DE2414143A1

DE2414143A1 - Lautsprecheranlage mit einem regelbaren nf-verstaerker

Info

Publication number: DE2414143A1
Application number: DE19742414143
Authority: DE
Inventors: Philip Hodgson; Robert Thomas Munson
Original assignee: Television Research Ltd
Current assignee: Television Research Ltd
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1974-03-23
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2414143B2; ATA250874A; CA1002882A; FR2231153B1; FR2231153A1; AT332466B

Description

Anmelder; Stuttgart, 20. Harz

Television Research Limited P 2861 S/nu La Pouquelaye,
St, Helier, Jersey
Channel Islands

Lautsprecheranlage mit einem regelbaren NF-Verstärker

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lautsprecheranlage mit einem regelbaren MF-Verstärker und einem Schallwandler, der ein dem Schallpegel in wenigstens einem Tail von der Anlage versorgten Bereich proportionales Signal zur Regelung der Verstärkung des NP-Verstärkers erzeugt.

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Es ist bekannt, bei Lautsprecheranlagen den ITF-Verstärker so zu regeln, daß Änderungen im Geräuschpegel der Umgebung kompensiert werden, denn es ist bei solchen lautsprecheranlagen erforderlich, daß der Schallpegel der reproduzierten Sprache oder Musik in einer Umgebung mit hohem Geräuschpegel größer ist aljs in einer ruhigeren Umgebung.

Bisher.wurde der KF-Verstärker von einem Signal gesteuert, das von einem in dem versorgten Bereich angeordneten Mikrophon geliefert wurde. Das Mikrophon nimmt sowohl den allgemeinen Geräuschpegel als auch die Töne oder den Schall auf, der von der Lautsprecheranlage geliefert wird. Um ein Steuersignal zu erzeugen, das dem Geräuschpegel proportional ist, wurde ein Signal unmittelbar vom Ausgang des Verstärkers abgenommen, auf den richtigen Pegel gebracht und von dem kombinierten Signal abgezogen, das von dem Überwachungsmikrophon geliefert wurde. Theoretisch müßte die Amplitude des resultierenden Signals wie der allgemeine Geräuschpegel in dem von der Lautsprecheranlage versorgten Bereich schwanken. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn der nur das Signal führende und der das Signal plus Geräusch führende Kanal nicht ordentlich eingerichtet und beide Kanäle nicht vollkommen abgeglichen waren, das System zur Instabilität neigte, mit dem Ergebnis, daß der Schallpegel des abgestrahlten Signals übermäßig hoch wurde, wenn der Geräuschpegel anwuchs, oder die Lautsprecher bei einer Abnahme des Geräuschpegels nahezu abgeschaltet wurden.

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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lautsprecheranlage zu schaffen, bei der dieser Mangel behoben ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mit dem NF-Verstärker eine Fühleinrichtung zur Feststellung von Zeitintervallen, während denen das dem NF-Verstärker zugeführte Eingangssignal unter einen vorbestimmten Wert abfällt, und mit der Fühleinrichtung eine Sperreinrichtung, die eine Änderung der Verstärkung des HP-Verstärkers außerhalb der von der Fühleinrichtung festgestellten Zeitintervalle verhindert, gekoppelt ist. . '

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das dem Schallpegel proportionale Signal während jeder der festgestellten Zeitintervalle einem Speicher zugeführt und dort bis zum nächsten Zeitintervall gespeichert . Der ]SF-Verstärker kann dann gemäß dem gespeicherten Wert geregelt werden. Zweckmäßig wird das dem Schallpegel proportionale Signal in eine digitale Form gebracht, bevor es in einen Speicher eingegeben wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild einer Lautsprecheranlage nach der Erfindung.

Ein Eingangssignal, das Sprache, Musik, Warnsignale und

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dergleichen repräsentieren kann, wird dem Eingang eines Pufferverstärkers 1 zugeführt. Der Pufferverstärker hat den Zweck, eine Belastung der Signalquelle durch die Lautsprecheranlage zu verhindern und auch die Regeleinrichtungen vom Signalweg zu trennen. Das Ausgangssignal des Pufferverstärkers 1 wird einem regelbaren NF-Verstärker 8 und auch einem Schaltverstärker 2 zugeführt, der Zeitintervalle feststellt, während denen das Eingangssignal unter einen vorbestimmten «Yert abfällt. Dieser Wert ist so eingestellt, daß er einem Pegel des von dem vom BF-Verstärker 8 gespeisten Lautsprecher 11 abgestrahlten Schalles entspricht, der nicht mehr wesentlich zur Erhöhung des allgemeinen Geräuschpegels beiträgt. Dieser Wert kann mit Hilfe eines äußeren Einstellers von Hand eingestellt oder, bei einer verfeinerten Ausführungsform, auf einen Signalpegel eingestellt werden, der einen bestimmten Betrag unterhalb eines Spitzensignalpegels liegt, der automatisch bestimmt wird. Der Schaltverstärker 2 liefert einer Sperrein-

richtung 3, deren Wirkungsweise später behandelt wird, ein Torsignal.

In dem von dem Lautsprecher 11, der auch durch eine größere Anzahl von Lautsprechern ersetzt sein kann, versorgten Bereich ist ein Mikrophon 4- angeordnet, das ein elektrisches Signal liefert, das dem in diesem Bereich herrschenden Schalldruck proportional ist. Jeder Wandler, der ein solches Signal liefert, ist für diesen Zweck geeignet. Beispielsweise kann ein Lautsprecher verwendet werden, der den Lautsprechern gleich ist, die

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zur öchallerzeugüng verwendet werden, so daß gleiche Teile eingesetzt werden können. Das Mikrophon soll an einer solchen Stelle angeordnet -v/erden, an der es auf den allgemeinen Geräuschpegel des versorgten Bereichs ansprechen kann, und es soll dafür Sorge getragen werden, daß nach seiner Installation nichts in seiner Hähe angeordnet werden kann, das den allgemeinen Geräuschpegel überdeckt. Das Ausgangssignal des Mikrophons 4- wird einem Verstärker 5 zugeführt, der so ausgelegt ist, daß bei Vorliegen von Musik oder Sprache über dem allgemeinen Geräuschpegel keine Sättigung stattfindet.

Das verstärkte Signal wird vom Verstärker 5 einem Detektor 6 zugeführt. Dieses Signal ist für den gesamten Schall während der Übertragung von Sprache oder Musik und wahrend Pausen zwischen Musik- oder Sprachübertragungen für den allgemeinen Geräuschpegel charakteristisch. Nach der Erfindung steuert ein von der Sperreinrichtung 3 geliefertes Signal den Ausgang des Detektors 6 so, daß ein Aus gangs signal einem Speicher 7 nur während Ruheperioden zugeführt wird, also während Perioden, während denen der Schaltverstärker 2 feststellt, daß das Signal des Pufferverstärkers 1 unter einem vorbestimmten V/ert liegt. Der Detektor 6 ist so ausgebildet, daß er dem vom Verstärker 5 gelieferten Signal schnell folgt, so daß während einer Ruheperiode ein Maß für den allgemeinen Geräuschpegel gewonnen wird. Wenn die Zeitkonstante während der Meßzeit kurz bleibt, führt jede plötzliche Änderung im Geräuschpegel, beispielsweise ein auf den Boden fallender Metall-

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gegenstand, zu einem Fehler bei der Messung des Geräuschpegels. Infolgedessen wird vorzugsweise die Zeitkonstante des Detektors 6 während Ruheperioden erhöht.

Da zwischen Ruhezeiten verhältnismäßig lange Intervalle liegen können, beispielsweise Intervalle von 5 bis 10 min, wenn Musik gespielt wird, ist es erforderlich, das Ausgangssignal des Detektors zu speichern, damit die Verstärkung des KP-Verstärkers während solcher Intervalle nicht geändert wird. V/ie ersichtlich, wird die Verstärkung des KF-Verstärkers 8 gemäß dem im Speicher 7 gespeicherten Signalwert geregelt. Die Ausbildung des Speichers hängt von dem Ausmaß der erforderlichen Regelung ab. Bei einer einfachen Anordnung könnte der Geräuschpegel in eine Anzahl diskreter Werte im Abstand von 3 db unterteilt werden, so daß nur eine begrenzte Anzahl von Verstärkungseinstellungen gespeichert zu werden braucht. In einer verfeinerten Anordnung könnte ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen sein, der ein codiertes Ausgangssignal erzeugt, das für das Ausgangssignal des Detektors 6 charakteristisch ist.

Je nach der Anzahl der verwendeten Ziffern kann die Anzahl der quantisierten Pegel groß gemacht werden. Beispielsweise können bei Verwendung von zehn Ziffern für einen Binärcode für das Ausgangssignal des Detektors 1024 Stufen vorgesehen werden, so daß jede Stufe eine nur kleine Änderung im allgemeinen Geräuschpegel darstellt. Das codierte Signal kann dann, wenn es,gewünscht ist, durch normale Digitaltechnik weiterverarbeitet

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werden. Beispielsweise kann der Schwellenwert des Systems geändert'werden,¹ indem eine feste Zahl von der im Speicher enthaltenen Zahl abgezogen v/ird. V/eitere. Verfeinerungen können die Änderung der Verstärkung des regelbaren MF-Verstärkers zur Verminderung der Lautstärke bei Nacht oder zur Erhöhung der Lautstärke für Ansagen von besonderer Wichtigkeit umfassen. In beiden Fällen wird diese Änderung durch Einwirkung auf die in dem Speicher enthaltene Digitalinformation bewirkt, im ersten Fall unter Einfluß eines Zeitgebers und im zweiten Fall von Hand durch den Benutzer der Anlage. Durch Anwendung der bei Rechnern üblichen Technik ist es weiter möglich, die Anlage anzuweisen, die Verstärkung nicht über einen Wert anzuheben, bei dem die Lautsprecher überlastet oder übersteuert würden, oder bei dem der Schallpegel Störungen verursachen oder lästig würde. Die im Speicher enthaltene Information wird, gegebenenfalls nach ihrer Verarbeitung, unter der Kontrolle durch die Sperreinrichtung 3 zur Regelung der

Verstärkung des UF-Verstärkers 8 benutzt.

Der regelbare NF-Verstärker 8 bewirkt eine Kompensation .von Änderungen im allgemeinen Geräuschpegel, so daß die Musik- oder Sprachverstärkung in einer Umgebung mit hohem Geräuschpegel erhöht und in einer ruhigen Umgebung vermindert wird. Der NF-Verstärker 8 enthält mindestens eine Stufe mit veränderbarer Verstärkung, die von dem im Speicher 7 enthaltenen Signal gesteuert wird. In dem NF-Verstärker 8 können verschiedenartige Elemente zur Veränderung der Verstärkung benutzt werden, jedoch wird

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der Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke eines Feldeffekttransistors oder der Wert eines Photowiderstandes bevorzugt.

Obwohl angenommen worden ist, daß eine Zunahme oder eine Abnahme des allgemeinen Geräuschpegels eine proportionale Änderung der Verstärkung des IiF-Verstärkers zur Folge hat, ist es auch möglich, dafür Sorge zu tragen, daß eine Änderung des Geräuschpegels bei kleinen Werten des allgemeinen Geräuschpegels eine vergrößerte oder auch verminderte Wirkung hat, indem einfach die Eigenschaften des Detektors verändert werden.

Das Ausgangssignal des Detektors 6 oder des Speichers 7 kann Zusatzeinrichtungen 9 zugeführt werden, beispielsweise einem Aufzeichnungsgerät für eine spätere Analyse. So können beispielsweise für ein Geschäftslokal durch eine Untersuchung der Aufzeichnungen des Geräuschpegels die Zeiten bestimmt werden, während denen zusätzliches Personal benötigt wird, um einen erhöhten Käuferandrang zu bewältigen. Auf der Basis, daß mehr Leute einen höheren Geräuschpegel verursachen, könnte das für den Geräuschpegel charakteristische Signal auch zur Steuerung einer Klimaanlage benutzt werden. Eine weitere Iiloglichkeit besteht darin, das für den Geräuschpegel charakteristische Signal zur Auslösung von Warneinrichtungen zu verwenden, wenn der allgemeine Geräuschpegel einen vorbestimmten oder gefährlichen Wert annimmt.

Eine weitere Variation besteht darin, zusätzlich zu dem

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Schaltverstärker 2 einen Taktgeber 10 vorzusehen, der in vorbestimmten Zeitabständen das Eingangssignal während kurzen Zeitintervallen zur Messung des allgemeinen Geräuschpegels unterdrückt. Während dieser Zeitintervalle wird der Schaltverstärker 2 feststellen, daii das Eingangssignal unter den vorbestimmten Wert abgefallen ist, und es wird sich die Anlage in der vorstehend beschriebenen Weise verhalten. Die Anordnung ist so getroffen, dais der. Schaltverstärker immer dann, wenn er feststellt, daii das Eingangssignal den vorbestimmten Wert unterschreitet, den Zeitgeber 10 zurückstellt. Daher wird der Zeitgeber 10 einen Meiivorgang stets nur nach einer bestimmten Dauer eines ununterbrochenen Eingangssignals auslösen. Ein solches System gewährleistet, daß der allgemeine Geräuschpegel in Intervallen überwacht wird, die eine bestimmte Länge nicht überschreiten, unnatürliche Unterbrechungen Jedoch auf ein Minimum beschränkt werden. Dabei können Vorkehrungen getroffen werden, die verhindern, daß der Zeitgeber in Tätigkeit tritt und das Eingangssignal unterbricht, wenn gerade wichtige Durchsagen gemacht werden.

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Claims

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Patentansprüche

Lautsprecheranlage mit' einem regelbaren KF-Verstärker und einem Schallwandler, der ein dem Schallpegel in wenigstens einem Teil des von der Anlage versorgten Bereichs proportionales Signal zur Regelung der Verstärkung des NF-Verstärkers erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem NF-Verstärker (8) eine Fühleinrichtung (2) zur Feststellung von Zeitintervallen, während denen das dem NF-Verstärker (8) zugeführte Eingangssignal unter einen vorbestimmten Wert abfällt, und mit der Fühleinrichtung (2) eine Sperreinrichtung (3)> die eine Änderung der Verstärkung des KF-Verstärkers außerhalb der von der Fühleinrichtung festgestellten Zeitintervalle verhindert, gekoppelt ist.

2. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß ein Speicher (7) zur Aufnahme der während der festgestellten Zeitintervalle erzeugten, dem Schallpegel proportionalen Signale vorgesehen ist.

3· Lautsprecheranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (7) zur fortlaufenden Regelung des NF-Verstärkers (8) zwischen den festgestellten ZeitIntervallen ausgebildet ist.

4. Lautsprecheranlage nach Anspruch 2 oder 3_f dadurch

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gekennzeichnet, daii eine Einrichtung zum Umsetzen der dem Schallpegel proportionalen Signale in digitale Signale vor dem Zuführen zum Speicher (7) vorgesehen ist.

5. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 4, dadurch ge-' kennzeichnet, dan ein Zeitgeber eine auf den Speicher (7) wirkende Einrichtung steuert, die die Verstärkung des ißT-Verstärkers während vorbestimmter Perioden bestimmt.

6. Lautsprecheranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daii eine manuell betätigbare', auf den Speicher (7) wirkende Einrichtung vorgesehen ist, die bei Bedarf eine Erhöhung des Schallpegels ermöglicht .

7. Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwandler (4·, 5, 6) einen Detektor (6) umfaßt, dessen Ansprechzeit zu Beginn jedes festgestellten Seitintervalles kurz ist und während der Dauer des Zeitintervalles zunimmt.

8. Lautsprecheranlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des Detektors (&) des Schallwandlers (4, 5, 6) bei kleinen Schallpegeln nicht linear ist.

9· Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden

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Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da^ die Fülleinrichtung einen Schaltverstärker (2) umfaßt.

10. Lautsprecheranlage nach Anspruch 9, aaaurch gekennzeichnet, daw der -Schaltverstärker (2) einbtellbar ist, so daii der vor bestimmte V/ert.des iiingangssignals, den der Schaltverstärker feststellen soll, veränderbar ist.

11. Lautsprecheranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daii eine Einrichtung zur Peststeilung des Spitzenwertes des Singangssignals und zum Einstellen des vorbestimmten V/ertes des üJingai^rssignals auf einen von dem Spitzenwert abhängigen, • darunterliegenden Wert durch Sinstellen aes Schaltverstärkers (2) vorgesehen ist.

12. Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daii ein Auf-Zeichnungsgerät zum Aufzeichnen des von eiern Schal1-v/analer (4, 5, 6) festgestellten Schallpegels vorgesehen ist.

13. Lautsprecheranlage nach einem aer vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daii ein Zeitgeber (10) zum Unterdrücken des dem M-Verstärker (8) zugeführten Eingangssignals in vorbestimmten Zeitintervallen vorgesehen ist.

Lautsprecheranlage nach Anspruch 1$, dadurch

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gekeiiiiaelciinet, ds^ der Zeitgeber (10) immer dann, wenn das üSin^aagssigQal den vorbestimmten Wert un-.tersciireiteit, zurückgestellt wird.

15. Lauts^reciieraMlage nacii Anspruch 1:5 oder 1^4-, dadurcii gekennzeielMiet, daii der Zeitgeber (10) absciiaitbar Ist.

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Leers.eite