DE3524280C2

DE3524280C2 -

Info

Publication number: DE3524280C2
Application number: DE19853524280
Authority: DE
Inventors: Michael 6390 Usingen De Bolz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-06
Filing date: 1985-07-06
Publication date: 1989-01-12
Also published as: EP0213319A2; EP0213319A3; DE3524280A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher mit Membran gegenkopplung über einen induktiven Sensor, mit dem ein aus Bewegung der Membran abgeleitetes elektrisches Signal für die Gegenkopplung erzeugbar ist.The invention relates to a speaker with a membrane negative feedback via an inductive sensor with which an off Movement of the membrane derived electrical signal for the Negative feedback can be generated.

Aus der GB-PS 2 31 972 ist bereits eine Membrangegenkopplung für Lautsprecher bekannt, bei der die in der Schwingspule des dynamischen Lautsprechers während der Bewegung induzierte Gegen-EMK ermittelt und auf das Gitter einer Verstärkerröhre für den Lautsprecher gegengekoppelt wird.From GB-PS 2 31 972 there is already a membrane negative feedback known for speakers, in which the in the voice coil of the dynamic speaker induced during movement Counter-EMF determined and on the grid of an amplifier tube for the loudspeaker.

Bekannt ist auch eine kapazitive Membrangegenkopplung, bei der die Membran metallisiert ist. Dabei befindet sich in geringem Abstand vor der Membran ein möglichst schalldurchlässiges Metallgitter, das mit der metallisierten Membran einen Konden sator bildet, dessen Kapazität durch die Schwingungen der Membran verändert wird (Funkschau 1975, Heft 22, Seite 773 bis 776). Das Metallgitter ist aufwendig zu montieren und störend. Wegen der geringen Kapazität des Kondensators sind geringe Abstände zwischen Membran und Metallgitter und/oder hohe Spannungen zwischen beiden Bauteilen notwendig. Bei hohen Spannungen müssen besondere Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, während durch zu geringe Abstände Berührungen zwischen den Bauteilen und damit Kurzschlüsse hervorgerufen werden können.A capacitive membrane negative feedback is also known, in which the membrane is metallized. It is in low The distance in front of the membrane is as sound permeable as possible Metal grid that condenses with the metallized membrane sator, whose capacity is determined by the vibrations of the Membrane is changed (Funkschau 1975, Issue 22, page 773 to 776). The metal grille is complex to assemble and annoying. Because of the low capacitance of the capacitor, they are small Clearances between membrane and metal grid and / or high Tensions between the two components are necessary. At high Tensions must take special security measures become, while contact between the components and thus short circuits can.

Bei einem aus dem DE-GM 84 23 528 bekannten Lautsprecher mit Membrangegenkopplung ist auf der Lautsprechermembran zumindest ein Mikrofon befestigt, das sich mit der Membran bewegt. Mit dem Mikrofon soll eine Gegenkopplungsspannung erzeugt werden, die von der Laufzeit des von der Membran erzeugten Schalls nicht mehr störend beeinflußt wird. Durch das Mikrofon wird die Masse der Membran erhöht. Außerdem sind Anschlußleitungen zwischen dem Mikrofon und der ortsfest gegenüber der Membran angeordneten Verstärkerschaltung vorzusehen.With a speaker known from DE-GM 84 23 528 Membrane negative feedback is at least on the speaker cone attached a microphone that moves with the membrane. With a negative feedback voltage is to be generated for the microphone, the duration of the sound generated by the membrane is no longer disturbed. Through the microphone the mass of the membrane increases. There are also connecting lines between the microphone and the stationary opposite the membrane to provide arranged amplifier circuit.

Aus der DE-PS 32 37 262 ist ein Lautsprecher mit Membrangegenkopplung bekannt, bei dem ein Hall-Element mit der Membran verbunden ist. Das Hall-Element kann dabei z. B. an der Membran angeklebt sein. Um ein dem Verschiebeweg der Membran proportionales Ausgangssignal zu erhalten, ist das Hall-Element auf einem mit der Membran verbundenen Träger angeordnet. Dem Hall-Element steht ein ortsfester Magnet gegenüber. Das Hall-Element ist über vier Anschlußdrähte mit der Stromversorgung und der Verstärkerschaltung für den Lautsprecher verbunden.From DE-PS 32 37 262 is a speaker with membrane negative feedback known in which a Hall element with the membrane connected is. The Hall element can z. B. on the membrane be glued. To be proportional to the displacement of the membrane To get the output signal, the Hall element is on a carrier connected to the membrane. The Hall element is opposed by a fixed magnet. The Hall element is connected to the power supply via four connecting wires and the amplifier circuit for the speaker.

Bekannt ist ferner ein Lautsprecher mit einem induktiven Sensor, der als feststehende Spule oder als anderes, feststehendes magnetfeldempfindliches Bauelement ausgebildet ist. Die Spule oder das andere magnetfeldempfindliche Bauelement sind im Bereich des magnetischen Streufelds der Schwingspule montiert. Bei Mittel- und Hochtonlautsprechern befindet sich die Spule vor der Kalotte der Membran. Bei Tieftonlautsprechern werden zwei Spulen in Reihe geschaltet, von denen die eine vor der Kalotte der Membran angebracht ist, während die andere auf der Rückseite des Lautsprechers auf dem Magneten befestigt ist. Wenn der Magnetkern des Lautsprechers eine Bohrung aufweist, ist die Spule in der Bohrung angebracht. Die Spule muß eine möglichst große Induktivität haben, damit die Grenzfrequenz des Gegenkopplungskreises niedrig wird. Eine große Induktivität läßt sich bei einer Spule mit zahlreichen Windungen erreichen. Damit ergeben sich größere Abmessungen. Die Spule muß bei Lautsprechern ohne hohlen Magneten vor der Kalotte symmetrisch zur Mittelachse der Schwingspule ortsfest angebracht werden. Hierfür ist ein beträchtlicher Aufwand notwendig (DE-OS 34 45 572).Also known is a loudspeaker with an inductive sensor, the as a fixed coil or as another, fixed magnetic field sensitive component is formed. The Coil or the other magnetic field sensitive component mounted in the area of the stray magnetic field of the voice coil. In the case of mid-range and high-range speakers, the Coil in front of the calotte of the membrane. With woofers two coils are connected in series, one of which is in front the dome of the membrane is attached while the other is on attached to the back of the speaker on the magnet is. If the speaker’s magnetic core has a hole, the coil is installed in the hole. The coil must have as large an inductance as possible so that the cutoff frequency of the negative feedback circuit becomes low. A big Inductance can be found in a coil with numerous turns to reach. This results in larger dimensions. The For speakers without hollow magnets, the coil must be in front of the Dome fixed symmetrical to the central axis of the voice coil be attached. This requires considerable effort (DE-OS 34 45 572).

Aus der US-PS 28 60 183 sind ebenfalls Lautsprecheranordnungen mit Einrichtung zur Erzeugung je einer der Membranbewegung entsprechenden Gegenkopplungsspannung bekannt. Eine dieser Lautsprecheranordnungen enthält einen feststehenden, mit einer Spule bewickelten U-förmigen Magneten, vor dessen Schenkeln eine metallische Lautsprechermembran angeordnet ist. In der Mitte zwischen den Schenkeln des Magneten befindet sich ein weiterer stabförmiger Magnet mit einer Spule, in der bei Bewegung der Membran eine Spannung induziert wird, die auf einen der Lautsprecherspule vorgeschalteten Verstärker zurückgekoppelt wird.From the US-PS 28 60 183 are also speaker arrangements with device for generating one of the membrane movements corresponding negative feedback voltage known. One of these Loudspeaker arrangements include a fixed, with a Coil wound U-shaped magnet, in front of its legs a metallic speaker membrane is arranged. In the There is a middle between the legs of the magnet Another rod-shaped magnet with a coil in which when moving a voltage is induced on the membrane, amplifier connected upstream of the loudspeaker coil becomes.

Schließlich ist es bekannt, die Schwingspule eines elektrodynamischen Lautsprechers in einem Zweig einer Brückenschaltung anzuordnen, an deren Brückendiagonale ein der Geschwindigkeit der Schwingspule proportionales Signal abgegriffen wird. Bei Geschwindigkeitsgegenkopplung wird das Signal der Brückendiagonale direkt zur Gegenkopplung des Verstärkers des Lautsprechers benutzt. Bei Bewegungsgegenkopplung oder Beschleunigungsgegenkopplung wird das Signal der Brückendiagonale zunächst integriert oder differenziert, bevor es dem Verstärker zugeführt wird ("radio fernsehen elektronik" 30 (1981), Heft 1, S. 45-48).Finally, it is known to be the voice coil of an electrodynamic Loudspeaker in a branch of a bridge circuit to arrange, on the bridge diagonal one of the speed the signal proportional to the voice coil is tapped. At Speed negative feedback becomes the signal of the bridge diagonal directly to the negative feedback of the loudspeaker amplifier used. With negative feedback or acceleration negative feedback the signal of the bridge diagonal is first integrated or differentiated before the amplifier is supplied ("radio television electronics" 30 (1981), booklet 1, pp. 45-48).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher mit Membrangegenkopplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das aus der Bewegung der Membran gewonnene Signal ohne unerwünscht hohe Spannungen, ohne Anschlußleitungen zur Membran und ohne die Gefahr von Kurzschlüssen bei einer etwaigen Berührung von Membran und Sensor mit hoher Linearität in Abhängigkeit von der Bewegungsamplitude der Membran erzeugt wird.The invention has for its object a speaker to create with membrane negative feedback of the type mentioned at the beginning, where the signal obtained from the movement of the membrane without undesirably high voltages, without connecting cables for Membrane and without the risk of short circuits in a possible Touching membrane and sensor with high linearity generated depending on the movement amplitude of the membrane becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor ein gegenüber der Membran ortsfester, durch die zumindest teilweise metallische, metallisierte oder mit einem Metallplättchen versehene Membran bedämpfbarer Hochfrequenzoszillator ist, dessen für die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Hochfrequenzpegels notwendiger Strom zur Erzeugung des elektrischen Signals gemessen wird. Bei einem derartigen Lautsprecher läßt sich dem ortsfesten Hochfrequenzoszillator ein bewegungsabhängiges Signal entnehmen, wobei die Membran durch den Sensor in ihrer Masse praktisch nicht verändert wird. Es sind auch keine aufwendigen Maßnahmen zur Verbindung von mit der Membran beweglichen elektrischen Bauteilen mit ortsfesten Schaltungsteilen notwendig. Da das Signal sich durch die Bewegung der Membran auch bei niedrigen Pegeln hinreichend stark ändert, werden keine hohen Spannungen be nötigt. Es erübrigen sich daher die bei höheren Spannungen notwendigen Aufwendungen für starke Isolierung und große Luft- bzw. Kriechstrecken zwischen spannungsführenden Teilen.This object is achieved in that the Sensor a stationary with respect to the membrane, through which at least partially metallic, metallized or with a Membrane can be dampened with metal plates High frequency oscillator is the one for the Maintaining a constant radio frequency level necessary electricity to generate the electrical Signal is measured. With such a Speaker can be the fixed high-frequency oscillator take a motion-dependent signal, taking the membrane through the sensor in its mass is practically not changed. There are also no complex connection measures of electrical components movable with the membrane Fixed circuit parts necessary. Because the signal itself due to the movement of the membrane even at low levels changes sufficiently strong, no high voltages will be compelled. There is therefore no need for higher voltages necessary expenses for strong insulation and large air or creepage distances between live parts.

Vorzugsweise enthält der Sensor einen Schwingkreis mit einer Spule, deren Spulenfeld durch Annäherung der zumindest teil weise metallischen, metallisierten oder mit einem Metallplätt chen versehenen Membran veränderbar ist. Das metallische Teil, durch dessen Position gegenüber dem Sensor das Spulenfeld mehr oder weniger stark beeinflußt wird, muß bei dieser Anordnung nicht aus ferromagnetischem Material bestehen.The sensor preferably contains an oscillating circuit with a Coil, the coil field by approximation of the at least part wise metallic, metallized or with a metal plate Chen provided membrane is changeable. The metallic part, by its position in relation to the sensor, the coil field more or less affected by this arrangement do not consist of ferromagnetic material.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens enthält der Sensor einen Hochfrequenzoszillatorteil als Regelstrecke für einen eine gleichbleibende Hochfrequenzschwingung bei unterschied lichen Abständen zwischen der Spule und der Membran aufrecht erhaltenden Regler, wobei die Stromaufnahme des Sensors für die Erzeugung des elektrischen Signal gemessen wird. Bei dieser Ausbildung wird die Schwingung des Hochfrequenzoszil latorteils geregelt. Bei steigender Bedämpfung des Schwing kreises wird mit geringer werdendem Abstand zwischen Spule und metallischem Teil die Oszillatorschwingung durch eine größere Verstärkung mit Hilfe des Reglers aufrechterhalten. Die größere Verstärkung führt zu einem höherem Stromverbrauch, der für die Erzeugung des Gegenkopplungssignals gemessen wird.In a further development of the inventive concept, the sensor contains a high-frequency oscillator part as a controlled system for one a constant high frequency oscillation with difference distances between the coil and the membrane upright receiving controller, the current consumption of the sensor for the generation of the electrical signal is measured. At this training becomes the vibration of the high-frequency oscillator regulated part of the generator. With increasing damping of the oscillation circle becomes smaller as the distance between the coil and metallic part the oscillator vibration by a larger one Maintain gain with the controller. The greater gain leads to higher power consumption, the is measured for the generation of the negative feedback signal.

Vorzugsweise schwingt der Hochfrequenzoszillatorteil mit einem elektrischen Wechselfeld im Bereich von etwa 1,5 MHz. Bei höheren Frequenzen kann der Oszillatorteil kleinere Ab messungen aufweisen. Der Raumbedarf für die Anbringung des Hochfrequenzoszillatorteils im Lautsprecher ist daher gering.The high-frequency oscillator part preferably oscillates with one electrical alternating field in the range of about 1.5 MHz. At Higher frequencies, the oscillator section can be smaller have measurements. The space required for the attachment of the The high-frequency oscillator part in the loudspeaker is therefore low.

Zweckmäßigerweise sind der Regler und wenigstens teilweise der Hochfrequenzoszillatorteil als eine integrierte Schaltung ausgebildet. Aufgrund der Verbindung dieser Bauteile in einer integrierten Schaltung wird eine Anordnung mit geringem Volu men erhalten, die sich auf einfache Weise im Lautsprecher montieren läßt.The controller and, at least in part, the are expedient High frequency oscillator part as an integrated circuit educated. Due to the connection of these components in one integrated circuit becomes an arrangement with low volu men who are easily in the speaker can be assembled.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Spule einen Kern auf, dessen Enden einen offenen magnetischen Weg begrenzen, in dem die zumindest teilweise metallische, metallisierte oder mit dem Metallplättchen versehene Membran angeordnet und den Enden des Kerns zugewandt ist. Durch eine entsprechende Formgebung der offenen Enden des Kern ist es möglich, die Empfindlichkeit des Sensors festzulegen.According to a preferred embodiment of the invention, the Coil a core, the ends of which are open magnetic Limit the way in which the at least partially metallic, metallized membrane or provided with the metal plate arranged and facing the ends of the core. By a it is appropriate shaping of the open ends of the core possible to set the sensitivity of the sensor.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der vom Sensor aufgenommene Strom durch einen Widerstand meßbar, dessen Spannungsabfall an den Eingang eines Verstärkers gelegt ist, der über ein Differenzierglied und/oder ein Integrier glied und/oder ein Proportionalglied die Gegenkopplungs spannung einem den Lautsprecher speisenden Verstärker zuführt.In a particularly advantageous embodiment, the is from Sensor current can be measured by a resistor, whose voltage drop is applied to the input of an amplifier is that of a differentiator and / or an integrator link and / or a proportional link the negative feedback voltage to an amplifier feeding the loudspeaker.

Vorzugsweise liegt die Stärke des Metallplättchens oder der Metallschicht auf der Membran oder der metallisierten Membran zwischen 1 µm und 100 µm. Der Abstand zwischen der Membran in ihrer Ruhelage und den Enden der Spule beträgt zweckmäßiger weise 1 bis 5 mm. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Membran aus Titan herzustellen.Preferably, the thickness of the metal plate or the Metal layer on the membrane or the metallized membrane between 1 µm and 100 µm. The distance between the membrane in their rest position and the ends of the coil is more appropriate wise 1 to 5 mm. It has proven to be beneficial Manufacture membrane from titanium.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind:The invention is described below with reference to exemplary embodiments len explained in more detail, which are shown in the drawing:

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in teilweise geschnittener, stark vereinfachter Darstellung eine Seitenansicht eines Mittel ton-Lautsprechers mit einem induktiven Sensor, Fig. 1, partly in section, highly simplified diagram showing a side view of a center sound speaker with an inductive sensor,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des induktiven Sensors, Fig. 2 is a block diagram of the inductive sensor,

Fig. 3 ein Schaltbild des Gegenkopplungskreises eines mit einem induktiven Sensor versehenen Laut sprechers, Fig. 3 is a circuit diagram of the negative feedback circuit of an inductive sensor with a provided speaker

Fig. 4 in schematischer Darstellung Einzelheiten des induktiven Sensors, Fig. 4 shows a schematic representation of details of the inductive sensor,

Fig. 5 eine Fig. 1 entsprechende Seitenansicht eines Hochton-Lautsprechers mit einem induktiven Sensor, Fig. 5 is a Fig. 1 corresponding side view of a treble loudspeaker with an inductive sensor,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Seitenansicht eines Tiefton-Lautsprechers mit einem an einer ande ren Stelle angebrachten induktiven Sensor und Fig. 6 is a Fig. 5 corresponding side view of a bass speaker with an inductive sensor attached at another location and

Fig. 7 ein Schaltbild eines Hochfrequenzoszillators mit einem Regler. Fig. 7 is a circuit diagram of a high frequency oscillator with a controller.

In Fig. 1 ist ein Mittelton-Lautsprecher 1 mit einem konischen Lautsprecherkorb 2 und einer an diesem aufgehängten Membran 3 dargestellt. Der Lautsprecher 1 enthält einen Topfmagneten 4 mit einem darin konzentrisch angeordneten Magnetkern 5, der durch einen Ringspalt 6 von der Innenwand des Topfmagneten 4 getrennt ist. In dem Ringspalt 6 erstreckt sich ein magne tisches Feld zwischen dem Magnetkern 5 und dem Topfmagneten 4 vorwiegend in radialer Richtung. Die Membran 3, die durch eine nachgiebige Randeinspannung 7 mit dem Lautsprecherkorb 2 ver bunden ist, kann sich in axialer Richtung des Lautsprechers 1 leicht bewegen. Die Membran 3 weist eine, der Stirnseite 9 des Magnetkerns 5 gegenüberliegende Kalotte 8 auf.In Fig. 1, a mid-range speaker 1 is shown with a conical speaker basket 2 and a membrane 3 suspended thereon. The loudspeaker 1 contains a pot magnet 4 with a magnetic core 5 arranged concentrically therein, which is separated from the inner wall of the pot magnet 4 by an annular gap 6 . In the annular gap 6 , a magnetic field extends between the magnetic core 5 and the pot magnet 4 predominantly in the radial direction. The membrane 3 , which is connected to the speaker basket 2 by a resilient edge clamping 7 , can move easily in the axial direction of the speaker 1 . The membrane 3 has a dome 8 opposite the end face 9 of the magnetic core 5 .

Auf der Stirnseite 9 des Magnetkerns 5 ist ein induktiver Sensor 10 befestigt. Dies kann z. B. durch Kleben erfolgen. Der Sensor 10 ist als Hochfrequenzoszillator ausgebildet und gegenüber der Membran 3 ortsfest angeordnet. Auf der dem Sensor 10 axial gegenüberliegenden Stelle der Kalotte 8 der Membran 3 ist ein dünnes Metallplättchen 11 befestigt. Es ist auch möglich, daß zumindest an dieser Stelle die Membran 3 mit einer aufgebrachten Metallschicht versehen ist. Die Membran 3 kann im übrigen zumindest an der dem Sensor 10 gegenüberlie gende Stelle aus Metall bestehen. Die Stärke des Metallplätt chens 11, der Metallschicht oder die Stärke der metallisierten Membran liegt vorzugsweise zwischen 1 µm und 100 µm.An inductive sensor 10 is attached to the front side 9 of the magnetic core 5 . This can e.g. B. done by gluing. The sensor 10 is designed as a high-frequency oscillator and is arranged stationary with respect to the membrane 3 . A thin metal plate 11 is fastened on the point of the calotte 8 of the membrane 3 axially opposite the sensor 10 . It is also possible that the membrane 3 is provided with an applied metal layer at least at this point. The membrane 3 can also be made of metal, at least at the point opposite the sensor 10 . The thickness of the metal plate 11 , the metal layer or the thickness of the metallized membrane is preferably between 1 μm and 100 μm.

Durch das Metallplättchen 11 bzw. die Metallschicht oder metallische Membran 3 wird der Sensor 10 je nach der Größe des Abstands mehr oder weniger stark bedämpft. Es wird jedoch eine gleichbleibende Hochfrequenzschwingung aufrechterhalten. Hierfür muß je nach dem Grad der Bedämpfung mehr oder weniger Energie in den Sensor 10 eingespeist werden. Der Strom für die Aufrechterhaltung der gleichbleibenden Hochfrequenzschwingung wird zur Erzeugung des für die Gegenkopplung notwendigen Signals gemessen. Durch die Schwingung der Membran 3 treten Abstandsänderungen zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplätt chen 11 bzw. den diesem entsprechenden Metallteilen auf. Diese Abstandsänderungen rufen über den unterschiedlichen Grad der Bedämpfung entsprechende Ströme zur Aufrechterhaltung der gleichbleibenden Hochfrequenzschwingung hervor.Depending on the size of the distance, the sensor 10 is more or less strongly damped by the metal plate 11 or the metal layer or metallic membrane 3 . However, a constant high-frequency oscillation is maintained. Depending on the degree of damping, more or less energy must be fed into the sensor 10 for this purpose. The current for maintaining the constant high-frequency oscillation is measured to generate the signal necessary for the negative feedback. The vibration of the membrane 3 causes changes in distance between the sensor 10 and the metal plate 11 or the metal parts corresponding to this. These changes in distance cause corresponding currents to maintain the constant high-frequency oscillation via the different degrees of damping.

Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der induktive Sensor 10 im wesentlichen aus einem Hochfrequenzoszillatorteil 12 und einem Regler 13 aufgebaut. Der Hochfrequenzoszillatorteil 12 führt hochfrequente Schwingungen aus, deren Frequenz vorzugsweise etwa 1,5 MHz beträgt. Es sind aber auch tiefere Frequenzen möglich. Die ungeregelte Schwingungsamplitude ist ein Maß für den Abstand des Sensors 10 zum Metallplättchen 11 bzw. den an dessen Stelle angeordneten Metallteilen. Der Hochfrequenzos zillatorteil 12 ist mit dem Regler 13 derart verbunden, daß der Regler 13 die Schwingungsamplitude feststellt und durch Änderung der Verstärkung der Oszillatorspannung diese auf einem gleichbleibenden Wert hält. Die verstärkende Eigenschaft des Reglers 13 ist in Fig. 2 durch ein Dreieck dargestellt. Der Oszillatorteil 12 und der Regler 13 sind in Reihe über einen Widerstand 14 an eine Spannungsquelle 15 gelegt. As can be seen in FIG. 2, the inductive sensor 10 is essentially constructed from a high-frequency oscillator part 12 and a controller 13 . The high-frequency oscillator part 12 executes high-frequency vibrations, the frequency of which is preferably approximately 1.5 MHz. However, lower frequencies are also possible. The unregulated vibration amplitude is a measure of the distance of the sensor 10 from the metal plate 11 or the metal parts arranged in its place. The Hochfrequenzos zillatorteil 12 is connected to the controller 13 such that the controller 13 detects the oscillation amplitude and by changing the amplification of the oscillator voltage keeps it at a constant value. The reinforcing property of the controller 13 is represented in FIG. 2 by a triangle. The oscillator part 12 and the controller 13 are connected in series via a resistor 14 to a voltage source 15 .

Die dem Abstand zwischen Sensor 10 und Metallplättchen 11 pro portionale Verstärkung des Reglers 13 wirkt sich in einem entsprechenden Strom aus, der am Widerstand 14 einen Span nungsabfall erzeugt, der entweder unmittelbar oder mittelbar das elektrische Signal für die Gegenkopplungsspannung ist.The distance between the sensor 10 and metal plate 11 per proportional gain of the controller 13 has an effect in a corresponding current that generates a voltage drop across the resistor 14 , which is either directly or indirectly the electrical signal for the negative feedback voltage.

Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit dem Widerstand 14 , der Spannungsquelle 15 und einem Verstärker 16 für den Lautsprecher 1. Der Widerstand 14 ist in Reihe mit der Spannungsquelle 15 an die Zuleitungen 17, 18 des Sensors 10 gelegt. Parallel zum Widerstand 14 ist der Eingang eines Verstärkers 19 geschaltet, der ausgangsseitig über ein Diffe renzierglied 20, ein Integrierglied 21 und ein Proportional glied 22 einen weiteren, nicht näher bezeichneten Verstärker speist, dessen Ausgang über einen einstellbaren Widerstand 23 auf den einen Eingang des Verstärkers 16 rückgekoppelt ist. Das Differenzierglied 20, das Integrierglied 21 und das Pro portionalglied 22 sind zur Einstellung eines Differenzier-, Integrier- oder Proportionalverhaltens der Membran 3 bestimmt. Die Glieder 20 bis 22 können je nach Bedarf vorgesehen werden und unter Umständen auch im Rückkopplungszweig des Verstärkers 19 eingefügt sein. Der Verstärker 16 speist ausgangsseitig die Anschlüsse 24, 25 einer nicht näher bezeichneten, mit der Mem bran 3 verbundenen Schwingspule. FIG. 3 shows a circuit arrangement with the resistor 14, the voltage source 15 and an amplifier 16 for the speaker 1. The resistor 14 is connected in series with the voltage source 15 to the leads 17, 18 of the sensor 10 . In parallel to the resistor 14 , the input of an amplifier 19 is connected, the output side via a diffeering element 20 , an integrating element 21 and a proportional element 22 feeds a further amplifier, not specified, the output of which via an adjustable resistor 23 to the one input of the amplifier 16 is fed back. The differentiating element 20 , the integrating element 21 and the proportional element 22 are intended for setting a differentiating, integrating or proportional behavior of the membrane 3 . The links 20 to 22 can be provided as required and, under certain circumstances, can also be inserted in the feedback branch of the amplifier 19 . The amplifier 16 feeds the connections 24, 25 of an unspecified, connected to the membrane 3 voice coil.

Der in Fig. 4 schematisch dargestellte induktive Sensor 10 besteht aus dem Hochfrequenzoszillatorteil 12 und einem nicht näher bezeichneten Schwingkreis, der eine Spule 26 aufweist, die mit einem Kern 27 ausgestattet ist. Der Kern 27 ist Teil eines magnetischen Kreises, der eine an den Enden 28, 29 des U-förmigen Kern 27 beginnende Luftstrecke umfaßt. In dieser Luftstrecke bewegt sich das Metallplättchen 11 und bedämpft dabei je nach dem Abstand zu den Enden 28, 29 das Wechselfeld des Schwingkreises mehr oder weniger stark. Der Kern 27 nebst Spule 26 sind vorzugsweise im Gehäuse des Sensors 10 angeord net, wobei die Enden 28, 29 in Höhe einer Seite liegen, die dem Metallplättchen 11 zugewandt ist. Durch die Form der beiden Enden 28, 29 ist es möglich, den Verlauf der am Wider stand 14 abfallenden Spannung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Enden 28, 29 und dem Metallplättchen 11 eine gewünschte Form zu geben. Der Abstand zwischen den Enden 28, 29 und dem Metallplättchen 11 beträgt in der Ruhelage der Membran 3 etwa 1 mm bis 5 mm.The inductive sensor 10 shown schematically in FIG. 4 consists of the high-frequency oscillator part 12 and an oscillating circuit (not described in more detail) which has a coil 26 which is equipped with a core 27 . The core 27 is part of a magnetic circuit which comprises an air gap beginning at the ends 28, 29 of the U-shaped core 27 . The metal plate 11 moves in this air gap and, depending on the distance to the ends 28, 29, dampens the alternating field of the resonant circuit to a greater or lesser extent. The core 27 together with the coil 26 are preferably angeord net in the housing of the sensor 10 , the ends 28, 29 being at the level of one side which faces the metal plate 11 . Due to the shape of the two ends 28, 29 , it is possible to give the shape of the voltage dropping at the counter 14 depending on the distance between the ends 28, 29 and the metal plate 11 to give a desired shape. The distance between the ends 28, 29 and the metal plate 11 is approximately 1 mm to 5 mm in the rest position of the membrane 3 .

Die Fig. 5 zeigt einen Hochton-Lautsprecher 30, bei dem der Sensor 10 in der Mitte der Stirnseite 9 des Magnetkern 5 befestigt ist. Das Metallplättchen 11 befindet sich in der Mitte der die Stirnseite überspannenden Kalotte 8 der Membran 3, wie dies ähnlich in bezug auf den in Fig. 1 gezeigten Mittelton-Lautsprecher beschrieben worden ist. FIG. 5 shows a treble loudspeakers 30, wherein the sensor is of the magnetic core 5 is mounted 10 in the center of the end face 9. The metal plate 11 is located in the middle of the calotte 8 of the membrane 3 spanning the end face, as has been similarly described with reference to the mid-range loudspeaker shown in FIG. 1.

In der Fig. 6 ist ein Tiefton-Lautsprecher 31 dargestellt. Das Metallplättchen 11 befindet sich bei diesem Lautsprecher 31 im Bereich der konischen Wand der Membran 3. Auf dem Lautspre cherkorb 2 ist der Sensor 10 mittels eines Trägers 32 so befestigt, daß sich der Sensor 10 und das Metallplättchen 11 im Abstand von etwa 1 bis 5 mm gegenüberstehen.In FIG. 6, a bass loudspeaker 31 is illustrated. The metal plate 11 is located in this speaker 31 in the region of the conical wall of the membrane 3 . On the speaker cherkorb 2 , the sensor 10 is fastened by means of a carrier 32 so that the sensor 10 and the metal plate 11 face each other at a distance of about 1 to 5 mm.

Der in Fig. 7 gezeigte Hochfrequenzoszillatorteil 12 des Sensors 10 enthält einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor 33, in dessen Kollektorkreis ein Parallelschwing kreis aus der Spule 26 und einer Kapazität 34 angeordnet ist. Im Emitterkreis des Transistors 33 befindet sich ein Emitter widerstand 35. Im Basiskreis ist eine Rückkopplungsinduktivi tät 36 vorgesehen, deren Enden je an die Basis des Transistors 33 und an den Abgriff eines aus zwei Widerständen 37, 38 bestehenden Spannungsteilers gelegt sind. Parallel zum Wider stand 38 liegt ein Überbrückungskondensator 39.The high-frequency oscillator part 12 of the sensor 10 shown in FIG. 7 contains a transistor 33 operated in an emitter circuit, in the collector circuit of which a parallel resonant circuit comprising the coil 26 and a capacitor 34 is arranged. In the emitter circuit of transistor 33 there is an emitter resistor 35 . In the base circuit, a feedback inductance 36 is provided, the ends of which are each connected to the base of the transistor 33 and to the tap of a voltage divider consisting of two resistors 37, 38 . In parallel to the opposing stand 38 is a bypass capacitor 39 .

Die Oszillatorspannung wird am Kollektorkreis des Transistors 33 abgegriffen und im Regler 13 über einen Kondensator 40 mittels eines als Diode geschalteten Transistors 41 gleichge richtet und durch einen als Emitterfolger geschalteten weite ren Transistor 42, in dessen Emitterkreis ein weiterer Konden sator 48 angeordnet ist, geglättet. Der Emitter des Transi stors 42 ist über eine Diode 43 und einen Emitterwiderstand 44 an einen Pol 45 der Spannungsquelle 15 gelegt. Der Kollektor des Transistors 42 ist über den Widerstand 14 mit dem anderen Pol 46 der Spannungsquelle 15 verbunden. Parallel zum Emitter widerstand 35 liegt die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekt transistors 47, dessen Gate-Elektrode mit dem Kondensator 48 verbunden ist. Die gleichgerichtete Oszillatorspannung bewirkt über den Feldeffekttransistor 47 eine solche Gegenkopplung im Hochfrequenzoszillatorteil 12, daß die Oszillatorspannung etwa konstant gehalten wird. Die gleichgerichtete Oszillatorspan nung ist ein Maß für den Abstand zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplättchen 11. Der Hochfrequenzoszillatorteil 12 bildet die Regelstrecke für den Regler 13, der über den Feld effekttransistor 47 die Verstärkung im Oszillator als Regel größe beeinflußt. Die Bedämpfung, d. h. der Abstand zwischen Spule 26 und Metallplättchen 11 ist die Störgröße. Der über den Widerstand 14 fließende Strom ist ein Maß für den jeweili gen Abstand des Sensors 10 vom Metallplättchen 11.The oscillator voltage is tapped at the collector circuit of transistor 33 and rectified in regulator 13 via a capacitor 40 by means of a transistor 41 connected as a diode and smoothed by a further transistor 42 connected as an emitter follower, in the emitter circuit of which another capacitor 48 is arranged. The emitter of the transistor 42 is connected via a diode 43 and an emitter resistor 44 to a pole 45 of the voltage source 15 . The collector of transistor 42 is connected via resistor 14 to the other pole 46 of voltage source 15 . Parallel to the emitter resistor 35 is the drain-source path of a field effect transistor 47 , the gate electrode of which is connected to the capacitor 48 . The rectified oscillator voltage causes such negative feedback in the high-frequency oscillator part 12 via the field effect transistor 47 that the oscillator voltage is kept approximately constant. The rectified oscillator voltage is a measure of the distance between the sensor 10 and the metal plate 11 . The high-frequency oscillator part 12 forms the controlled system for the controller 13 , which affects the amplification in the oscillator as a control variable via the field effect transistor 47 . The damping, ie the distance between coil 26 and metal plate 11 is the disturbance variable. The current flowing through the resistor 14 is a measure of the respective distance of the sensor 10 from the metal plate 11 .

Durch die Höhe der Frequenz des Sensors 10 ist es möglich, eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, d. h. Membranbewegun gen von 10 bis 50 µm sind noch meßbar. Die Masse der Membran 3 wird praktisch nicht vergrößert. Wenn die Membran 3 aus Titan besteht, kann auf das Metallplättchen 11 verzichtet werden. Due to the height of the frequency of the sensor 10 , it is possible to achieve a high sensitivity, ie membrane movements of 10 to 50 μm are still measurable. The mass of the membrane 3 is practically not increased. If the membrane 3 is made of titanium, the metal plate 11 can be dispensed with.

Zur Justierung kann der Sensor 10 auf einer Hülse 49 angeord net sein, die in einer Bohrung im Magnetkern 5 verstellbar eingesetzt ist. Die an der Spitze des Magnetkerns 5 angeord nete, z. B. mit einem Gewinde in Achsrichtung verstellbare Hülse 49, trägt an ihrem, über den Magnetkern 5 hinausragenden Ende den als integrierten Schaltkreis mit einer Spule ausge bildeten Sensor 10.For adjustment, the sensor 10 can be angeord net on a sleeve 49 which is adjustably inserted in a bore in the magnetic core 5 . The angeord Nete at the top of the magnetic core 5 , z. B. with a thread in the axial direction adjustable sleeve 49 , carries at its, protruding beyond the magnetic core 5 end as an integrated circuit with a coil formed sensor 10th

Als Sensor 10 kann beispielsweise ein induktiver Geber ver wendet werden, der unter der Type 921LC2 von der Fa. Honeywell hergestellt und vertrieben wird. Bei diesem Sensor, der bei einem Abstand von 2 mm zwischen Spule und Metallplättchen sein Ausgangssignal sprungartig ändert, wird nur der Bereich vor 2 mm ausgenutzt. Es hat sich gezeigt, daß der vorstehend er wähnte Sensor bei Abständen, die kleiner als der zur Umschal tung des Ausgangssignals führende Abstand sind, eine Aus gangsspannung erzeugt, die dem Abstand zwischen Sensor 10 und Metallplättchen 11 proportional ist. Diese Eigenschaft wird für die Membrangegenkopplung ausgenutzt.For example, an inductive sensor can be used as sensor 10 , which is manufactured and sold by Honeywell under the Type 921LC2. With this sensor, which changes its output signal abruptly at a distance of 2 mm between the coil and the metal plate, only the area in front of 2 mm is used. It has been shown that the sensor he mentioned above at distances which are smaller than the distance leading to the switching of the output signal generates an output voltage which is proportional to the distance between sensor 10 and metal plate 11 . This property is used for the membrane negative feedback.

Die Einstellung des Abstandes zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplättchen 11 erfolgt mit Ton-Bursts von Sinuswellen. Es wird derjenige Abstand eingestellt, bei dem sich möglichst geringe Verzerrungen der Schallwellen ergeben.The setting of the distance between the sensor 10 and the metal plate 11 is carried out with tone bursts of sine waves. The distance is set at which the distortion of the sound waves is as small as possible.

Reference symbol list: 1 mid-range speaker
2 speaker cages
3 membrane
4 pot magnet
5 magnetic core
6 annular gap
7 edge clamping
8 calotte
9 end face
10 sensor
11 metal plates
12 high-frequency oscillator part
13 controllers
14 resistance
15 voltage source
16 amplifiers
17 supply line
18 supply line
19 amplifiers
20 differentiator
21 integrator
22 proportional link
23 resistance
24 connections
25 connections
26 coil
27 core
28 end
29 end
30 tweeters
31 woofers
32 carriers
33 transistor
34 capacity
35 emitter resistance
36 Feedback inductance
37 resistance
38 resistance
39 bypass capacitor
40 capacitor
41 transistor
42 transistor
43 diode
44 resistance
45 pin
46 pin
47 field effect transistor
48 capacitor
49 sleeve

Claims

1. Loudspeaker with a membrane negative feedback via an inductive sensor with which an electrical signal derived from the movement of the membrane can be generated for the negative feedback, characterized in that the sensor ( 10 ) has a fixed position relative to the membrane ( 3 ), through which at least partially metallic, metallized or with a metal plate ( 11 ) provided membrane ( 3 ) dampable Hochfre frequency oscillator, the current necessary for maintaining a constant high frequency level is measured to generate the electrical signal.

2. Loudspeaker according to claim 1, characterized in that the sensor ( 10 ) holds a resonant circuit with a coil ( 26 ) ent, the coil field by approximation of the at least partially metallic, metallized or with a metal plate ( 11 ) provided membrane ( 3 ) is changeable.

3. Loudspeaker according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 10 ) has a high-frequency oscillator part ( 12 ) as a controlled system for a constant high-frequency oscillation at different distances between the coil ( 26 ) and the membrane ( 3 ) maintaining controller ( 13 ) contains, and that the current consumption of the sensor ( 10 ) for the generation of the electrical signal is measured.

4. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the high-frequency oscillator part ( 12 ) vibrates with an alternating electrical field in the range of approximately 1.5 MHz.

5. Speaker according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 13 ) and at least partially the high-frequency oscillator part ( 12 ) are designed as an inte grated circuit.

6. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 26 ) has a core ( 27 ), the ends ( 28, 29 ) of which delimit an open magnetic path in which the at least partially metallic, metalized or with the Metal plate ( 11 ) provided Mem bran ( 3 ) and the ends ( 28, 29 ) facing.

7. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the current consumed by the sensor ( 10 ) can be measured through a resistor ( 14 ), the voltage drop of which is applied to the input of an amplifier ( 19 ) which is via a differentiating element and / or an integrating element and / or a proportional element supplies the negative feedback voltage to an amplifier ( 16 ) feeding the loudspeaker ( 1 ).

8. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the metal plate ( 11 ) or the metal layer on the membrane ( 3 ) or the metallized membrane ( 3 ) is between 1 µm and 100 µm.

9. Speaker according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the membrane ( 3 ) in its rest position and the ends ( 28, 29 ) of the core ( 27 ) of the coil ( 26 ) is 1 to 5 mm.

10. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 3 ) consists of titanium.

11. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 10 ) is attached to one end of a sleeve ( 49 ) which is arranged in the magnetic core ( 5 ) of a pot magnet ( 4 ) of a loudspeaker in the axial direction bar.

12. Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the membrane ( 3 ) in its rest position and the sensor ( 10 ) is less than 2 mm.