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Die
Erfindung betrifft eine Gehörschutzvorrichtung,
die von einer Person in einer sehr lauten Umgebung getragen werden
kann, um das Gehör dieser
Person vor zu großem
Lärm zu
schützen.
Eine derartige sehr laute Umgebung liegt beispielsweise am Arbeitsplatz
einer Person vor, an welchem Maschinen betrieben werden, die Lärm verursachen.
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Es
sind bereits Gehörschutzvorrichtungen
in Form von aus Kunststoff bestehenden Ohrenstöpseln bekannt. Derartige Ohrenstöpsel weisen
eine an die Form des Gehörganges
einer Person angepasste Form auf und dienen zum vollständigen Verschluss des
Gehörganges
dieser Person. Durch derartige Ohrenstöpsel werden alle in der Umgebung
der genannten Person auftretenden Geräusche stark gedämpft.
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Des
weiteren sind Gehörschutzvorrichtungen
bekannt, welche Abdeckelemente enthalten, die die Ohren einer Person
komplett abdecken. Auch durch derartige Gehörschutzvorrichtungen werden alle
in der Umgebung der die Gehörschutzvorrichtung
tragenden Person auftretenden Geräusche stark gedämpft.
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Ein
Nachteil der vorgenannten Gehörschutzvorrichtungen
besteht darin, dass eine verbale Kommunikation mit einer Person,
die die Gehörschutzvorrichtung
trägt,
nicht möglich
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gehörschutzvorrichtung anzugeben,
die den vorstehend genannten Nachteil nicht aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Gehörschutzvorrichtung
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass eine die
Gehörschutzvorrichtung tragende
Person einerseits vor hohem Umgebungslärm geschützt ist, andererseits aber
trotz Tragens der Gehörschutzvorrichtung
verbale Kommunikation aus der Umgebung verstehen kann. Erzielt werden diese
Vorteile im Wesentlichen dadurch, dass die Gehörschutzvorrichtung eine Elektronik
mit einem digitalen Filter aufweist, welches dazu vorgesehen ist, verschiedene
Frequenzbereiche eines empfangenen Schallsignals unterschiedlich
stark zu dämpfen.
Das Ausgangssignal des digitalen Filters wird nach einer Umwandlung
in ein analoges Signal mittels eines in einem Ohrverschlusselement
vorgesehenen Lautsprechers wiedergegeben. Auf diese Weise kann erreicht
werden, dass im Umgebungslärm
enthaltene Sprachsignale ungedämpft
oder weitgehend ungedämpft
dem Gehör
des Benutzers zugänglich
gemacht werden, während
beispielsweise Maschinenlärm
stark gedämpft
wird. Dennoch bleibt es dem Benutzer weiterhin möglich, auf Geräusche der
Maschine zu achten, so dass auch die Kommunikation zwischen Benutzer
bzw. Bedienperson und Maschine weiterhin möglich ist.
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Vorzugsweise
sind die Dämpfungen,
die in den verschiedenen Frequenzbereichen des empfangenen Schallsignals
wirksam sind, durch eine Programmierung einstellbar und durch eine
Umprogrammierung veränderbar.
Diese Programmierungen erfolgen in vorteilhafter Weise mittels eines
externen Programmiergerätes
unter Verwendung von Funksignalen oder Infrärotsignalen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, die Elektronik, die das
digitale Filter enthält,
des weiteren mit einer Steuereinheit auszurüsten, welche Spracherkennungsmittel
aufweist. Diese Steuereinheit steuert das digitale Filter vorzugsweise
derart an, dass im Falle des Vorliegens von Sprachsignalen die Dämpfung derjenigen
Frequenzbereiche, in denen die Sprachsignale vorliegen, beispielsweise
auf 0 dB reduziert, wird und dass im Falle des Nichtvorliegens von
Sprachsignalen die Dämpfung
derjenigen Frequenzbereiche, in denen Sprachsignale üblicherweise
liegen, auf einen programmierten Dämpfungswert eingestellt wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dem Benutzer eine
Fernbedienung bereit zu stellen, mittels welcher er die Dämpfung aller
Frequenzbereiche nach seinen individuellen Wünschen um ein- und denselben
Faktor erhöhen
oder erniedrigen kann.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren
beispielhafter Erläuterung
anhand der Figuren.
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1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Gehörschutzvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung.
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2 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung unterschiedlicher
Dämpfungen
eines empfangenen Schallsignals.
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3 zeigt
ein weiteres Diagramm zur Erläuterung
unterschiedlicher Dämpfungen
eines empfangenen Schallsignals.
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4 zeigt
eine Blockdarstellung einer Gehörschutzvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung.
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Die 1 zeigt
eine Blockdarstellung einer Gehörschutzvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
Diese Gehörschutzvorrichtung 1 weist
eine in einem Gehäuse 2 angeordnete
Elektronik 3 auf, wobei diese Elektronik 3 in
Form eines Mikrochips realisiert ist. Des weiteren enthält die Gehörschutzvorrichtung
ein Ohrverschlusselement 11, welches über einen Schallschlauch 10 mit
dem Gehäuse 2 verbunden
ist.
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In
bzw. am Gehäuse 2 sind
ferner ein zur Energieversorgung der Elektronik 3 vorgesehener
Akkumulator 4 oder eine Batterie, ein Ein-/Ausschalter 7,
eine Funkschnittstelle 8a, eine Infrarotschnittstelle 8b und
ein Mikrophon 9 angeordnet.
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Die
mittels des Mikrophons 9 aufgenommenen Schallsignale, welche
Umgebungslärm
und auch im Umgebungslärm
eventuell enthaltene Sprachsignale umfassen, werden nach einer Analog-Digital-Wandlung
einem digitalen Filter 5 und einer Steuereinheit 6 zugeführt. Die
Steuereinheit 6 ist ebenso wie das digitale Filter 5 Bestandteil
des Mikrochips 3. Bei dem digitalen Filter 5 handelt
es sich vorzugsweise um ein adaptiv steuerbares elektronisches Filter.
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Die
an der Funkschnittstelle 8a empfangenen Funksignale, die
an der Infrarotschnittstelle 8b empfangenen Infrarotsignale
und die vom Ein-/Ausschalter 7 bereitgestellten Schaltsignale
werden ebenfalls der Steuereinheit 6 zugeführt, bei
welcher es sich um einen Mikrocomputer handelt.
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Bei
den an der Funkschnittstelle 8a empfangenen Funksignalen 21,
welche vorzugsweise Bluetooth-Signale sind, handelt es sich um Signale,
die von einem Funksender 15 ausgesendet werden. Dieser
Funksender 15 ist Bestandteil eine Programmiergerätes 14.
Das Programmiergerät 14 weist
des weiteren eine Tastatur 17 und ein Display 16 auf.
Bei diesem Programmiergerät
kann es sich um einen Personal-Computer
handeln, der mit einer zur Programmierung des digitalen Filters
geeigneten Software ausgestattet ist.
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Bei
den an der Infrarotschnittstelle 8b empfangenen Infrarotsignalen 22 handelt
es sich um Signale, die von einem Infrarotsender 20 ausgesendet werden.
Dieser Infrarotsender 20 ist Bestandteil einer Fernbedienung 18,
die des weiteren eine Lautstärketaste 19 enthält.
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Das
digitale Filter 5 ist dazu vorgesehen, die verschiedenen
Frequenzbereiche des vom Mikrophon 9 aufgenommenen Schallsignals
unterschiedlich stark zu dämpfen.
Die in den verschiedenen Frequenzbereichen wirksamen Dämpfungen
bzw. Dämpfungsfaktoren
werden durch einen Programmiervorgang festgelegt und können durch
eine Umprogrammierung verändert
werden.
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Dieser
Programmiervorgang und das Umprogrammieren erfolgen unter Verwendung
des Programmiergerätes 14.
Mittels der Tastatur 17 dieses Programmiergerätes wird
für jeden
Frequenzbereich eine zugehörige
Dämpfung
festgelegt und auf dem Display 16 beispielsweise in Form
einer Tabelle visualisiert. Anschließend erfolgt eine Übertragung
der Dämpfungen
bzw. Dämpfungsfaktoren
in Form von Funksignalen 21, vorzugsweise Bluetooth-Signalen, zur
Funkschnittstelle 8a des Gehäuses 2. Von dort aus
werden die Dämpfungsfaktoren
an die Steuereinheit 6 weitergeleitet und von dieser zu
einer entsprechenden Einstellung des digitalen Filters 5 verwendet.
Eine Umprogrammierung erfolgt auf entsprechende Weise.
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Die
vorstehend beschriebene Programmierung und Umprogrammierung der
Dämpfungsfaktoren
erfolgt vorzugsweise in einem Fachbetrieb. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass der Benutzer im Betrieb der Vorrichtung nicht auf Grund
einer Fehlprogrammierung des digitalen Filters Gehörschäden davontragen
kann.
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Die
genannte Programmierung der Dämpfungsfaktoren
für das
digitale Filter 5 erfolgt derart, dass in Frequenzbereichen,
in denen starker Maschinenlärm
auftritt, eine star ke Dämpfung
vorliegt, und in Frequenzbereichen, in denen kein starker Maschinenlärm auftritt,
eine nur geringe oder gar keine Dämpfung vorliegt.
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Die
Anwendung einer Gehörschutzvorrichtung
gemäß der Erfindung
kann beispielsweise in einer Fabrik erfolgen, in welcher unter Verwendung
von mit großer
Lautstärke
arbeitenden Maschinen Produkte hergestellt bzw. bearbeitet werden,
beispielsweise unter Verwendung von Sägemaschinen, Schleifmaschinen
oder Fräsmaschinen.
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Die
Frequenzbereiche, in denen diese Maschinen starken Lärm erzeugen,
sind in der Regel bekannt oder können
durch Messungen ermittelt werden. Das digitale Filter 5 wird
dann derart programmiert, dass in diesen Frequenzbereichen eine
starke Dämpfung
des vom Mikrophon 9 aufgenommenen Schallsignals entsteht.
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Um
eine verbale Kommunikation mit einer die Gehörschutzvorrichtung tragenden
Person zu ermöglichen,
wird das vom Mikrophon 9 aufgenommene Schallsignal auch
der Steuereinheit 6 zugeführt. Diese ist mit einem Sprachsignaldetektor
ausgerüstet,
der dazu in der Lage ist, das vom Mikrophon 9 empfangene
Schallsignal auszuwerten und im Schallsignal enthaltene Sprachsignale
zu detektieren. Zu diesem Zweck wertet der Sprachsignaldetektor
die im empfangenen Schallsignal enthaltenen Frequenzen, die bei
den jeweiligen Frequenzen auftretende Dynamik und das Zeitverhalten
der Signale aus. Des weiteren verwendet der Sprachsignaldetektor
eine der Steuereinheit 6 zugehörige Datenbank, in welcher
Sprachmustern entsprechende Daten abgespeichert sind, um durch Vergleichsvorgänge von empfangenen
Signalmustern mit abgespeicherten Signalmustern gegebenenfalls vorliegende
Sprachsignale zu detektieren.
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Erkennt
die Steuereinheit 6 ein Vorliegen von Sprachsignalen im
empfangenen Schallsignal, dann reduziert sie die in den den Sprachsignalen
zugeordneten Frequenzbereichen wirksame Dämpfung, so dass die Sprachsignale
entweder ungedämpft
oder mit reduzierter Dämpfung
das digitale Filter 5 passieren können. Alternativ dazu kann
auch eine Anhebung der Sprachlautstärke bei gleichzeitiger starker Dämpfung von
Maschinenlärm
erfolgen.
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Die
Ausgangssignale des digitalen Filters 5 werden in einem
Digital-Analog-Wandler 12 in ein analoges Signal umgewandelt
und dann über
den Schallschlauch 10 an das Ohrverschlusselement 11 übertragen.
Dort erfolgt in einem Lautsprecher 13 eine Umsetzung des
analogen Signals in ein akustisches Ausgangssignal. In diesem akustischen
Ausgangssignal sind Sprachsignale enthalten, die von der das Ohrverschlusselement 11 tragenden
Person gut verstanden werden können.
Die in den anderen Frequenzbereichen vorliegenden Bestandteile des vom
Mikrophon 9 empfangenen Schallsignals werden im digitalen
Filter 5 stark gedämpft
und können dadurch
das Gehör
der das Ohrverschlusselement 11 tragenden Person nicht
schädigen
und auch die Verständlichkeit
der Sprachsignale nicht oder nur wenig beeinträchtigen.
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Erkennt
die Steuereinheit 6 hingegen, dass in dem vom Mikrophon 9 empfangenen
Schallsignal keine Sprachsignale enthalten sind, dann steuert die Steuereinheit 6 das
digitale Filter 5 derart an, dass in denjenigen Frequenzbereichen
des Schallsignals, in denen Sprachsignale normalerweise liegen,
eine der Vorprogrammierung entsprechende höhere Dämpfung eingestellt wird.
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Die
Steuereinheit überprüft nach
alledem, ob in dem vom Mikrophon 9 empfangenen Schallsignal Sprachsignale
enthalten sind oder nicht. Sind in dem vom Mikrophon 9 empfangenen
Schallsignal keine Sprachsignale enthalten, dann arbeitet das digitale Filter 5 mit
den vorprogrammierten Dämpfungen
in den einzelnen Frequenzbereichen. Dadurch ist ein ausreichender
Gehörschutz
für die
die Gehörschutzvorrichtung
tragende Person sichergestellt. Sind hingegen in dem vom Mikrophon 9 empfangenen
Schallsignal Sprachsignale enthalten, dann reduziert die Steuereinheit 6 in
den Frequenzbereichen, in denen die Sprachsignale auftreten, die
Dämpfung
des digitalen Filters 5 derart, dass die genannten Sprachsignale
von der die Gehörschutzvorrichtung
tragenden Person gehört
und verstanden werden können,
wobei auch hier sichergestellt ist, dass in allen anderen Frequenzbereichen
ein ausreichender Gehörschutz für die die
Gehörschutzvorrichtung
tragende Person sichergestellt ist.
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Alternativ
dazu kann eine geeignete Programmierung der Dämpfungsfaktoren für die verschiedenen
Frequenzbereiche des empfangenen Schallsignals auch einmalig vorgenommen
werden und dann im Betrieb der Gehörschutzvorrichtung solange
verwendet werden, bis eine Umprogrammierung von einem oder mehreren
der Dämpfungsfaktoren
erfolgt.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dem Benutzer
eine Fernbedienung 18 zur Verfügung zu stellen, mittels welcher
er selbst die vorprogrammierte Dämpfung
für alle
Frequenzbereiche gleichermaßen
erhöhen
oder erniedrigen kann, um seinen individuellen Wünschen gerecht zu werden. Zu
diesem Zweck weist die Fernbedienung 18 eine Lautstärketaste 19 auf,
mittels welcher die Dämpfung
des digitalen Filters 5 erhöht oder erniedrigt werden kann,
um die Lautstärke
der das digitale Filter 5 passierenden Signale über den
gesamten Frequenzbereich gleichermaßen zu verringern oder zu erhöhen.
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Die 2 zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung
unterschiedlicher Dämpfungen
eines empfangenen Schallsignals. In diesem Diagramm ist längs der
Ordinate die Dämpfung
D in dB und längs
der Abszisse die Frequenz f aufgetragen. Der dargestellte Frequenzbereich
reicht von einer Frequenz f0 bis zu einer Frequenz f9. Die Frequenz
f0 beträgt
beispielsweise 50 Hz, die Frequenz f1 beträgt 1 kHz, die Frequenz f2 beträgt 2 kHz,
usw.. Die gezeigten Frequenzbereiche können äquidistant sein oder unterschiedlich
groß sein.
Jedem dieser Frequenzbereiche ist eine individuelle Dämpfung zugeordnet.
Beispielsweise ist dem Frequenzbereich von f0 bis f1 eine Dämpfung von
50 dB, dem Frequenzbereich von f1 bis f2 eine Dämpfung von 40 dB, dem Frequenzbereich
von f2 bis f3 eine Dämpfung
von 30 dB, dem Frequenzbereich von f3 bis f4 eine Dämpfung von
20 dB, dem Frequenzbereich von f4 bis f5 eine Dämpfung von 20 dB, dem Frequenzbereich
von f5 bis f6 eine Dämpfung
von 20 dB, dem Frequenzbereich von f6 bis f7 eine Dämpfung von
20 dB, dem Frequenzbereich von f7 bis f8 eine Dämpfung von 60 dB und dem Frequenzbereich
von f8 bis f9 eine Dämpfung
von 60 dB zugeordnet.
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Wird
im Betrieb der Vorrichtung von der Steuereinheit 6 das
Vorliegen von Sprachsignalen im empfangenen Schallsignal erkannt,
welche in den Frequenzbereichen f3 bis f4, f4 bis f5 und f5 bis
f6 liegen, dann steuert die Steuereinheit 6 das digitale
Filter 5 derart an, dass die in diesen Frequenzbereichen wirksame
Dämpfung
auf jeweils 0 dB reduziert wird. Dies ist in der 2 durch
die waagrechte gestrichelte Linie in den genannten Frequenzbereichen
veranschaulicht.
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Die 3 zeigt
ein weiteres Diagramm zur Erläuterung
unterschiedlicher Dämpfungen
eines empfangenen Schallsignals. Auch in diesem Diagramm ist längs der
Ordinate die Dämpfung
D in dB und längs
der Abszisse die Frequenz f1 aufgetragen. Auch hier reicht der dargestellte
Frequenzbereich von einer Frequenz f0 bis zu einer Frequenz f9.
Auch hier ist jedem Frequenzbereich eine individuelle Dämpfung zugeordnet.
Diese individuelle Dämpfung ist
in allen Frequenzbereichen um 10 dB höher als bei dem in der 2 gezeigten
Diagramm. Diese in allen Frequenzbereichen um 10 dB höhere Dämpfung wurde
dadurch eingestellt, dass der Benutzer ausgehend von den in der 2 veranschaulichten Dämpfungen
die Lautstärketaste 19 der
Fernbedienung 18 ein- oder mehrmals betätigt hat, um die Lautstärke der
vom Lautsprecher 13 ausgegebenen Signale in allen Frequenzbereichen
um 10 dB zu verringern bzw. die Dämpfung der das digitale Filter 5 passierenden
Signale in allen Frequenzbereichen um 10 dB zu erhöhen.
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Vorzugsweise
ist die Form des Gehäuses 2 bügelförmig, so
dass das Gehäuse 2 über die
Verbindungsstelle eines Ohres mit dem Kopf des Benutzers gelegt
werden kann. Die Form des Ohrverschlusselementes 11 ist
an die Form des Gehörganges
einer Person angepasst, so dass das Ohrverschlusselement in ein
Ohr des Benutzers eingeführt
werden kann. Der Schallschlauch 10 verbindet das Gehäuse 2 mit
dem Ohrverschlusselement 11 und besteht aus biegsamen Kunststoff
bzw. Gummi. Auf diese Weise wird ein hoher Tragekomfort der Gehörschutzvorrichtung
erreicht. In den Schallschlauch 10 ist eine elektrische
Litze integriert, die den Lautsprecher 13 mit Strom und
dem Nutzsignal versorgt.
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Es
besteht die Möglichkeit,
ein Ohrverschlusselement 11 – wie es in der 1 gezeigt
ist – mit
einem Lautsprecher 13 auszustatten und ein weiteres Ohrverschlusselement,
welches in das andere Ohr des Benutzers eingeführt wird, ohne Lautsprecher
vorzusehen. Alternativ dazu können
auch vom Gehäuse 2 zwei
Schallschläuche
weggeführt
werden, wobei einer dieser Schallschläuche mit einem das linke Ohr
des Benutzers verschließenden
Ohrverschlusselement und der andere Schallschlauch mit einem das
rechte Ohr des Benutzers verschließenden Ohrverschlusselement
verbunden ist, wobei in beiden Ohrverschlusselementen jeweils ein
Lautsprecher vorgesehen ist.
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Die 4 zeigt
eine Blockdarstellung einer Gehörschutzvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind alle Bauteile,
die gemäß 1 im
Gehäuse 2 angeordnet
sind, Bestandteil des Ohrverschlusselementes 11, so dass
die in der 4 dargestellte Gehörschutzvor richtung 1 ein Ohrverschlusselement 11 aufweist,
in welches alle zur Verarbeitung des empfangenen Schallsignals notwendigen
elektronischen Bauteile integriert sind. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
ist zwischen dem Digital-Analog-Wandler 12 und dem Lautsprecher 13 kein
Schallschlauch, sondern eine herkömmliche elektrische Verbindung
vorgesehen. In Bezug auf die technische Funktionsweise stimmt die
in der 4 gezeigte Gehörschutzvorrichtung 1 mit
der in der 1 gezeigten Gehörschutzvorrichtung 1 überein.
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- 1
- Gehörschutzvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Elektronik
- 4
- Akku;
Batterie
- 5
- digitales
Filter
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Ein-/Ausschalter
- 8a
- Funkschnittstelle
- 8b
- Infrarotschnittstelle
- 9
- Mikrophon
- 10
- Schallschlauch
- 11
- Ohrverschlusselement
- 12
- Digital-Analog-Wandler
- 13
- Lautsprecher
- 14
- Programmiergerät
- 15
- Funksender
- 16
- Display
- 17
- Tastatur
- 18
- Fernbedienung
- 19
- Lautstärketaste
- 20
- Infrarotsender
- 21
- Funksignal
- 22
- Infrarotsignal
- 23
- Schallsignal