DE2414143B2 - Lautsprecheranlage mit einem regelbaren NF-Verstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranlage mit einem regelbaren NF-Verstärker, einem Schallwandler, der eine dem Schallpegel in wenigstens einem Teil des von der Anlage versorgten Bereiches proportionale Spannung erzeugt, einem Detektor für die vom Schallwandler erzeugte Spannung, der eine Steuerspannung für das Stellglied des NF-Vcrstärkers liefert, und einem Speicher für diese Steuerspannung,

Es ist bekannt, bei Lautsprecheranlagen den NF-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 höher ist als in einer ruhigen Umgebung.
Wie aus der DE-OS 17 62 823 und der US-PS

ίο 32 90 442 bekannt, wurde bisher der NF-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 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.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecheranlage der eingangs genannten

Art so zu verbessern, daß der Schallpegel des

abgestrahlten Signals stets in einem für den Zuhörer angenehmen Abstand vom Geräuschpegel gehalten wird.

Diese Aufgabe wird nach der Irfindung dadurch

gelöst daß das dem NF-Verstärker zugeführte Eingangssignal abgegriffen, gleichgerichtet und einer Schwellwertschaltung zugeführt wird, welche die Zeitintervalle feststellt während denen das Eingangssignal unter einen vorgegebenen Wert abfällt, und ein für diese Zeitintervalle charakteristisches Schaltsignal erzeugt und daß mit dem Detektor und dem Speicher eine von dem Schaltsignal gesteuerte Sperreinrichtung gekoppelt ist, welche die Zufuhr der vom Detektor gelieferten Steuerspannung zum Speicher nur während

so der von der Schwellwertschaltung festgestellten Zeitintervalle zuläßt

Bei der erfindungsgemäßen Lautsprecheranlage wird also die vom Schallwandler erzeugte Spannung nur während solcher Zeitintervalle ausgewertet, während denen der von der Lautsprecheranlage abgestrahlte Schallpegel keinen wesentlichen Beitrag zum Geräuschpegel leistet, so daß die vom Schallwandler erzeugte Spannung ohne zusätzliche Korrekturen als Basis für die Regelung des NF-Verstärkers benutzt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit dem Detektor eine Einrichtung zum Umsetzen der Steuerspannung in ein digitales Signal gekoppelt und der Speicher als Digitalspeicher ausgebildet. Die Ausbildung des den Schallwandler umfassenden Regelkreises als digitaler Regelkreis hat den Vorteil, daß die Steuerspannung in Form einer digitalen Zahl gespeichert werden kann, die keine zeitlichen Änderungen erfährt, wie es beispielsweise bei in Kondensatoren

gespeicherten Spannungen der Fall wäre, während es andererseits möglich ist, durch einfache Addition oder Subtraktion digitaler Zahlen den gespeicherten Wert zu verändern und dadurch den Schallpegel nach Bedarf zu korrigieren, beispielsweise während Nachtstunden abzusenken oder für die Dauer einer wichtigen Durchsage zu erhöhen. Auch besieht die Möglichkeit, die speicherbare Digitalzahl nach oben zu begrenzen und damit eine maximale Lautstärke festzulegen, die nicht überschritten werden kann, ohne daß beispielsweise der regelbare NF-Verstärker übersteuert wird

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Zeitkonstante des Detektors für die Dauer der festgestellten Zeitintervalle erhöht werden. Während es erwünscht ist, daß der Detektor der vom Schallwandler erzeugten Spannung schnell folgt, solange das Eingangssignal des NF-Verstärkers den Schwellwert überschreitet, damit zu Beginn eines festgestellten Zeitintervalles der Detektor sofort eine Steuerspannung liefert, soll er während der Dauer des Zeitintervalies auf kurzzeitige, plötzliche Geräusche möglichst wenig ansprechen, damit hierdurch nicht die- Messung des mittleren Geräuschpegels verfälscht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Gleichrichtung des abgegriffenen Eingangssignals und die Schwellwertschaltung von einem Schallverstärker gebildet Hierbei kann es sich im Prinzip um einen Differenzverstärker handeln, der sowohl bezüglich einer zugeführten Vergleichsspannung die Funktion einer Schwellenwertschaltung als auch eines Gleichrichters hat Solche Differenzverstärker sind handelsübliche und zuverlässige Bauelemente.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schwellenwert der Schwellwertschaltung einstellbar sein, um die Lautsprecheranlage unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassen zu können. Eine solche Einstellung kann von Hand vorgenommen werden. Es ist aber auch möglich, eine Einrichtung zum Feststellen des Spitzenwertes des Eingangssignals und automatisehen Einstellen des Schwellwertes in Abhängigkeit von dem genannten Spitzenwert vorzusehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Zeitgeber zum Unterdrücken des dem NF-Verstärker zugeführten Eingangssignales in vorgegebenen Zeitintervallen vorgesehen sein. Besonders bei Musikdarbietungen kann es vorkommen, daß die Zeitintervalle, in denen das Eingangssignal den vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, in zu großen Abständen auftreten, um noch die Gewähr zu bieten, daß der so Schallpegel schnell wechselnden Geräuschpegeln angepaßt wird. In diesem Falle können durch kurzzeitige Unterbrechungen des dem NF-Verstärker zugeführten Eingangssignales, die vom Zeitgeber periodisch vorgenommen werden, künstliche Zeitintervalle geschaffen werden, in denen eine einwandfreie Messung des Geräuschpegels mit ausreichender Häufigkeit möglich ist. Bei einer solchen Einrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Zeitgeber immer dann, wenn das Eingangssignal den vorbestimmten Wert unterschreitet, zurückgestellt wird, damit die künstlich erzeugten Unterbrechungen nicht auch dann auftreten, wenn natürliche Unterbrechungen häufig genug vorhanden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand 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 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 verbestimmten Wert abfällt Dieser Wert ist so eingestellt daß er einem Pegel des von dem vom NF-Verstärker 8 gespeisten Lautsprechers 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 umerhalb eines Spitzensignalpegels liegt der automatisch bestimmt wird. Der Schaltverstärker 2 liefert einer Sperreinrichtung 3, dereti ^Vjrkungsweise später behandelt wird, ein Schaltsignal.

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 eine elektrische Spannung liefert, die dem in diesem Bereich herrschenden Schalldruck proportional ist Jeder Wandler, der eine solche Spannung liefert, ist für diesen Zweck geeignet Beispielsweise kann ein Lautsprecher verwendet werden, der den Lautsprechern gleich ist die zur Schallerzeugung verwendet werden, so daß gleiche Teile eingesetzt werden können. Das Mikrophon soll an einer solchen Stelle angeordnet werden, 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 Nähe angeordnet werden kann, das den allgemeinen Geräuschpegel übe! deckt Die Ausgangsspannung 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

Die verstärkte Spannung wird vom Verstärker 5 einem Detektor 6 zugeführt; sie ist für den gesamten Schall während der Übertragung von Sprache oder Musik und während Pausen zwischen Musik- oder Sprachübertragungen für den allgemeinen Geräuschpegel charakteristisch.

Ein von der Sperreinrichtung 3 geliefertes Signal steuert den Ausgang des Detektors 6 so, daß seine Ausgangsspannung einem Speicher 7 nur während Ruheperioden zugeführt wird, also während Perioden, während denen der Schaltverstärker 2 feststellt daß das Eingangssignal des NF-Verstärkers 8 unter einem vorbestimmten Wm liegt Der Detektor 6 ist so ausgebildet daß er der vom Verstärker 5 gelieferten Spannung schnell folgt so daß während einer Ruheperiode ein Maß für den allgemeinen Geräuschpegel gewonnen witu Wenn die Zeitkonstante während der Meßzeil kurz bleibt führt jede plötzliche Änderung im Geräuschpegel, beispielsweise ein auf den Boden fallender Metallgegenstand, zu einem Fehler bei der Messung des Geräuschpegels. Um dies zu verhindern, kann vorzugsweise die Zeitkonstante des Detektors 6 während Ruheperiodcn erhöht werden.

Da zwischen Ruhezeiten verhältnismäßig lange Intervalle liegen können, beispielsweise, wenn Musik gespielt wird, Intervalle von 5 bis IO min, ist es

erforderlich, die Ausgangsspannung des Detektors zu speichern, damit sich die Verstärkung des NF-Verstärkers während solcher Intervalle nicht ändert. Wie ersichtlich, wird die Verstärkung des NF-Verstärkers 8 gemäß der im Speicher 7 gespeicherten Steuerspannung eingestellt. Die Ausbildung des Speichers hängt von dem Ausmaß der erforderlichen Steuerung ab. Bei einer einfachen Anordnung könnte der Geräuschpegel in eine Anzahl diskreter Werte im Abstand von 3 db unterteilt werden, so daß nur die Steuerspannungen für eine Begrenzte Anzahl von Verstärkungseinstellungen gespeichert zu werden brauchen. In einer verfeinerten Anordnung könnte ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen sein, der ein codiertes Ausgangssignal erzeugt, das für die Ausgangsspannung 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 werden. Beispielsweise kann der von den Lautsprechern erzeugte Schallpegel geändert werden, indem eine feste Zahl von der im Speicher enthaltenen Zahl abgezogen oder zu ihr addiert wird, beispielsweise zur Verminderung der Lautstärke bei Nacht oder zur Erhöhung der Lautstärke für Ansagen von besonderer Wichtigkeit. 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 zu verhindern, daß die Verstärkung über einen Wert steigt, bei dem die Lautsprecher überlastet oder übersteuert wurden, oder bei dem der Schallpegel Störungen verursachen oder lästig würde.

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 N F-Verstärker 8 enthält mindestens eine Stufe mit veränderbarer Verstärkung, die von der im Speicher 7 enthaltenen Steuerspannung bzw. einer ihr entsprechenden Digitalzahl gesteuert wird. In dem NF-Verstärker 8 können verschiedenartige Elemente zur Veränderung der Verstärkung benutzt werden, jedoch wird der Widerstand der Source-Drain-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 NF-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 Wifkung

ίο hat, indem einfach die Eigenschaften des Detektors verändert werden.

Die Ausgangsspanriung des Detektors 6 oder der im Speicher 7 enthaltene Wert 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 die für die Geräuschpegel charakteristische Spannung auch zur Steuerung einer Klimaanlage benutzt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die für den Geräuschpegel charakteristische Spannung zur Auslösung von Warneinrichtungen zu verwenden, wenn der allgemeine Geräuschpegel einen vorbestimmten oder gefährlichen Wert annimmt.
Eine weitere Variation besteht darin, zusätzlich zu

jo dem Schaltverstärker 2 einen Zeitgeber 10 anzuordnen, der in vorbestimmten Zeitabständen das Eingangssignal während kurzen Zeitintervallen zur Messung des allgemeinen Geräuschpegels unterdrückt Während dieser Zeitintervalle wird der Schaltverstärker 2

is feststellen, daß 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, daß der Schaltverstärker immer dann, wenn er feststellt, daß das Eingangssignal den vorbestimmten Wert unterschreitet, den Zeitgeber 10 zurückstellt. Daher wird der Zeitgeber 10 einen Meßvorgang 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

5« Tätigkeit tritt und das Eingangssignal unterbricht, wenn gerade wichtige Durchsagen gemacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Lautsprecheranlage mit einem regelbaren NF-Verstärker, einem Schallwandler, der eine dem Schallpegel in wenigstens einem Teil des von der Anlage versorgten Bereiches proportionale Spannung erzeugt, einem Detektor für die vom Schallwandler erzeugte Spannung, der eine Steuerspannung für das Stellglied des N F-Verstärkers liefert, und einem Speicher für diese Steuerspannung, dadurch gekennzeichnet, daß das dem N F-Verstärker (8) zugeführte Eingangssignal abgegriffen, gleichgerichtet und einer Schwellwertschaltung zugeführt wird, weiche die Zeitintervalle feststellt, während denen das Eingangssignal unter einen vorgegebenen Wert abfällt, und ein für diese Zeitintervalle charakteristisches Schaltsignal erzeugt, und daß mit dem Detektor (6) und dem Speicher (7) eine von dem Schaltsignal gesteuerte Sperreinncntung (3) gekoppelt ist, welche die Zufuhr der vom Detektor (6) gelieferten Sieuerspannung zum Speicher (7) nur während der von der Schwellwertschaltung festgestellten Zeitintervalle zuläßt

2. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Detektor (6) eine Einrichtung zum Umsetzen der Steuerspannung in ein digitales Signal gekoppelt und der Speicher (7) als Digitalspeicher ausgebildet ist

3. Lautsprecheranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Detektors (6) für die Dauer der festgestellten Zeitintervalle erhöht wird

4. Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Gleichrichtung des abgegriffenen Eingangssignals und die Schwellwertschaltung von einem Schaltverstärker (2) gebildet werden.

5. Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert der Schwellwertschaltung einstel¹-bar ist

6. Lautsprecheranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Feststellen des Spitzenwertes des Eingangssignals und Einstellen des Schwellwertes in Abhängigkeit von dem genannten Spitzenwert vorhanden ist

7. Lautsprecheranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (10) zum Unterdrücken des dem NF-Verstärker (8) zugeführten Eingangssignals in vorgegebenen Zeitintervallen vorgesehen ist.

8. Lautsprecheranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Zeitgeber (10) immer dann, wenn das Eingangssignal den vorgegebenen Wert unterschreitet, zurückgestellt wird.