DE3618961A1 - Bewegungssensor fuer lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung der Bewegung einer Lautsprechermembran.

Bewegungssensoren an Lautsprechermembranen werden eingesetzt, um mechanische Bewegungsgrößen, also die Auslenkung, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung der Membran zu messen und damit über den an­ treibenden Verstärker im Sinne einer Regelung (Gegenkopplung), Abwei­ chungen der tatsächlichen Bewegung vom Sollwert zu verringern.

Bekannt sind Beschleunigungsaufnehmer mit piezoelektrischen Elementen, kapazitive Abstandsmessung zwischen der Membran und einer feststehenden Gegenelektrode sowie Spulen, die sich mit der Membran in einem fest­ stehenden Magnetfeld bewegen und so eine geschwindigkeitsproportionale Induktionsspannung liefern. Diese Sensorarten sind prinzipiell aus an­ deren Bereichen der Technik bekannt.

Grundsätzlich können sowohl die Auslenkung wie auch die Geschwindig­ keit und die Beschleunigung zur Gegenkopplung verwendet werden. Nach den Gesetzen der Regelungstechnik ergibt sich die wirksamste Korrek­ tur bei einer Anwendung aller drei Größen, bei der der geschwindig­ keitsproportionale Anteil stark überwiegt. Aus Gründen der Dynamik-Ver­ arbeitung (Rauschabstand) ist es deshalb besonders günstig, wenn der Sensor direkt eine geschwindigkeitsproportionale Größe liefert. Dies ist prinzipiell nur bei induktiv arbeitenden Sensoren der Fall. Diese Sensorspulen besitzen einen eigenen Wickelkörper, der an der Membran oder der Lautsprecherschwingspule befestigt ist. Durch Taumelschwingungen und durch Eigenresonanzen dieser Sensorspulen erhält man allerdings Sig­ nale, die nicht genau der Membranbewegung entsprechen. Zudem beeinflußt die Masse des Wickelkörpers das Teilschwingungsverhalten der Membran. Außerdem wird die Lautsprechermembran nicht großflächig abgetastet, sondern im wesentlichen punktförmig, da die Sensorspule möglichst klein gehalten wird um deren Masse gering zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bewegung der Lautsprechermembran großflächig und ohne mechanische Verbindungs­ teile zwischen Lautsprechermembran und Sensorspule nach dem induktiven Verfahren zu erfassen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine flach gewickelte Spule direkt auf der Membranoberfläche befestigt wird, wobei deren Flächen­ normale im wesentlichen mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt und magnetische Feldlinien, die senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen in dieser Spule eine Spannung induzieren. Als Magnetsystem bietet sich eine Anordnung von zwei Magneten an, deren Feldlinien-Austrittsflächen etwa die Form der Sensorspule haben und gegeneinander gepolt parallel auf beiden Seiten der Sensorspule angeordnet sind.

Da in dieser Spule nicht nur eine Bewegungsspannung induziert wird, sondern auch Spannungen entstehen, die von magnetischen Wechselfeldern der Umgebung herrühren, wird weiterhin vorgeschlagen, eine zweite Spule, die in Aufbau und Größe der Sensorspule sehr ähnlich ist, nahe bei der Sensorspule und parallel zu dieser feststehend zu montieren und die beiden Spulen gegensinnig in Serie zu schalten.

Die Vorteile dieser Erfindung bestehen darin, daß die Bewegung einer Lautsprechermembran direkt an der schallabstrahlenden Oberfläche ohne Umwege über mechanische Verbindungselemente großflächig induktiv er­ fasst wird und somit direkt ein geschwindigkeitsproportionales Signal zur Verfügung steht, welches zu einer wirkungsvollen Dämpfung führt. Ferner lassen sich Störungen von äußeren Magnetfeldern mit Hilfe einer zweiten Spule kompensieren.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Abbildungen dargestellt. Gezeigt ist die vorgeschlagene Sensoranordnung an einem Hochtonlautsprecher in Kalottenbauweise. Die Lautsprechermembran (1) trägt in der Mitte die flach gewickelte Sensorspule (3). Das Magnetfeld wird von den feststehenden Dauermagneten (2) erzeugt. Die Polarisierung dieser Magnete führt zu einem radial vom Zentrum der Sensorspule verlaufenden Magnetfeld, welches in Bewegungsrichtung außerordentlich homogen ver­ läuft. Auf dem unteren Magneten ist außerdem eine zweite Spule ange­ bracht, deren Bauweise mit der Sensorspule identisch ist. Werden nun diese feststehende Kompensationsspule und die eigentliche Sensorspule mit umgekehrtem Vorzeichen hintereinandergeschaltet, können äußere Magnetfelder, die beide Spulen in gleicher Weise durchdringen, keine unerwünschten Spannungen erzeugen.

Claims (3)

1. Sensor zur Erfassung der Bewegung einer Lautsprechermembran dadurch gekennzeichnet, daß eine flach gewickelte Spule direkt auf der Membran­ oberfläche befestigt wird, wobei deren Flächennormale im wesentlichen mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt und magnetische Feldlinien, die senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen in dieser Spule eine Spannung induzieren.

2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch zwei Dauermagnete erzeugt wird, deren Feldlinien- Austrittsflächen etwa die Form der Sensorspule haben und gegeneinander gepolt parallel auf beiden Seiten der Sensorspule angeordnet sind.

3. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in un­ mittelbarer Nähe und parallel zu dieser Sensorspule eine im wesent­ lichen baugleiche zweite Spule angebracht ist, deren Ausgangssignal mit umgekehrtem Vorzeichen zum Signal der Sensorspule addiert wird.