DE652251C

DE652251C - Elektroakustische Umsetzvorrichtung

Info

Publication number: DE652251C
Application number: DEE41871D
Authority: DE
Original assignee: Electrical Research Products Inc
Current assignee: Electrical Research Products Inc
Priority date: 1930-10-04
Filing date: 1931-10-03
Publication date: 1937-10-28

Description

Man kann zwei Arten von elektroakustischen Umsetzungsvorrichtungen, insbesondere Lautsprechern, nämlich sog. massengesteuerte Lautsprecher und widerstandsgesteuerte Laut-Sprecher unterscheiden, deren besondere Eigenarten später noch näher erläutert werden. Diese beiden Lautsprechertypen sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet.
Bei dem massengesteuerten Lautsprecher ist der Wirkungsgrad gering, weil der größte Teil der Antriebskraft für die Beschleunigung des Schwingungssystems verbraucht wird und nur der kleinere Teil für die Schallabstrahlung übrigbleibt. Außerdem müssen die durch Reibung entstehenden Energieverluste oder der Widerstand so klein sein, daß die Membranschwingung nur wenig gedämpft ist, wodurch aber eine unerwünschte Resonanz entsteht, die außerhalb des umzusetzenden Frequenzbereiches gelegt werden muß, wenn nicht eine mangelhafte Wiedergabe eintreten soll.

Bei dem widerstandsgesteuerten Lautsprecher kann zwar der Wirkungsgrad groß sein, aber die Leistungs-(Frequenz-)Kurve ist nicht geradlinig oder gleichförmig, sondern steigt mit höheren Frequenzen an.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Nachteile der beiden Systeme zu beseitigen. Sie besteht darin, daß der in dem Spulenkreis durch den infolge der Gegen-EMK in ihm fließenden Strom auftretende Bewegungswiderstand gleich dem Bewegungswiderstand des Schwingungssystems bei einer Frequenz gemacht ist, die zwischen derjenigen unteren Frequenz, die noch übertragen werden soll, und der Umschlagfrequenz der Membran liegt, wobei insbesondere diese Frequenz größer als das Doppelte der Hauptresonanzfrequenz der Membran gewählt ist.

An Hand der beiliegenden Fig. 1 und 2 wird die Erfindung noch näher erläutert, wobei die Fig. 1 einen elektrischen Stromkreis zeigt, bei dem auch die mechanischen Schwingungselemente eines Lautsprechers durch die elektrischen Äquivalente dargestellt sind.

In der Fig. 2 sind die Leistungskurven für die drei verschiedenen Lautsprechertypen, . nämlich den massengesteuerten, den widerstandsgesteuerten und den erfindungsgemäßen Lautsprecher dargestellt.

In der Fig. 1 entsprechen links der Linie A-A der Widerstand 46 dem mechanischen Bewegungswiderstand Rm, die Stromquelle 45 der Antriebskraft F des Lautsprechers. Rechts der Linie A-A entsprechen die Selbstinduktion 42 der Masse M, die Kapazität 43 der Nachgiebigkeit S und der Wider-

stand 44 dem Strahlungswiderstand Rr des Lautsprechers. Bei Äquivalenz der mechanischen Größen mit den elektrischen kann man für die mechanischen Größen die bekannten Gesetze der elektrischen Stromkreise anwenden.

Die mechanische Impedanz (Bewegungswiderstand Zd) rechts der Linie A-A der Fig. ι setzt sich aus den Impedanzen der

to Masse M, der Nachgiebigkeit 6" und dem Strahlungswiderstand Rr zusammen. Der Widerstand 46 ist so bemessen, daß der an ihm auftretende Spannungsabfall gleich der von der Spule erzeugten Gegen-EMK ist.

Bei dem massengesteuerten Lautsprecher* ist die Masse M groß im Verhältnis zur Nachgiebigkeit S, zum Strahlungswiderstand Rr und zum Bewegungswiderstand Rm. Die Kurve B der Fig. 2 ist die dazugehörige Leistungskurve, aus der der erwähnte Nachteil des kleinen Wirkungsgrades für den massengesteuerten Lautsprecher hervorgeht. Außer-, dem kann eine unerwünschte mechanische Resonanz des Schwingungssystems bei einer Frequenz fl (Fig. 2) auftreten.

Wird der Bewegungswiderstand Rm vergrößert und die Massenreaktanz verkleinert, bis die Widerstandssumme Rm + Rr im Verhältnis zu den Impedanzen j ω M und iJjwS (42 und 43 der Fig. 1) groß ist, so hat man den widerstandsgesteuerten Lautsprecher, der durch die Leistungskurve C der Fig. 2 charakterisiert ist. Wie bereits erwähnt, kann in diesem Falle der Wirkungsgrad beträchtlich sein, aber die Wiedergabe zeigt eine große Frequenzabhängigkeit.

Gemäß der Erfindung werden nun diese beiden Möglichkeiten kombiniert, und zwar in der Weise, daß für eine bestimmte Frequenz fx, die zwischen den Grenzfrequenzen /² und /^s des Übertragungsbereiches liegen muß, im übrigen aber in diesem Bereich zunächst beliebig gewählt werden kann, der mechanische t Widerstand Zd des Schwingungssystems gleich dem Bewegungswiderstand Rm der Spule gemacht wird. Hierdurch erhält man für den erfindungsgemäßen Lautsprecher die Leistungskurve D der Fig. 2. Durch die Wahl der Frequenz fx kann man die Form und Lage der Kurve D in bestimmten Grenzen ändern und wunschgemäß gestalten. Es wurde als zweckmäßig gefunden, für die Frequenz fx einen Wert zu wählen, der zwischen 100 und 40a Perioden liegt.

Man kann auch die obenerwähnte medianische Resonanz bei fl unterdrücken. Damit dies eintritt, muß der 'Bewegungswiderstand Rm größer sein als der kritische Dämpfungswiderstand. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise hierfür die Frequenz fx größer als 2 fl gewählt.

Der Lautsprecher der Erfindung kann in Verbindung mit einem Schallschirm oder einem kurzen Trichter benutzt werden, der bezüglich seiner Belastungscharakteristik so gewählt sein kann, daß er das Absinken der Kurve D der Fig. 2 bei niedrigen Frequenzen kompensiert.

Claims

Patentanspruch:

Elektroakustische Umsetzungsvorrichtung, insbesondere Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Spulenkreis durch den infolge der Gegen-EMK in ihm fließenden Strom auftretende Bewegungswiderstand (Rm) gleich dem Bewegungswiderstand (Zd) des Schwingungssystems bei einer Frequenz (fx) gemacht ist, die zwischen derjenigen unteren Frequenz (/²), die noch übertragen werden soll, und der Umschlagfrequenz (/³) der Membran liegt, wobei insbesondere die Frequenz (fx) größer als das Doppelte der Hauptresonanzfrequenz (fl) der Membran gewählt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen