DE2947596C2

DE2947596C2 - Schaltungsanordnung zur Anzeige der Temperatur der Schwingspule eines Lautsprechers

Info

Publication number: DE2947596C2
Application number: DE19792947596
Authority: DE
Inventors: Guenther 6096 Raunheim Bergk
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DE2947596A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1<

Lautsprecher sind für eine bestimmte Spitzen- und

Dauerlast ausgelegt, bei deren Überschreitung Schaden an dem Lautsprecher auftreten. In der Regel beruhen

diese Schaden auf einer thermischen Überlastung der Schwingspule.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der eine Überlastung der Lautsprecher verhindert werden soll (DE-OS 26 41 079). Bei dieser Schaltungsanordnung ist parallel zu dem Lautsprecher eine

ίο Schwellwertschaltung mit mindestens einem Leuchtelement zur Anzeige einer Überlastung des Lautsprechers angeordnet. Nachteilig ist hierbei, daß das Kriterium für die Überlastanzeige die an dem Lautsprecher liegende Spannung ist. Die Spannung allein ist jedoch kein

is hinreichendes Kriterium für die Überlastung, weil die Schwingspule für kurze Zeiten durchaus Überspannungen aushält.

Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zum Schutz dynamischer Lautsprecher vor Überlastung bekannt, bei der die Ausgangsleistung des zur Ansteuerung verwendeten Verstärkers in Abhängigkeit von der Temperatur der Schwingspuie verringert wird (DE-OS 24 48 506). Bei einer ersten Ausführungsform dieser Schaltungsanordnung wird zur Ermittlung der Schwingspulentemperatur ein temperaturabhängiges Widerstandselement in engen thermischen Kontakt mit der Schwingspule gebracht. Hierdurch wird zwar eine Temperatur infolge Widerstandsänderung gemessen, nicht jedoch die Widerstandsänderung des Schwingspulendrahts. Außerdem werden die beweglichen Massen vergrößert, so ciaß die Schaltungsanordnung für Hochtonsysteme ungeeignet ist. Bei einer zweiten Ausführungsform der bekannten Schaltungsanordnung wird der sich ändernde Schwingspulenwiderstand direkt

η zur Temperaturmessung verwendet. Allerdings ist hierfür ein spezieller NF-Endverstärker notwendig, dessen Gleichspannungsanteil über den ganzen Aussteuerungsbereich konstant sein muß. Außerdem wird durch einen in Reihe zur Schussspule vorgesehenen ohmschen Widerstand unnötig Leitung verbraucht. Schließlich ist diese bekannte Ausführungsform mit ohmscher Ankopplung auch für Hochtonsysteme in passiven Boxen ungeeignet, weil Hochtöner in der Regel über einen Kondensator gleichspannungsfrei angekoppelt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die momentane Schwingspulentemperatur während des Betriebs eines Lautsprechers anzuzeigen.

Diese Aufgabe .vird gemäß dem Kennzeichen des

!,0 Anspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß diejenige Größe, welche hauptsächlich für die Beschädigung eines Lautsprechers von Bedeutung ist. nämlich die Schwingspulentemperatür. gemessen und angezeigt wird.

Im Gegensatz zu einer Lautsprecherüberlastungsan· zeige, welche als Kriterium die Amplitude der an der Schwingspule liegenden Spannung verwendet, wird bei der erfindungsgemäßen Anzeige die Zerstörungsgrenze der Schwingspule besser erkannt, weil die thermische Masse der Schwingspule, die abgeführte Wärmemenge

... sowie die Umgebungstemperatur berücksichtigi werden
Ein Ausführungsbeispie! der Erfindung ist in der

Zeichnung dargestellt und wird irri folgenden näher beschrieben.

In der Fig. 1 ist ein Lautsprecher 1 gezeigt, dessen Schwingspule 2 symbolisch dargestellt ist. Dieser

Lautsprecher ist über einen Kondensator 3 an eine Niedvifrequeiüspanüarijä ίΛ/ angekoppelt, die auch noch über einen Kondensator 4 und einen Widerstand 5 an einen Gleichrichter 6 gelegt ist. Der vor dem Gleichrichter 6 befindliche Widerstand 5 verhindert Rückwirkungen der nichtlinearen Gleichrichterkennltnie auf die Niederfrequenzspannung NF. Die gleichgerichtete Spannung fällt einerseits über einem Widerstand 7 und der zu diesem Widerstand 7 gleichstrommäßig in Reihe geschalteten Schwingspule 2 und andererseits über eine Reihenschaltung ab, die aus einem Widerstand 8, einem Potentiometer 9 und einem weiteren Widerstand 10 besteht. Der Schleifer 11 des Poteniiometers 9 ist über einen Widerstand 12 mit einem Eingang eines als Vergleicher wirkenden Operationsverstärkers Ij verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand 14 und eine lichtemittierende Diode 15 an Masse liegt. An den erwähnten Eingang des Operationsverstärkers 13 ist auch noch ein Kondensator 16 angeschlossen, der ebenfalls an Masse liegt. Der zweite Eingang des Operationsverstärkers 13 ist über einen Widerstand 17 und eine Spule 18 mit der Schwingspule 2 des Lautsprechers ! verbunden, wobei an der Verbindungsleitung zwischen Spul: 18 und Widerstand 17 ein Kondensator 19 liegt, der mit Masse verbunden ist. Ein weiterer Kondensator 20, 21 ist zwischen dem Gleichrichter 6 und Masse bzw. zwischen dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers und Masse vorgesehen. Die Wirkungsweise der in der F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist folgende:
Die über den Kondensator 3 an den Lautsprecher 1 angekoppelte Niederfrequenzspannung Unfbewirkt an dem ohmschen Widerstand der Schwingspule einen Spannungsabfall, der entsprechend der bekannten Formel

= R₂₀

Δ Τ + R₂O

temperaturabhängig ist. Ein Schwingspulenwiderstand aus Kupfer von 8 Ohm hat hiernach bei einer Temperatur von 150^Λ C einen Widerstand von

A?,5n = 8Ohm · 0.004 · r,0 + 8Ohm = 12, 16 0hm.

Der Widerstand 7 bildet nun mit dem ohmschen Widerstand der Schwingspule 2 einen veränderlichen Spannungsteiler, wobei eine Stromeinspeisung gegeben ist, weil der dem Gleichrichter 6 nachgeschaltete Widerstand 7 groß gegenüber dei.i Schwingspulenwiderstand 2 ist.

Um die Niederfrequenzspannung U\t vom Operationsverstärker 13 fernzuhalten, ist die Spule 18 bzw der Kondensator 19 vorgtehen. An dem mit dem Widerstand 17 verbundenen Eingang des Operationsverstärkers 13 steht aLo im wesentlichen eine Gleichspannung an. die der Gleichspannung proportional ist. welche am ohmschen Schwingspulenwiderstand abfällt. Diese Gleichspannung wird mit einer Refcrenzgleichspannung verglichen, die an dem Potentiometer 9 abgegriffen und dem Operationsverstärker 13 über den Widerstand 12 zugeführt wird. Mit Hilfe des Poientiometers 9 ist diese Referenzspannung einstellbar Erreicht die Spannung an der Schwingspule 2 aufgrund der Temperaturerhöhung den Wert der eingestellten Referenzspannung, so fließt vom Ausgang des Operationsverstärkers 13 über den Widerstand 14 Und die lichtemittierende Diode 15 ein Strom, Die Diode 15 leuchtet folglich auf und zeigt art, daß die Spulentemperatur einen zulässigen Wert überschritten hat.

Die Betriebsspannung für die gesamte in der Fig. 1

dargestellte Schaltungsanordnung wird durch die Einführung des Gleichrichters 6 aus der Niederfrequenzsparinung L/.vf gewonnen, so daß keine zusätzliche Spannungsquelle erforderlich ist.

Da die Niederfrequenzspannung U^r wegen ihres veränderlichen Informationsinhalts sehr stark schwankt, verändert sich auch die gleichgerichtete und am ohmschen Widerstand der Schwingspule 2 abfallende Spannung sehr stark. Dies hat jedoch keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit der Schaltungsanordnung, weil dieselbe Schwankung auch am Potenuometer 9 auftritt. Die Schwingspule 2 und der Widerstand 7 bilden also mit den Widerständen 8, 10 und dem Potentiometer 9 eine Meßbrücke, die einerseits zwischen Spule 2 und Kondensator 3 und andererseits cm Schleifer 11 des Potentiometers 9 angezapft wird.

Bei Hochtonlautsprechern ist dem Lautsprecher 1 üblicherweise eine Drossel 18 pamllelgeschaltet, die

-° durch einen genügend großen Kondensator 19 gleichspannungsmäßig von der übrigen Schaltung getrennt werden muß. Dieser Kondensate·· 19 kann dabei gleichzeitig zur IJnterrlnirknng une Fernhaltiing der Niederfrequenz-Wechselspannung vom Operationsverstärker-Eingang verwendet werden.

Die bei Hochtonlautsprechern parallelgescaltete Drossel 18 hat für die hohen Frequenzen einen großen Widerstand und für die niedrigeren Frequenzen einen kleinen Widerstand. Sie versperrt damit den tieferfrequenten Anteilen in der NF-Spannung den Weg zum Hochtöner. Für Gleichstrom hat dies» Drossel einen ohmschen Widerstand von etwa 0.5 Ohm oder weniger. Bei der Temperaturmeßschaltung würde deshalb der Meßstrom größtenteils durch diesen Drosselgleichstromwiderstand fließen und die Messung verfälschen, weil der mit der Temperatur sich ändernde Schwingspulenwiderstand 2 durch den sehr viel kleineren parailelliegenden Drosselgleichstromwiderstand fasi keine Änderung der Meßspannung erzeugt. Folglich muß die Drossel 18 mit ihrem sehr niedrigen Gleichstromwiderstand gleichspannungsmäßig von dem Schwingspulenwiderstand durch einen genügend großen Kondensator 19 getrennt werden.

In der F i g. 2 ist eine Schaltungsvariante ge/eigt. die sich von der Anordnung der Fig. 1 lediglich dadurch unterscheidet, daß der Stromkreis der lichtemittierenden Diode 15 von dem Stromkreis dei Widerstandsmeßbrücke und des Operationsverstärkers 13 getrennt ist. um beim Ansprechen der Diode 15 die Betriebsspannung am Ladekondensatnr 20 wegen des relativ hohen durch die Diode 15 fließenden Stroms nicht zusätzlich zu belasten. Die lichtemittierende Diode 15 wird deshalb über eine Gleichrichterdiode 22 und einen Widerstand 23 direkt aus der Niederfrequenz-Wechselspannung U\t gesoeist. Mit der Diode 22 wird die Diode 15 vor der negativen Wechselspannungshaltwelle geschützt.

In der F i g. 3 ist eine weitere Variante gezeigt, bei welcher der Gleichrichter 6 mit einer Stabilisierungseinrichtung 24 verbunden ist. Fin weiterer Ladekondensator 25 ist zwischen den Gleichrichter 6 und Masse gelegt. Hierdurch ·· ird die auf die Schwingspule 2 und das Potentiometer 9 gegebene Gleichspannung stabilisiert. Die Anzeige der Temperatur der Schwingspule 2 erfolgt dabei mittels eines in Keivi'o geeichten

Voltmeters 26, das an dem mittels eines Widerstarids 27 rückgekoppelten Operationsverstärkers 13 liegt.

Die Fig.4 zeigt «srtc weitere Variante der Schaltungsanordnung, bei welcher der in den früheren

Zeichnungen allgemein dargestellte Gleichrichtdr nunmehr durch zwei Dioden 28,29 konkretisiert ist, die eine Spannungsverdopplung bewirken. Für die Spannungsversorgung könnte auch ein Netztransfofmafof mit nachfolgender Gleichrichtung oder eine äquivalente > Schaltung verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Anzeige der Temperatur der Schwingspule eines Lautsprechers, wobei der Schwingspuleiiwiderstand, der sich mit der Temperatur verändert, gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (2) mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Eingang eines Vergleichers verbunden ist, an dessen zweiten Eingang eine einstellbare Referenzspannung ansteht, und daß an den Ausgang des Vergleichers ein Anzeigeelement angeschlossen ist, welches dann anspricht, wenn die an der Schwingspule (2) anstehende Spannung die Referenzspannung erreicht oder übersteigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (2) in mindestens einem Zweig einer Widerstandsmeßbrücke (7,2; 8,9.10) liegt.

3. Schal'"ngsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement eine Leuchtdiode (15) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement ein analoges oder digitales Voltmeter (26) ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergieicher ein Operationsverstärkci (13) vorgesehen isL

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1.2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung für den Operationsverstärker (13) und die Widerstandsmeßbrücke aus der dem Lautsprecher (1) zugefi'hrten Ni-.-derfre ,denzspannung (UNh) durch Gleichrichtung genommen wird.

7. Schaltungsanordnung naci· Jen Ansprüchen 1. 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18, 19) zur Unterdrückung der Niederfrequenzspannung vor dem Eingang des Operationsverstärkers vorgesehen sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu einer parallel zum Lautsprecher (1) liegenden Drossel (30) ein Kondensator (31) geschaltet ist, der die Drossel (30) gleichspannungsmäßig vom Schwingspulenwiderstand trennt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Voltmeter (26) so geeicht isi. daß die Schw ingspulentemperatur direkt in Grad Celsius. Kelvin. Fahrenheit oder dergleichen angezeigt wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladekondensator (20) vorgesehen ist. der von einem Gleichrichter (6) aufgeladen wird.

11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (15) über einen Widerstand (23) und eine Gleichrichterdinde (22) mit der Niederfrequenz-Wechselspannung (I i\f) verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (13) über einen Widerstand;(27:); rückgekoppelt ist.