DE2615305B2 - Lautsprecher-Schutzschaltung - Google Patents

Description

.)ie Erfindung betrifft eine Schutzschaltung, wie sie im Oberbegriff des ersten Patentanspruchs wiedergegeben ist.

Lautsprecherkombinationen werden in der Regel an Verstärker angeschlossen, die eine von der Lautstärke unabhängige Anhebung der hohen Frequenzen ermöglichen, wobei die Anhebung bei etwa I kHz beginnt und bei 15 kHz maximal etwa 20 db beträgt. Bei den üblicherweise wiederzugebenden Tonereignissen treten in dem oberen Frequenzbereich, der von dem Hochtonlautsprecher wiedergegeben wird und bei etwa bis 5 kHz beginnt, nur verhältnismäßig kleine Amplituden auf, so daß dieser Lautsprecher nur für eine verhältnismäßig kleine Leistung ausgelegt sein braucht, wobei auch eine den persönlichen Geschmack berücksichtigende Anhebung der oberen Frequenzen prinzipiell nichts ändert. Bei einem 50-Watt-Verstärker wird der Hochtonlautsprecher üblicherweise für eine Leistung von etwa 5 Watt ausgelegt. Wird der Verstärker bei maximal eingestelltem Höhenregler voll ausgesteuert, so gelangt die volle Verstärkerleistung überwiegend auf den Hochtonlautsprecher, womit er erheblich überlastet wird. Derartige Einstellungen können unbeabsichtigt erfolgen und werden gehörmäßig nicht ohne weiteres erkannt, weil die Anhebung nicht im Grundtonbereich liegt. Es ist seit langem allgemein bekannt, daß aus diesem Grunde nicht selten Hochtonlautsprecher unbrauchbar werden.

Zum Überlastungsschutz von Lautsprechern ist es bekannt, einen Thermoschalter an den Lautsprecher anzubringen (OS 23 56 731), der bei einer bestimmten Erwärmung den Stromkreis unterbricht. Gemäß einer anderen bekannten Anordnung (OS 22 17 523) ist es bekannt, in den Lautsprecher-Stromkreis einen Übersiromschalter, der mit einer gewissen Zeitverzögerung arbeitet, zu legen. In dem englischen Patent 14 07 824 ist ebenfalls eine solche Schutzschaltung beschrieb, n. Das den Lautsprecher-Stromkreis unterbrechende Relais

ίο wird über einen sogenannten Heißleiter gesteuert, der mittels einer Heizwicklung, die parallel zum Lautsprecher liegt, aufheizbar ist. Die vorgenannten Anordnungen besitzen den Nachte'l, daß sie den Lautsprecherstrom unterbrechen oder abrupt ändern, was bei der

>■> Wiedergabe eines Tonereignisses störend ist. Es ist ferner eine elektronische und deshalb praktisch trägheitslos wirkende Einrichtung (OS 22 17 523) bekannt, mittels derer beim Auftreten einer bestimmten Amplitudengröße der Lautsprecher kurzgeschlossen wird. Damit können zwar hohe Spannungsspitzen, die bei Lautsprechern bestimmter Bauart einen Durchschlag verursachen können, ferngehalten werden, nicht aber eine zu hohe Dauerleistung, denn würde die Begrenzung auf die Amplitudengröße der zulässigen Dauerbelastung eingestellt, so würden auch die nur kurzzeitig wirkenden größeren Amplituden, die für die thermische Belastung unschädlich sind, unterdrückt und damit Verzerrungen verursacht.

Die deutsche OS 24 15 816 zeigt eine Schutzschal-

JO tung, die die dem Lautsprecher zugeführte Leistung in Abhängigkeit von der Höhe und der Dauer der Überlastung kontinuierlich dadurch herabsetzt, daß in den Eingangskreis eines Verstärkers ein Spannungsteiler geschaltet ist, dessen einer Teil von einem Transistor

J5 gebildet wird, dessen Basis mit dem einer Steuerschaltung verbunden ist, wobei durch die Steuerschaltung die gewünschte Veränderung bzw. Zeitverzögerung erzeugt werden soll. Auf welche Weise dies erreicht werden soll, ist nicht ausgeführt, bas Grundprinzip dieser Sleuer-Schutzschaltung läßt aber einen bestimmten Schaltungsaufwand erkennen.

Es ist bekannt, für Wärmeschutzschaltungcn sogenannte PTC-Widerständc zu verwenden. Das sind Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeffi-

«5 zienten, ihr Widerstandswert nimmt ab einer bestimmten Temperatur erheblich zu. Die auf dem Markt befindlichen Widerstände sind jedoch nicht ohne weiteres für die Anwendung bei Lautsprechern geeignet.

Eine Überlastung des Hochtonlautsprcchers durch leistungsmäßig entsprechend große Auslegung zu venneiden wäre teuer und bezüglich der Wiedergabe nachteilig, da mit der Größe des Lautsprechers auch seine Schwingmasse zunimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für einen Hochtonlautsprecher, die bei Überlastung des Lautsprechers die ihm zugeführte Leistung in Abhängigkeit von Höhe und der Dauer der Überlastung kontinuierlich herabsetzt, auf einfache Weise zu verwirklichen,

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Die Abbildung zeigt das Schaltbild einer Lautsprecherkombination. Von den Eingangsklemmen I, 2 der Lautsprecherkombination, die an den Ausgang eines Verstärkers anschließbar ist, sind über entsprechende Frequenzweichen 3, 4 ein Hochton- 5 und ein Mittel-Tief-Ton-Lautsprechcr 6 angeschlossen. In der

Zuführungsleitung 7 zu dem llochtonluulsprecher 5 ist ein Widersland 8 mit positiven Temperuiiirkoeffi/ienten geschaltet. Parallel zu diesem Widerstund 8 liegt ein Begrenzungswiderstand 9.

Bei normalem Betrieb, d.h. wenn der llochtonluuisprechcr 5 unterhalb seiner Belastungsgrenze betrieben wird, ist der temperaturabhängige Widerstand 8 von 0,6 Ohm praktisch ohne Einfluß auf den Hochtonlautsprecher 5 mit 5 Ohm. Treten höhere Leistungen nur kurzzeitig auf, so erwärmt sich der temperaturabhängige Widerstand 8 nur wenig und ebenso die .Schwingspule des Hochtonlautsprechers 5. Der Widerstand 8 ist nun bezüglich seiner Wärmeabgabe so dimensioniert, dal), wenn die durchschnittliche Belastung längere Zeit über der für den Hochtonlautsprecher 5 maximal zulässigen Leistung liegt, sein Widerstandswert erheblich zunimmt, und zwar :vo schnell, daß es nicht zu einer weiteren Erwärmung der Schwingspule des Hochtonluutsprechers 5 kommt, d. h. durch das zunehmende Spannungsteilungsverhältnis wird die Leistung an derSchwingspu-Ie trotz der Stromzunahme nicht erhöht. Dur-h den parallelgeschalteten Begrenzungswiderstand 9 wird nun die Wirkung des temperaturabhängigen Widerslandes 8 begrenzt.

Dies hai zur Folge, daß sich in zeillicher Hinsicht ein besonders günstiger Ablauf der Wirkungsweise der Schutzschaltung ergibt. Der temperaturabhängige Widersland 8 ändert bei zunehmendem Strom in dem Hochton-Stromkreis 7 seine Temperatur nur bis zu einer gewissen Grenze schnell und dann nur noch sehr wenig, d. h. seine Wärmekapazität steigt ab einer gewissen Grenze praktisch nicht mehr mit dem Strom. Die Folge davon ist, daß er sich auch nach einer langer anhaltenden Übcrbelastung im flochtonteil schnell wieder auf einen wirkungslosen Widerstandswert abkühlen kann, wenn die Übcrbelastung aufhört. Dadurch ist es möglich, nach Rückgängigmachung einer fehlerhaften Höheneinstellung, unmittelbar das der tatsächlichen Erstellung entsprechende Klangbild zu erhalten oder wenn die gefährdende IJberbeiusiung nur kurzzeitig durch einen starken llohenunieil in der Musik entsteht, weil außerdem eine starke Höhenanhebung eingestellt ist, was bei bestimmten Musikarten bewulli gern erfolgt, so wird nach Abklingen dieser kurzzeitigen, gefährdenden llöhenanteile relativ schnell wieder das eingestellte Klangbild erhallen. Damit ist nicht nur eine nicht störende Schutzschaltung für den llochionlautsprecher geschaffen, sondern es erfolgt gleichzeitig auch automatisch eine akustische Korrektur, denn eine volle Höhenanhebung bei voll ausgesteuertem Verstärker ist auch unter Berücksichtigung einer individuellen Vorliebe für Höhenunhebung auf jeden Fall falsch.

Kine besonders zweckmäßige Dimensionierung des Begrenzungswiderstandes 9 besteht darin, ihn gerade so groß zu wählen, daß er die maximale höhenanhebung, die der Verstärker durch Einstellung zuläßt, gerade wieder rückgängig macht. Die günstigen Eigenschaften bezüglich des zeitlichen Verhaltens de- .emperaiurabhüngigen Widerstandes gehen dadurch i.ichi verloren. Geht man davon aus, daß der Hochtonlautsprecher 5 einen Widerstand von 4 Ohm hat und die Lautsprecherkombination an einen Verstärker angeschlossen wird. dessen lai'tstärkenunabhängigc Höhenanhebung wie üblich maximal 20 db beträgt, was einem Spannungsverhältnis von 1 : 10 entspricht, so wird diese Höhenanhebung gerade rückgängig gemacht, wenn der Begrenzungswiderstand 9 40 Ohm hat. Damit wi^rd neben der .Schutzwirkung eine extreme Feineinstellung automatisch auch in akustischer Hinsicht auf das richtige Maß korrigiert, denn bei voller Lautstärke ist ein gerader Frequenzgang auf jeden Fall richtig und da der I lochtonlautsprccher üblicherweise so dimensioniert ist. daß er auch bei einer Musik mit größtmöglichen Höhenantcilcn bei voller Verstärkerausstcucrung nicht überlastet wird, bleibt er bei einem so gewählten Widerstand auch über die ganze Zeit eines Fehlbeuiebcs. in der er unbegrenzt betrieben werden kann, in maximaler Funktion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schutzschaltung gegen thermische Überlastung des Hochtonlautsprechers einer Lautsprecherkombination mit Schaltungsmitteln zur kontinuierlichen Steuerung der dem Lautsprecher zugeführten Leistung, wobei die Steuerung in Abhängigkeit von einer Überlastung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des Hochtonlautsprechers (5) ein Widerstand (8) mit positiven Temperaturkoeffizienten geschaltet ist, dessen Widerstandswert bei normalem Betrieb niedriger ist als der des Lautsprechers (5) und dessen wärmeabhängiges Verhalten so gewählt ist, daß sein Widerstandswert bei Überschreiten des für den Hochtonlautsprecher (5) zulässigen Dauer-Belastungsstroms in einem solchen Maße bis zum Vielfachen von dem des Lautsprechers (5) ansteigt, daß der Laulsprecherstrom nicht die Grenze der thermischen Belastbarkeit des Lautsprechers überschreitet, und daß parallel zu diesem Widerstand (8) ein Widerstand mit festem Wert (9) geschaltet ist, der die Wirksamkeit der Zunahme des Widerstandswertes des wärmeabhängigen Widerstandes (8) begrenzt.

2. Schutzschaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungswiderstand (9) so bemessen ist, daß bei maximal eingestellter Höhenanhebung an dem Verstärker, an dem die Lautsprecherkombination angeschlossen ist, der Spannungsabfall an den beiden parallelgeschalteten Widerständen (8, 9) so groß ist, daß diese Höhenanhebung wenigstens bis -uf das Maß der zulässigen Höhenanhebung herabgesetzt wird.