DE3338413A1 - Schaltungsanordnung zum selbsttaetigen anpassen der lautstaerke eines lautsprechers an einen am lautsprecherort herrschenden stoergeraeuschpegel - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel, insbesondere für mobile Rundfunkempfänger, wie Autoradios od.dgl., der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
• Mit einer solchen Schaltungsanordnung wird die Lautstärke entsprechend dem Geräuschpegel in der Umgebung des Lautsprechers so eingestellt, daß der Wiedergabepegel des Lautsprechers, also der Nutzsignalpegel,immer um einige Dezibel höher liegt als der Störgeräuschpegel. Dadurch wird das vom Lautsprecher abgestrahlte Nutzsignal von dem Hörenden, unabhängig von dem jeweiligen Stärkegrad der Umweltgeräusche, in etwa immer gleich laut empfunden.
• Insbesondere für den mobilen Betrieb des beispielsweise mit einem Rundfunkempfänger verbundenen Lautsprechers bedeutet dies eine wesentliche Verbesserung des Bedienungskomforts, da der Hörende nicht mehr gezwungen ist, bei häufig wechselndem Störgeräuschpegel ständig die Lautstärke des Lautsprechers nachzustellen.
• Für die einwandfreie Funktion der Schaltungsanordnung ist es jedoch erforderlich, diese am Empfangsort, z.B. nach Einbau in ein Kraftfahrzeug, abzugleichen, da die Schaltungskonstanten der Schaltungsanordnung von der gegenseitigen Zuordnung von Mikrofon und Lautsprecher und von der Art des Aufstellungscrtes, z.B. des Kraftfahrzeuginnenraums, abhängig sind. Die richtige Abstimmung der Schaltungsanordnung läßt sich daran erkennen, daß ein Einfluß des Lautsprechersignals auf die Lautstärkeeinstellung nicht mehr wahrgenommen werden kann.
• Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art (DE-OS 29 42 331) ist daher einem durch einen Gleichrichter und ein Quadriernetzwerk realisierten Gegenspannungsverstärker ein Abstimmglied zugeordnet, mit welchem die Spannungsverstärkung des Gegenspannungsverstärkers solange verändert werden kann, bis der Einfluß des Lautsprechersignals in der dem Lautstärkeregler zugeführten Stellgröße vollständig kompensiert ist.
• Ein solcher Vor Ort durchzuführender Abgleich der Schaltungsanordnung ist aufwendig und erfordert eigens dafür geschultes Fachpersonal, so daß der Einbau von z.B. mit einer solchen Schaltungsanordnung ausgerüsteten Autoradios nicht in jeder Autowerkstatt zufriedenstellend durchgeführt werden kann. Zum anderen muß für eine optimale Funktion der Schaltungsanordnung die Abstimmung an sich ändernde Bedingungen des Aufstellungsortes, z.B.
• des Kraftfahrzeuginnenraums, angepaßt werden, da die Kopplungsfaktoren zwischen dem menschlichen Ohr einerseits und dem Störgeräusch und dem Nutzsignal andererseits von der Kraftfahrzeug-Besetzung oder von der Fader- und Balance-Stellung abhängig ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß der erforderliche Abgleich der Schaltungsanordnung nach Anbringung von Lautsprecher und Mikrofon am Einbauort automatisch erfolgt und sich bei Veränderung der Kopplungsfaktoren selbsttätig korrigiert.
• Die Aufgabe ist bei einer Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß der Abgleich der Schaltungsanordnung nach Aufstellung am Lautsprecherort, also nach Einbau in das Kraftfahrzeug, selbsttätig durchgeführt wird.
• Mittels des Programmteils wird der zur Kompensation des Störgeräuschanteils erforderliche Verstärkungsfaktor für den Spannungsverstärker automatisch empirisch ermittelt, so daß alle durch den Aufstellungsort bedingten Einflüssen, z.B. die vom Aufstellungsort abhängigen Kopplungsfaktoren zwischen Lautsprecher und Mikrofon, mit erfaßt werden. Ändern sich die Kopplungsfaktoren, z.B. bei leerem gegenüber voll besetztem Kraftfahrzeuginnenraum, so muß ein neuer Abaleich durchaeführt und der Verstärkunqsfaktor neu bestimm£'Der automatisch empirisch ermittelte Verstärkungsfaktor wird abgespeichert und zur Steuerung des Spannungsverstärkers benutzt. Da dieser Verstärkungsfaktor von der eingestellten Grundlautstärke abhängig ist, berechnet das Rechenglied aus dem mittels des Lautstärkestellers vorgegebenen Lautstärkepegel und dem abgespeicherten Verstärkungsfaktor einen korrigierten Verstärkungsfaktor, der als Steuergröße an den Steuereingang des Spannungsverstärkers gelangt.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2 bzw. aus Anspruch 3. Bei Stereoempfängern mit einem oder mit zwei Lautsprechern pro Stereokanal und entsprechend einem oder zwei Spannungsverstärkernwird für jeden Spannungsverstärker durch getrennte Abgleichvorgänge je ein Verstärkungsfaktor bestimmt. Da diese Verstärkungsfaktoren auch von der Balance- und Überblend-(Fader)-Einstellung abhängig sind, werden diese Größen dem Rechenglied zugeführt, das die bei der Störgeräuschkompensation vom Speicher abgerufenen Verstärkungsfaktoren entsprechend der Einstellung von Lautstärkesteller, Balanceknopf und Fader korrigiert. Die jeweils korrigierten Verstärkungsfaktoren werden als Steuergrößen den einzelnen Spannungsverstärkern zugeführt.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 6. Durch diese Maßnahmen kann ein automatischer Abgleich der Schaltungsanordnung zweckmäßig und vorteilhaft durchgeführt werden.
• Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur störgeräuschabhängigen Lautstärkeeinstellung für einen Auto-Stereoempfänger mit vier Lautsprechern, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung der Schaltungsanordnung in Fig. 1.
• In der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sind mit 11 - 14 die vier Lautsprecher eines Auto-Stereoempfängers bezeichnet, von denen jeweils die ungradzahligen und die gradzahligen einem Stereokanal zugehörig sind und jeweils vorn und hinten im Kraftfahrzeuginnenraum installiert sind.
• Auf einen mit dem Niederfrequenzteil Nf des Stereoempfängers verbundenen Lautstärkeregler 10 wirken ein Lautstärkesteller 15, ein Balanceregler 16 und ein Überblendregler oder Fader 17 ein, die alle manuell einzustellen sind. Der Lautstärkeregler 10 besteht aus einer Mehrzahl von Multiplizierern, die jeweils den einzelnen Lautsprechern 11 - 14 zugeordnet sind, so daß die Lautstärke eines jeden Lautsprechers 11- 14 in Abhängigkeit von der Einstellung des Lautstärkestellers 15, des Balancereglers 16 und des Faders 17 individuell geregelt werden kann.
• Die Schaltungsanordnung weist ferner ein Mikrofon 18 auf, das sowohl das Lautsprechersignal als auch das Störgeräusch im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs erfaßt.
• Entsprechend dem aufgenommenen Störgeräusch und Lautsprechersignal erzeugt das Mikrofon 18 eine Ausgangsspannung, die sich aus einer vom Störgeräusch und einer von dem Lautsprechersignal herrührenden Spannungs- komponente zusammensetzt. Der Ausgang des Mikrofons 18 ist über einen Mikrofonverstärker 19 mit Gleichrichter, in welchem vorzugsweise auch eine Quadrierung der Eingangsspannung vorgenommen wird, mit einer Summierschaltung 20 verbunden. Der zweite, negierte Eingang der Summierschaltung 20 ist mit dem Ausgang eines Addierers 21 verbunden, an dessen vier Eingänge jeweils die Ausgänge von vier Spannungsverstärkern 22 - 25 gelegt sind. Eingangsseitig sind die Spannungsverstärker mit je einem Eingang der Lautsprecher 11 - 14 verbunden.
• In der Summierschaltung 20 werden die beiden Eingangsspannungen, also die verstärkte Mikrofonausgangsspannung und die Summe der verstärkten Lautsprechereingangsspannungen gegensinnig addiert. Die am Ausgang der Summierschaltung anstehende Differenz- oder Ausgangsspannung wird als Stellgröße dem Lautstärkeregler 10 zugeführt und im vorliegenden Fall mit der Nutzspannung des Niederfrequenzteils multipliziert.
• Ist diese vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung zum Anpassen der Lautstärke der Lautsprecher 11 - 14 an dem am Ort des Mikrofons 18 herrschenden Störgeräuschpegel abgeglichen, so wird die Lautstärke der Lautsprecher 11 - 14 mit zunehmendem Störgeräuschpegel vergrößert bzw. mit abnehmendem Störgeräuschpegel reduziert, so daß der Störabstand des Lautsprechersignals vom Störgeräusch in etwa konstant bleibt und der Kraftfahrzeuginsasse das Rundfunkprogramm stets gleich gut hören kann.
• Zum selbsttätigen Abgleich der Schaltungsanordnung ist eine Steuerschaltung 26 vorgesehen. Vier Steuerausgänge 27 der Steuerschaltung 26 sind mit jeweils einem Steuereingang der Spannungsverstärker 22 - 25, ein Steuerausgang 28 ist mit dem Lautstärkeregler 15 und weitere vier Ausgänge 29 sind mit den vier Ausgängen des Niederfrequenzteils Nf verbunden, also mit den vier, mit dem Niederfrequenzteil verbundenen Eingängen des Lautstärkereglers 10. Ein Eingang 30 der Steuer schaltung 26 ist mit dem Ausgang der Summierschaltung 20, ein Eingang 31 mit dem Ausgang des mit dem Lautstärkeregler 10 verbundenen Ausgangs des Lautstärkestellers 15, ein Eingang 32 mit dem Balanceregler 16 und ein Eingang 33 mit dem Fader 17 verbunden.
• Die Steuerschaltung 26 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Sie weist einen Speicher 34 zur Speicherung von jeweils einen Verstärkungsfaktor 1 1 -für jeden Spannungsverstärker 22 - 25, ein Rechenglied 35 und ein Programmteil 36 auf. Das Rechenglied 35 ist eingangsseitig mit dem Speicher 34 und mit den Eingängen 31 - 33 der Steuerschaltung 26 verbunden und ausgangsseitig an die Steuerausgänge 27 der Steuerschaltung 26 angeschlossen. Das Rechenglied 35 errechnet aus den vom Speicher 34 jeweils getrennt für die einzelnen Spannungsverstärker 22 - 25 abgerufenen Verstärkungsfaktoren OG - ct4 in Abhängigkeit von den Ein-1 4 gangsgrößen an den Eingängen 31 - 33, also von der Einstellung des Lautstärkestellers 15, des Balancereglers 16 und des Faders 17, korrigierte Verstärkungsfaktoren, die getrennt als Steuergrößen den einzelnen Spannungsverstärkern 22 - 25 zugeführt werden.
• Die in dem Speicher 34 abgespeicherten Verstärkungsfaktoren α1 - α4 werden von der Steuerschaltung 26 automatisch und empirisch bestimmt. Hierzu weist der Programmteil 36 einen Programmspeicher 37 und eine Programmablaufsteuerung 38 auf. Durch den Programmteil 36 wird ein automatischer Abgleichvorgang zur Ermittlung der abzuspeichernden Verstärkungsfaktoren °t1 - ot4 in der Weise durchge-1 4 führt, daß jeweils ein Lautsprecherkanal über einen der Ausgänge 29 mit einem Nutzsignal, vorzugsweise mit eingefärbtem Rauschen, belegt wird und bei einer vorgegebenen Lautstärkeeinstellung des Lautstärkestellers 15 die Steuergröße am Steuereingang des diesem Lautsprechers zugeordneten Spannungsverstärkers 22 - 25 solange geändert wird, bis die Stellgröße am Ausgang der Summierschaltung 20 Null wird.
• Dieser Wert der Steuergröße wird zwischengespeichert und der Vorgang der Steuergrößenänderung und Zwischenspeicherung des der Stellgröße Null zugehörigen Steuergrößenwertes wird bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Lautstärkeeinstellungen wiederholt, und am Ende wird der Größte der zwischengespeicherten Steuergrößenwerte als Verstärkungsfaktor in den Speicher 34 eingeschrieben. Dieser Vorgang wird für jeden Lautsprecherkanal durchgeführt, so daß am Schluß der Abgleichprozedur die Verstärkungsfaktoren α1 - α4 im Speicher zur Verfügung stehen. Die Einstellung des Lautstärkestellers- 15 über den Steuerausgang 28 der Steuerschaltung 26 wird dabei so vorgenommen, daß die Lautstärke von einem anfänglich niedrigen Lautstärkepegel schrittweise erhöht wird.
• Die Steuerschaltung 26 weist hierzu einen Signalgenerator 39 zur Generierung des Nutzsignals, vorzugsweise des eingefärbten Rauschens, auf, dessen Ausgang über einen Multiplexer 40 mit einem der Ausgänge 29 der Steuerschaltung 26 verbindbar ist.
• Der Multiplexer 40 wird von der Ablaufsteuerung 38 gesteuert, ebenso wie der Signalgenerator 39 gestartet wird. Die Ablaufsteuerung 38 steuert weiter ein Stellglied 41, das über den Ausgang 28 der Steuerschaltung 26 auf den Lautstärkesteller 15 wirkt. Ein Ausgang der Ablaufsteuerung 38 ist über einen weiteren Multiplexer 42 auf einen der vier Steuerausgänge 27 der Steuerschaltung 26 legbar.
• An diesem Ausgang der Programmablaufsteuerung erscheint eine sukzessiv veränderbare Steuergröße ffiit die während des Abgleichvorgangs an dem ausgewählten Spannungsverstärker 22 - 25 liegt. Dieser Ausgang der Programmablaufsteuerung 38 ist über einen elektronischen Schalter 43 mit dem Eingang eines Maximumsuchers 44 verbunden, dessen Ausgang an dem Signaleingang des Speichers 34 angeschlossen ist. Da der Speicher 34 aus vier Teilspeichern besteht, in denen jeweils ein VerstärkungsfaktorDCi abgespeichert wird, wird der Ausgang des Maximumsuchers 44 über einen weiteren Multiplexer 45 an den jeweiligen Signaleingang des Teilspeichers angeschlossen. Der Maximumsucher 44 ist an sich bekannt und kann z.B.
• aus einem Komparator und einen auf den einen Eingang des Komparators rückgekoppelten Register bestehen, in welchem jeweils das Ausgangssignal des Komparators zwischengespeichert wird. Ein in dem Speicher 34 eingeschriebenes Ausgangssignal des Maximumsuchers 44, das gleich der an dem Spannungsverstärker angelegten momentanen Steuergröße ist, wird jeweils von dem nächstgrößeren Ausgangs signal oder Steuergrößenwert überschrieben.
• Der elektronische Schalter 43 wird von einem Nullspannungskomparator 46 gesteuert, der dann ein Schließsignal an dem elektronischen Schalter 43 abgibt, wenn die Stellgröße am Ausgang der Summierschaltung 20 und damit am Nullspannungskomparator Null wird.
• Bei geschlossenem Schalter 43 wird der von der Programmablaufsteuerung ausgegebene momentane Steuergrößenwert dafür den Spannungsverstärker 22 - 25 dem Maximumsucher 44 zugeführt.
• Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Schaltungsanordnung nicht nur bei Stereoempfängern sondern auch bei Monoempfängern angewendet werden.
• In diesem Fall ist nur ein Spannungsverstärker zwischen Lautsprechereingang und Summierschaltungseingang vorhanden. Der Addierer 21 entfällt. Im Speicher 34 ist nur ein V rstärkungsfaktor abgespeichert. Die Multiplexer werden durch einfache elektronische Schalter ersetzt oder können ganz entfallen.
• Bei Stereoempfängern mit mindestens zwei Lautsprechern pro Stereokanal, wie sie häufig in Kraftfahrzeugen angetroffen werden, lvann weiterhin die Schaltungsanordnung insofern vereinfacht werden, als nicht jeweils ein Spannungsverstärker pro Lautsprecher sondern nur ein Spannungsverstärker pro Stereokanal, also insgesamt zwei Spannungsverstärker, vorgesehen werden. Die hierbei empirisch ermittelten Verstärkungsfaktoren ergeben jedoch noch keine richtige, die Störgeräuschkomponente kompensierende Gegen spannung am Ausgang der Spannungsverstärker. Die Verstärkungsfaktoren bedürfen bei Faderbetätigung einer Korrektur, wobei der erforderliche Korrekturfaktor ebenfalls durch Abgleich, ausgelöst und gesteuert vom Programmteil, ermittelt wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel, insbesondere für mobile Rundfunkempfänger, wie Autoradios od.dgl.,' mit einem dem Lautsprecher zugeordneten Lautstärkeregler mit darauf einwirkendem manuellen Lautstärkesteller, mit einem zugleich das Störgeräusch und das Lautsprechersignal erfassenden Mikrofon, mit einer die jeweils gleichgerichtete und/oder quadrierte Mikrofonausgangsspannung und Lautsprechereingangsspannung mit entgegengesetzter Polarität verknüpfenden Summierschaltung, deren Ausgang- oder Differenzspannung als Stellgröße dem Lautstärkeregler zugeführt ist, und mit einem im Verbindungszweig von Lautsprechereingang und Summierschaltungseingang angeordneten Spannungsverstärker mit einstellbarer Spannungsverstärkung, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine Steuerschaltung (26) ausgangsseitig mit dem Steuereingang des Spannungsverstärkers (22-25) und eingangsseitig mindestens mit dem Lautstärkesteller (15) verbunden ist, daß die Steuerschaltung (26) einen Speicher (34) zur Speicherung mindestens eines Verstärkungsfaktors ( i 1 - d 4) und ein Rechenglied (35) aufweist, das aus dem abgespeicherten Verstärkungsfaktor (oLl 4) in Abhängigkeit von mindestens der Einstellung des Lautstärkestellers (15) einen korrigierten Verstärkungsfaktor als Steuergröße für den Spannungsverstärker (22-25) errechnet, und daß die Steuerschaltung (26) ein Programmteil (36) mit einem Programmspeicher (37) und einer Programmablaufsteuerung (38) zur automatischen Ermittlung des abgespeicherten Verstärkungsfaktors (ort1 i>C4 - 4) aufweist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, für einen Stereoempfänger mit mindestens einem Lautsprecher pro Stereokanal, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß jedem Lautsprecher (11-14) ein Lautstärkeregler (10) und jedem Stereokanal mindestens ein Spannungsverstärker (22-25) zugeordnet ist, daß die Ausgänge der Spannungsverstärker (22-25) über einen Addierer (21) auf die Summierschaltung (20) geführt sind, daß die Steuerschaltung (26) ausgangsseitig mit jedem Steuereingang der Spannungsverstärker (22-25) und eingangsseitig mit einem Balanceregler (16) verbunden ist, daß der Speicher (34) einen Verstärkungsfaktor (α1 - α4) für jeden Spannungsverstärker (22-25) getrennt enthält und daß das Rechenglied (35) die korrigierten Verstärkungsfaktoren zusätzlich in Abhängigkeit von der Einstellung des Balancereglers (16) bestimmt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Lautsprecher (11,13 bzw. 12,14) pro Stereokanal und ein Überblendregler (17) vorgesehen sind, daß die Steuerschaltung (26) eingangsseitig mit dem Uberblendregler (17) verbunden ist und daß das Rechenglied (35) die korrigierten Verstärkungsfaktoren zusätzlich in Abhängigkeit von der Einstellung des Überblendreglers (16) bestimmt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedem Lautsprecher (11-14) ein Spannungsverstärker (22-25) zugeordnet ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 - 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die gespeicherten Verstärkungsfaktoren (oL1 - d~4) für jeden Stereokanal oder Lautsprecherkanal getrennt ermittelt werden.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerschaltung (26) eingangsseitig mit dem Ausgang der Summierschaltung (20) und ausgangsseitig mit dem Lautstärkesteller (15) verbunden ist und daß zur automatischen Ermittlung der Verstärkungsfaktoren tL1 - 4) jeweils ein Lautsprecherkanal mit einem Nutzsignal, vorzugsweise mit eingefärbtem Rauschen belegbar, und die Steuergröße am Steuereingang des dem Lautsprecherkanal zugehörigen Spannungsverstärkers (22-25) bei einer vorgebbaren Lautstärkeeinstellung solange änderbar ist, bis die Stellgröße am Ausgang der Summierschaltung (20) Null wird, daß dieser Wert der Steuergröße zwischengespeichert wird, daß der Vorgang der Steuergrößenänderung und Zwischenspeicherung des der Stellgröße Null zugehörigen Steuergrößenwertes bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Lautstärkeeinstellungen wiederholbar ist und daß der Größte der zwischengespeicherten Steuergrößenwerte als Verstärkungsfaktor (oil1 - C4) in den Speicher (34) einschreibbar ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lautstärkeeinstellung von einem anfänglich niedrigen Lautstärkepegel schrittweise erhöhbar ist.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerschaltung (26) einen Signalgenerator (39) zur Generierung des Nutzsignals, vorzugsweise des eingefärbten Rauschens, dessen Ausgang wahlweise mit einem er Lautsprecherkanäle verbindbar ist, ein mit dem Lautstärkesteller (15) verbundenes Stellglied (41) zum schrittweisen Verändern der Lautstärkeeinstellung, einen mit dem Ausgang der Summierschaltung (20) verbundenen Nullspannungskomparator (46) und einen Maximumsucher (44) aufweist, der mit einem Ausgang des Programmteils (36) verbunden ist, der seinerseits wahlweise an einen der mit den Spannungsverstärkern (22-25) verbundenen Ausgängen (27) der Steuerschaltung (26) anschließbar ist, und daß der Ausgang des Maximumsuchers (44) mit dem Signaleingang des Speichers (34) verbunden und dem Eingang des Maximumsuchers (44) ein elektronischer Schalter (43) vorgeschaltet ist, der von dem Nullspannungskomparator (46) derart gesteuert ist, daß bei Detektion einer Steuergröße des Wertes Null der Schalter (43) schließt