DE2756159A1

DE2756159A1 - Gehoerschutz mit nachrichtenuebermittlungsmoeglichkeit

Info

Publication number: DE2756159A1
Application number: DE19772756159
Authority: DE
Inventors: Tord Rune Lundin; Leif Anders Torsten Persson
Original assignee: Gullfiber AB
Current assignee: Gullfiber AB
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1978-07-06
Also published as: US4224470A; ATA900477A; NL7714131A; FI773663A; SE7614482L; FR2375785A1; GB1593997A; SE410695B; DK572177A; DE2756159B2; CA1085742A; AT374315B

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Staufenstr. 36 _ ^- 6000 Frankfurt / Main

GULLFIBER AB

S-260 50 Billesholm Schweden

Gehörschutz mit Nachrichtenübermittlungsmöglichkeit.

Die Erfindung betrifft einen Gehörschutz mit zwei Gehörschutzmuscheln mit je einem zugehörigen, zum Kabelanschluß an eine elektrische Schallsignalquelle bestimmten Kopfhörer.

Es ist bereits bekannt, einen Gehörschutz mit Nachrichtenübermittlungsmöglichkeiten zu benutzen, wobei die Kopfhörer über ein von dem Gehörschutz führendes, an seinem freien Ende mit einem Stecker versehenes Kabel an eine Signalquelle, z.B. ein Benachrichtigungsfunkgerät auf einem Traktor, eine tragbare drahtlose Fernsprechanlage (Vialkie-Talkie") eine ortsfeste Anlage auf einem Arbeitsplatz o.dgl. anschließbar ist.

Der Schall oder Ton, der das Ohr erreicht, wenn man eine Muschel der eingangs genannten Art trägt, stammt einesteils von dem Gehörschutz gedämpften, von außen kommenden Lärm und andererseits von dem in den Kopfhörern erzeugten Schall oder Ton.

Eine Voraussetzung für die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung als Gehörschutz ist daher, daß die Summe des Geräuschpegels von den beiden Schallquellen 85 dB(A) (äquivalenter Geräuschpegel)

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nicht übersteigt. Dies ist erreichbar, wenn man die Dämpfwerte der Muschel um 1 dB(A) mindert, derart, daß der Geräusch- ■ pegel für den von der Muschel gedämpften, von außen kommenden Lärm höchstens 84 dB(A) beträgt, und daß man gleichzeitig den von den Kopfhörern erzeugten äquivalenten Geräuschpegel auf 80 dB(A) begrenzt.

Hieraus folgt, daß eine Einrichtung zur Begrenzung des von dem Kopfhörern erzeugten Geräuschpegels für einen Gehörschutz der hier in Rede stehenden Art wichtig ist. Derartige Begrenzungseinrichtungen, die durch einen Strom von gesonderten Batterien gesteuert und gespeist werden, sind bereits bekannt. Diese Einrichtungen sind jedoch in ihrem Aufbau verwickelt und klobig und erfordern außerdem ständige Instandhaltung in der Form von Batterieauswechslung u.a.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genaue Begrenzung der Spannung in den Kopfhörern zu schaffen, um auf diese Weise den in den Kopfhörern erzeugten Geräuschpegel begrenzen zu können und dennoch einen leichtgewichtigen Gehörschutz zu erhalten, der weder Batterien noch ständige Instandhaltung erfordert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Stromspeiseschleife der Kopfhörer ein von dem elektrischen Schallsignal unmittelbar gesteuerter Begrenzungskreis, der eine über die Kopfhörer parallelgeschaltete, die Spannung über diese begrenzende Stufe, sowie eine mit den Kopfhörern in Reihe geschaltete, die Stromabnahme von der Signalquelle begrenzende Stufe enthält, eingeschaltet sind.

Ein zur Spannungsbegrenzung sehr geeignetes Bauelement ist die Zenerdiode, die die sogenannte Zenerspannung übersteigende Spitzen des Eingangssignals kappt. Für Wechselspannungen müssen selbstverständlich zwei Zenerdioden zur Anwendung kommen.

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Sie werden parallel und zueinander entgegengerichtet gelegt und dann ihrerseits parallel über die Kopfhörer geschaltet. Die mit diesem Bauelement verknüpften Vorteile sind vor allem, daß man Zenerdioden mit großer Genauigkeit in Bezug auf die Zenerspannung erhält und daß diese keine Speisung von außen durch Batterien benötigen. Wenn die vorübergehende Spannung des Eingangssignals die Zenerspannung übersteigt, wird die Zenerdiode voll leitend, d.h. die Endstufe, an die der Gehörschutz angeschlossen ist, wird kurzgeschlossen. Mit Hinblick darauf, daß der Gehörschutz an Endstufen mit sehr hoher Ausgangsleistung angeschlossen werden kann und dabei so hohe Eingangssignalpegel erhält, daß ein sehr starker Strom durch den Begrenzer fließt und die Endstufe kurzschließt, muß eine Einrichtung zur Begrenzung des Stroms zusätzlich angeschaltet werden. Ein hierfür zweckgeeignetes Bauelement ist der Feldleistungstransistor, der ebenfalls keine von außen kommende Versorgung mit Strom braucht. Wesentlich für die Erfindung ist also eine zwischen den Kopfhörer und der Signalquelle eingesetzte Einrichtung, die, vorzugsweise mit Hilfe von Zenerdioden, die Spannung über die Kopfhörer begrenzt und die infolge der Wirkungsweise der Zenerdioden auch die Stromabnahme von der Signalquelle mit Hilfe eines Feldleistungstransistors begrenzt.

Die Erfindung wird in der Form eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrie ben. Es zeigen :

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen herkömmlichen Gehörschutz, der mit gemäß der Erfindung ausgestal teten Einrichtungen zur Ermöglichung einer Nachrichtenübermittlung ergänzt ist,

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Fig. 2 die Wirkungsweise des Strombegrenzungsteils,

Fig. 3 und 4 Schaltbilder von Anschlußbeispielen für den zu dem Gehörschutz gehörenden Begrenzungsteil.

Der in der Fig. 1 veranschaulichte Gehörschutz enthält in bekannter Weise zwei Gehörschutzmuscheln lo, 12, die miteinander durch einen vorzugsweise aus elastischem, hartem Kunststoff gefertigten Bügel 14 verbunden sind. An den beiden Enden des Bügels 14 ist je ein Verstellgriff 16 vorgesehen, der so an eine zugehörige Muschel angeschlossen ist, daß die Lage der Muschel in einem den Griff 16 führenden Längsschlitz 18 im Bügel einstellbar und festsetzbar ist. In der links veranschaulichten Muschel Io ist innerhalb eines in jeder Muschel Io bzw. 12 vorgesehenen und zum dichten Anliegen am Kopf um je ein Ohr des Anwenders bestimmten Dämpfungsrings 2o der nach außen gekehrte Teil eines Kopfhörers 22 sichtbar,zu dem ein zweiter (dort nicht sichtbar) Kopfhörer 24 (Fig. 3 und 4)sich in der anderen Muschel 12 befindet. Die Kopfhörer 22 und 24 sind, wie Fig. 3 und 4 zeigen, zusammengeschaltet, und die sie verbindenden (in Fig. 1 nicht gezeigten) Leitungen können innen im Bügel 14 oder außerhalb an diesem entlang verlaufen. In der in der Fig. 1 rechts gelegenen Muschel 12 ist zusätzlich zu dem Kopfhörer 24 ein Begrenzungskreis enthalten, der weiter unten näher erläutert wird.

Ein elektrisches Eingangsschallsignal wird von einer nicht gezeigten äußeren Signalquelle über ein mit einem Stecker versehenes Anschlußkabel 28 erhalten, das in die Muschel 12 hineinführt.

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Der Begrenzungskreis, der nur in Betrieb ist, werft ein elektrisches Signal über das Anschlußkabel 28 empfangen wird, steuert, wie oben bereits angedeutet, beide Kopfhörer 22, 24, ist aber nur in der Gehörschutzmuschel 12, von der das mit dem Stecker 26 versehene Anschlußkabel 28 ausgeht, angeordnet. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Begrenzungskreis auch an anderer Stelle des Gehörschutzes oder an einer Stelle zwischen der Signalquelle und den Kopfhörern vorzusehen.

Gemäß den Ausführungsbeispielen in Fig. 3 und 4 umfaßt der zweckmäßig in den Kopfhörer 24 innerhalb der Muschel 12 eingebaute Begrenzungskreis zwei Stufen, von denen die eine für eine sehr genaue Spannungsbegrenzung vorgesehen ist und die andere für eine voll ausreichende Strombegrenzung dient. Die Spannungsbegrenzung besteht aus zwei Zenerdioden 3o,32, die einander entgegengerichtet parallel zueinander und zu den Kopfhörern 22, 24 geschaltet sind. Selbstverständlich können bei Bedarf noch mehr Dioden in jedem Parallelkreis zugeschaltet werden. In Reihenschaltung mit den Kopfhörern 22, 24, die in Fig. 3 in Reihe und in Fig. 4 nebeneinander geschaltet sind, liegt ein Widerstand 42. Auf Grund der Teilung des Potentials zwischen Kopfhörer und Widerstand ist es möglich, die Spannungsbegrenzung zu ändern. Es ist besonders vorteilhaft, Zenerdioden anzuwenden, weil diese genau bestimmbare Grenzen innerhalb eines weitgestreckten Signalintervalls schaffen. Zu beachten ist jedoch, daß auch gewöhnliche Dioden in Betracht kommen können, obgleich sie keine ebenso scharf ausgeprägten Schwellenspannungen haben wie die Zenerdioden. Mit Hilfe der Zenerdioden werden also die Spitzen des elektrischen Eingangssignals an einem bestimmten Grenzwert, der sogenannten Durchbruchspannung, gekappt. Es ist auch möglich, Feldleistungstransistoren für die Begrenzung der Spannung über die Kopfhörer zu benutzen, derart, daß dann,

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wenn die Eingangssignalspannung einen bestimmten Wert übersteigt, das Potential der Steuerelektrode mit Hilfe u.a. eines Kondensators auf eine solche Höhe im Verhältnis zu dem Potential des Emitters gebracht wird, daß der Transistor den Strom im Kreis drosselt. Dies hat sich jedoch als teuer erwiesen, einmal deswegen, weil zwei Feldleistungstransistoren benötigt werden, und zum anderen deswegen, weil der Signalpegel, bei dem der Transistor drosselt, auf dessen Drosselspannung ("Pinch-Off" - Spannung) U_p und dessen Gleichstromwiderstand beruht, d.h. zwei Parametern, die bei Feldleistungstransistoren innerhalb weiter Bereiche (beispielsweise von 0,5 bis 9,0 V für die Drosselspannung und von 1OO bis 5OO Ohm für den Gleichstromwiderstand) schwanken können.

Die Anforderungen an den oben bereits genannten Strombegrenzungsteil sind niedrige Herstellungskosten, Unabhängigkeit von der äußeren Spannungsversorgung durch Verwendung von Batterien in der Muschel und schließlich Verzerrungsfreiheit für das Signal zu den Kopfhörern,bevor es die Zenerdioden kappen. Das aktive elektrische Bauelement, das diesen Anforderungen genügt, ist ein Feldleistungstransistor 34, dessen innerer Widerstand sich je nach dem Potentialunterschied zwischen seiner Steuerelektrode 36 und seinem Emitter 38 beträchtlich ändern kann. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit 40 bezeichnet. Um derartige Potentialunterschiede erhalten zu können, wenn nur Wechselspannung zur Verfügung steht, ist ein Kondensator 44 zwischen der Steuerelektrode des Transistors 34 und einer geeigneten Stelle des Kreises geschaltet. Damit dieser Kondensator 44 für einen N-Typ-Transistor 34 mit zu einem im Verhältnis zu dem Emitter 38 negativen Potential entladen werden kann (mit einem P-Typ-Transistor muß der Kondensator zu einem im Verhältnis zu dem Emitter positiven Potential aufgeladen werden), muß eine

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Diode 48 (Fig. 4) oder ein Widerstand 46 (Fig. 3) zwischen die Steuerelektrode 36 und eine geeignete Stelle im Kreis eingeschaltet werden. Für ein sinusförmiges Eingangssignal (s. Fig. 2) wird dann die Steuerelektrode 36 des Transistors 34 an ein negatives Potential (U_c) gelegt, das der Eingangs-·' signal ampIitude (U ) vermindert um den Spannungsabfall über

das den Kondensator (U,) entladene Bauelement gleich ist (hierbei wird ebenso wie in der Fortsetzung vorausgesetzt, daß der Feldleistungstransistor 34 N-Typ ist, obwohl man ebenso gut einen des P-Typs anwenden kann). Das Potential des Emitters wechselt dann im Gleichtakt mit dem Eingangssignal, aber mit einer Amplitude, die davon abhängig ist, wie das Potential im Kreis geteilt ist. Wenn der Unterschied im Potential zwischen Steuerelektrode und Emitter die Drossel-("Pinch-off")-Spannung (U ) erreicht, wird der Strom abgedrosselt und der Transistor 34 verbleibt danach gedrosselt, bis die Emi tterspar.nung wieder auf U -U₍. abgefallen ist. Dieser periodisch wiodrrkehiende Drosso1 vor 1 auf ist in dem unteren Kurven))! ]d dor Fig. 2 veranschaulicht. Aus den beiden Kurvcnbi1 dorn ist ersichtlich, daß je niedrigere Diossel-( "Pi r.ch-Oi f)-Spannung dor Fo 1 dlo i st ungst r an si stör 34 hat, dost ο niedriger das Eingangssignal sein muß, damit der Transistor ab?.udiosso1 η beginnt. Außerdom ist ersichtlich, daß der Tf¹Il dei Poiiodo, wo abgediosso 11 wird, umso größer wird, je stinker das Ei ngang:: signal ist. Feiner wird dor Drosselverlaui vom Potential <]<>;; Emit1ej.^<: abhängig, was seinerseits von doi :-p ,jnnui! g:-· vo] 1 ( ι iung im I'jois abhängig i f t .

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Eine Möglichkeit zu einer abgewandelten Ausgestaltung gegenüber dem gezeigten Strombegrenzungskreis besteht darin, den an die Steuerelektrode 36 des Transistors 34 angeschlossenen Kondensator 44 auszuschließen und statt dessen die Lm Transistor vorhandene Eigenkapazität auszunutzen. Da diese Kapazität jedoch klein ist, wird die Folge eine nicht immer ganz ausreichende Strombegrenzung. Wegen der großen Streuung in Gleichstromwiderstand und Drossel-("Pinch-Off")-Spannung kann der Strombegrenzungsteil der Fig. 3 bei sehr ungleichen Eingangssignalamplituden tätig zu werden beginnen, was seinerseits zur Folge haben kann, daß die Wirksamkeit des Spannungsbegrenzungsteils gefährdet wird oder daß ein zu starker Strom durch den Kreis fließen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist der Einfluß von Streuung im Gleichstromwiderstand grossenteils durch Anwendung eines Transistors 34 einer Bauart mit niedrigem Wert für den Gleichstromwiderstand im Verhältnis zu dem Widerstand 5o vermieden worden. Deswegen wird ein größerer Teil der Spannung über den Widerstand gelegt, was zur Folge hat, daß die Spannung über den Transistor ihrerseits kleiner wird und damit seine Ausgangsleistung. Infolgedessen bewältigt der Kreis ohne weiteres die Eingangssignalamplitude von 40 V. Dies bedeutet, daß der Gehörschutz an eine Endstufe mit einer Leistung der Größenordnung 100 W über 8 Ohm angeschlossen werden kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Gehörschutz mit zwei Gehörschutzmuscheln mit je einem zugehörigen, zum Kabelanschluß an eine elektrische Schallsignalquelle bestimmten Kopfhöhrer, dadurch gekennzeichnet , daß in die Stromspeiseschleife der Kopfhörer ein von dem elektrischen Schallsignal unmittelbar gesteuerten Begrenzungskreis, der eine über die Kopfhörer (22, 24) parallelgeschaltete, die Spannung über diese begrenzende Stufe, sowie eine mit den Kopfhörern in Reihe geschaltete, die Stromabnahme von der Signalquelle begrenzende Stufe enthält, eingeschaltet sind.
2. Gehörschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungsstufe zueinander parallel und einander entgegengerichtet eingebaute Dioden (3o, 32) enthält, die mit den Kopfhörern (22, 24)parallelgeschaltet sind, und daß die Strombegrenzungsstufe einen Feldleistungstransistor (34) enthält.
3. Gehörschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Dioden Zenerdioden (3o, 32) sind.
4. Gehörschutz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfhörer (22, 24) in Reihe geschaltet sind.
5. Gehörschutz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kopfhörer (22, 24) parallelgeschaltet sind.
6. Gehörschutz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß parallel über die Zenerdioden (3o, 32) ein Widerstand (42) in Reihe mit den Kopfhörern (22, 24) zur Regelung des Schallvolumens der Kopfhörer (22, 24) innerhalb der vom Begrenzungskreis festgelegten

Grenzen angeschaltet ist.

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