DE4200811C2 - Schaltungsanordnung zur akustischen Verminderung von Störschall - Google Patents
Schaltungsanordnung zur akustischen Verminderung von StörschallInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff
des Anspruches 1 angegebenen Art. Derartige Schaltungsanordnungen werden
in sogenannten aktiven Gehörschützern eingesetzt und haben die Aufgabe,
störende Umgebungsgeräusche soweit wie möglich zu beseitigen. Diese
störenden Umgebungsgeräusche sollen nachfolgend kurz als "Störschall"
bezeichnet werden. Die Schaltungsanordnung kann mit einem passiven Gehör
schutz zusammenwirken und in einer Gehörschutzkapsel integriert sein.
Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art (DE-OS 29 25 134) umfassen
ein Mikrofon, welches den vor dem Ohr anfallenden Störschall registriert
und einen Kompensationsschallwandler gegenphasig erregt, der sich ebenfalls
vor dem Ohr befindet. Dadurch ergibt sich eine Dämpfung des Störschalls.
Das Mikrofon und der Kompensationsschallwandler sind Bestandteile eines
Regelkreises. Um eine gute Kompensationswirkung zu erzielen, müssen
die Komponenten des Regelkreises gut aufeinander abgestimmt sein. Wird
eine hohe Dämpfung gefordert, so ist eine große Signalverstärkung im
Regelkreis erforderlich. Tritt nun innerhalb der Schaltung ein Fehler auf,
beispielsweise durch Alterung oder Defekt eines elektronischen Bauteils,
so kann der Regelkreis instabil werden. Dann kann der Kompensationsschall
wandler zu so starken Schwingungen angeregt werden, daß es zu einer
Gehörschädigung kommt. Dann schützt die Schaltungsanordnung nicht vor
Störschall, sondern erzeugt selbst Störgeräusche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der
im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, bei der
das menschliche Ohr vor Schädigungen durch von der Schaltung selbst ausge
hende Störgeräusche geschützt ist, die sich bei Defekten von elektronischen
Bauteilen in der Schaltungsanordnung ergeben könnten. Dies wird erfindungs
gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen
erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
Die Erfindung sieht eine interne Überwachung des Geräuschpegels innerhalb
der Gehörschutzkapsel vor. Einem maximal zulässigen Schalldruck entspricht
ein Referenzsignal, das in einem Komparator mit einem Mikrofonausgangssig
nal verglichen wird, welches dem Störschall entspricht. Stellt der Kompara
tor eine Überschreitung des Referenzsignals fest, so trennt er den Regel
kreis auf. Dann ist der Kompensationsschallwandler unwirksam gesetzt.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unter
ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen darge
stellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Schaltungsanordnung nach der Erfindung in Form eines
Blockschaltbilds,
Fig. 2 eine zweite, besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungs
gemäßen Schaltung, ebenfalls in Form eines Blockschaltbilds,
und
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein die Schaltungsanord
nung aufnehmendes Kapselgehäuse nach dem Stand der Technik.
Ausweislich der Fig. 3 sei in einem Raum ein durch Pfeile veranschaulichter
Störschall 10 vorhanden, der ein Kapselgehäuse 11 durchdringt und dabei
auf seinem Weg zum Ohr 12 eine passive Dämpfung erfährt. Vor dem
Ohr befindet sich ein Mikrofon 13 im Kapselgehäuse 11, welches den gemin
derten Störschall registriert. Das Ausgangssignal des Mikrofons 13 wird
bei 16 gefiltert, bei 14 verstärkt und erregt, gegensinnig zum Störschall
10, einen Kompensationsschallwandler 15. Dadurch ergibt sich vor dem
Ohr 12 ein stark vermindertes, resultierendes Schallfeld. Das Mikrofon
13 und der Kompensationsschallwandler 15 bilden, zusammen mit den dazwi
schen liegenden elektronischen Bauteilen 14, 16, einen Regelkreis. Dieser
Aufbau liegt grundsätzlich auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung
der Erfindung vor.
In Fig. 1 ist die zugehörige Schaltung des Regelkreises näher gezeigt.
Das vom Mikrofon 13 erzeugte Ausgangssignal 17 wird in einem ersten
Verstärker 14 vorverstärkt, in einem Filter 16 bewertet und in einem weite
ren Verstärker 18 derart verstärkt, daß eine gegenphasige Erregung des
Kompensationsschallwandlers 15 sich ergibt. Diese Anordnung ist ein er
ster Signalweg. Nach der Erfindung wird das Mikrofon-Ausgangssignal 17
auch auf einen zweiten Signalweg 20 geführt. Dort befindet sich ein Refe
renzsignal-Geber 21, der ein Referenzsignal an einen Komparator 22 gibt,
wo es mit dem Ausgangssignal 17 verglichen wird. Überschreitet das Mikro
fonausgangssignal 17 das Referenzsignal, so wird der Kompensationsschall
wandler 15 vom Regelkreis elektrisch getrennt.
Zweckmäßigerweise kann in den zweiten Signalweg 20 noch ein Zeitglied
zwischengeschaltet werden, um den Kompensationsschallwandler 15 erst dann abzu
schalten, wenn der maximal zulässige Pegel für eine bestimmte, voreinge
stellte Zeit überschritten wird. Diese Verzögerung vermeidet ein Abschalten
bei kurzzeitigem Überschreiten des Schallpegels. Das vom Komparator
22 kommende Abschaltsignal wirkt auf ein Relais 23, welches im Ansprech
fall einen Schalter 24 öffnet, der zwischen dem zweiten Verstärker 18
und dem Kompensationsschallwandler 15 angeordnet ist. Dem Relais 23
ist vorteilhaft ein nicht näher gezeigtes Halteglied zugeordnet, welches
ein selbsttätiges Wiedereinschalten dann verhindert, wenn durch die elektri
sche Trennung des Kompensationsschallwandlers 15 das selbst erzeugte
Störgeräusch entfällt. Ein Schließen des Schalters 24 ist dann nur über
ein wiederholtes Schalten der Versorgungsspannung möglich, wofür ein
Glied 19 in der Schaltung von Fig. 2 vorgesehen ist.
Fig. 2 zeigt eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des zweiten Schall
wegs 20. Zur Bezeichnung entsprechender Bauteile, die bereits in Fig. 1
gezeigt sind, werden in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Insoweit gilt auch die bisherige Beschreibung.
Das vom Mikrofon ausgehende Signal 17 durchläuft im zweiten Signalweg
20 zunächst einen Hochpaßfilter 25, um sehr niederfrequente Signalanteile
von der Abschalteinrichtung fernzuhalten, die z. B. durch Kopfbewegungen
entstehen. Die hinter dem Hochpaßfilter 25 anfallenden Signale werden
von einem nachfolgenden Vollwellen-Gleichrichter 26 gleichgerichtet. Dadurch
entsteht eine Gleichspannung, die dem vor dem Ohr vorhandenen Schalldruck
proportional ist. In dem bereits beschriebenen Komparator 22 wird der
Wert dieser Gleichspannung mit dem vom Referenzsignal-Geber 21 kommen
den Referenzsignal verglichen, welches dem maximal zulässigen Schalldruck
entspricht. Stellt nun der Komparator 22 ein Überschreiten des Referenzsig
nals fest, so wird nach Ablauf einer in einem Zeitglied 27 festgesetzten
Verzögerungszeit über ein Halteglied 28 auf das bereits erwähnte Relais
23 eingewirkt, welches den Schalter 24 umsteuert. In diesem Fall kommt
es zu einer Abschaltung des Kompensationsschallwandlers 15. Der instabile
Regelkreis wird aufgetrennt.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur Verminderung von Störschall (10) mittels
eines geschlossenen Regelkreises, bestehend aus einem den Störschall
(10) aufnehmenden Mikrofon (13), Verstärkern (14, 18), einem Filter
(16) und einem Kompensationsschallwandler (15), wobei das Mikrofon
ausgangssingal (17) verstärkt (14, 18) und gefiltert (16) den Kompensa
tionsschallwandler (15) gegenphasig zum Störschall (10) erregt, wobei
der Kompensationsschallwandler (15) in der Nähe des Ohres (12) ange
ordnet ist,
gekennzeichnet
durch einen Komparator (22), der das Mikrofonausgangssignal (17)
mit einem Referenzsignal eines Referenzsignal-Gebers (21) vergleicht,
das dem maximal zulässigen Schalldruck entspricht, und durch einen
Abschalter (23, 24), der bei Überschreiten des Referenzsignals durch
das Mikrofonausgangssignal den Regelkreis auftrennt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Regelkreis einen ersten Signalweg bestimmt, der Komparator
(22) in einem dazu parallelen zweiten Signalweg (20) angeordnet
ist und bei Überschreiten des dem maximal zulässigen Schalldruck
entsprechenden Referenzsignals (21) auf einen Schalter (23, 24) ein
wirkt, der dann den Kompensationsschallwandler (15) von den Verstär
kern (18) trennt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Komparator (22) und einem auf den Schalter (24) einwir
kenden Betätigungsglied (23) ein Glied (27, 28) geschaltet ist, welches
die Abschaltung des Kompensationsschallwandlers (15) verzögert.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verzögerungsglied aus einem Halteglied (28) und einem Zeitglied
(27) besteht, dessen Verzögerungszeit einstellbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Signalweg (20) ein
Hochpaßfilter (25), ein Vollwellen-Gleichrichter (26), der Komparator
(22) mit nebengeordnetem Referenzsignal-Geber (21), ein Zeitglied
(27) und ein Halteglied (28) mit Relais (23) in Reihe geschaltet sind.
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DE4200811A DE4200811C2 (de) | 1992-01-15 | 1992-01-15 | Schaltungsanordnung zur akustischen Verminderung von Störschall |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-01-15 DE DE4200811A patent/DE4200811C2/de not_active Expired - Fee Related
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