-
-
Schaltung zum Schutz von Lautsprechern
-
gegen Uberlastung Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Schutz
von Lautsprechern gegen Uberlastung, bei der die von einem Verstärker kommende Tonfrequenzspannung
im Normalfall über den Ruhekontakt eines in seiner ersten Schaltstellung befindlichen
Relais dem Lautsprecher zugeführt wird, während eine aus der Tonfrequenzspannung
durch Gleichrichtung gewonnene Gleichspannung an der Wicklung des Relais liegt und
dieses im Uberlastungsfall in eine zweite Schaltstellung bringt un bei den Lautsprecher
abschaltet, sobald die Spannung ein .iwvorgegebenen kritischen Wert übersteigt.
-
Da Tonfrequenzverstärker meist relativ hohe Ausgangsleistungen haben
und die mit solchen Verstärkern betriebenen Lautsprecher oder Lautsprechergruppen
häufig nur für geringere Leistungen ausgelegt sind, kann die Gefahr bestehen, daß
die Lautsprecher elektrisch und mechanisch überlastet und zerstört werden.
-
Die üblichen elektrischen Sicherungen, die bei einem be-
stimmten
Nennstrom ansprechen und dann die Stromzufuhr unterbrechen, sind als Uberlastungsschutz
für Lautsprecher wenig geeignet, da sie bei impulsförmigen Tonfrequenzsignalen häufig
ausfallen oder zu träge sind und zu spät ansprechen. Man ist deshalb schon dazu
übergegangen, daß insoweit gegebene Problem auf andere Weise zu lösen.
-
So gibt es eine Uberlastungsschutzschaltung (DE-AS 26 24 252), bei
der als FUhler für die Höhe der dem Lautsprecher zugeführten Leistung bzw. Tonfrequenzspannung
eine Zenerdiode verwendet wird. Wenn die gleichgerichtete Tonfrequenzspannung einen
kritischen Wert erreicht hat, welcher der Durchbruchspannung der Zenerdiode entspricht,
wird ein Ikansistor leitend, der als Schalter für den Speisestrom eines Relais dient.
In diesem Uberlastungsfall wird das Relais anziehen Ulld ien Lautsprecher über einen
sich öffnenden Kontakt absciialLen oder den Lautsprecher so lange über einen Vorwiderstand
betreiben, bis das Tonfrequenzsignal wieder auf entsprechend niedrigen und keine
Überlastung bedeutenden Werten liegt.
-
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß solche Schaltungen relativ
empfindlich sind und häufig schon bei nur kurzzeitigen, im Prinzip nicht schädlichen
Überhöhungen des Tonfrequenzsignals ansprechen. Deshalb wurde auch schon vorgeschlagen
(DE-PS 29 33 010), die Schutzschaltung so auszulegen, daß der Lautsprecher erst
dann abgeschaltet wird, wenn
der Mittelwert der dem Lautsprecher
zugeführten Leistung eine bestimmte Zeit lang gleich oder größer ist als die Nennleistung
des Lautsprechers.
-
Nachteilig bei den vorbekannten Lösungen ist es, daß sie schaltungstechnisch
verhältnismäßig aufwendig sind und daß viel elektrische Energie für den Betrieb
der Regelschaltung erforderlich ist, was sich insofern ungünstig auswirkt, als diese
Energie jeweils dem Nutzsignal entnommen wird.
-
Außerdem ist häufig zu beobachten, daß die verwendeten Relais zum
Prellen neigen und keinq definierte Schalstellung einnehmen, wenn die dem Relais
zugeführte Gleichspannung gerade im kritischen Bereich liegt bzw. bleibt und nicht
eindeutig im Sinne eines Überlastungsfalles überhöht ist.
-
Im übrigen ist festzustellen, daß man normalerweise den Verstärker
nicht gleich auf eine niedrigere Leistung einstellen wird, selbst wenn kurzfristig
mehrere, eventuell gefährliche Uberlastungsfälle hintereinander aufgetreten sind
und dann jeweils der Sprach- oder Musikvortrag unterbrochen wurde. Besser wäre es
in dieser Hinsicht, wenn man gleich beim ersten Auftreten eines schädlichen Uberlastungsfalles
gezwungen wäre, die Lautstärke bzw. die Ausgangsleistung des Verstärkers entsprechend
zu reduzieren.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Nachteile
zu beheben und insbesondere eine Lautsprecher-Sckstzschaltung zu schaffen, die einfach
aufgebaut ist, sicher funktioniert und mit geringer Leistung betrieben werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der eingangs erwähnten Schaltung
ausgegangen und diese erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß das Relais ein gepoltes
Relais ist und durch Anlegen einer Rückschalt-Gleichspannung aus der zweiten in
die erste Schaltstellung umschaltbar ist.
-
Aus der Tonfrequenzspannung kann durch Gleichrichtung eine weitere
Gleichspannung zum Aufladen eines Kondensators erzeugt werden, dessen Ladespannung
als Rückschalt-Gleich-Spannung durch Schließen der Kontakte eines Tasters an die
Relai.S.-icklung gelegt werden kann, um das Relais wieder in die erste Schaltstellung
zu bringen und die Schutzschaltung wieder betriebsbereit zu machen.
-
Da ein gepoltes Relais zwei stabile Zustände bzw. Schaltstellungen
hat und nicht zum Prellen neigen wird, ist regelmäßig gewährleistet, daß dieses
Relais bei einem Uberlastungsfall eindeutig in die erwähnte zweite Schaltstellung
gelangen wird. Außerdem reagiert ein gepoltes Relais sehr schnell, auch auf steile
Impulse, so daß die Schaltung nach der Erfindung mit einem flinken Sicherungsautomaten
vergleichbar
ist. Im übrigen ist die Energie, die zum Umschalten
des Relais erforderlich ist, verhältnismäßig klein, so daß nur ein entsprechend
geringer Anteil an Steuerleistung dem Nutzsignal. entnommen und gleichgerichtet
werden muß.
-
Da die erfindungsgemäße Schaltung den Lautsprecher schon nach einmaliger
Überlastung außer Betrieb setzt und nur durch willkürliches Anlegen der Rückschalt-Gleichspannung
an das Relais wieder betriebsbereit gemacht werden kann, ist man gezwungen, den
Verstärker von vornherein in seiner Ausgangsleistung zu reduzieren, wenn man ein
wiederholtes Abschalten des Lautsprechers und die damit verbundenen Störungen vermeiden
will.
-
In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der=Rrfindung
dargestellt, das nachfolgend näher beschriebe-.wird.
-
Das von einem nicht dargestellten Verstärker kommende Tonfrequenzsignal
liegt an den Klemmen 1 und 2 und kann bei der dargestellten ersten Schaltstellung
des Relais direkt zum Lautsprecher 3 gelangen. Dieses gepolte Relais ist in der
Zeichnung durch seine Spule 4 und den Schaltfinger als Kontakt 5 dargestellt.
-
Ein Teil des niederfrequenten Signals wird mit der Diode 6
gleichgerichtet.
Die so entstandene Gleichspannung liegt an der Relaisspule 4 mit bestimmter Polarität
an. Falls die Amplitude des Wechselspannungssianals im Sinne einer Uberlastung einen
vorgegebenen Wert übersteigt, steigt auch die an der Spule 4 liegende Gleichspannung
entsprechend an, sc daß das Relais durch Umkippen in die zweite Schaltuna aebracht
wird und der Relaiskontakt 5 in die gestrichelt dargestellte Position gelangt, also
den Lautsprecher 3 abschaltet.
-
Um dabei den Verstärker nicht im Leerlauf zu betreiben, können bei
der zweiten Schaltstellung ein Lastwiderstand 7 und/oder auch eine Lampe 8 auf den
Ausgang des Verstärkers geschaltet werden. Die Lampe zeigt dann an, daß ein Uberlastungsfall
vorliegt.
-
Zwecks Rückstellung des Relais in die erste Schaltstellunfür den Normalbetrieb
sollte zunächst die Ausgangsleistung des Verstärkers reduziert werden, um dann von
Hand einen Taster 9 zu betätigen, wodurch ein Kondensator 10 über die Relaisspule
4 entladen wird. Hierbei wird die Relaisspule 4 mit einer Spannung von entgegengesetzter
Polarität beaufschlagt, so daß das Relais umschaltet, der Kontakt 5 in die mit ausgezogener
Linie gezeigte Position kommt und der Lautsprecher 3 wieder an die Klemmen 1,2 angeschaltet
wird.
-
Die Ladespannung des Kondensators 10 wird über eine Diode 11 durch
Gleichrichtung aus dem Tonfrequenzsignal erzeugt.
-
Zweckmäßigerweise kommt ein Elektrolytkondensator zur Anwendung. Da
der Kondensator im normalen Betriebszustand quasi im Leerlauf betrieben wird, kann
er leicht eine Ladespannung erreichen, die mit Sicherheit wesentlich größer ist
als die eigentlich nur zum Umschalten des Relais erforderliche Rückschalt-Gleichspannung.
Außerdem sollte auch der Schwellwert der Diode 11 möglichst kleiner als der Schwellwert
der Diode 6 sein, damit immer ein einwandfreies Zurücksetzen des Relais sichergestellt
ist. Weiterhin sollte die Kapazität des Kondensators 10 nicht zu groß sein, falls
man damit rechnen muß, daß eventuell ein Zurücksetzen des Relais schon kurz nach
der Inbetriebnahme der Schaltung erforderlich sein kann.
-
Die diode 6 kann übrigens auch durch eine Zenerdiode ersetzt werden,
so daß man durch entsprechende Auswahl des Diodentyps und des Relais genau den Kippunkt
des Relais festlegen kann. Schließlich wird noch darauf hingewiesen, daß über die
erfindungsgemäße Schutzschaltung auch mehrere Lautsprecher gleichzeitig betrieben
und gegen Überlastung geschützt werden können und daß auch die Möglichkeit besteht,
den oder die Lautsprecher im Uberlastungsfall nicht vollständig abzuschalten, sondern
über einen Vorwiderstand so lange an die Eingangsklemmen anzuschließen, bis das
Relais wieder in die erste Schaltstellung zurückgestellt ist.
-
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Schaltung
als Uberlastschutzschaltung und als Weiche zum Schalten von zwei Lautsprechern bzw.
Lautsprechergruppen zu verwenden, die für unterschiedliche Leistungen ausgelegt
sind. Im Normalbetrieb wird der auf die niedrigere Leistung ausgelegte Lautsprecher
3 betrieben, während im Uberlastungsfall für diesen Lautsprecher über den dann umschaltenden
Relaiskontakt 5 der Lautsprecher 3 abgeschaltet und ein Lautsprecher 12 mit der
höheren Leistung eingeschaltet wird. In diesem Fall könnten der Widerstand 7 und
gegebenenfalls auch die Lampe 8 entfallen, während die sonstigen Funktionen der
Schaltung erhalten bleiben.