DE2124164A1

DE2124164A1 - Arrangement for damping coil springs excited to torsional vibrations, especially in devices for generating artificial reverberation

Info

Publication number: DE2124164A1
Application number: DE19712124164
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Baden; Weingartner Bernhard DipL-Ing. Wien Fidi
Original assignee: AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Current assignee: AKG Acoustics GmbH
Priority date: 1970-05-19
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1971-12-02
Also published as: AT298826B; US3742140A; GB1306194A; JPS5412781B1

Description

18 42518 425

A K G- Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H. 1150 Wien, Nobilegasse 50 (Österreich)A K G- Acoustic and cinema equipment company m.b.H. 1150 Vienna, Nobilegasse 50 (Austria)

Anordnung zur Dämpfung von zu Torsionsschwingungen angeregten Schraubenfedern, insbesondere in Einrichtungen zur Erzeugung künstlichen NachhallesArrangement for damping coil springs excited to torsional vibrations, especially in facilities for generating artificial reverberation

Sie Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung von zu Törs^onsschwingüngeh angeregten Schräübeiifedörhi insbesondere in Einrichtungen zur Erzeugung" künstlichen Nachhalles, bei welcher wenigstens¹ ein Dr§hsptdsystem, bestehend aus zwei elektrisch und magnetisch getrennten Spulen, zur elektromechanischen Dämpfung ih eines! permanenten Magnetfeld angeordnet ist, Wobei eine der beiden Spulen aiii Eingang, die andere am Ausgang fcihes¹ Verstärkers' angeschaltet ist und das tfahdleröystem Mt der Schraubenfeder möglichst starr verbunden ist. Die irt den Spülen induzierte Spannung ist direkt proportional &Ür mechanischen bewegung der Schraubenfeder und es wird das an einer Spule abgenommene Signal verstärkt und gegehphäsig der zweiten Spüle zugeführt. Durch Veränderung der Verstärkung und/oder des Frequenzganges können verschiedene Dämpfungswerte in den entsprechenden FrequenzbereichenThe invention relates to an arrangement for the damping of Törs ^ onsschwingüngeh excited Schräübeiifedörhi in particular in devices for generating "artificial reverberation, in which at least ¹ wire system consisting of two electrically and magnetically separated coils, arranged for electromechanical damping ih a permanent magnetic field , wherein a aiii of the two coil input, the other fcihes at the output of ¹ amp 'is turned on and the tfahdleröystem Mt of the coil spring is connected as rigidly as possible. the irt the flushing induced voltage is mechanical directly proportional & Ür movement of the coil spring and it is the on A signal taken from one coil is amplified and fed to the second coil in opposite phase. By changing the gain and / or the frequency response, different attenuation values can be achieved in the corresponding frequency ranges

erzielt werden.be achieved.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der DDS-Pätentschrift Nr. 56 829 beschrieben, bei welcher das Aufspreeh- und Abnahmesystem mechanisch vereinigt sind, wobei das abgenommene Signal über einen Verstärker wieder dem Aufsprechsystem zugeführt wird. Die bei der bekannten Anordnung auftretenden Schwierigkeiten ergeben sich aus der Notwendigkeitj eine ausreichende Trennung zwischen Aufspreeh- und Abnahmesystem herstellen zu müssen, die einer Dämpfung von 70 - 90 db entspricht. Bei der bekannten Anordnung wird deshalb mit einer Brückenschal tüng operiert, die aber keine befriedigenden Ergebnisse Über den gesamten, mindestens bis 10 kHz reichenden Frequenzbereich liefern kann, weil zumindest ein Brückerizweig sowohl das Aufsprech- als auch das Abnahmesystem enthält, deren elektrische Impedanz von der jeweiligen "Lage der Spule im Magnetfeld stark abhängig ist. Abgesehen davon benötigen Brückenschaltungen elektrisch und meßtechriisch einen höheren Aufwand, was sich in den Heratellürigskösten auswirkt.Such an arrangement is described, for example, in DDS patent specification no. 56 829, in which the opening and picking up system are mechanically combined, the picked up signal being fed back to the recording system via an amplifier. To pass through the difficulties encountered in the prior art arrangement resulting from the need j sufficient separation between Aufspreeh- and removal system produced which an attenuation of 70 - corresponds to 90 db. In the known arrangement, therefore, a bridge circuit is operated tüng, which, however, cannot deliver satisfactory results over the entire frequency range reaching at least 10 kHz, because at least one bridge branch contains both the recording and the acceptance system, the electrical impedance of which depends on the respective "The position of the coil in the magnetic field is highly dependent. Apart from that, bridge circuits require a higher electrical and metrological effort, which has an impact on the Heratellürigskösten.

Die erfindurigsgemäße Anordnung weist alle diese Nachteile riicht mehr auf. Sie stellt eine Anordnung zur Dämpfung von zu iorsiörissehwingurigen angeregten Sehraubenfedtrn in Einrichtungen zur Erzeugung künstlichen Nachhalles dar, bei welcher wenigetens ein Wandlersystem mit zwei in einem permanenten Magnetfeld angeordneten, elektrisch und magnetisch entkoppelten Spülen vorgesehen ist, von denen die eine am Eingang, die andere am Ausgang eines Verstärkers angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß beide Spülen räumlich hintereinander angeordnet sind, daß die beiden Spulenwickeläehsen zueinander orthogonal stehen und daß diese beiden Spülen miteinander zu einer elastisch bis starren Einheit verbunden sind.The inventive arrangement has all of these The disadvantages are more serious. She makes an arrangement for the damping of iorsiörissehwingurigen excited Very caterpillar springs in facilities for the production of artificial ones Reverberation, in which at least a transducer system provided with two electrically and magnetically decoupled sinks arranged in a permanent magnetic field of which one is arranged at the input, the other at the output of an amplifier. One such arrangement is according to the invention characterized in that both sinks are spatially arranged one behind the other that the two Spulenwickeläehsen are orthogonal to each other and that these two sinks are connected to one another to form an elastic to rigid unit.

'109849/1238'109849/1238

Bine Bolche erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß einerseits durch die räumliche Lage der beiden Spulen der gemeinsame Magnetfluß von vornherein gering ist, anderseits durch die orthogonale Lage der beiden Spulenebenen (und zwar sind die Spulenebenen, die senkrecht zur Spulenwickelach.se liegen, gemeint) ganz herabgesetzt wird, so daß nur eine geringe magnetische Kopplung überbleibt. Messungen an der erfindungsgemäßen Anordnung ergaben in einem Frequenzbereich bis 10 kHz eine Übersprechdämpfung von mehr als 80 db.Bine Bolche inventive arrangement has the The advantage is that, on the one hand, due to the spatial position of the two coils, the common magnetic flux is low from the outset is, on the other hand, by the orthogonal position of the two coil planes (namely the coil planes that perpendicular to the Spulenwickelach.se, meant) completely is decreased so that only a slight magnetic coupling remains. Measurements on the inventive Arrangement resulted in a crosstalk attenuation of more than 80 db in a frequency range up to 10 kHz.

Zweckmäßigerweise wird man für die Spulen eine rechteckige Form wählen, doch können auch elliptische, kreisförmige oder sonstwie geformte Rahmenspulen verwendet werden, soferne man z.B. zugunsten wickeltechniecher Gründe einen gewissen Qualitätsverlust in Kauf nehmen will.It is advisable to choose a rectangular shape for the coils, but elliptical, circular or otherwise shaped frame spools can be used, for example, in favor of winding technicians Reasons to accept a certain loss of quality.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Spulen unmittelbar aneinanderstoßend angeordnet, wobei sie durch eine starre Verbindung eine feste Einheit bilden.According to a further feature of the invention, the two coils are arranged directly butting against one another, whereby they form a solid unit through a rigid connection.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hingegen sind die beiden Rahmenspulen mittels eines Bandes, beispielsweise eines Metallbandes, miteinander elastisch gekoppelt, wodurch man eine frequenzabhängige Dämpfung, insbesondere eine starke Bedämpfung der tiefen Frequenzen erzielt, wobei der Grad der Kopplung durch entsprechende Wahl des Bandmaterials, durch Länge und Formgebung $e nach Wunsch beeinflußt werden kann.In a further embodiment of the invention, on the other hand, the two frame coils are elastically coupled to one another by means of a band, for example a metal band, whereby frequency-dependent damping, in particular strong damping of the low frequencies, is achieved, the degree of coupling being determined by the appropriate choice of the band material length and shaping $ e can be influenced as desired.

Der Vorteil der elastischen Kopplung der beiden Spulen ergibt sich daraus, daß alle mechanischen Systeme, vom Federsystem bis zum Hallraum, bei den tieferen Frequenzen eine höhere Güte aufweisen. Es ist daher oft sinnvoll, in erster Linie die tieferen Frequenzen zu bedampfen, ohne die Höhen merkbar zu beeinflussen. Darüber hinausThe advantage of the elastic coupling of the two coils results from the fact that all mechanical systems, from the spring system to the reverberation room, have a higher quality at the lower frequencies. It is therefore often useful primarily to dampen the lower frequencies without noticeably influencing the highs. Furthermore

109Ö4Ü/1236 ■ ■109Ö4Ü / 1236 ■ ■

neigen die mechanischen Systeme oberhalb ihrer Grenzfrequenz (das ist jene Frequenz, ab der Torsionsschwingungen nicht mehr möglich sind) zu wilden Schwingungen, wodurch es trotz der großen ÜberSprechdämpfung zwischen den beiden Spulen der erfindungsgemäßen Anordnung zu unerwünschten Schwingungen infolge der mechanischen Schwingungsformen im gesamten Verstärkersystem kommen kann. Alle diese Schwierigkeiten können durch eine elastische Kopplung zwischen den Spulen weitgehend reduziert, bzw. praktisch beseitigt werden.the mechanical systems tend above their limit frequency (this is the frequency above which torsional vibrations are no longer possible) to wild oscillations, which in spite of the large crosstalk attenuation between the two coils of the arrangement according to the invention too undesirable Vibrations can occur as a result of the mechanical forms of vibration in the entire amplifier system. All these difficulties can be largely reduced or reduced by an elastic coupling between the coils. practically eliminated.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, alle Spulen sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht gleichartig auszubilden.For manufacturing reasons, it is advisable to use all the coils in both mechanical and to be trained in the same way in electrical terms.

Eine Veränderung der Nachhallzeit kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch erzielt werden, daß die Verstärkung regelbar gemacht wird.A change in the reverberation time can be achieved in the arrangement according to the invention by that the gain is made adjustable.

In der Zeichnung stelltIn the drawing represents

Fig.1 die erfindungsgemäße Anordnung schematisch in einem ersten Ausführungsbeispiel dar, und1 shows the arrangement according to the invention schematically in a first embodiment, and

Fig.2 eine Variante desselben,Fig. 2 a variant of the same,

Fig.3 zeigt in ebenfalls schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung in einer Einrichtung zur Erzeugung künstlichen Nachhalles mit getrennten Antriebs- und Abnahmesystemen, wogegen inFIG. 3 also shows a schematic representation of the arrangement according to the invention in a device for generating artificial reverberation with separate drive and acceptance systems, whereas in

Fig.4 die erfindungsgemäße Anordnung selbst als Aufsprechbzw. Abnahmesystem in einer Nachhalleinrichtung dargestellt ist.4 the arrangement according to the invention itself as Aufsprechbzw. Acceptance system is shown in a reverberation device.

Wie Fig.1 zeigt, ist die Erfindung durch zwei Rahmenspulen 3,4 realisiert, die vorzugsweise als rechteckige Rahmen ausgebildet sind. Sie können, einen entsprechenden Qualitätsverlust vorausgesetzt, auch andere, weniger zweckentsprechende Rahmenformen aufweisen. Die beiden Spulen 3_t4 stoßen bei dem in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar aneinander, wobei die Rahmenebenen As FIG. 1 shows, the invention is implemented by two frame coils 3, 4, which are preferably designed as rectangular frames. Assuming a corresponding loss of quality, they can also have other, less appropriate frame shapes. The two coils 3 _t 4 abut directly against one another in the example shown in Fig.1 embodiment, the frame levels

10 9 6 4 9/123610 9 6 4 9/1236

erfindungsgemäß einen Winkel von 90° einschließen. An der Berührungssteile sind die beiden Spulen 3,4 beispielsweise durch Klebung miteinander starr verbunden. Sie sind auf der Achse 6 drehbar angeordnet, die auch die Achse der ersten Windungen der Schraubenfeder 1 darstellt. Beide Spulen 3,4 befinden sich in einem permanenten Magnetfeld, das sich zwischen dem Nordpol N und dem Südpol S eines Magnetsystems 2 ausbildet.according to the invention include an angle of 90 °. The two coils 3, 4 are, for example, on the contact parts rigidly connected to one another by gluing. They are rotatably arranged on the axis 6, which is also the axis of the first Represents turns of the coil spring 1. Both coils 3, 4 are in a permanent magnetic field that is forms between the north pole N and the south pole S of a magnet system 2.

Wie früher bereits erwähnt, ist es oft zweckmäßig, die beiden Rahmenspulen 3,4 nicht zu einer starren Einheit zu verbinden, sondern mehr oder weniger elastisch zu koppeln. Eine solche Ausführung ist in Fig.2 dargestellt. Zwischen den beiden Spulen 3»4 ist beispielsweise ein dünnes, elastisches Stahlband 12 angeordnet, das die elastische Kopplung bewirkt. Eine der beiden Spulen, beispielsweise die Spule 3, ist mit der letzten Windung der Schraubenfeder 1 vorzugsweise in den Eckpunkten 10,11 fest verbunden, wozu sich ein Kunstharzkleber bestens eignet.As already mentioned earlier, it is often expedient for the two frame coils 3, 4 not to be rigid To connect unity, but to couple more or less elastically. Such an embodiment is shown in Fig.2. Between the two coils 3 »4, for example, there is a thin, elastic steel band 12 arranged, which causes the elastic coupling. One of the two coils, for example the coil 3 is firmly connected to the last turn of the helical spring 1, preferably at the corner points 10, 11, a synthetic resin adhesive is ideal for this.

In Fig.3 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung als reines Dämpfungselement in einem Nachhallgerät schematiach dargestellt. Die Schraubenfeder 1 wird an einem Ende von einem Antriebssystem E zu Torsionsschwingungen angeregt, die sich längs der Feder fortpflanzen und am anderen Ende von einem Abnahmesystem A wieder abgenommen werden. Beispielsweise in der Mitte der Schraubenfeder 1 ist das Dämpfungssystem D gemäß der Erfindung angeordnet. Es besteht im wesentlichen aus einem Magnetsystem 2, in dessen Luftspalt sich die beiden aufeinander senkrecht stehenden Rahmenspulen 3 und 4 befinden. Sie sind starr miteinander verbunden und stellen daher eine Einheit dar, die sich um die Längsachse 6 der Schraubenfeder 1 bewegt. Das Spulensystem in Fig.2 ist an den Punkten 5,5* mit einer Windung der Schraubenfeder 1 möglichst starr verbunden, so daß sich die Schwingungen der Feder auch der aus den beiden Spulen 3 und 4 gebildeten Einheit mit-In Figure 3 is the application of the invention Arrangement as a pure damping element in a reverberation device shown schematiach. The coil spring 1 is excited at one end by a drive system E to torsional vibrations, which are propagated along the spring and can be removed again at the other end by a removal system A. For example in the middle of the coil spring 1, the damping system D is arranged according to the invention. It essentially consists of a magnet system 2, in the air gap of which the two frame coils 3 and 4, which are perpendicular to one another, are located. they are rigidly connected to one another and therefore represent a unit that moves about the longitudinal axis 6 of the helical spring 1. The coil system in FIG. 2 is as rigid as possible at points 5.5 * with one turn of the helical spring 1 connected, so that the vibrations of the spring are also transmitted to the unit formed from the two coils 3 and 4.

10ÜÜ49/123610ÜÜ49 / 1236

teilen. Die in der Spule 3 durch die Bewegung im Magnetfeld des Magnetsystems 2 induzierte EMK wird nun dem Eingang eines Verstärkers 7 zugeführt, dessen Verstärkung regelbar ist. Der Ausgang des Verstärkers gibt seine Leistung an die Spule 4· ab, die so gepolt ist, daß der sie durchfließende Strom im Magnetfeld des Systems 2 der aus den beiden Spulen 3»4 gebildeten Einheit ein dem Drehmoment der Spule 3 entgegengesetztes Drehmoment erteilt, dessen Größe vom Verstärkungsfaktor des Verstärkers 7 abhängt. Da die Verstärkung des Verstärkers 7 regelbar ist, kann somit feinfühlig die für die Jeweilige Schraubenfeder gewünschte Dämpfung und somit unterschiedliche Nachhallzeiten eingestellt werden.share. The EMF induced in the coil 3 by the movement in the magnetic field of the magnet system 2 is now the input an amplifier 7, the gain of which is adjustable. The output of the amplifier gives its Power to the coil 4 · from, which is polarized so that the current flowing through it in the magnetic field of the system 2 of a unit formed from the two coils 3 »4 gives a torque opposite to the torque of the coil 3, the size of which depends on the gain factor of the amplifier 7. Since the gain of amplifier 7 is adjustable, can thus sensitively adjust the damping required for the respective coil spring and thus different reverberation times can be set.

Aus der Theorie der Leitungen läßt sich ableiten, daß es zur Erreichung hoher Dämpfungen am günstigsten ist, die Dämpfungssysteme am Ende der Leitung anzuordnen. Unter Ausnützung dieser Erkenntnis läßt sich eine Nachhallβinriohtung erstellen, bei der die erfindungsgemäße Anordnung sowohl als Aufsprech- als auch als Abnahmesystem verwendet ist. Eine solche Anordnung ist in Fig.4 dargestellt. An Stelle des einfachen Antriebssystems E gemäß Fig.2 wird nun ein solches verwendet, das gemäß der Erfindung mit zwei Drehepulen 3,4 ausgerüstet ist. Das zu verhallende Signal wird ebenfalls dem Verstärker 7 zugeleitet, dessen Ausgang 9 die Spule 3 speist. Dadurch wird die im Magnetfeld des Magneteyetems 2 befindliche Spule 3 zu Drehschwingungen um die Achse 6 angeregt, die wegen der starren Verbindung der Spulen 3,4 mit der Schraubenfeder 1 im Funkt 5 sich auoh auf die Feder 1 übertragen. Die durch die Bewegung im Magnetfeld in der Spule 4 induzierte EMK wird nun dem Eingang 8 des Verstärkers 7 zugeführt. From the theory of lines it can be deduced that it is best to achieve high attenuation is to arrange the damping systems at the end of the line. Using this knowledge, a reverberation device can be created in which the inventive Arrangement is used both as a recording and as an acceptance system. Such an arrangement is shown in Fig.4 shown. Instead of the simple drive system E according to FIG. 2, one is now used which is equipped according to the invention with two rotating coils 3, 4. That too The signal that fades away is also fed to the amplifier 7, the output 9 of which feeds the coil 3. This will the coil 3 located in the magnetic field of the magnetic eyetem 2 excited to torsional vibrations about the axis 6, which because of the rigid connection of the coils 3, 4 with the helical spring 1 in point 5 is also transferred to spring 1. The EMF induced in the coil 4 by the movement in the magnetic field is now fed to the input 8 of the amplifier 7.

Am anderen Ende der Schraubenfeder ist das Abnahmesystem A vorgesehen, dessen konstruktiver Aufbau völlig dem des Antriebssysteme E entspricht. Ein Unter-At the other end of the helical spring, the acceptance system A is provided, its structural design fully corresponds to that of the drive system E. A sub

109849/ 1236109849/1236

1 212/ IBA1 212 / IBA

schied besteht nur in der Schaltung, die durch die Funktion der Anordnung als Abnahmesystem bedingt ist. Die nacn Durchlaufen der Schraubenfeder 1 beim Abnahmesystem A ankommenden Torsionsschwingungen setzen die aus den fest miteinander verbundenen Spulen 3W bestehende Einheit im Magnetfeld des Systems 2¹ in analoge Drehschwingungen. Die in der Spule 4' induzierte EMK wird dem Verstärker 7' zugeführt und das verhallte Signal wird von einem zweiten Ausgang abgenommen. Vom ersten Ausgang wird das Signal der Spule 3' zugeführt, die ihrerseits im Magnetfeld bei entsprechender Polung bestrebt ist, der Drehbewegung der Spule 4' entgegenzuwirken. Je nach der Größe der Ausgangsspannung kann nun die gewünschte Dämpfung der Schraubenfeder 1 eingestellt werden.The only difference is the circuit, which is due to the function of the arrangement as an acceptance system. The torsional vibrations arriving after the coil spring 1 has passed through the acceptance system A set the unit consisting of the coils 3W firmly connected to one another in the magnetic field of the system 2 ¹ into analog torsional vibrations. The EMF induced in the coil 4 'is fed to the amplifier 7' and the reverberated signal is taken from a second output. From the first output, the signal is fed to the coil 3 ', which in turn tries to counteract the rotary movement of the coil 4' in the magnetic field with the appropriate polarity. Depending on the size of the output voltage, the desired damping of the helical spring 1 can now be set.

Es ist natürlich auch möglich, die erfindungsgemäße Anordnung nur als Antriebs- oder nur als Abnahmesystem einzusetzen und für das andere System ein solches mit nur einer Spule zu verwenden. Sicherlich ist eine solche Anordnung in vielen Fällen ausreichend, insbesondere dann, wenn nicht höchste Qualitätsansprüche gestellt werden. It is of course also possible to use the arrangement according to the invention only as a drive system or only as a removal system and to use one with only one coil for the other system. Certainly there is one Arrangement is sufficient in many cases, especially if the highest quality demands are not made.

Die verwendeten Spulen besitzen vorzugsweise die Form eines rechteckigen Rahmens, es können aber auch kreisförmige, elliptische oder anders geformte Spulen durchaus zu dem gewünschten erfindungsgemäßen Effekt führen.The coils used preferably have the shape of a rectangular frame, but it can also circular, elliptical or other shaped coils can certainly lead to the desired effect according to the invention.

10übiT9/123610übiT9 / 1236

Claims

J 21? /. ISA

Patent claims:

1 J arrangement for damping torsional vibrations excited coil springs, especially in devices for generating artificial reverberation, in which at least one moving coil system, consisting of two electrically and magnetically separated coils, for the electromechanical Damping is arranged in a permanent magnetic field, with one of the two coils at the input, the other at the output an amplifier is switched on and the transducer system is connected to the helical spring as rigidly as possible, characterized in that both coils (3, 4) are arranged spatially one behind the other, that the two coil winding axes are orthogonal to one another and that these two coils (3, 4) are connected to one another to form an elastic to rigid unit are.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the two frame-like coils (3, 4) are arranged directly abutting and form a rigid unit.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the two frame-like coils (3, 4) in a low Are arranged spaced apart and by means of an elastic band, preferably a metal band (12), are elastically coupled to one another.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the frame-like coils (3, 4) of a system (E, A) are shaped identically and their electrical properties largely match.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the systems either as a drive system (E) or are designed as a removal system (A) of the helical spring.

1 U ü ü 4 3 / i 2 3 61 U ü ü 4 3 / i 2 3 6

ORlGiNAt INSPECTED

LeerseiteBlank page