receiver. Against About the subject of the invention has that described in the patent DE 29 02 708 B2 Arrangement various disadvantages. The LED, including the connection technology, is fixed connected to the membrane, while in the simplest case the subject of the invention small reflector mark (e.g. a white dot) is connected to the membrane. Leading in the subject of the invention on the one hand to a reduction in membrane weight and others to a significant increase in electromagnetic interference immunity, because in the subject of the invention in the speaker, except for the voice coil no electrical or electronic components are available. In the arrangement according to DE 29 02 708 B2, Especially with large vibration amplitudes (low frequencies in the bass range), the Wechselmag net field of the voice coil into the LED and the connection point with electrical leads Induce external voltages. External alternating magnetic fields, e.g. B. in active noise reduction, electromagnetic interference in the op lead toelectronic sensor.

Der optoelektronische Sensor, zur Erfassung der Membranbewegung, könnte natürlich auch durch einen Sensor, der nach einem anderen physikalischen Prinzip funktioniert, ersetzt wer den. Denkbar wäre auch ein Wirbelstrom-Sensor, dessen Kern mit der Membran fest verbun den ist und dessen Sensorspulen ähnlich befestigt sind, wie der optoelektronische Sensor. Für den Aufbau des Sensors werden nichtmagnetische Werkstoffe mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit verwendet. Sensoren auf induktiver Basis sind dagegen weniger geeignet, da auf grund des starken Magnetfeldes mit einer teilweisen oder vollständigen magnetischen Sätti gung der weichmagnetischen Magnetflußteile und des weichmagnetischen Kerns zu rechnen ist. Magnetfeldsensoren sind wenig geeignet, da das starke magnetische Feld den Sensor zu stark aussteuert. Induktionssensoren sind grundsätzlich einsetzbar haben aber den Nachteil, daß nur ein dynamisches Signal generiert werden kann, das bei einer langsamen Hubbewe gung der Membran sehr klein werden kann. Kapazitive Sensoren sind physikalisch grundsätz lich möglich, aber für diesen Anwendungsfall technisch nicht so gut zu beherrschen. Die oben angeführten Sensortypen sind außerdem bei gleichem Volumen schwerer als der optoelektro nische Sensor. Ein weiterer Nachteil der oben aufgezählten Sensoren ist ihre größere elektro magnetische Störanfälligkeit. The optoelectronic sensor for detecting the membrane movement could of course also who is replaced by a sensor that works according to a different physical principle the. An eddy current sensor would also be conceivable, the core of which is firmly connected to the membrane is and the sensor coils are attached similar to the optoelectronic sensor. For The structure of the sensor is made of non-magnetic materials with good electrical properties Conductivity used. Inductive-based sensors, however, are less suitable because of due to the strong magnetic field with a partial or complete magnetic saturation to calculate the soft magnetic magnetic flux parts and the soft magnetic core is. Magnetic field sensors are not very suitable because the strong magnetic field is too close to the sensor heavily modulated. Induction sensors can generally be used but have the disadvantage that that only a dynamic signal can be generated that with a slow stroke movement The membrane can become very small. Capacitive sensors are fundamentally physical Lich possible, but not so technically mastered for this application. The above The sensor types listed are also heavier than the optoelectro with the same volume African sensor. Another disadvantage of the sensors listed above is their larger electro magnetic susceptibility to interference.

Structure and physical mode of operation of the subject matter of the invention

In Fig. 1 ist der konstruktive Aufbau einer Ausführung des Erfindungsgegenstandes darge stellt.In Fig. 1, the structural design of an embodiment of the subject invention is Darge.

Der duale permanentmagnetische Antrieb besteht aus zwei axial magnetisierten Ring magneten 1.1 und 1.3, vorzugsweise auf der Basis seltener Erden, und einer Distanzscheibe 1.2, zur Konzentration des magnetischen Flusses, aus einem hochpermeablen weichmag netischen Werkstoff. Die Ringmagnete sind so angeordnet, daß sie jeweils mit ihren mag netischen Nordpolen auf einer weichmagnetischen Distanzscheibe 1.2 liegen. Die Schwing spule 1.4 ist von einer hochpermeablen weichmagnetischen Folie 1.5, bevorzugt aus amorphem Metall, zur magnetischen Flußführung umgeben. Schwingspule und Folie werden von dem Spulenkörper 1.8 aufgenommen. Dieser wiederum ist fest mit der Trägerkappe 1.6 verbunden und diese mit der Abstrahlmembran 1.9 und der Bodenmembran 1.11. Die Membranen sind mit dem Korb (nicht dargestellt) nach dem Stand der Technik verbunden. Die Teile 1.20 dienen zur Versteifung der doppelbödigen Flachmembran. Das duale permanentmagnetische System wird durch den Halter 1,12 in der richtigen Position gehalten. Der Halter ist mit der Bodenplatte 1.16 mechanisch verbunden. Die Teile 1.1, 1.2, 1.3, und 1.12 sind über ein Rohr 1.13 fixiert und mit der Bodenplatte mechanisch verbunden. Das Rohr 1.13 besteht aus einem nichtmagnetischen Edelstahl. Das Rohr dient auch zur Aufnahme der Sensorhülse 1.14 mit dem Lichtwellenleiter 1.15 des optoelektronischen Sensors. Der Licht wellenleiter ist aus einem Sender-Lichtleiter und einem Empfänger-Lichtleiter aufgebaut. Sie laufen in der Sensorhülse 1.14 parallel und sind an ihrer Stirnseite bündig eingebaut (Fig. 2). Die Sensorhülse mit dem Lichtwellenleiterpaar ist axial verschieb- und feststellbar, damit der optimale Abstand zum optischen Reflektor 1.7 eingestellt werden kann. Der optische Reflektor 1.7 ist fest mit der Trägerkappe 1.6 mechanisch verbunden. Der konstruktive Auf bau des Gesamtsystems sorgt dafür das der Lichtwellenleiter und der Reflektor des opto elektronischen Sensors frei von Fremdlichteinflüssen ist (Fig. 1).The dual permanent magnetic drive consists of two axially magnetized ring magnets 1.1 and 1.3 , preferably based on rare earths, and a spacer 1.2 , for concentrating the magnetic flux, made of a highly permeable soft magnetic material. The ring magnets are arranged so that they each lie with their magnetic north poles on a soft magnetic spacer 1.2 . The voice coil 1.4 is surrounded by a highly permeable soft magnetic film 1.5 , preferably made of amorphous metal, for magnetic flux guidance. Voice coil and foil are taken up by the coil body 1.8 . This in turn is firmly connected to the carrier cap 1.6 and this with the radiation membrane 1.9 and the bottom membrane 1.11. The membranes are connected to the basket (not shown) according to the prior art. Parts 1.20 serve to stiffen the double-sided flat membrane. The dual permanent magnetic system is held in the correct position by the holder 1 , 12 . The holder is mechanically connected to the base plate 1.16 . The parts 1.1 , 1.2 , 1.3 , and 1.12 are fixed via a pipe 1.13 and mechanically connected to the base plate. The tube 1.13 consists of a non-magnetic stainless steel. The tube also serves to receive the sensor sleeve 1.14 with the optical waveguide 1.15 of the optoelectronic sensor. The light waveguide is made up of a transmitter light guide and a receiver light guide. They run parallel in the sensor sleeve 1.14 and are installed flush on their front side ( FIG. 2). The sensor sleeve with the pair of optical fibers can be axially displaced and locked so that the optimal distance to the optical reflector 1.7 can be set. The optical reflector 1.7 is mechanically connected to the carrier cap 1.6 . The constructive construction of the overall system ensures that the optical fiber and the reflector of the optoelectronic sensor are free from external light influences ( Fig. 1).

Wird nun die Schwingspule 1.4 mit einem niederfrequenten elektrischen Strom angesteuert so bewegt sie sich im Rhythmus der Frequenz, des Steuerstromes, im Magnetfeld des dualen per manentmagnetischen Systems nach den bekannten physikalischen Gesetzen. In demselben Rhythmus schwingt dann das Membransystem 1.9, 1.10 und 1.11 die Trägerkappe 1.6 und der fest mit ihr verbundene optischen Reflektor 1.7. Die Sensorhülse 1.14 mit dem Lichtwellen leiterpaar 1.15 ist so zum optischen Reflektor positioniert, daß eine Vergrößerung des Ab stands zwischen Lichtwellenleiter und Reflektor eine Vergrößerung der empfangenen Licht intensität zur Folge hat. Der Lichtwellenleiter 1.16 besteht, wie oben schon gesagt, aus zwei parallelen Lichtleitern. Sie sind senkrecht über dem optischen Reflektor angebracht. Ein faseroptischer Lichtleiter emittiert das Licht, der andere faseroptische Lichtleiter nimmt das reflektierte Licht auf und leitet es weiter zum elektronischen Fotoempfänger. Die Intensität des reflektierten Lichts hängt nur vom Abstand des Reflektors zum Lichtleiterpaar ab (Fig. 3). Sitzt nun das Lichtleiterpaar auf dem Reflektor so ist die in die Empfängerfaser eingekoppelte Lichtintensität des reflektierten Lichtes gleich Null. Entfernt sich nun der Reflektor vom Lichtleiterpaar so nimmt die in den Empfängerlichtleiter eingekoppelte Lichtintensität zu. Für das Lichtleiterpaar gibt es nun einen Abstand zum Reflektor bei der eine maximale Einkopp lung des reflektierten Lichts erfolgt. Zwischen diesen beiden Punkten ist der Lichtwellenleiter zu positionieren. Entfernt man nun das Lichtleiterpaar noch weiter von seinem Reflektor nimmt die vom Empfängerlichtleiter sensierte Lichtintensität wieder ab. Die vom optoelek tronischen Fotoempfänger aufgenommene Lichtintensität ist also ein direktes Maß für den Membranhub.If the voice coil 1.4 is now driven with a low-frequency electrical current, it moves in the rhythm of the frequency, the control current, in the magnetic field of the dual system by means of magnetic systems according to the known physical laws. The membrane system 1.9 , 1.10 and 1.11 then vibrates the carrier cap 1.6 and the optical reflector 1.7 firmly connected to it in the same rhythm . The sensor sleeve 1.14 with the pair of optical fibers 1.15 is positioned to the optical reflector that an increase in the distance between the optical fiber and the reflector results in an increase in the received light intensity. As already mentioned above, the optical waveguide 1.16 consists of two parallel optical fibers. They are installed vertically above the optical reflector. One fiber optic light guide emits the light, the other fiber optic light guide picks up the reflected light and forwards it to the electronic photo receiver. The intensity of the reflected light depends only on the distance of the reflector from the pair of light guides ( Fig. 3). If the pair of light guides is now seated on the reflector, the light intensity of the reflected light coupled into the receiver fiber is zero. If the reflector moves away from the pair of light guides, the light intensity coupled into the receiver light guide increases. For the pair of light guides, there is now a distance from the reflector at which there is a maximum coupling of the reflected light. The fiber optic cable must be positioned between these two points. If you remove the pair of light guides even further from its reflector, the light intensity sensed by the receiver light guide decreases again. The light intensity recorded by the optoelectronic photo receiver is therefore a direct measure of the diaphragm stroke.

Durch Vorgabe einer gewünschten mittleren Lautstärke, kann bei Geräten der Unterhaltungs- oder Kommunikationselektronik, die zum Teil erheblichen Schwankungen der Lautstärken bei der Empfangsumschaltung zwischen verschiedenen Sendern oder zwischen verschiedenen Ton-Informationsblöcken von nur einem Sender vollständig ausgeregelt werden.By specifying a desired medium volume, the entertainment or communication electronics, which in some cases cause considerable fluctuations in volume the reception switching between different transmitters or between different ones Sound information blocks can be completely corrected by only one transmitter.

In Fig. 4 ist das Blockschaltbild der elektronische Sensor-Schalldruck-Regelung dargestellt. Der optoelektronische Sensor 4.1 generiert aus der Hubbewegung der Membran 4.9 mit Hilfe der Signalaufbereitungselektronik 4.2 ein elektrisches Signal. Dieses Signal stellt das Ist- Signal, analog zum Membranhub, dar. Aus dem Ist-Signal wird elektronisch ein Mittelwert gebildet (Teil 4.3). Über die Sollwert-Signal-Einstellung 4.4 kann nun ein beliebiger Wert für die mittlere Schallintensität eingestellt werden. Die Einstellung des mittleren Soll-Wert- Signals kann manuell über ein Bedienelement oder telemetrisch über eine Infrarot-Fernbe dienungseinheit durchgeführt werden. Eine nachgeschaltete Vergleicherschaltung 4.5 bildet das Differenz-Signal aus dem Istwert-Signal und dem voreingestellten Sollwert-Signal. Das Differenz-Signal wird einer Regelstufe 4.6 zugeführt. Die Regelstufe steuert den NF-Endver stärker 4.7 so an, daß das NF-Stromsignal durch die Schwingspule 4.8 des Lautsprechers ein zum NF-Signal analoges Hub-Signal der Lautsprecher-Membran 4.9 erzeugt. Das NF-Hubsig nal der Lautsprecher-Membran wird nun wieder vom optoelektronischen Sensor erfaßt. Damit ist die Sollwert-Signalregelung durchgeführt.In FIG. 4 is a block diagram of the electronic sensor of sound pressure control illustrated. The optoelectronic sensor 4.1 generates an electrical signal from the stroke movement of the membrane 4.9 with the aid of the signal conditioning electronics 4.2 . This signal represents the actual signal, analogous to the diaphragm stroke. A mean value is electronically formed from the actual signal (part 4.3 ). Any desired value for the average sound intensity can now be set via the setpoint signal setting 4.4 . The setting of the average target value signal can be carried out manually via an operating element or telemetrically via an infrared remote control unit. A downstream comparator circuit 4.5 forms the difference signal from the actual value signal and the preset setpoint signal. The difference signal is fed to a control stage 4.6 . The control stage controls the LF end amplifier 4.7 so that the LF current signal through the voice coil 4.8 of the loudspeaker generates a stroke signal of the loudspeaker membrane 4.9 which is analogous to the LF signal. The NF hub signal of the loudspeaker membrane is now detected again by the optoelectronic sensor. The setpoint signal control is now carried out.

Der Schaltungsblock der Mittelwertbildung 4.3 kann durch einen Filterblock 4.10 ersetzt werden. Damit besteht die Möglichkeit gezielt nur die hohen oder tiefen Frequenzen auf einen vorgewählten Schallpegel zu regeln.The circuit block of averaging 4.3 can be replaced by a filter block 4.10 . It is therefore possible to control only the high or low frequencies to a pre-selected sound level.

Der integrierte optoelektronische Sensor im Lautsprecher ermöglicht eine Schwingwegbegren zung und schützt damit die Schwingspule und die Membran vor einer Beschädigung. Die Be grenzung kann über die Sollwert-Einstellung 4.4 fest oder variabel vorgegeben werden. Zu sätzlich ist eine permanente Überprüfung des Lautsprechers im Betrieb möglich.The integrated optoelectronic sensor in the loudspeaker allows a vibration path limitation and thus protects the voice coil and the membrane from damage. The limitation can be fixed or variable via the setpoint setting 4.4 . In addition, a permanent check of the speaker during operation is possible.

Meßtechnisch kann der Erfindungsgegenstand zur Untersuchung der dynamischen Eigen schaften von Membranen, in verschiedenen Schwingungsmoden und unter mechanischer Belastung verwendet, werden. Es sind zur Untersuchung keine teuren Akustikräume und teure hochempfindliche Mikrophone mit zugehöriger Elektronik notwendig.From a measurement point of view, the subject of the invention can be used to examine the dynamic properties of membranes, in different vibration modes and under mechanical Load are used. There are no expensive acoustic rooms for the examination and expensive, highly sensitive microphones with associated electronics required.

Ein weiteres meßtechnisches Einsatzgebiet für den Erfindungsgegenstand ist die einfache Erzeugung eines Schalldruck-Testsignals mit einem definierten Schalldruck bei einer festen Frequenz oder einem definierten Frequenzgemisch.Another area of measurement technology for the subject of the invention is simple Generation of a sound pressure test signal with a defined sound pressure at a fixed one Frequency or a defined frequency mix.

Ein zu dämpfendes Geräusch wird, im einfachsten Fall, über ein Mikrophon in ein elektri sches Signal umgeformt, entsprechend gefiltert, nachverstärkt und über einen geeigneten Lautsprecher möglichst gegenphasig dem zu dämpfenden Geräusch überlagert. Mikrophone sind bei entsprechender Qualität sehr teuer und empfindlich. Für einige Fälle ist das Frequenzspektrum des zu dämpfenden Geräusches bekannt und ändert sich definiert in Abhängigkeit vom physikalischen Zustand der Geräuschquelle. Für diese Fälle kann vorteilhaft eine Regelung des abgestrahlten Schallspektrums über den Membran hub des Lautsprechers nach Fig. 1 erfolgen. Die physikalische Funktion des Lautsprechers wurde oben schon beschrieben.A noise to be damped is, in the simplest case, converted into an electrical signal via a microphone, filtered accordingly, amplified and, if possible, superimposed on the noise to be damped using a suitable loudspeaker. If the quality is appropriate, microphones are very expensive and sensitive. For some cases, the frequency spectrum of the noise to be damped is known and changes depending on the physical state of the noise source. For these cases, the radiated sound spectrum can advantageously be regulated via the membrane hub of the loudspeaker according to FIG. 1. The physical function of the speaker has already been described above.

Eine digitale aktive Geräuschdämpfung, für periodische Geräusche, ist mit Hilfe von Mikro prozessoren, der Fourier-Transformation und den patentierten Digital-Lautsprechern möglich. Er besitzt im Unterschied zum Einspulensystem, nach Fig. 1, mit einem einzigen dualen Permanentmagnet-System mehrere Schwingspulen mit einen entsprechenden multidualen Permanentmagnet-System bei fast gleicher Bautiefe und einer kleinen Gewichtszunahme. Der optoelektronische Sensor ist wie in Fig. 1 dargestellt auch in den Digital-Lautsprecher einbau bar.Digital active noise reduction, for periodic noise, is possible with the help of microprocessors, the Fourier transformation and the patented digital loudspeakers. In contrast to the single-coil system, according to FIG. 1, with a single dual permanent magnet system, it has several voice coils with a corresponding multidual permanent magnet system with almost the same depth and a small weight gain. The optoelectronic sensor can also be installed in the digital loudspeaker, as shown in FIG. 1.

Mit Hilfe der Fast-Fourier-Transformation kann man periodische Geräusche in diskrete sinus förmige Signalanteile zerlegen. Die Summe dieser Signalanteile ergibt wieder das ursprüng liche periodische Geräusch. Die einzelnen sinusförmigen Signalanteile lassen sich einfach aufbereiten und dann als Summe zur Geräuschdämpfung verwenden. Für jede einzelnen Fre quenz wird nun eine einzelne Schwingspule des Digital-Lautsprechers angesteuert. Das Schwingspulen-Membran-System summiert die einzelnen Frequenzkomponenten phasen- und amplitudenrichtig auf. Der integrierte optoelektronische Sensor Fig. 1 dient, wie oben schon beschrieben, zur mikrophonlosen Regelung der aktiven Geräuschdämpfung.With the help of the Fast Fourier transformation, periodic noise can be broken down into discrete sinusoidal signal components. The sum of these signal components results in the original periodic noise. The individual sinusoidal signal components can be easily processed and then used as a sum for noise reduction. A single voice coil of the digital loudspeaker is now controlled for each individual frequency. The voice coil membrane system sums up the individual frequency components with the correct phase and amplitude. The integrated optoelectronic sensor FIG. 1 serves, as already described above, for the microphone-free control of the active noise reduction.

Der optoelektronische Sensor zur Erfaßung der Membranbewegung könnte natürlich durch ei nen Sensor der nach einem anderen physikalischen Prinzip funktioniert ersetzt werden. Denk bar wäre z. B. ein Wirbelstrom-Sensor, dessen Kern mit der Membran fest verbunden ist und dessen Sensorspulen ähnlich befestigt sind, wie der optoelektronische Sensor. Für den Aufbau des Sensors werden nichtmagnetische Werkstoffe mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit verwendet. Sensoren auf induktiver Basis sind dagegen weniger geeignet, da aufgrund des starken Magnetfeldes mit einer teilweisen oder vollständigen magnetischen Sättigung der weichmagnetischen Magnetflußteile und des weichmagnetischen Kerns zu rechnen ist.The optoelectronic sensor for detecting the membrane movement could of course by ei NEN sensor that works according to a different physical principle can be replaced. Think cash would be z. B. an eddy current sensor, the core of which is firmly connected to the membrane and whose sensor coils are attached in a similar way to the optoelectronic sensor. For construction of the sensor are non-magnetic materials with good electrical conductivity used. Inductive-based sensors, on the other hand, are less suitable because, owing to the strong magnetic field with a partial or complete magnetic saturation of the soft magnetic magnetic flux parts and the soft magnetic core is to be expected.

Magnetfeldsensoren sind wenig geeignet, da das starke magnetische Feld des Magnetsystems den Sensor zu stark aussteuert. Induktionssensoren sind grundsätzlich einsetzbar haben aber den Nachteil, daß nur ein dynamisches Signal generiert werden kann, das bei einer langsamen Hubbewegung der Membran sehr klein werden kann. Kapazitive Sensoren sind physikalisch grundsätzlich möglich, aber für diesen Anwendungsfall technisch nicht so gut zu beherrschen. Die oben angeführten Sensortypen sind außerdem bei gleichem Volumen schwerer als der optoelektronische Sensor. Ein weiterer Nachteil der oben aufgezählten Sen soren ist ihre größere elektromagnetische Störanfälligkeit.Magnetic field sensors are not very suitable because of the strong magnetic field of the magnet system controls the sensor too much. Induction sensors are basically usable though the disadvantage that only a dynamic signal can be generated, which at a slow Stroke movement of the membrane can become very small. Capacitive sensors are physical in principle possible, but technically not so good for this application dominate. The sensor types listed above are also of the same volume heavier than the optoelectronic sensor. Another disadvantage of the Sen listed above sensors is their greater susceptibility to electromagnetic interference.

Claims

Loudspeaker with integrated electronic sensor sound pressure control, consisting of a dual permanent magnetic drive consisting of two axially magnetized ring magnets 1.1 and 1.3 , preferably based on rare earths, and a soft magnetic spacer 1.2 , for concentrating the magnetic flux, made of a highly permeable soft magnetic material, wherein the ring magnets are arranged so that they are each with their magnetic north poles on the soft magnetic Di stanzscheibe 1.2 , the voice coil 1.4 is surrounded by a highly permeable soft magnetic film 1.5 , preferably made of amorphous metal, for magnetic flux guidance, the voice coil and film be taken up by the coil body 1.8 and the water is in turn firmly connected to the support cap 1.6, which is mechanically connected to the acoustic radiation membrane 1.9 and the bottom membrane 1.11 via the stiffening elements 1.10 , characterized in that de r fiber-optic optical waveguide 1.15 of the sensor consists of at least one transmitting light conductor and one receiving optical fiber, or of several transmitting and receiving conductors, which run in parallel in the sensor sleeve 1.14 and are flush-mounted on their end faces, the sensor sleeve (with the optical waveguides) being mechanically axially adjusted - And can be determined so that the optimal distance to the optical reflector 1.7 can be set, the optical reflector 1.7 is mechanically connected to the light-shielding carrier cap 1.6 and the sensor sleeve 1.14 is positioned with the optical fibers 1.15 to the optical reflector that an increase in the distance between the optical fibers and the reflector results in an increase in the received light intensity and the structural design of the overall system can be kept free from interfering external light influences and electromagnetic disturbances.