DE2756159B2

DE2756159B2 - Gehörschutz mit in die Gehörschutzmuscheln integrierten elektromagnetischen Hörkapseln

Info

Publication number: DE2756159B2
Application number: DE2756159A
Authority: DE
Inventors: Tord Rune Billesholm Lundin; Leif Anders Torsten Helsingborg Persson
Original assignee: GULLFIBER BILLESHOLM (SCHWEDEN) AB
Current assignee: GULLFIBER BILLESHOLM (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1980-02-14
Also published as: AT374315B; FI773663A; NL7714131A; SE7614482L; US4224470A; DE2756159A1; FR2375785A1; SE410695B; GB1593997A; CA1085742A; ATA900477A; DK572177A

Description

Die Erfindung betrifft einen Gehörschutz mit zwei Gehörschutzmuscheln, die je eine über ein Kabel an eine elektrische Schallsignalquelle anschließbare elektromagnetische Hörkapsel enthalten, deren Signaleingangsspannung auf einen bestimmten Maximalwert begrenzbar ist.

Gehörschutzeinheiten der vorgenannten Art werden beispielsweise bei Sprechfunkgeräten auf Traktoren, tragbaren Sprechfunkgeräten (sogenannten »Walkie-Talkies«) und ortsfesten Anlagen am Arbeitsplatz verwendet. Der Begrenzung der Signaleingangsspannung auf einen bestimmten Maximalwert liegt dabei die folgende Überlegung zugrunde:

Der Schall oder Ton, der das Ohr erreicht, wenn es eine Gehörschutzmuschel mit integrierter Hörkapsel trägt, stammt einesteils von dem vom Gehörschutz gedämpften, von außen kommenden Lärm und andererseits von dem in der Hörkapsel erzeugten Schall oder Ton. Eine Voraussetzung für die Anwendbarkeit eines solchen Gehörschutzes tnit Nachrichtenübermittlungsmöglichkeit ist, daß die Summe der Geräuschpegel von den beiden Schallquellen 85 dB(A) (äquivalenter Geräuschpegel) nicht übersteigt. Dies ist erreichbar, wenn man die Dämpfwerte der Gehörschutzmuscheln so bemißt, daß der Geräuschpegel für den von der Muschel gedämpften äußeren Lärm höchstens 84 dB(A) beträgt, und man gleichzeitig den von der Hörkapsel erzeugten äquivalenten Geräuschpegel auf 80 dB(A) begrenzt.

Die bekannten Begrenzungseinrichtungen für Gehörschutzeinheiten der eingangs genannten Art benötigen zu ihrer Steuerung gesonderte Batterien, die einen verwickelten und sperrigen Aufbau mit sich bringen und außerdem ständige Instandhaltung durch Batterieauswechslung und dergleichen erfordern. Es leuchtet ein, daß derartige Begrenzungseinrichtungen, wie sie beispielsweise auch für Lautsprecher bekannt sind (AT-PS 2 94 214) für einen Gehörschutz nicht geeignet sind, der leichtgewichtig und möglichst wartungsfrei

ίο sein soll.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsbegrenzung bei einem Gehörschutz der eingangs genannten Art zu schaffen, die den in den Hörkapseln erzeugten Geräuschpegel wirksam und sicher begrenzt und dennoch das Gesamtgewicht praktisch nicht erhöht sowie auch ohne zusätzliche Batterien und damit verbundene Wartungsmaßnahmen auskommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen am Gehörschutz in der Zuleitung zu den Hörkapseln angeordneten und von dem elektrischen Schallsignal unmittelbar gesteuerten Begrenzungskreis, der eine zu den Hörkapseln parallel geschaltete spannungsbegrenzende Stufe sowie eine mit den Hörkapseln in Reihe geschaltete strombegrenzende Stufe enthält.

Durch die zu den Hörkapseln parallel geschaltete spannungsbegrenzende Stufe wird auch bei Anschluß der Hörkapsel an Endstufen mit sehr hoher Ausgangsleistung eine sichere und zuverlässige Begrenzung des Schallsignalpegels erzielt. Gleichzeitig sorgt die mit den Hörkapseln in Reihe geschaltete strombegrenzende Stufe dafür, daß der von der Endstufe aufgenommene Strom trotz der Kurzschlußwirkung der spannungsbegrenzenden Stufe keine unzulässig hohen Werte erreicht.

Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die spannungsbegrenzende Stufe von zwei zueinander parallel geschalteten Dioden mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung und die strombegrenzte Stufe von einem Feldeffekttransistor gebildet. Ersteres ist zwar grundsätzlich bekannt, wobei das Hauptanwendungsgebiet jedoch der Überspannungsschutz vor allem in Stromrichtegeräten, Drehstromgeneratoren sowie Induktivitäten von Gleichstromkreisen ist. In Verbindung mit der Verwendung eines Feldeffekttransistors für die strombegrenzende Stufe sorgt für die Verwendung von Zenerdioden als spannungsbegrenzende Stufe bei dem erfindungsgemäßen Hörschutz jedoch in besonders vorteilhafter Weise für die erwünschte Unabhängigkeit von besonderen Gleichspannungsbatterien sowie die angestrebte Wartungsfreiheit. Hinzu kommt, daß Zenerdioden mit großer Genauigkeit der Zenerspannung im Handel erhältlich sind und damit eine besonders genaue Begrenzung des von den Hörkapseln ausgehenden Schallsignals ermöglicht wird.

Weitere Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

so Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen herkömmlichen Gehörschutz, der mit Hörkapseln zur Ermöglichung einer Nachrichtenübermittlung innerhalb der beiden Gehörschutzmuscheln versehen ist,

Fig. 2 in Diagrammen die Wirkungsweise der Strombegrenzungsstufe und

Fig.3 und 4 Schaltbilder von zwei möglichen Ausführungen des Begrenzungskreises.

Der in der F i g. 1 veranschaulichte Gehörschutz besteht in bekannter Weise aus zwei Gi:hörschutzmuscheln 10,12, die miteinander durch einen vorzugsweise aus elastischem Kunststoff gefertigten Bügel 14 verbunden sind. An den beiden Enden des Bügels 14 ist je ein Schlitz 18 mit einem darin verschieblichen Verstellgriff 16 vorgesehen, an den die zugehörige Muschel angeschlossen ist, so daß deren Lage durch to Verschieben des Verstellgriffes 16 im Längsschlitz 18 eingestellt und festgelegt werden kann. In der links veranschaulichten Muschel 10 ist innerhalb eines in jeder Muschel vorgesehenen und beim Tragen dicht um das Ohr des Anwenders anliegenden Dämpfungsrings 20 eine elektromagnetische Hörkapsel 22 sichtbar, zu der eine zweite (dort nicht sichtbare) Hörkapsel 24 (F i g. 3 und 4) sich in der anderen Muschel 12 befindet. Die Hörkapseln 22, 24 sind, wie F i g. 3 und 4 zeigen, elektrisch miteinander verbunden, wobei die sie verbindenden Leitungen (in Fi g. 1 nicht gezeigt) innen im Bügel 14 oder außerhalb an diesem entlang verlaufen können. In der in F i g. 1 rechts gelegenen Muschel 12 ist zusätzlich zu der Hörkapsel 24 ein Begrenzungskreis enthalten, der weiter unten näher erläutert wird.

Ein elektrisches Eingangsschallsignal wird von einer nicht gezeigten äußeren Signalquelle über ein lit einem Stecker 26 versehenes Anschlußkabel 28 zuge.citet, das in die Muschel 12 hineinführt. Der Begrenzungskreis, der nur in Betrieb ist, wenn ein elektrisches Signal über das Anschlußkabel 28 empfangen wird, steuert, wie oben bereits angedeutet, beide Hörkapseln 22, 24, ist aber nur in der Gehörschutzmuschel 12 angeordnet, von der das mit dem Stecker 26 versehene Anschlußkabel 28 ausgeht. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Begrenzungskreis auch an anderer Stelle des Gehörschutzes oder im Anschlußkabel vorzusehen.

Gemäß den Ausführungsbeispielen in Fig. 3 und 4 besteht der Eegrenzungskreis aus zwei Stufen, von denen die eine einer sehr genauen Spannungsbegrenzung und die andere einer voll ausreichenden Strombegrenzung dient.

Die spannungsbegrenzende Stufe besteht aus zwei Zenerdioden 30, 32, die einander entgegengesetzt parallel zueinander und zu den Hörkapseln 22, 24 geschaltet sind. Selbstverständlich kennen bei Bedarf noch mehr Dioden in jedem Parallelkreis zugeschaltet werden. In Reihe zu den Hörkapseln 22,24, die in F i g. 3 zueinander parallel und in Fig. 4 hintereinander geschaltet sind, liegt ein Widerstand 42. Durch entsprechende Aufteilung des Spannungabfalls am Kopfhörer und am Widerstand ist es möglich, die Spannungsbegrenzung zu ändern. Es ist auch besonders vorteilhaft, Zenerdioden zu verwenden, weil diese genau bestimmbare Grenzen innerhalb eines weitgesteckten Signalintervalls schaffen. Zu beachten ist jedoch, daß auch gewöhnliche Dioden in Betracht kommen können, obgleich sie keine ebenso scharf ausgeprägte Schwellenspannung haben wie eine Zenerdiode. Mit Hilfe der Zenerdioden werden also die Spitzen des elektrischen Eingangssignals an einem bestimmten Grenzwert, der sogenannten Durchbruchspannung, gekappt.

Es ist auch möglich, für die Begrenzung der Spannung an den Hörkapseln Feldeffekttransistoren zu verwenden, derart, daß dann, 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, und zwar einmal deswegen, weil zwei Feldeffekttransistoren benötigt werden, und zum anderen deswegen, weil das Signalspannungsniveau, bei dem der Transistor drosselt, auf dessen Abschnürwirkung und dessen Gleichstromwidersfand beruht, d. h. zwei Parametern, die bei Feldleistungstransistoren innerhalb weiter Bereiche, beispielsweise zwischen 0,5 und 9,0 V für die Abschnürspannung und 100 bis 500 Ohm für den Gleichstromwiderstand, schwanken können.

Die Anforderungen an die strombegrenzende Stufe sind niedrige Herstellungskosten, Unabhängigkeit von einer äußeren Spannungsversorgung durch Verwendung von Batterien in der Muschel und schließlich Verzerrungsfreiheit für das Signal zu den Hörkapseln bevor es von den Zenerdioden gekappt wird- Im Ausführungsbeispiel ist das elektrische Bauelement, das diesen Anforderungen genügt, ein Feldeffekttransistor 34, dessen innerer Widerstand sich je nach der Potentialdifferenz zwischen seiner Steuerelektrode 36 und seinem Emitter 38 beträchtlich ändern kann. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit 40 bezeichnet. Um derartige Potentialdifferenzen erhalten zu können, wenn nur Wechselspannung zur Verfügung steht, ist zwischen der Steuerelektrode 36 des Transistors 34 an einer geeigneten Stelle des Kreises ein Kondensator 44 angeordnet. 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 Diode 48 (Fig.4) oder ein Widerstand 46 (F i g. 3) zwischen die Steuerdiode 36 und eine geeignete Steile im Kreis eingeschaltet werden. Für ein sinusförmiges Eingangssignal (siehe F i g. 2) wird dann die Steuerelektrode 36 des Transistors 34 an ein negatives Potential (U₅) gelegt, das der Eingangssignalamplitude (LJ₁), vermindert um den Spannungsabfall (Ud) an dem den Kondensator entladenden Bauelement, gleich ist. (Hierbei wird ebenso wie im folgenden vorausgesetzt, daß der Feldeffekttransistor 34 vom η-Typ ist, obwohl sich ebensogut ein Transistor vom p-Typ verwenden läßt.) Das Potential des Emitters wechselt dann im Gleichtakt mit dem Eingangssignal, aber mit einer Amplitude, die davon abhängig ist, wie der Spannungsabfall im Kreis aufgeteilt ist. Wenn der Unterschied im Potential zwischen Steuerelektrode und Emitter die Abschnürspannung (U_p) erreicht, wird der Strom abgeschnürt, und der Transistor 34 hält so lange den Strom auf dem Abschnürwert, bis die Emitterspannung wieder auf U_p— U₅ abgefallen ist. Dieser periodisch wiederkehrende Abschnürvorgang ist in dem unteren Kurvenbild der Fig.2 veranschaulicht. Aus den beiden Kurvenbildern ist ersichtlich, daß, je niedriger die Abschnürspannung des Feldeffekttransistors 34 ist, desto niedriger das Eingangssignal sein muß, damit der Transistor abzuschnüren beginnt. Außerdem ist es ersichtlich, daß der Teil der Periode, in welchem abgeschnürt wird, umso größer wird, je höher die Eingangssignalamplitude ist. Ferner wird der Abschnürvc-lauf vom Potential des Emitters abhängig, was seinerseits von der Spannungsverteilung im Kreis abhängig ist.

Der im vorstehenden erläuterte Abschnürvorgang eröffnet also eine Reihe verschiedener Möglichkeiten

zum Anschluß der Zusatzbauelemente, die für den Feldeffekttransistor 34 benötigt werden. Eine Möglichkeit zu einer abgewandelten Ausführung gegenüber der gezeigten Strombegrenzungsstufe besteht darin, daß der an die Steuerelektrode 36 des Transistors 34 angeschlossene Kondensator weggelassen und statt dessen die im Transistor vorhandene Eigenkapazität genutzt wird. Da diese Kapazität jedoch gleich ist, wird die Folge eine nicht immer voll ausreichende Strombegrenzung sein. Wegen der großen Streuung im Gleichstromwiderstand und in der Abschnürspannung kann die Strombegrenzungsstufe der Fig.3 bei stark schwankenden Eingangssignalamplituden tätig zu werden beginnen, was seinerseits zur Folge haben kann, daß die Wirksamkeit der Spannungsbegrenzungsstufe ge-

fährdet ist oder ein zu starker Strom durch den Kreis fließt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist dei Einfluß von Streuungen im Gleichstromwiderstanc großen Teils durch Anwendung eines Transistors 34 dei Bauart mit niedrigem Wert für den Gleichstromwider stand im Verhältnis zu dem Widerstand 50 vermieden Deswegen wird ein größerer Teil der Spannung übet den Widerstand gelegt, was zur Folge hat. daß die Spannung über den Transistor und damit desser Ausgangsleistung verkleinert werden. Infolgedessen bewältigt der Kreis ohne weiteres eine Eingangsamplitude von 40 V. Dies bedeutet, daß der Gehörschutz ar eine Endstufe mit einer Leistung in der Größenordnung von 100 W über 8 Ohm angeschlossen werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gehörschutz mit zwei Gehörschutzmuscheln, die je eine über ein Kabel an eine elektrische Schallsignalquelle anschließbare elektromagnetische Hörkapsel enthalten, deren Signaleingangsspannung auf einen bestimmten Maximalwert begrenzbar ist, gekennzeichnet durch einen am Gehörschutz in der Zuleitung zu den Hörkapseln (22, 24) angeordneten und von dem elektrischen Schallsignal unmittelbar gesteuerten Begrenzungskreis, der eine zu den Hörkapseln (22, 24) parallel geschaltete spannungsbegrenzende Stufe (30, 32) sowie eine mit den Hörkapseln (22, 24) in Reihe geschaltete strombegrenzende Stufe (34) enthält.

2. Gehörschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsbegrenzende Stufe aus zwei zueinander parallel geschalteten Dioden (30, 32) mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung und die strombegrenzende Stufe aus einem Feldeffekttransistor (34) bestehen.

3. Gehörschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (30,32) Zenerdioden sind.

4. Gehörschutz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hörkapseln (22,24) in Reihe geschaltet sind.

5. Gehörschutz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hörkapseln (22, 24) parallel geschaltet sind.

6. Gehörschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Dioden (30, 32) ein Widerstand (42) zur Regelung des Schallvolumens der dazu in Reihe liegenden Hörkapseln (22,24) innerhalb der vom Begrenzungskreis festgelegten Grenzen angeschaltet ist.