DE2741837C2

DE2741837C2 - Einrichtung zur automatischen Lautstärkeanpassung eines akustischen Signalgebers an den Umgebungsgeräuschpegel

Info

Publication number: DE2741837C2
Application number: DE19772741837
Authority: DE
Inventors: Thomas 2262 Leck Thiesler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-16
Filing date: 1977-09-16
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE2741837A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Lautstärkeanpassung eines akustischen Signalgebers an den Umgebungsgeräuschpegel, insbesondere zur automatischen Lautstärkeanpassung eines Kraftfahrzeugrundfunkempfängers, -plattenspielers, -recorders, -fernsprechers, -funkgeräts oder dergleichen an die Motor- und Fahrgeräusche des Kraftfahrzeugs; mit einem Schallfühler zum Umwandeln der Umgebungsgeräusche, insbesondere der Motor- und Fahrgeräusche eines Kraftfahrzeugs, in elektrische Signale; einem an den Ausgang des Schallfühlers angekoppelten Steuersignalgeber zum Erzeugen eines Steuersignals in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Schallfühlers; und mit einer an den Ausgang des Steuersignalgebers angekoppelten Steuereinrichtung zum Steuern der Lautstärke des akustischen Signalgebers, insbesondere eines Kraftfahrzeugrundfunkempfängers, in Abhängigkeit von dem Steuersignal, wobei die Steuereinrichtung einen Optokoppler aufweist, dessen Lichtemissionselement an den Steuersignalgeber angekoppelt ist und dessen Photowiderstand als lautstärkesteuernder Widerstand in der Schaltungsanordnung des akustischen Signalgebers enthalten ist.

Wenn man in einem Kraftfahrzeug den Rundfunkempfänger eingeschaltet hat, dann ist es oft erforderlich, daß die Lautstärke des Rundfunkempfängers nachgestellt werden muß, weil sich der Geräuschpegel im Kraftfahrzeug verändert und bei dem veränderten Geräuschpegel die vorher eingestellte Lautstärke entweder als zu stark oder zu schwach empfunden wird, je nachdem ob sich der Geräuschpegel erhöht oder erniedrigt hat. Besonders häufig ist es erforderlich, die Lautstärke des Rundfunkempfängers im Kraftfahrzeug bei Ausfahrten aus Ortschaften und beim Einfahren in die Ortschaften sowie im innerstädtischen Verkehr an den Verkehrsampeln zu ändern, weil hier besonders deutliche Änderungen des Umgebungsgeräuschpegels ίο eintreten. Wenn sich das Kraftfahrzeug im angehaltenen Zustand befindet, dann ist die Lautstärke oft zu groß, während andererseits die Rundfunksendungen beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs im Motorlärm untergehen. Dem Fahrer ist es in der Regel, insbesondere beim Stadtverkehr und beim Überholen, nicht möglich, die Lautstärke des Rundfunkempfängers laufend nachzustellen, da er sich auf den Straßenverkehr konzentrieren muß.

Um die Rundfunkesendungen unabhängig von Außengeräuschen lückenlos im Kraftfahrzeug verfolgen zu können, ist es daher notwendig, die Lautstärke des Rundfunkempfängers automatisch anzupassen, und zwar entsprechend dem Lautstärkepegel, der durch die Motor- und Fahrgeräusche verursacht wird.

Ähnliche Bedingungen treten auch beim Betrieb eines Plattenspielers, eines Recorders, eines Fernsprechers, eines Funkgeräts oder dergleichen in Kraftfahrzeugen auf.

Darüber hinaus können die erwähnten Schwierigkei-

jo ten im Prinzip auch bei anderen akustischen Signalgebern auftreten, die innerhalb eines sich stark ändernden Umgebungsgeräuschpegels betrieben werden. So können beispielsweise Meß- und Warneinrichtungen, die in einer Umgebung vorgesehen sind, in der sich der Geräuschpegel stark ändert, zum Beispiel dadurch, daß Maschinen zu unterschiedlichen Zeiten ein- und ausgeschaltet werden, eine laufende Anpassung der Lautstärke der abgegebenen Signale an den Umgebungsgeräuschpegel erfordern. Diese Schwierigkeit tritt zum Beispiel bei Flughafen oder in der Nähe von Flughafen auf, da hier durch das Starten und den Abflug sowie durch den Anflug und das Landen von Flugzeugen, insbesondere Düsenmaschinen, laufend erhebliche Änderungen des Umgebungsgeräuschpegels verursacht werden.

Einrichtungen zur automatischen Lautstärkeanpassung sind an sich bekannt, und zwar sind diese Einrichtungen im Prinzip von der Art, wie in Fig. 1 dargestellt. Eine solche Einrichtung weist einen Schallfühler 1, zum Beispiel ein dynamisches Mikrophon, auf, dessen Ausgang an einen Niederfrequenzverstärker 2 angekoppelt ist, der die aus dem Umgebungsgeräuschpegel gewonnenen elektrischen Signale verstärkt. Der Ausgang des Niederfrequenzverstärkers 2 ist an den Eingang eines Gleichrichters 3 angeschlossen, in welchem die Niederfrequenzsignale in einen Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung umgeformt werden. Die Niederfrequenzverstärker und der Gleichrichter bilden zusammen einen Steuersignalgeber 4, an dessen Ausgang 5 ein Steuersignal zur Verfügung steht, dessen Größe von dem Umgebungsgeräuschpegel abhängt. Das am Ausgang 5 des Steuersignalgebers 4 erhaltene Steuersignal wird dem Eingang eines Gleichstromverstärkers 6 eingegeben, mit dem die lichtemittierende Diode LED ausgesteuert wird, die den einen Bestandteil eines Optokopplers 7 bildet und deren Lichtemission, die durch Pfeile 8 angedeutet ist, einen photoelektrischen Widerstand LDR beeinflußt, der den anderen Teil

des Optokopplers 7 darstellt

Der Photowiderstand LDR ist in die Leitung 9 eines Rundfunkempfängers 10 eingeschaltet, die vom Demodulator zum Niederfrequenzverstärker dieses Rundfunkempfängers führt Infolgedessen wird die Lautstärke des Rundfunkempfängers in Abhängigkeit von der Lichtemission der lichtemittierenden Diode LED verändert, welche ihrerseits vom Umgebungsgeräuschpegel abhängt.

Der Gleichstromverstärker 6 und der Optokoppler 7 bilden zusammen die Steuerungseinrichtung 11, mit der das Steuersignal des Steuersignalgebers 4 so angewandt wird, daß es, wie bereits erwähnt, die Lautstärke des Rundfunkempfängers 10 in Abhängigkeit vom Umgebungsgeräuschpegel verändert

Die vorstehende Erläuterung ist nur eine prinzipielle Zusammenfassung über den Stand der Technik, denn die verschiedenen bekannten Einrichtungen zur automatischen Lautstärkeanpassung sind in verschiedenster Weise ausgebildet wie im einzelnen Li der deutschen Auslegeschrift 12 57 208, den deutschen Offenlegungsschriften 17 62 823, 24 13 829 und 25 22 381, sowie den US-Patentschriften 32 9G442 und 34 97 622, außerdem in der Zeitschrift» Elektronikpraxis« 1976, Heft 5, Seite 104, der Zeitschrift» Elektor« 1974, Heft 6, Seite 29, der Zeitschrift» Elektronik« 1975, Heft 6, Seiten 98 bis 99 und in der deutschen Offenlegungsschrift 19 65 442, von welcher der Oberbegriff des Patentbegehrens ausgeht, beschrieben ist.

Diese bekannten Einrichtungen zur Lautstärkeanpassung haben insbesondere den Nachteil, daß bei deren Einschalten der akustische Signalgeber, beispielsweise ein Autoradio,» aufbrüllt«, was nicht nur äußerst unangenehm ist, sondern darüber hinaus Erschrecken verursacht, wodurch Verkehrsgefährdungen oder -un- j; fälle verursacht werden können, wenn es sich bei dem akustischen Signalgeber um ein Autoradio handelt und der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch das» Aufbrüllen« des Autoradios erschreckt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Einrichtung zur automatischen Lautstärkeanpassung zu schaffen, bei der das unerwünschte» Aufbrüllen« des akustischen Signalgebers beim Einschalten verhindert wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine das Lichtemissionselement, insbesondere eine lichtemittierende Diode, beim Einschalten der Einrichtung zur automatischen Lautstärkeanpassung kurzzeitig überbrückende Einschaltimpuls-Unterdriikkungsschaltung darin enthalten ist.

Durch eine solche Ausbildung wird der Stromstoß, der durch das Einschalten ausgelöst wird, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Gesaiiitfunktion der Einrichtung so umgeleitet, daß er kein Fehlsignal verursachen kann, durch welches der akustische Signalgeber zum» Aufbrüllen« gebracht werden könnte.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einschaltimpuls-Unterdrückungsschaltung ein vom Einschaltimpuls gesteuerter elektronischer Schalter.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. L ein Blockschaltbild des prinzipiellen Aufbaus der Einrichtungen zur automatischen Lautstärkeanpassung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein in näheren Einzelheiten ausgearbeitetes Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung: und

F i g. 3 eine Schaltung zur elektronischen Unterdrükkung des Einschaltimpulses, mit der ein» Aufbrüllen« der akustischen Signalquelle verhindert wird.

Die F i g. 2 zeigt eine nähere Ausführungsform des Steuersignalgebers 4 und der Steuereinrichtung 11, die hier nur deswegen erläutert ist, damit dann weiter unten die Erfindung besser verständlich w.'rd.

Das Geräuschsignal, das aufgrund des Umgebungsgeräuschpegels entsteht tritt am Mikrophon M auf und wird von ihm in elektrische Wechselspannungen umgewandelt und in dem dreistufigen Niederfrequenzverstärker verstärkt. Die verstärkte Wechselspannung wird durch einen Kondensator G von der Gleichspannung, von der sie bisher getragen wurde, getrennt und über den Ein-Aus-Schalter Si₃ dem Einweg-Gleichrichter 3 zugeführt. Er besteht aus den Dioden D\ und Di und dem Lautstärke-Potentiometer P mit Serienwiderstand Rs. Das Potentiometer ist zur Einstellung des Abstands zwischen dem Umgebungsgeräuschpegel und der Lautstärke des Radios vorgesehen.

Ein Doppelweg-Gleichrichter würde den Kollektorkreis von Ti zu stark belasten, so daß die Wechselspannung am Gleichrichter durch Spannungsabfall an Rj stark sinken würde und die Dioden nicht mehr richtig arbeiten würden. Der verwendete Einweg-Gleichrichter entspricht der Hälfte eines Grätz-Gleichrichters, wobei der Potentiometerabgriff den Pluspol darstellt. Die Verbindung von G mit den Dioden ist dann der Wechselspannungsanschluß und hinter Ch der Minuspol. Dieser Gleichrichter 3 liefert einen pulsierenden Gleichstrom.

Der Kondensator C5 hat die Aufgabe, den pulsierenden Gleichstrom zu glätten. Die Spannung über genügend groß bemessenem C5 entspricht dem Scheitelwert der pulsierenden Gleichspannung, sofern er nicht zu stark zwischen den impulsartigen Halbwellen über R_b entladen wird. Dann sinkt nämlich die Spannung zwischen den Halbwellen nach der e~'-Funktion ab.

Der parallel zum Kondensator Cs liegende, regelbare Widerstand Rt dient der Einstellung der Steuerungsstärke. Da er parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors liegt, kann man über ihn einen beliebigen Teil des gleichgerichteten Wechselstroms abfließen lassen. Gleichzeitig ändert sich auch die Spannung über diesem Widerstand und damit an der Basis-Emitter-Strecke von Ta, da die an den Dioden abfallende Spannung durch die erhöhte Stromabnahme zunimmt. Rd 1,2 kann ca. 300 Ohm sein.

Bei vorgegebener Lautstärke am Mikrophon läßt sich also die Aussteuerungsstärke des Steuertransistors und damit die Steuerungsstärke der Schaltung einstellen. Wegen unterschiedlicher Dämmung und unterschiedlich lauter Motoren der einzelnen Autofabrikate ist von Wagentyp zu Wagentyp ein anderer, experimentell zu bestimmender Wert für Rt, einzusetzen.

Der Kondensator CJ, bewirkt eine Gegenkopplung, aber nur gegen zu schnelle Spannungsänderungen an der Basis von 7}.

Eine Spannungsänderung an der Basis mit steigender Tendenz gegenüber dem Emitterpotential des Steuertransistors hat zur Folge, daß durch den erhöhten Spannungsabfall an Ri und der Leuchtdiode LED der negative Anschluß von G, positiver wird. Der positive Anschluß muß dabei um den Betrag der Spannungsänderung im Kollektorkreis negativer werden. Dazu muß er Ladung aufnehmen, so daß an der Basis von T₄ nicht

die volle Spannungsänderung wirksam werden kann.

Dem Steuerungstransistor Ta wird an der Basis also bei einer Spannungs- und Stromänderung Spannung und Strom allmählich zugeführt bzw. entzogen, da G sich in Abhängigkeit von der Spannungsänderung am Kollektor umlädt.

Der Regelungsstrom und die -spannung wirken durch Tu verstärkt auf die LED, die je nach Typ in einem Bereich von ca. 1 bis 2,6 V leuchtet und 10 bis 8OmA Strom durchlassen kann. Mit zunehmender Spannung verkleinert sie ihren Widerstand.

Das emittierte Licht wird hier von einem Photowiderstand aufgefangen, der bei Bestrahlung seinen Widerstand von auf bis zu 100 Ohm verkleinern kann. Auch hier liegt wieder eine Proportionalität vor. Der in der Schaltung eingesetzte Photowiderstand besteht aus Cadmiumsulfid und Silicium, das bei Lichteinwirkung aus dem Cadmiumsulfid freigesetzte Elektronen zusätzlich erhält und dadurch besser leitet.

Die vorliegende Anordnung von LED und LDR wird optisch-elektronischer Koppler oder einfach Optokoppler genannt und gestattet die Kopplung zweier elektrischer Kreise (Steuerungsschaltkreis und Autoradio) ohne leitende Verbindung. Ohne diesen Optokoppler wäre eine problemlose Steuerung dieses oder auch eines anderen Radios nicht möglich. Durch den sehr weiten Widerstandsbereich des LDR kann er im Radio in die Zuleitung vom Lautstärkepotentiometerschleifer (voll aufgedreht) zum NF-Verstärker gelegt werden. Der LDR läßt dann die Tonfrequenzspannung umgekehrt proportional zur Beleuchtungstärke an sich abfallen bzw. proportional zu ihr zum Transistor gelangen.

Der Widerstand /?7 dient als Kollektorstrombegrenzer, damit die LED bei voll durchgeschaltetem Steuerungstransistor T* nicht überlastet wird. Gleichzeitig teilt sich die Spannung auf die LED und Ri auf.

Die Lautstärke wird bei eingebauter Lautstärkeautomatik nicht am ursprünglichen Lautstärkepotentiometer des Radios, sondern am Potentiometer P der Steuerschaltung eingestellt. Hier wird die Vorspannung der Basis von Ti gegenüber dem Emitter eingestellt, und durch den Gleichrichter wird zu der voreingestellten Spannung die gleichgerichtete Wechselspannung addiert. Durch Ct wird sie in ihren Schwankungen gedämpft, wie oben beschrieben. So ist es möglich, daß sich zu jeder beliebigen eingestellten Vorspannung die in Gleichspannung und -strom umgeformte Tonfrequenz bis auf geringe Verluste durch Arbeitsaufwand gegen die vorhandene Vorspannung addiert.

Der Wunsch nach konstanter Differenz der Motor-und Radiolautstärke wird auf diese Weise erfüllt.

ίο Die Lautstärke sinkt andererseits auch nicht unter den eingestellten Betrag.

Der Widerstand Rs ist nötig, da ein Germaniumtransistor wie T^ erst bei 0,1 V Basis-Emitter-Spannung beginnt zu leiten. Die Spannung am rechten Ende des

π Lautstärkepotentiometers Psoll dann so groß sein, daß die Basis-Emiuer-Spannung von Ta 0,1 V knapp übersteigt. Da bei der Lautstärkevorwahl im Stand der Motor meist leise läuft, ist ein zweipoliger Schalter Su /, vorgesehen. Mit ihm kann die Automatik ausgeschaltet werden. Die Veränderung der Vorspannung an Ti von Hand verursacht natürlich ein Gegenkoppeln von Seiten C, wenn nicht Ti von ihm befreit würde. So läßt sich die Vorwahl ohne ein bedienungsunfreundliches» Nachziehen« der Steuerung vornehmen.

Die F i g. 3 zeigt eine elektronische Einschaltimpuls-Unterdrückungsschaltung in Form eines elektronischen Schalters, der im wesentlichen aus einem Transistor Ts besteht, welcher die lichtemittierende Diode LED für die Zeit des kurzen Einschaltimpulses überbrückt, so daß diese während dieser kurzen Zeit nicht leuchtet

Wenn hinter Q etwa —0,7 V anstehen und am Kollektor von Ti etwa 0,4 V, dann schaltet T₅ durch. Diese Spannungsverhältnisse treten nur beim Einschalten der Steuerung oder beim Schließen von S\_a auf, während des Betriebs wird dieser Grenzfall nicht wieder erreicht. So wird der Stromstoß beim Einschalten unterdrückt bzw. über T₅ abgeleitet, ansonsten arbeitet die Schaltung so gut wie vorher.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, daß zu Abkürzungszwecken Widerstände mit R, Kondensatoren mit C, Potentiometer mit P, Schalter mit S, Dioden mit D und Transistoren mit T, jeweils mit einer angefügten Ziffer, bezeichnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen Lautstärkeanpassung eines akustischen Signalgebers an den Umgebungsgeräuschpegel, insbesondere zur automatischen Lautstärkeanpassung eines Kraftfahrzeugrundfunkempfängers, -Plattenspielers, -recorders, -fernsprechers, -funkgeräts oder dergleichen an die Motor- und Fahrgeräusche des Kraftfahrzeugs; mit einem Schallfühler zum Umwandeln der Umgebungsgeräusche, insbesondere der Motor- und Fahrgeräusche eines Kraftfahrzeugs, in elektrische Signale; einem an den Ausgang des Schallfühlers angekoppelten Steuersignalgeber zum Erzeugen eines Steuersignals in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Schallfühlers; und mit einer an den Ausgang des Steuersignalgebers angekoppelten Steuereinrichtung zum Steuern der Lautstärke des akustischen Signalgebers, insbesondere eines Kraftfahrzeugrundfunkempfängers, in Abhängigkeit von dem Steuersignal, wobei die Steuereinrichtung einen Optokoppler aufweist, dessen Lichtemissionselement an den Steuersignalgeber gekoppelt ist und dessen Photowiderstand als lautstärkesteuernder Widerstand in der Schaltungsanordnung des akustischen Signalgebers enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) eine das Lichtemissionselement, insbesondere eine lichtemittierende Diode (LED), beim Einschalten der Einrichtung (1,4,11) zur automatischen Lautstärkeanpassung kurzzeitig überbrückende Einschaltimpuls-Unterdrückungsschaltung (7s) enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltimpuls-Unterdrückungsschaltung (Ts) ein vom Einschaltimpuls gesteuerter elektronischer Schalter ist.