DE2626652C3 - Regelungsanordnung für Schallsender - Google Patents
Regelungsanordnung für SchallsenderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung für Schallsender nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.
26
Wie allgemein bekannt läßt sich das Übertragungsverhalten von eleklroakustischen Schallsendern mittels
Regelung verbessern. Dazu sind Schaltungsanordnungen bekanntgeworden, welche den Istwert A) aus einer
Brückenschaltung in der Lautsprecherzuleitung, B) von i der Schwingspulenbewegung selbst und C) von der
Bewegung der Membrane ableiten.
Zu A): Hier wird die Rückwirkung der Schwingspulenbewegung d--s Lautsprechers auf die Impedanz
ausgenutzt (DBP 8 74 607; Audio Engineering, 1951, Dezember, S. 21,43,44; Audio Engineering, 1962, Mai, S.
20, 57; Funktechnik, 1952, Heft 18, S. 490 bis 492; Funktechnik 1967, Heft 20, S. 784; Philips Technische
Rundschau 1968, S. 179 und 180). Diese Rückwirkung der Schwingspulenbewegung auf die Impedanz ist nur in
der Nähe der Resonanz auswertbar, im übrigen Frequenzbereich wird keine Verbesserung erzielt.
Zu B): Es sind weiter Schaltungsanordnungen bekannt, die den Istwert von der Bewegung der
Schwingspule selbst ableiten. Solche Schaltungsanordnungen sind unter der Bezeichnung »Motional Feedback«
bekanntgeworden. Hierbei wird die Schwingspulenbewegung
a) durch eine zweite Wicklung auf der Schwingspule (DRP 7 07 538; DBP 8 53 298; Electronics. 1951, Nr.
3, S. 142 ff.; Funkschaubeilage »Electronik« 1952, Nr. 4. S. 31, Funktechnik 1952. Heft 18, S. 490 bis
492; Funktechnik 1965, Heft 20, S. 822) oder
b) durch einen Beschleunigungsaufnehmer (Funktechnik, 1952. Heft 18, S. 490 bis 492; Philips Technische
Rundschau 1968, Heft 5/6. S. 178,188) oder
c) durch einen Zylinderkondensator aus Schwingspulenträger
und Magnetpol (DBP 1817 B 21a216/04)
ausgewertet. Diese Schaltungen haben den Nachteil, daß sie nur in einem unteren kleinen Frequenzbereich
bis etwa 300 Hz arbeiten, da bei höheren Frequenzen Schwingspulenbewegung und abgestrahlter Schall nicht
mehrübereinbiirnmen. -to
Zu C): Es sind Anordnungen bekanntgeworden, bei weichen der Istwert von der Bewegung der Membrane
abgeleitet wird.
a) Durch ein Mikrophon vor der Membrane, dessen bewegliche Elektrode über einen Stab mit der
Membrane verbunden ist. (DRP 527 943 21a> 1 3). Diese Anordnung is; für elektromagnetische
Wandler gedacht und eignet sich nicht für elektrodynamische Lautsprecher, da sie nur kleine >n
Amplitude und tiefe Frequenzen verarbeiten kann und selbst wieder Verzerrungen erzeugt.
b) Durch ein Mikrophon vor der Membrane, welches den Schalldruck aufnimmt (DE-OS 21 41 141).
Diese Anordnung arbeitet nur bis etwa I kHz und -,j ist empfindlich gegenüber Umgebungsgeräuschen
und Änderungen des Aufstellungsortes durch sich ändernden Strahlungswiderstand. Das Mikrophon
erzeugt bei hohen Schalldrücken selbst Verzerrungen.
c) Durch einen Fühler, welcher die Membranauslenkung an jedem Ort der Membran über die gesamte
Membran mißt, alle Meßwerte aufsummiert und die Summe differenziert, und so ein Signal proportional
dem Schaüdruck gewinnt (DE-AS 21 17 847). 6".
Der Fühler kann beispielsweise aus einem Kondensator bestehen, dessefc eine Elektrode die leitfähige
Laulsprechermembrafie, und dessen zweite Elektrode gitterartig, form- und fischengleich der
Lautsprechermembrane äquidistant gegenübersteht (Radio-Fernseh-Praxis, Juli 1975, Nr. 6/7, S. 7;
Funkschau,Oktober 1975,Nr.22,S. IIS-121).
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das vom Istwertfühler abgegebene Signal überhalb der
Resonanzfrequenz des Schallsenders mit 6 dB pro Oktave abfällt und prinzipiell sehr schwach ist
Dadurch wird der gegenkoppelbare Frequenzbereich und die erreichbare Dynamik beschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Regelungsanordnung für Schallsender
zu schaffen, deren Istwertfühler im gesamten Hörfrequenzbereich funktionsfähig ist und deren
schaltungstechnischer Aufwand gering ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Wettere Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In einem Ausführungsbeispiel is' der kapazitive Istwertfühler in die membrane eingearbeitet, wobei
zwei Elektroden 2,5 und ein Dielektrikum 3 vorgesehen
sind. Der Abstand zwischen den Elektroden 2, 5 ist sehr gering und durch die Membranschwingungen veränderbar.
Wird die Membrane durch das antreibende System in Schwingungen versetzt, so erfahren die Elektroden 2,
5 und das Dielektrikum 3 die Beschleunigung b. Auf die Elektrode 5 wird eine Kraft mit drei Komponenten
ausgeübt.
a) Durch Beschleunigung der wirksamen Masse /7;» von isolierendem Material und Eleklrode 5.
K\ = bm„;
b) Ki infolge Beschleunigung der mitschwingenden
Luftmasse nh-
K.2 = bww
(Imaginärteil des Strahlungswiderstandes)
c) Ki durch Abstrahlung von Schalleistung (Realteil
.ies Strahlungswiderstandes).
Ki = vRer,;
ν = Membrangeschwindigkeit; rs = Strahlungs
widerstand.
Alle drei Kräfte addieren sich zur resultierenden Gesamtkraft K, wobei beim Membranlautsprecher K
dominiert. Die Kraft K erzeugt eine Änderung deü elektrischen Abstandes dzwischen den beiden Elektroden
2 und 5.
K
c
c = Federkonstante.
Befindet sich auf den Elektroden 2,5 die Ladung Q. so
beträgt die Spannu.ig U in Abhängigkeit des elektrischen Abstandes d:
U-Qd;
wegen ä ~ — ; und K ~ b ; folgt U — b ;
Der vom Schallsender erzeugte Schalldruck ρ ist im
dem Bereich, wo die Mernbranabmessung kleiner als die
halbe Schallwellenlänge ist, ebenfalls proportional der Beschleunigung, so daß das vom Istwcrtfühler abgegebene
Signal dem Schalldruck entspricht.
Federkonstanle c und wirksame Masse m„. Von
isolierendem Material und leitender Deckschicht bilden unter Berücksichtigung der mitschwingenden Luftmasse
/πι eine Eigenresonanz ho aus.
\l Hi11, + /H, '
Die Eigenresonanz ivn muß mindestens eine Dekade
über der höchsten zu übertragenden Frequenz liegen, damit ein verzerrungsfreies Arbeiten des Fühlers
gewährleistet ist.
Die Federkonstante c und Masse m» werden so
gewählt, daß die Änderung des elektrischen Abstandes d infolge von Krafteinwirkung durch Schwingungen der
Membrane wesentlich kleiner bleibt als die Amplitude der Membranschwingungen.
Unter Berücksichtigung dieser Forderungen werden im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
geeignete Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fühleranordnung aufgezeigt.
Für den tragenden Teil 1 der Lautsprechcrmembranc kann jedes übliche Material verwendet werden.
Nichtleitende Membranen werden auf der abstrahlenden Seite gemäß A b b. 1 durch Leitlack, aufgedampftes
oder galvanisch aufgewachsenes Metall, mit einer elektrisch leitenden Schicht 2 versehen. Auf die leitende
Schicht 2 wird eine dünne kompressible Schicht 3 aus isolierendem Material aufgebracht. Die Schichtdicke
beträgt je nach Übertragungsbereich des Lautsprechers 1 -0,001 mm. Als isolierendes Material verwendet man
zweckmäßigerweise Schaumstoff, lockeres, faserartiges Material auf Zellulose oder Kunststoffbasis, Gewebe
oder Kunststoffolie.
In den folgenden Ausführungsbeispielen werden geeignete Materialpaarungen für den erfindungsgemäßen
Fühler aufgezeigt.
In A b b. 2 ist der Istwertfühler auf einer Metallmembrane
6 aufgebaut. Ein gut geeignetes Membranmetall ist Aliirr::":::™ cder Be!"l'Ü!ürr!!eg!'?l*"r>g Ak icnliprpnrip
kompressible Schicht dient 1 mm dicker Schaumstoff 7. Die Scheumstoffoberfläche ist mit einer einige μπι
dicken Mt'allschicht versehen, welche zweckmäßigerweise aufgedampft wird 8.
A b b. 3 zeigt eine Metallmembrane 9 auf welche eine 0.3 mm dicke Schicht aus lockerem, saugfähigem Papier
10 aufgebracht ist. Auf der Papierschicht ist eine metallisierte Kunststoffolie 11 aufgeklebt. Zum Verbinden
der verschiedenen Schichten ist Klebstoff auf Cyanbasis gut geeignet.
A b b. 4 zeigt eine Metallmembrane 12 auf weiche ein Netz 13 aus isolierendem Material aufgebracht ist. Ais
Elektrode 14. weiche durch das Netz in einem Abstand von etwa 0,4 mm gehalten wird, dient eine Metallfolie
15. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, daß das isolierende Material 33 kompressibel
ist da sich die Metallfolie bei Krafteinwirkung in die verbleibenden Hohlräume biegt
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Abb. 5. Die Elektrode 16 ist mit noppenartigen
Vertiefungen ausgestattet welche einen gleichmäßigen Abstand zur Gegenelektrode 17 erzeugen. Das Dielektrikum
18 besteht entweder aus einer Lackschich* 18a auf der Elektrode 17a, wobei der Elektrode 16a aus
Metallfolie besteht oder ist auf der Elektrode 166 angebracht, wobei diese aus einseitig metallisiertem
Kunststoff 18£> besteht.
A b b. 6 zeigt eine nach der Erfindung behandelte Sandwichmembrane. Sie setzt sich aus einem Schaumstoffkern
19 und beidseitig aufgeklebten Melallfolien 20 zusammen. Auf der Membranoberseile liegt eine
dünnere Schaumstoff-schicht 21 mit weicherer Konsistenz, welche an der Oberfläche metallisiert 22 ist.
A b b. 7 zeigt die Ausführungsform einer Schaumstoffmcmbrane,
bei welcher der tragende Teil 23 und das nichttragende kompressible Dielektrikum 24 aus
dem gleichen Material besteht. Die Unterseite der Membrane ist zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit
mit Metallfolie 25 belegt, während die Oberseite mit einem dünnen, dehnbaren Metallfilm 26 versehen ist.
Zur Erzeugung der Polarisation kann an Stelle einer
an die leitenden Flächen angelegten, elektrischen Spannung eine Elektrctfolie 27 verwendet werden,
welche zwischen leitender Membranfläche 28 und Dielektrikum 29 iicgi(Ä b b. S).
Der Istwertfühler kann durch Metanalauswahl sowie Einstellung der Schichtdicken dem jeweiligen Anwendungsfall
optimal angepaßt werden.
A b b. 9 zeigt die Anwendung auf einen Konuslaut· Sprecher. Zweckmäßigerweise dehnt man den Istwertfühler
auf die gesamte Membranfläche aus. Die Erfindung betrifft nicht nur aktive Schallstrahler,
sondern auch Passivstrahler, welche in Verbindung mit aktiven Stählern betrieben werden. Dabei wird man
jo zweckmäßigerweise die Beschichtungen von aktivem und passivem Strahler identisch gestalten, so daß beide
Istwertfühleranordnutigen direkt parallel geschaltet
werden können. Das resultierende Istwertfühlersignal ist dann unabhängig vom Membranflächenverhältnis
j5 proportional dem Schalldruck.
Bei Kalotienlautsprechern erscheint es zweckmäßig, den Istwertfühler auch über die Randeinspannung hin
auszudehnen (Abb. 10). da diese Eigenresonanzen ausbildet und auch zur Schallabstrahlung beiträgt.
Sehr vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf Druckkammer-Hornlautsprecher. Damit ist es möglich, auch die nichtlinearen Verzerrungen solcher Lautsprechpr rfip riarinrrh pnlctphpn rlnR flip I .lift in rlpr Kammpr einen Wärmeaustausch mit der Umgebung durchführt, also nicht mehr adiabatisch verdichtet wird, wirksam zu erfassen und auszuregeln. Die Krafteinwirkung des Strahlungswiderstandes auf die Elektroden 31 ist durch die akustische Transformation durch das Horn wesentlich größer als beim freistrahlenden Membranlautspreeher. Macht man die wirksame Masse von Dielektrikum 30 und Elektrode 31 in A b b. 11 hinreichend klein, so überwiegt die Krafteinwirkung durch den Kammerdruck der Krafteinwirkung durch die Beschleunigung auf das Dielektrikum 30, so daß der Istwertfühler ein Signal proportional dem Kammerdruck abgibt
Sehr vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf Druckkammer-Hornlautsprecher. Damit ist es möglich, auch die nichtlinearen Verzerrungen solcher Lautsprechpr rfip riarinrrh pnlctphpn rlnR flip I .lift in rlpr Kammpr einen Wärmeaustausch mit der Umgebung durchführt, also nicht mehr adiabatisch verdichtet wird, wirksam zu erfassen und auszuregeln. Die Krafteinwirkung des Strahlungswiderstandes auf die Elektroden 31 ist durch die akustische Transformation durch das Horn wesentlich größer als beim freistrahlenden Membranlautspreeher. Macht man die wirksame Masse von Dielektrikum 30 und Elektrode 31 in A b b. 11 hinreichend klein, so überwiegt die Krafteinwirkung durch den Kammerdruck der Krafteinwirkung durch die Beschleunigung auf das Dielektrikum 30, so daß der Istwertfühler ein Signal proportional dem Kammerdruck abgibt
Wesentlich für die richtige Funktionsweise der Regelung ist die Beschallung des Fühlers und Dimensionierung
des Regelkreises. Die Stabilität ist ohne zusätzliche Maßnahmen nicht gewährleistet da eine
prinzipielle Schwingneigung unterhalb der Resonanzfrequenz des elektrodynamischen Schallsenders vorhanden
ist Wie das Bohde-Diagramm in A b b. 12 zeigt
fällt die Beschleunigung des freischwingenden elektrodynamischen Schallsenders unterhalb seiner Resonanzfrequenz
mit 12 dB pro Oktave ab, wobei gleichzeitig ein
Phasengang von 180 Grad auftritt Die Phase wird zweckmäßigerweise mit einem integrierenden Übertragungsglied
im Regelkreis korrigiert, welches so
beschaffen ist, daß seine obere Eckfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Schallsenders zusammenfällt
und die untere Eckfrequenz so weit abgesenkt ist, daß sie außerhalb des Bereiches liegt, wo die Schleifenverstärkung
größer als Eins ist. Dies ist im allgemeinen eine Dekade unterhalb der oberen Eckfrequenz der Fall.
Die Abb. 13 bis 20 zeigen zweckmäßige Ausstattung
gen des Regelkreises.
In Abb. 13 ist ein Blockschallbild für Mittel- und
Hochtonlautsprecher dargestellt, welche nicht unterhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben werden. Die
Elektrode 32 liegt über einen Widerstand 33 auf hohem Potential. Der Kondensator 34 schließt kapazitive
Einstreuungen der Schwingspule kurz. Die Elektrode 35 ist mit dem Eingang des Vorverstärkers 36 verbunden.
Der Eingangswiderstand ist so hochohmig, daß die Eckfrequenz des Istwertfühlers in dem unteren Frequenzbereich
liegt, wo die Schleifenverstärkung im Regelkreis kleiner bins geworden ist. Die Rückführung
des Regelkreises geht vom Ausgang des Vorverstärkers 36 über das Integrationsglied 37 zum nichtinvertierenden
Eingang des Endverstärkers 38.
Das Steuersignal gelangt über den Blockkondensator 39 zum nichtinvertierenden Eingang des Endverstärkers
38. Diese Einspeisung hat den Vorteil, daß für das Steuersignal das Integrationsglied 37 nicht wirksam ist,
wohl aber für die Rückführung, so daß tiefe Frequenzen außerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches abgeschwächt
werden. Um Brummeinstreuungen zu vermeiden, wird das Chassis 40a mit Masse verbunden und die Elektrode
35 aiii der Membrane abgeschirmt. Die Abschirmung
wird unnötig, wenn man die Streukapazität von der Schwingspule zur leitenden Membranfläche klein hält
und die Elektrode 42 mit dem Vorverstärker 43 verbindet (Abb. 16). Die leitende Deckfläche 44 wird
auf hohes Potential gelegt und dient zugleich als Abschirmung.
Abb. 14 zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform des Vorverstärkers mit Integrationsglied. Das Istwertfühlersignal
gelangt über ein jr-Glied mit zwei Parallelwiderständen und einem Serienkondensator
Resonanzfrequenz. Das Steuersignal wird in den invertierenden Eingang des Hauptverslärkers eingespeist.
Der Istwertfühler kann so empfindlich gestaltet werden, daß kein Vorverstärker nötig ist. Dann kärtri er
über ein abgeschirmtes Kabel direkt mit dem nichtinverlierenden Eingang des Hauptverstärkers verbunden
werden. Die Kapazität des Kabels hat keinen Einfluß auf die Linearität des Istwertfühlers und darf bis zu 100 pF
betragen, ohne dämpfend in Erscheinung zu treten.
Eine rückwirkungsfreie Möglichkeit der Einspeisung des Steuersignals geht aus Abb. 17 hervor. D.· s
Steuersignal wird über den Kondensator 54 an d c Elektrode 55 gelegt. Dies hat bei Verwendung cmcs
Vorverstärkers noch die Vorteile, daß das Steuersignal nur einen geringen Pegel haben muß, da es vom
Vorverstärker milverstärkt wird, und daß nur die Abweichungen vom Istwert an den Vorverstärker
gelangen, dieser also keine große Dynamik verarbeiten muß.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Ausganssignale mehrerer Istwertfühler
addiert werden.
Betreibt man einen Baßlautsprecher in Verbindung mit einer Passivmembrane so können beiden Membranen
mit Istwertfühlern versehen und deren Ausgänge parallel geschaltet werden (siehe Abb. 18). Desgleichen
kann verfahren werden, wenn man mehrere Lautsprecher parallel aus einem Endverstärker betreibt, wie in
Abb. 19 gezeigt. Die Lautsprecher müssen nicht baugleich sein, wohl aber ist es notwendig, die
Istwertfühler mit gleicher Empfindlichkeit auszustatten. Eine weitergehende Ausgestaltung einer Mehrlautsprecheranordnung,
welche mit einem Endverstärker betrieben wird, zeigt Abb. 20. Hier wird ein
Tieftonlautsprecher 56, Mitteltöner 57 und Hochtöner 58 mit einer konventionellen Frequenzweiche 59 an
einem Endverstärker 60 betrieben. Die Verzerrungen des Frequenz- und Phasenganges, welche die Frequenzweiche
in Verbindung mit den angeschlossenen
■ίο Lautsprechern macht, weiden dadurch korrigiert, daß
das Gegenkopplungsnetzwerk des Endverstärkers 60 in
densator am Eingang verhindert, daß der Arbeitspunkt des Feldeffekttransistors durch einen Kriechstrom im
Istwertfühier verschoben wird. Der eigentliche Verstärker besteht aus zwei gegengekoppelten Transistorverstärkerstufen
45, 46. In der Gegenkopplung befindet sich das Integrationsglied mit dem Widerstand 47 und
dem Kondensator 48. Das Signal wird am Ausgang über ein Potentiometer 49 abgenommen. Durch den komplementären
Aufbau ist der Vorverstärker unempfindlich gegen Versorgungsspannungsbrumm.
Will man den Schallsender auch unterhalb seiner Resonanzfrequenz betreiben, so wird der Regelkreis
gemäß Abb. 15 beschaltet Die Rückführung bleibt
starr, damit unterhalb der Resonanzfrequenz keine Frequenzabhängigkeit der Ausgangsgröße entsteht. Die
zur Unterdrückung der Schwingneigung notwendige integrierende Charakteristik unterhalb der Resonanzfrequenz
in der Regelschleife wird durch ein differenzierendes Übertragungsglied im Gegenkopplungszweig
des Endverstärkers 50 erzeugt Es besteht aus den Widerständen 51,52 und dem Kondensator 53 und ist so
beschaffen, daß die obere Eckfrequenz mit der Resonanzfrequenz des SchaHsenders zusammenfällt
und die untere Eckfrequenz in dem Bereich liegt, wo die Schleifenverstärkung im Regelkreis kleiner Eins geworden
ist, also etwa eine Dekade unterhalb der Lautsprechereingang ein Widerstand 61, 62, 63 zum
invertierenden Eingang des Endverstärkers 60 führt.
Durch Variieren dieser Widerstände kann der Pegei an
jedem Lautsprecher 56, 57, 58 individuell eingestellt werden. Jeder Lautsprecher 56, 57, 58 ist mit einer
islwertfühleranordnung 64, 65, 66 versehen, die jeweils
an einen separaten Vorverstärker mit Pegelregler angeschlossen ist. Die Ausgangssignale aller Vorverstärker
werden addiert und auf den nichtinvertierenden Eingang des Endverstärkers 60 geschaltet Maßnahmen
zur Unterdrückung von Instabilität müssen nur beim Tieftonlautsprecher 56 getroffen werden. Dazu wird in
die Rückführung vom Lautsprechereingang zum nichtinvertierenden Eingang des Endverstärkers 60 ein
differenzierendes Übertragungsglied 67, welches unter der Resonanzfrequenz des Lautsprechers 56 wirksam
wird, geschaltet Die Anordnung ist nicht auf Dieiwegsystem begrenzt, sondern gilt prinzipgemäß auch für
Zwei- und Vierwegsysteme.
Bei der Regelung von Mehrwegsystemen sollen die Membranen der einzelnen Lautsprecher möglichst dicht
beieinanderliegen, damit bei den Übergangsfrequenzen keine Interferenzen durch Laufzeitunterschiede auftreten.
Dies wird bei Mittel- und Hochtonkalottenlautsprechern
nach Abb. 21 dadurch erreicht daß beide Membranen 70, 71 mit dem gleichen Magnetsystem
angetrieben werden, welches mit zwei Luftspallen ausgestaltet ist, derart, daß die Membranen 70, 71
nebeneinander auf einer Fläche montiert sind.
In manchen Anwendungen werden Lautsprecher über Kabel von einem entfernten Endverstärker
betrieben. Hier ist es vorteilhaft, den Vorverstärker 72 direkt am Lautsprecher möglichst nahe an der
Membrane anzubringen. Der Vorverstärker liegt zweckmäßigerweiiä innerhalb der Abschirmung 73,
welche vor der abstrahlenden Membranseite angebracht ist (Abb. 22).
Nicht nur der Vorverstärker 74, sondern auch der
10
Endverstärker 75 kann an das Lautsprcchcrchassis 76
angebaut werden (Λ b b. 23). Dann dient das Chassis 76 zugleich als Kühlfläche und die Verbindungsleitungen
bleiben kurz.
Die Regelung nach der Erfindung von Lautsprechern arbeitet im gesamten Höhrfrequenzbereich. Der Istwertfühler
hat keine systematische Nichtlinerarität im Amplituden- und Frequenzbereich. Seine Quellkapazität
liegt zwischen 100 pF und 100 nF. Er liefert
ίο Ausgangsspannungen bis zu 1 V bei Vollaussteuerung
und einer Polarisationsspannung von 100 V.
Hierzu 7 iüliill Zeichnungen
Claims (28)
1. Regelungsanordnung für Schallsender mit einem Endverstärker, der den Schallsender betreibt,
einem kapazitiven Istwerlfühler, der ein elektrisches ι
Signal proportional dem Schalldruck erzeugt und mit einer angepaßten Schaltungsanordnung zusammenarbeitet,
sowie einer schichtenförmig aufgebauten Membrane, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Elektroden (2, 5) des kapazitiven Istwertfühlers und dessen Dielektrikum (3) Bestandteile
der schichtenförmig aufgebauten Membrane sind.
2. Regelungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane aus einer π
Stützschicht (1), den Elektroden (2, 5) dem Dielektrikum (3) und einer die Elektrode i(5)
tragenden Zwischenschicht (4) besteht.
3. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschichl (6) aus >n
einer Aluminium- oder Berylliumlegierung besteht.
4. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aufgedampft,
auflackiert, elektrolytisch aufgebracht oder als Metallfolien ausgebildet sind. >i
5. Regelungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschicht aus be'idseilig
metallisiertem Schaumstoff (19) besteht und daß eine
der Metallschichten (20) als Elektrode für den Istwertfühler dient. μ
6. Regelun^-anordnung nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet daß ds Dielektrikum (3, 7,
21, 24,29) aus Schaumstoff Faser- bzw. Gew :bematerial
oder Kunststoff besteht.
7. Regelungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch η
gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus Kunststoffschichten
(13a) mit Luftzwischenräumen (136) besteht.
8. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode 116a, b) -ίο
mit noppenartigen Vertiefungen versehen ist und daß eine isolierende Schicht (18a, b) vorgesehen ist,
die auf der Elektrode (166) oder der Elektrode (17a) aufgebracht ist.
9. Regelungsanordnung nach Anspruch ί bis 8. 4>
dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Elektroden (28a, 6) ein Dielektrikum (29) und ein
polarisiertes Dielektrikum (Elektret) befindet.
10. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Regelkreis ein in integrierendes Übertragungsglied (37) mit zwei
Eckfrequenzen geschaltet ist.
11. Regelungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Eckfrequeriz
des integrierenden Übertragungsgliedes (37) mit der y,
Eigenresonanz des Schallsenders zusammenfällt.
12. Regelungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endverstärker (50)
eine integrierende Übertragungscharakterislik mit zwei Eckfrequenzen aufweist. &o
13. Regelungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierende
Übertragungscharakteristik des Endverstärkers (50) mittels eines differenzierenden Übertragungsglieds
(51, 52, 53) in der Gegenkopplungsschleife erzeugt μ wird.
14. Regelungsanoi'dnung nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Stützschicht (1) aufgebrachte Elektrode (32) auf hohem
Potential liegt und die andere Elektrode (35) am Eingang des Vorverstärkers angeschlossen ist.
45. Regelungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung
des Istwertfühlers über ein ΛΤ-Glied mit zwei
Parallelwiderständen und einem Serienkondensator an einem hochohmigen Transistor (45, FET) lie<»t.
16. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertfühler bei
konstanter elektrischer Ladung betreibbar ist.
17. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal am
invertierenden Eingang des Endverstärkers (38, 50) eingespeist wird.
18. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal auf
die Elektrode (55), die auf hohem Potential liegt, eingespeist wird.
19. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Membrane
eine Abschirmung (40b) angebracht ist und daß das Chassis (40a) des Schallsenders auf Massepotential
liegt.
20. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schallsender
mit einem Endverstärker (Abb. 18, 19,20) betreibbar sind und daß die Ausgangssignale mehrerer
Istwertfühler zusammengeführt sind.
21. Regelung^anordnung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß Passivmembranen mit einem Istwertfühler (A b b. 18) ausgestattet sind.
22. Regelungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schallsender
(56, 57, 58) über eine Frequenzweiche (59) an einen Endverstärker (60) angeschlossen sind.
23. Regelungsanordnung nach Anspruch 22. dadurch gekennzeichnet, daß vor. jedem Ausgang
der Frequenzweiche (59) ein Metzwerk zum invertierenden Eingang des Endverstärkers (60)
führt.
24. Regelungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk für den
Tieftonkanal aus einem differenzierenden Übertragungsglied (61,67) mit zwei Eckfrequenzen besteht.
25. Regelungsanordnung nach Anspruch 23. dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerke einstellbare
Widerstände (61,62,63) enthalten.
26. Regelungsanordnung nach Anspruch 20 bis 23. dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertfühler (64,
65, 66) der einzelnen Schallsender (56, 57, 58) an separaten Vorverstärkern angeschlossen sind und
die Ausgänge der Vorverstärker mit Pegelregler versehen und zusammengeführt sind.
27. Regelungsanordnung nach Anspruch 1 bis 26. dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (72)
am Membranchassis montiert und Membrane mit Vorverstärker (72) gemeinsam abgeschirmt sind.
28. Regelungsanordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus
einer stützenden, harten Schaumstoffschicht (23) und einer weichen, kompressiblen Schaumstoffschicht
(24) besteht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762626652 DE2626652C3 (de) | 1976-06-15 | 1976-06-15 | Regelungsanordnung für Schallsender |
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