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Elektromagnetische Induktionsspulenvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Induktionsspulen- oder
Antennenvorrichtung, und insbesondere eine derartige Spulenvorrichtung, die in Hörhilfen
und Radioapparaten eingesetzt ist, um Schall- oder Trägersignale, die von einer
primären elektromagnetischen Induktionsspule oder einer Spulenschleife, die In dem
Raum ausgelegt ist, erzeugt werden.
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Die Erfindung wird hier prinzipiell beschrieben und an einem speziellen
Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem sie bei einer individuellen Hörhilfe verwendet
wird..
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Da eine elektromagnetische Induktionsspule (nachfolgend als Induktionsspule
bezeichnet), die in individuelle Hörhilfen eingebaut ist, üblicherweise magnetisch
an ein magnetisches Schallfeld koppelt, das in Abhängigkeit von einem Schallsignalstrom
erzeugt wird, der durch eine primäre Induktionsspule fließt, welche innerhalb eines
Raumes auf dem Boden ausgelegt oder in der Decke desselben angeordnet ist, ist sie
sehr nützlich als ein Massenhörmedium für Personen, die in einem Lehrbereich Hörschwierigkeiten
haben. Ein derartiges Hörmedium vermag Hörbehinderungen aufgrund des Abstandes zwischen
dem Sprecher und dem Zuhörer und der Umweltgeräusche zu verringern, wenn man es
mit dem Weg der direkten Schallaufnahme über ein Mikrofon vergleicht. Demzufolge
trägt es in erheblichem Maße zu einer Verbesserung des Rauschabstands bei und ist
insbesondere im Lehrbereich für Personen effektiv, die Hörschwierigkeiten haben.
Kürzlich ist es in einer Familie populär gewesen, eine derartige Vorrichtung zum
Fernsehen zu benutzen. Bei den konventionellen Induktionsspulenvorrichtungen ist
jedoch die Induktionsspule fest mit dem Körper der Hörhilfen in einer konstanten
Lagezuordnung zueinander angeordnet, und auch die Intensitäts-
verteilung
des magnetischen Schallfeldes ist bei einer Hörstellung richtungsabhängig. Aus diesen
Gründen ergab sich ein großer Nachteil dahingehend, daß dann, wenn eine Person,
die die Hörhilfe trägt, ihre Lage ändert, sich die Lage der Induktionsspule, die
in die Hörhilfe eingesetzt ist, dementsprechend ändert, und auch das Ausgangssignal
des Ohrhörers der Hörhilfe erheblich schwankt.
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Dies hat zu Nachteilen in dem Fall geführt, daß die Hörfähigkeit von
gehörlosen Kindern durch Musik oder körperliche Übung trainiert wird und in dem
Fall, wenn Personen in liegender Stellung fernsehen.
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Um derartige Probleme zu lösen, sind bereits zahlreiche Induktionsspulenvorrichtungen
vorgeschlagen worden, von denen jede nicht genügend Vorteile zu erzielen vermag.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Induktionsspulenvor-.
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richtung zu schaffen, die für eine Hörhilfe oder eine Antenne verwendbar
ist, bei der die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei konventionellen Vorrichtungen
eliminiert worden sind. Weiterhin zielt diese Erfindung daraufoab, eine Induktionsspulenvorrichtung
für eine Hörhilfe zu schaffen, in der die Schwankung des Ausgangsschalldrucks jederzeit
unabhängig von der körperlichen Bewegung einer Person, die eine Hörhilfe trägt,
minimiert ist.
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Erfindungsgemäß sind zur Lösung die in den Ansprüchen genannten Merkmale
vorgesehen. Demgemäß werden die zuvor genannten-und weitere Aufgaben der Erfindung
durch das Vorsehen einer elektromagnetischen Induktionsspulenvorrichtung, die mit
einem primären. Induktionsspulensystem zusammenwirkt, gelöst, in die eine Vielzahl
von Spulen, bei denen jeweils ein Ende zusammengeschlossen ist, und bei denen jeweils
das andere Ende sich von diesemEnde in gleichmäs-
siger räumlicher
Anordnung nach außen erstreckt, und einen Phasenwähler aufweist, der.mit den Spulen
zum Aufnehmen positiver Ausgangssignal-Phasenanteile, welche in wenigstens einer
der Spulen induziert werden, verbunden ist.
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Das Wesen, die Wirkungsweise und die Nützlichkeit der Erfindung ergibt
sich klarer aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit
den beigefügten Zeichnungen, bei denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen
oder Buchstaben gekennzeichnet sind. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
von Induktionsspulen, die in eine Hörhilfe oder Radiogeräte gemäß der vorliegenden
Erfindung einzubauen sind; Fig. 2 eine Schnittansicht eines Phasenwählers gemäß
der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 einen Schaltkreis eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Phasenwählers
eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und Fig. 5 ein Schaltbild
der Vorrichtung mit einem in Fig. 4 dargestellten Phasenwähler.
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In den Fig. 1 bis 3 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben,
bei dem eine elektromagnetIsche Induktionsspulenvorrichtung für eine Hörhilfe mit
einem Phasenwähler versehen ist, der einen Schaltkreis zum
Kurzschließen
einer oder mehrerer Spulen, in denen Ausgangssignale mit zu den positiven Ausgangssignal-Phasenanteilen
entgegengesetzter Polung induziert werden, aufweist. Eine Induktionsspulenvorrichtung
C besteht in Fig.
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1 aus vier Spulen L1, L2, L3, L4, die dieselbe Wicklungsrichtung besitzen
und sich entlang der Linien von der Mitte 0 eines regelmäßigen Tetraeders T zu jeder
der vier Spitzen Z1, Z2' Z3 und Z4 desselben nach außen erstrecken, und die Induktionsspulenvorrichtung
C ist fest in das Gehäuse einer (nicht dargestellten) Hörhilfe eingebaut. In Fig.
2 ist ein Phasenwähler S, der mit der Induktionsspulenvorrichtung C verbunden ist,
dargestellt, und in einem regelmäßigen tetraederförmigen Isolierblock B sind vier
Kanäle P1, P2, P3 und P4 entlang der Linien von der Mitte 0 1 eines regelmäßigen
Tetraeders zu jeder der vier Spitzen Y1, Y2, Y3, und Y4 desselben geschnitten.
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In entsprechender Weise schneiden sich die Kanäle P1, P2, P3 und P4
an der Stelle 0, und weiterhin ist eine geeignete Menge elektrisch leitender Flüssigkeit
H, wie beispielsweise Quecksilber, in diese eingefüllt. Ferner ist jedes offene
Ende der Kanäle mit einer isolierenden Abdeckung 2 mit einem Paar Anschlüssen 1a
und 1b bzw. 2a, 2b, 3a, 3b und 4a, 4b abgedichtet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel wird ein Isolierblock B mit einer Seitenlänge
von 10 mm verwendet, der Durchmesser der Kanäle P1, P2, P3 und P4 beträgt etwa 3
mm und die Quecksilbermenge liegt etwa bei 0,5 g, wqmit sich eine bemerkenswert
gute Wirkungsweise erzielen läßt. Weiterhin kann die Konfiguration des Isolierblocks
B in andere modifiziert werden. Es ist wichtig, daß die Induktionsspulenvorrichtung
C und der Phasenwähler S fest in das Gehäuse einer Hörhilfe derart eingebaut sind,
daß deren einander zugeordnete Spule L1 und der Kanal Pl parallel
zueinander
ausrichtbar sind, usw. Weiterhin erleichtert ein derartiger einheitlicher Aufbau
der Induktionsspulenvorrichtung C und des Phasenwählers S den Einbau der Einheit
in das Gehäuse einer Hörhilfe. Die Induktionsspule C und der Phasenwähler S sind,
wie in Fig. 3 dargestellt, elektrisch miteinander verbunden, wobei jeweils beide
Enden der Spule L1 mit den Anschlüssen 1a und ib verbunden sind, die an dem offenen
Ende des zugeordneten Kanals P1 angeordnet sind, wobei beide Enden der Spule L2
mit den Anschlüssen 2a und 2b, beide Enden der Spule L3 mit den Anschlüssen 3a und
3b und beide Enden der Spule L4 mit den Anschlüssen 4a und 4b verbunden sind und
wobei der Ausgang jeder der Spulen L1, L2, L3 und L4 zum Aufnehmen an den Ausgangsanschlüssen
aufsummiert wird.
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Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel
beschrieben. Im allgemeinen wird eine primäre Induktionsspule oder eine Spulensdhleife,
die magnetisch eine sekundäre Induktionsspule, die in eine Hörhilfe eingesetzt ist,
koppelt, unter der Bodenfläche eines Raums derart ausgelegt, daß die Richtung des
magnetischen Schallfeldes, das durch die Primärinduktionsspule erzeugt wird, senkrecht
verläuft. Somit weisen in dem Fall, in dem die (nicht dargestellte) primäre Induktionsspule
horizontal ausgelegt ist, die anderen Spulen L2, L3 und L4 dann, wenn die Spule
L1, wie in Fig. 1 dargestellt, eine senkrechte Richtung besitzt, nach unten geneigte
Richtungen. In diesem Fall besitzt die Spule L1 die beste Ansprechempfindlichkeit
für das magnetische Schallfeld, und ein in der Spule L1 induzierter Schallausgangsstrom
wird am größten. Andererseits sind die Schallausgangsströme, die in den anderen
Spulen L2 L3,L4 induziert werden, relativ klein und weisen auch Phasen auf, die
der des in der Spule L1 induzierten Stroms entgegen-
gesetzt sind,
weil die Spulen L2, L3 und L4 nach unten geneigt sind. In diesem Zustand nimmt der
Phasenwähler S eine Lage wie in Fig. 2 dargestellt, ein, wobei jeder der Anschlüsse
2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b der Kanäle P2, P3 und P4 durch das Quecksilber H kurzgeschlossen
ist und nur die Anschlüsse 1a und 1b des Kanals P1 offen sind.
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In entsprechender Weise erscheint nur der Ausgang der Spule L1 an
dem Ausgangsanschluß in Fig. 3. Unter der Annahme, daß die Spule L1 sich nach und
nach aus der Lage in Fig. 2 neigt, würde deren Ausgang demzufolge nach und nach
verringert werden, während irgendeine der übrigen Spulen, beispielsweise die Spule
L2,sich nach oben neigen würde, und deren Ausgang,der dieselbe Phase, wie der der
Spule L1 aufweist, würde nach und nach vergrößert werden.
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Daraus ergibt sich, daß die Anschlüsse 2a und 2b des Kanals P2 zum
öffnen gebracht und die Ausgänge der beiden Spulen Li und L2, die über die Ausgangsanschlüsse
in Fig.
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3 erscheinen, addiert werden. Demzufolge können bei diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung nur die Schallausgangsströme derselben Phase in einer
der Spulen L1 L2, L3 und L4 aufaddiert und aufgenommen werden, während die entgegengesetzter
Phase durch Kurzschließen jeder der entsprechenden Spulen unabhängig von der Lage
des Gehäuses, in das die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt
ist, gelöscht werden können.
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Nach den experimentellen Werten bewegt sich der gesamte Schallausgangsstrom
bei jedweder Variation der Lage einer Hörhilfe überwiegend in einem Bereich von
etwa 1,3 dB.
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Nachfolgend wird ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.
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Flg..4,zeigt einen regelmäßigen tetraederförmigen leitfähigen Block
D, dessen Seitenlänge nahezu
10 mm beträgt, und der vier Kanäle
P1, P2, P3 und P4 zur Eingabe einer geeigneten Menge elektrisch leitender Flüssigkeit,
z. B. Quecksilber,aufweist. Die oben beschriebenen Kanäle P1, P2, P3 und P4 sind
derart gebildet, daß sie von jeder Spitzen1, Y2, Y3 und ?4des leitfähigen Blocks
D durch dessen Mitte - 01 nach außen zu jedem der entsprechenden Flächen ragen,
und demzufolge schneiden sie einander in der Mitte 0 1 des leitfähigen Blocks D.
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Der Durchmess-er jeden Kanals wird in effektiver Weise mit etwa 3
mm ausgewählt und auch beide Enden jedes Kanals sind durch eine isolierende Abdeckung
mit einem Anschluß la, lb, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a bzw. 4b abgedichtet. Wie sich aus
Fig. 5 ergibt, ist die Induktionsspulenvorrichtung C, die aus vier Spulen L1, L2,
L3 und L4 besteht, elektrisch durch die Phasenwählschaltungen X1, X, X3 und X4 mit
einem Phasenwähler S verbunden, der im wesentlichen aus dem leitfähigen Block D
gebildet ist.
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Ebenso sind die vier Spulen L1, L2, L3 und L4 und der Phasenwähler
S fest in'dem Gehäuse einer Hörhilfe derart angeordnet, daß die entsprechende Spule
und deren Kanal parallel zueinander ausrichtbar sind. In diesem Fall kann es gut
sein, die Induktionsspulenvorrichtung C und den Phasenwähler S in einer Einheit
auszubilden.
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Die Spulen L1, L2, L3 und L4 in Fig. 5 entsprechen jeweils den Spulen,
die durch dieselbe Bezugszeichen in Fig. 1 dargestellt sind. Das Ausgangsende der
Spule L1 ist mit der Phasenwählschaltung X1 verbunden, die einen Transistor Tr aufweist,
und auch die Ausgangsenden der Spulen L2, L3 und L4 sind mit entsprechenden Phasenwählschaltungen
X2, X3 und X4 in gleicher Weise verbunden.
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In diesem Fall ist festzuhalten, daß Ausgangsströme, die um 1800 gegenphasig
sind, an den Ausgangsenden
der Phasenwählschaltung X1, namentlich
an dem Kollektoranschluß Y und an dem Emitteranschluß Y ib eria halten werden können.
Die Anschlüsse 1a und Y1b sind jeweils mit den Anschlüssen la und ib verbunden,
die an beiden Enden des Kanals P1 befestigt s-ind, der der Spule L1 des Phasenwählers
S entspricht. Somit wird zwischen den Anschlüssen Y2a, Y2b, Y3a, Y3b; Y4a, Yab der
anderen Phasenwählschaltungen X2, X3, X4 und den Anschlüssen 2a, 2b; 3a, 3b; 4a,
4b der anderen Kanäle P2, P3,P4 dieselbe Beziehung hergestellt. Die Ausgänge dieser
Spule L1, L2, L3 und L4 werden summiert und dann über den leitfähigen Block D auf
einen (nicht näher beschriebenen) Verstärker A gegeben.
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Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung des weiteren Ausführungsbeispiels
beschrieben. In dem Fall, wenn, wie in Fig. 4 dargestellt, das Quecksilber in den
unteren Endteilen der Kanäle P1, P2, P3 und P4 verteilt ist, in denen die Anschlüsse
1b, 2b, 3b und 4b jeweils angeordnet sind, werden die Ausgänge der Spulen L1, L2,
L3 und L4 nur an den Seiten der Anschlüsse Y1b, Y2b, Y und Y4b aufgenommen. In entsprechender
Weise sind die aufgenommenen Ausgangsströme phasengleich, werden an dem Phasenwähler
S addiert und dann auf den Verstärker A gegeben. Wenn sich die Spule L1 aus der
Lage in Fig. 4 neigt, wird deren Ausgang verringert. Da andererseits jede der anderen
Spulen L2, L3 und L4,beispielsweise die Spule L2,sich in die senkrechte Richtung
aufrichtet, werden die Ausgänge gleicher Phase, die an den Seiten der Anschlüsse
Y2b, Y1b, Y und Y4b aufgenommen werden, auf den Phasenwähler S gegeben.
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Wenn weiterhin mit fortschreitender Zunahme der Neigung der Spule
L1 diese die umgekehrte Lage wie in Fig. 4 dargestellt, einnimmt, werden die Ausgänge
derselben Phase, die an den Seiten der Anschlüsse Y1a, Y2a' 3a und Y4a aufgenommen
werden, auf den Phasenwähler S gegeben.
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Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, verringert sich die Ansprechempfindlichkeit
des Ausgangs der erfindungsgemäßen Vorrichtung selbst dann nicht, wenn eine Person,
die eine mit der Vorrichtung ausgerüstete Hörhilfe trägt, verschiedene Stellungen
einnimmt. Der effektiven Messung zufolge ist festzuhalten, daß der Ausgang der Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung sich überwiegend innerhalb des Bereichs von 2 dB bei
einer Variation der Lage einer Hörhilfe ändert. Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel
die Wicklungsrichtung der Spulen L1, L2, L3 und L4 dieselbe sein soll, muß dies
nicht notwendigerweise so sein. Wenn die Wicklungsrichtung einer oder mehrerer Spulen
umgekehrt ist, kann es günstig sein, die Verbindung zwischen den Ausgangsanschlüssen
der Phasenwähischaltungen X1, X2, X3 und X4 und den Anschlüssen des Phasenwählers
S in Abhängigkeit von der oben beschriebenen Umkehrung zu wechseln. Weiterhin kann
eine' Induktionsspulenvorrichtung mit zwei oder drei Spulen gebildet sein, die sich
unter einem rechten Winkel untereinander entsprechend der Verwendungsbedingung einer
Hörhilfe schneiden.