DE4200811A1 - Schaltungsanordnung zur akustischen verminderung von stoerschall - Google Patents

Schaltungsanordnung zur akustischen verminderung von stoerschall

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur akustischen Ver­ minderung von Störschall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Schaltungsanordnungen werden in sogenannten aktiven Gehör­ schützern eingesetzt, um störende Umgebungsgeräusche - Störschall - alleine oder in Verbindung mit einem passiven Schutz, also einer Ge­ hörschutzkapsel zu dämpfen. In der DE-OS 29 25 134 ist eine Gehör­ schutzvorrichtung beschrieben, bei welcher der vor dem Ohr vorhandene Störschall über ein Mikrofon registriert wird und über eine geeignete elektrische Schaltung ein ebenfalls vor dem Ohr befindlicher Wieder­ gabeschallwandler gegenphasig so erregt wird, daß eine Dämpfung des Störschalls auftritt. Anhand der Fig. 1 wird der Stand der Technik beschrieben. Der im Raum vorhandene Störschall 1 durchdringt das Kap­ selgehäuse 11 und wird, um die passive Dämpfung der Gehäusekapsel ge­ mindert vor dem Ohr mit dem Mikrofon 3 registriert. Das Ausgangssig­ nal des Mikrofons wird gefiltert, verstärkt und erregt den Kompen­ sationsschallwandler gegenphasig zum Störschall, so daß das resultie­ rende Schallfeld vor dem Ohr stark vermindert wird. Durch die Anord­ nung des Mikrofons und des Kompensationsschallwandlers ist über die elektronische Schaltung - Regler - in bekannter Weise ein Regel­ kreis gebildet.
Um eine gute Kompensationswirkung, d. h. eine hohe aktive Störschall­ minderung zu erzielen, müssen die Regelkreiskomponenten gut aufeinan­ der abgestimmt werden, wodurch bei geforderter hoher Dämpfung eine große Regelkreisverstärkung notwendig ist. Tritt nun innerhalb der Schaltung ein Fehler auf, beispielsweise durch Alterung oder Defekt eines elektronischen Bauelementes, kann der Regelkreis instabil wer­ den und der Kompensationsschallwandler wird zu starken Schwingungen angeregt. Statt vor gehörschädigendem Störschall zu schützen, kann nunmehr der Gehörschützer selber das Gehör schädigende Störgeräusche erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Regelkreis mit einer Sicherungsschaltung zu versehen, um das menschliche Ohr vor Schädi­ gungen durch von der Schaltung selbst erzeugte Schallschwingungen zu schützen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit dem in kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend beispielsweise eine Schal­ tungsanordnung nach der Erfindung beschrieben. Fig. 1 gibt den Stand der Technik an, Fig. 2 stellt im Blockschaltbild die wichtigsten Kom­ ponenten der Schaltungsanordnung dar, Fig. 3 zeigt eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung.
Die Lösung der angegebenen Aufgabe, eine Erzeugung von gehörschädi­ gendem Schall durch die Schaltungsanordnung selbst zu verhindern, wird durch eine interne überwachung des Geräuschpegels innerhalb der Gehörschutzkapsel erreicht. Das für die aktive Dämpfung notwendige, vor dem Ohr angeordnete Mikrofon 3 wird gleichzeitig benutzt, um über einen zweiten Signalweg den vor dem Ohr vorhandenen Geräuschpegel mit einem maximal zulässigen Geräuschpegel, d. h. mit einer diesem ent­ sprechenden Referenzspannung zu vergleichen.
In der Fig. 2 besteht der bekannte geschlossene Regelkreis aus dem Mikrofon 3, dem Kompensationsschallwandler und einer den Regelkreis schließenden elektronischen Schaltung. Das von dem Mikrofon 3 erzeug­ te Mikrofonausgangssignal 4 wird in einem Verstärker 4.1 vorver­ stärkt, in einem Filter 4.2 bewertet und in einem weiteren Verstärker 4.3 derart verstärkt, daß eine gegenphasige Erregung des Kompensa­ tionsschallwandlers 2 gegeben ist. Das Mikrofonausgangssignal 4 wird nun erfindungsgemäß in einem zweiten Signalweg 5 mit einem einem ma­ ximal zulässigen Schalldruck entsprechenden Referenzsignal 6 vergli­ chen und schaltet bei überschreiten desselben das Relais 12 ab, um den Kompensationsschallwandler 2 von der Schaltungsanordnung elek­ trisch zu trennen.
In zweckmäßiger Weise wird in den zweiten Signalweg vor dem Relais 12 ein Zeitglied zwischengeschaltet, um den Kompensationsschallwandler erst abzuschalten, wenn der maximal zulässige Pegel für eine be­ stimmte voreingestellte Zeit überschritten wird. Diese Verzögerung ist zweckmäßig, um eine Abschaltung bei sehr kurzzeitigen Überschrei­ tungen des Schallpegels zu vermeiden. Ein dem Relais zugeordnetes Halteglied verhindert ein selbsttätiges Wiedereinschalten, wenn durch die elektrische Trennung des Wiedergabewandlers das selbsterzeugte Störgeräusch entfällt. Ein Wiedereinschalten der aktiven Kompensa­ tionseinrichtung ist dann nur über ein wiederholtes Schalten der Ver­ sorgungsspannung möglich.
In der Fig. 3 ist eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Signalweges angegeben. Das vom Mikrofon erzeugte Aus­ gangssignal durchläuft zunächst ein Hochpaßfilter 7, um sehr nieder­ frequente Signalanteile, wie sie durch Kopfbewegungen entstehen kön­ nen, von der Abschalteinrichtung fernzuhalten. Dieses Signal wird dann in einem Vollwellengleichrichter 8 gleichgerichtet, wodurch ei­ ne, dem vor dem Ohr vorhandenen Schalldruck proportionale Gleichspan­ nung entsteht. Der Wert dieser Gleichspannung wird mit einem intern erzeugtem Referenzsignal 6 in einem Komparator 9 verglichen, welches den maximal zulässigen Schalldruck entspricht. Wird nun der Wert des Referenzsignals überschritten, so wird nach Ablauf der im Zeit­ glied 10 festgesetzten Verzögerungszeit über das Halteglied 11 die Trennung des Kompensationsschallwandlers über das Relais 12 von der elektronischen Schaltung bewirkt und somit der instabile Regelkreis aufgetrennt.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bietet eine besondere Sicherung gegen Gehörschädigungen bei dem Einsatz von akti­ ven Gehörschützern.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur akustischen Verminderung von Störschall (1), welche ein Regelkreis schließt, mittels eines vor dem Ohr an­ geordneten Kompensationsschallwandlers (2) und eines diesem zuge­ ordneten Mikrofons (3), dessen Ausgangssignal verstärkt und gegeb­ enenfalls gefiltert den Kompensationsschallwandler gegenphasig zum Störschall erregt, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofonausgangssignal (4) in einem zweiten Signalweg (5) mit einem einem maximal zulässigen Schalldruck entsprechenden Referenzsignal (6) verglichen wird und bei Überschreiten desselben über ein Schaltelement den Regelkreis auftrennt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofonausgangssignal (4) in einem zweiten Signalweg (5) mit einem einem maximal zulässigen Schalldruck entsprechenden Referenzsignal (6) verglichen wird und bei Überschreiten desselben den Kompensationsschallwandler (2) von der Schaltungsanordnung elektrisch abschaltet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in den zweiten Signalweg eingefügtes, die Abschaltung des Kompensationsschallwandlers (2) verzögerndes Zeitglied (10).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abschaltung des Kompensationsschalters (2) bewirkende zweite Signalweg (5) aus einer Reihenschaltung aufeinanderfolgen­ der Schaltungsgruppen wie Hochpaßfilter (7), Vollwellengleichrich­ ter (8), Komparator (9) mit nebengeordneter Referenzsignalquelle (6), Zeitglied (10), Halteglied (11) mit Relais (12) besteht.
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