EA000612B1 - Доска объявлений с встроенными громкоговорителями - Google Patents

Description

Настоящее изобретение относится к доскам объявлений и подобным устройствам для визуального представления информации.

Предшествующий уровень техники

Из GB-A-2262861 известен выполненный в виде панели громкоговоритель, содержащий:

резонансный мультирежимный излучающий элемент, выполненный в форме цельной многослойной панели, сформированной из двух внешних слоев с промежуточным сердечником, имеющим поперечную ячеистую конструкцию, где панель имеет отношение жесткости изгиба (В) во всех направлениях к мощности в кубе массы панели на единицу площади поверхности (μ) равное, по меньшей мере, 10;

крепежное средство, поддерживающее панель или позволяющее крепить его к опоре свободно и без демпфирования;

и электромеханическое приводное средство, соединенное с панелью и служащее для возбуждения мультирежимного резонанса в излучающей панели в ответ на электрический входной сигнал в пределах рабочего частотного диапазона громкоговорителя.

В US-A-3,247,925 на имя Варнака раскрывается устройство, являющееся низкочастотным резонансным панельным громкоговорителем, установленным на шасси и возбуждаемым электромеханическими преобразователями, установленными на шасси.

Раскрытие изобретения

В различных вариантах настоящего изобретения используются элементы, имеющие природу, структуру и конфигурацию в целом и/или конкретно РСТ-публикации № WG 97/09842 одновременно рассматриваемой заявки. Эти элементы, таким образом, выполнены с возможностью выдерживать и распространять энергию вибрации через изгибающие волны в рабочей зоне (рабочих зонах), проходящих поперек толщины часто, но не обязательно, до кромок элемента (элементов); они обладают или не обладают анизотропией изгибающей жесткости, чтобы распределять компоненты вибрации резонансного режима по указанной зоне (зонам) преимущественно для акустического соединения с окружающим воздухом; они также имеют заранее определенные предпочтительные положения или точки в пределах этой зоны для средства преобразователя, в частности, для операционно-активной или подвижной детали (деталей) в отношении акустической вибрационной активности в этой зоне (зонах) и сигналы (обычно электрические), соответствующие акустическому содержимому такой вибрационной активности. В международной публикации № WG 97/09842 одновременно рассматриваемой заявки от той же даты описывается использование таких элементов в «пассивных» акустических устройствах без средства преобразователя, например, для реверберации или для акустического фильтрования или для акустического «озвучивания» пространства или помещения и в «активных» акустических устройствах, содержащих средство преобразователя, например, в широком спектре источников звука или громкоговорителях, на которые подается входной сигнал для преобразования в звук или в микрофонах, преобразующих звук в другие сигналы.

Настоящее изобретение более конкретно относится к устройствам для визуального представления информации, оснащенные встроенными акустическими устройствами, например, громкоговорителями.

Вышеуказанные элементы ниже именуются акустическими излучателями распределенного режима и имеют отличительные признаки, приведенные в вышеуказанной РСТ-заявке, а также иные, как конкретно указано ниже.

Настоящее изобретение представляет собой устройство для визуального представления информации, содержащее доску для объявлений или подобную доску, к которой объявления могут крепиться, например, кнопками, отличающееся тем, что доска для объявлений или подобная доска является элементом, выполненным с возможностью выдерживать и распространять входную вибрационную энергию с помощью изгибающихся волн, по меньшей мере, в одной рабочей зоне, проходящей поперек толщины для распределения вибрационных компонентов резонансного режима, по меньшей мере, по одной зоне и имеющие заранее определенные предпочтительные положения или точки в этой зоне для средства преобразователя, при этом преобразователь установлен полностью и исключительно на указанном элементе в одном из указанных положений или точек для передачи вибраций на элемент для создания в нем резонанса для образования акустического излучателя, который при резонансе создает выходной акустический сигнал. Излучатель может иметь ячеистый сердечник, заключенный между внешними слоями. Внешние слои могут быть бумажными. Сердечник может содержать бумажную сотовую панель. Устройство для визуального представления информации может содержать раму, окружающую излучатель. Можно использовать упругое окаймление для крепления излучателя к раме. Рама может иметь буртик, закрывающий окаймление. Преобразователь может содержать пьезоэлектрический изгибный преобразователь.

Краткое описание чертежей

Ниже следует более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 - схема, иллюстрирующая громкоговоритель распределенного режима международной публикации W097/09842 одновременно рассматриваемой заявки;

фиг. 2а - частичное сечение по линии А-А на фиг. 1 ;

фиг. 2b - увеличенное сечение излучателя распределенного режима, относящегося к типу, показанному на фиг. 2а и иллюстрирующее две альтернативные конструкции;

фиг. 3 - вид в перспективе первого варианта доски для объявлений по настоящему изобретению;

фиг. 4 - вид в перспективе второго варианта доски для объявлений по настоящему изобретению;

фиг. 5 - частичное сечение доски для объявлений по фиг. 3 и 4 и фиг. 6 - иллюстрирует одну из форм преобразователя.

Варианты наилучшего осуществления изобретения

На фиг. 1 показан громкоговоритель (81), имеющий форму панели и относящийся к типу, описанному и заявленному в международной публикации № WO 97/09842, одновременно рассматриваемой заявки от того же числа и того же заявителя, содержащий прямоугольную раму (1) для установки упругого окаймления (3) по внутреннему периметру, которая удерживает звукоизлучающую панель (2) распределенного режима. Преобразователь (9), например, подробно описанный со ссылками на международные публикации № WO 97/09859, WO 97/09861, WO 97/09858, того же числа и того же заявителя, установлен полностью и исключительно на или звукоизлучающей панели (2) в заранее определенном положении, описываемом координатами х и у, при этом положение рассчитывается по методике, приведенной в международной публикации № WO 97/09842 от того же числа и того же заявителя, на направления изгибающих волн в панель, что заставляет панель резонировать и излучать акустический выходной сигнал.

Преобразователь (9) приводится в действие усилителем (10) сигнала, например, аудио усилителем, соединенным с преобразователем проводниками (28). Требования к нагрузке и мощности усилителя могут быть совершенно обычны, подобно усилителям для громкоговорителей конического типа, чувствительность составляет порядка 86-88 дБ/Вт в условиях комнатной нагрузки. Полное сопротивление нагрузки усилителя активно при 6 Ом, обрабатываемая мощность составляет 20 - 80 Вт. Если сердечник и/или внешние слои панели выполнены из металла, они могут служить теплоотводом для преобразователя для отвода тепла от рабочей обмотки преобразователя, что улучшает обработку мощности.

На фиг. 2а и 2b показаны типичные частичные сечения громкоговорителя (81) по фиг.

1. На фиг. 2а показано, что рама (1) окаймление (3) и звукоизлучающая панель (2) соединены друг с другом соответствующими клеевыми соединениями (20). К подходящим материалам для рамы относятся легкие фасонные профили, например, профили для рам картин, выполненные из экструдированного металла, например алюминия, или из пластмасс. К подходящим материалам окаймления относятся упругие материалы, например, вспененная резина и вспененные пластмассы. К подходящим клеям для соединения (20) относятся эпоксидный, акриловый и циано-акрилатовый и прочие клеи.

На фиг. 2b показано в увеличенном масштабе, что звукоизлучающая панель (2) является жесткой легкой панелью, имеющей сердечник (22), выполненный, например, из жесткой вспененной пластмассы (97), например, из поливинилхлорида с поперечными связями, или ячеистой матрицы (98), т.е. из сотовой матрицы из металлической фольги, пластмассы и т. п., при этом ячейки проходят поперечно плоскости панели и охватываются противолежащими слоями оболочки (21 ), например, бумаги, картона, пластмассы, металлической фольги или листа. Если внешние слои оболочки выполнены из пластмассы, они могут быть усилены волокнами, например, углерода, стекла, кевлара (зарегистрированный товарная марка (ТМ)) или иного материала известным способом для увеличения их модуля.

Таким образом к применимым материалам внешних слоев оболочки и усилителя относятся углерод, стекло, кевлар (ТМ), номекс (ТМ), арамид и прочие волокна различных вариантов укладки и плетения, а также бумага, многослойная бумага со связующим, меламин и различные пленки из синтетической пластмассы с высоким модулем, например майлар (ТМ), каптан (ТМ), поликарбонатные, фенольные, полиэфирные или подобные пластмассы и пластмассы, армированные волокнами и т. п., а также металлические фольга и лист. Исследования жидкокристаллических полимерных термопластов типа «Вектра» показали, что их можно использовать для литья под давлением сверхтонких пленок или кожухов меньшего размера, скажем до 30 см в диаметре. Этот материал самостоятельно формирует кристаллическую структуру, ориентированную в направлении инжекции, что является предпочтительной ориентацией для распространения верхних звуковых частот от точки возбуждения к периметру панели.

Кроме того, такое литье для этого и других термопластов позволяет использовать литейные формы для нанесения меток для позиционирования и совмещения, например канавки или кольца, для точной установки деталей преобразователя, т. е., обмотки и подвески магнита. Кроме того, для некоторых менее прочных материалов рассчитано, что положительный результат даст локальное увеличение толщины пленки, например в зоне или в кольце до 150% диаметра преобразователя для усиления этой зоны и передачи энергии вибрации на звукоизлучающую панель. Благодаря этому при приме5 нении более мягких вспененных материалов улучшаются высокочастотные характеристики.

Материалами сердечника могут служить готовые ячеистые или гофрированные структуры из алюминиевого сплава в форме листа или фольги или из кевлара (ТМ), номекса (ТМ), простой или многослойной бумаги и различных пленок из синтетической пластмассы, а также пористые пластмассы или материалы из целлюлозы, и даже металлические аэрогели, если они имеют достаточно малую удельную плотность. Некоторые подходящие материалы сердечника обладают полезным свойством самостоятельно образовывать поверхностную пленку при производстве и/или иным образом обладают достаточной собственной жесткостью, что позволяет использовать их без ламинирования между внешними слоям оболочки. Высокоэффективный ячеистый материал сердечника известен под торговым наименованием «Rohacell», который может использоваться в качестве излучающей панели и который не имеет внешних слоев оболочки. На практике основной задачей, положенной в основу изобретения, является достижение максимальной легкости и жесткости, особенно включая оптимизацию работы сердечника и внешних слоев оболочки и переходов между ними.

В некоторых предпочтительных вариантах звукоизлучающих панелей применяются внешние слои оболочки из металла и металлических сплавов либо, альтернативно, армирование волокнами углерода. Оба этих варианта, а также конструкции со сплавом «аэрогель» или с металлическим ячеистым сердечником имеют существенные свойства экранирования радиочастотного излучения, что следует учитывать при проектировании различных вариантов применения, связанных с электромагнитным излучением. Обычные панели или громкоговорители конического типа не обладают способностью экранирования электромагнитных излучений.

Кроме того, предпочтительные формы пьезо- и электродинамических преобразователей имеют пренебрежимо малое электромагнитное излучение или остаточные магнитные поля. Обычные громкоговорители создают сильное магнитное поле на расстоянии до 1 м, если не принять конкретных мер для их компенсации.

Если на практике важно сохранить функцию экранирования, электрические соединения могут осуществляться с электропроводными деталями соответствующей панели громкоговорителя с распределенным режимом (DMLпанели) или для крепления кромок можно использовать электропроводный вспененный материал или подобный материал на поверхности раздела.

Окаймление (3) может демпфировать кромки звукоизлучающей панели (2) во избежание чрезмерных перемещений кромок панели. Дополнительно или альтернативно можно применять вспомогательное демпфирование, например в виде накладок, соединенных с панелью в выбранных положениях для демпфирования чрезмерных перемещений и равномерного распределения резонанса по панели. Накладки могут быть выполнены из материала на основе битума, широко используемого в корпусах обычных громкоговорителей, либо могут выполняться из упругого или жесткого полимерного листового материала. Некоторые виды материалов, особенно бумага и картон, а также материалы каркаса могут быть самодемпфирующими. При желании демпфирование в конструкции панелей может быть усилено за счет применения клеев, сохраняющих упругость при затвердевании.

Эффективное выборочное демпфирование включает конкретное применение панели, включая листовые материалы средств, входящих в ее состав. Кромки и углы могут быть особенно важны для доминирующих и менее рассеиваемых низкочастотных вибрационных режимов звукоизлучающей панели по настоящему изобретению. Крепление демпфирующих средств к кромкам позволяет получить панель с полностью обрамленными деталями, выполненными из листового материала, хотя их углы могут оставаться относительно свободными, скажем для требуемого усиления нижних частот. Крепление можно осуществлять клеющим или самоклеющимся материалом. Другие формы полезного демпфирования, особенно для более тонких эффектов и/или для средних и верхних частот, могут осуществляться с помощью груза или грузов, прикрепленных к листовому материалу в заранее определенных эффективно усредненных локализованных положениях в указанной зоне.

Звукоизлучающая панель, описанная выше, является двунаправленной. Звуковая энергия, излучаемая задней частью, не строго согласована по фазе с той, что излучается передней частью. Таким образом, достигается положительный эффект общего суммирования акустической энергии в помещении, получения звуковой энергии с равномерным распределением частот, снижения эффектов отраженной и стоячей волны, а также улучшения воспроизведения естественного пространства и атмосферы воспроизводимых звукозаписей.

Несмотря на то, что излучение звукоизлучающей панели является в значительной степени ненаправленным, процент информации, связанной с фазой, повышается с удалением от оси. Для улучшенной фокусировки для фантомного стереоэффекта, размещение громкоговорителей, как картин, на высоте обычного роста человека дает положительный эффект умеренного смещения от оси для нормально сидящего слушателя, что оптимизирует стереоэффект. Точно также, треугольная геометрия «лево/право» относительно слушателя добавляет угловой компо7 нент. Таким образом имеется возможность получить хорошее стереозвучание.

Для группы слушателей имеется дополнительное преимущество по сравнению со звуковоспроизведением через обычные громкоговорители. Неотъемлемая распределенная природа излучаемого звукоизлучающей панелью звука дает придает ему громкость, которая не подчиняется закону обратной пропорциональности квадрату расстояния для эквивалентного точечного источника. Благодаря тому, что с расстоянием интенсивности падает значительно меньше, чем предполагает закон обратной пропорциональности квадрату расстояния, то для находящихся не в центре и неправильно размещенных слушателей поле интенсивности панельного громкоговорителя дает улучшенный стереоэффект по сравнению с обычными громкоговорителями. Это объясняется тем, что находящийся не в центре слушатель не затрагивается двойной проблемой расположения у ближайшего громкоговорителя сначала чрезмерное повышение громкости ближайшего громкоговорителя, а затем соответствующее понижение громкости удаленного громкоговорителя.

Кроме того, положительный эффект изобретения заключается в создании плоского, легкого, визуально привлекательного панельного громкоговорителя с хорошим качеством звучания и требующего лишь одного преобразователя, без кроссовера для получения звука полного диапазона от каждой диафрагмы панели.

Технология звукоизлучающей панели по фиг. 1 и 2 может применяться для обычного материала досок, широко применяемых для объявлений и рекламы, не влияя на обычные приемы обработки этих досок, т.е., ламинирования, трафаретной печати или окраски распылением.

Таким образом, доску можно специфицировать, задать ее размеры и электродинамически возбуждать для работы в качестве ненаправленной звукоизлучающей панели или плоского громкоговорителя. Таким образом, звукоизлучающая панель площадью 0,56 м² может обслуживать группу до 10 человек, а звукоизлучающая панель площадью 0,7-1,2 м² может обслуживать группу в 30-50 человек при естественном уровне громкости и при четком воспроизведении речи и даже фоновой музыки или соответствующих звуковых эффектов. Благодаря свойству звукоизлучающей панели естественным образом распределять акустическое излучение, искажения, вызываемые отражениями от локальных границ, сводятся к минимуму. Значительные физические препятствия для части звукоизлучающей панели лишь незначительно ухудшают распределение звука.

Для получения данного уровня четкости/распознаваемости требуются пониженные уровни звука и входной электрической мощности.

В предпочтительном варианте звукоизлучающая панель содержит недорогую структуру бумажного ячеистого или вспененного сердечника толщиной от 3 до 6 мм, связанную с усиливающими слоями из бумаги, пластмассовой пленки или бумаги, ламинированной пластмассовой пленкой толщиной от 0,08 до 0,3 мм. Предпочтительным приводом для недорогой конструкции является пьезоэлектрический преобразователь с плоской поверхностью или даже встроенный, и работающий в изгибающем режиме или с нагрузкой от собственной массы для передачи вибраций.

Такие преобразователи имеют естественно нарастающий акустический выходной сигнал с частотой, предсказуемо и оптимально регулируемой до плоской амплитудно-частотной характеристики комбинацией резистивного возбуждающего устройства с последовательно включенной емкостной нагрузкой преобразователя, при этом имеется возможность нагрузки пьезоэлемента собственной массой (для данной массы ускорение обратно пропорционально частоте) и через детальные спецификации механических свойств доски. Необходимую частотную характеристику можно получить, регулируя коэффициент потерь в волокнах внешних слоев, характеристики упругости и вязкости адгезивного связующего между внешними слоями оболочки и сердечником и между пьезоэлементом и внешним слоем за счет нанесенного поверхностного слоя, включая подложку для вывешиваемого текста или изображения, а также общие свойства сердечника по сдвигу и сжатию.

Для более высоких уровней звука и для звукоизлучающих панелей большей площади хорошо подходят внешние слои оболочки, выполненные полностью или частично из сплава, дающего пропорционально меньший коэффициент потерь, что согласуется с более мощными преобразователями с подвижной обмоткой. Последние имеют плоский участок частотной характеристики. Если на обеих сторонах звукоизлучающей панели требуется плоская непрерывная поверхность, преобразователь может быть встроен в панель и скрыт в ней. Если необходимо получить эффект магнитного экранирования преобразователя, то под внешние с обеих сторон от преобразователя можно установить тонкие полоски мягкой стали толщиной 0,5 мм. Благодаря улучшенному сцеплению магнитных потоков достигается небольшое повышение эффективности.

Небольшая недорогая доска для объявлений не потребует особых рам или специального демпфирования. В настольной форме такой доски достаточное демпфирование обеспечивается простым контактом нижней кромки звукоизлучающей панели с поверхностью, на которой она установлена. Устройство будет иметь откидную опору, которой оснащаются рамки для фотогра9 фий и которые эффективны даже если изготовлены из легкого картона.

Некоторые классы жесткой вспененной пластмассы, например, непластифицированный ПВХ, имеют достаточные свойства по всему объему для работы в теоретическом диапазоне звукоизлучающей панели. Они могут использоваться непосредственно как звукоизлучающие панели этого типа без дополнительных упрочняющих наружных панелей.

На фиг. 3-5 показана доска овъявлений, рекламный щит или подобное устройство (48) в котором применена технология громкоговорителя по фиг. 1 и 2. Таким образом, громкоговоритель (81), содержащий жесткую и легкую звукоизлучающую панель (2) распределенного режима, показанную на фиг. 1 и 2, имеет графическую информацию, например текст и/или изображение любого требуемого типа, напечатанную на звукоизлучающей панели (2). Графическая информация может быть дополнена звуковым сообщением через громкоговоритель, что усиливает воздействие.

Как показано на фиг. 3, громкоговоритель/доска объявлений (48) установлен на стенде (23), выполненном в форме мольберта. Альтернативно, громкоговоритель/доску объявлений можно подвесить на проволоке (33), как показано на фиг. 4. Альтернативно, доска объявлений может устанавливаться любым другим подходящим образом.

Как показано на фиг. 5, рама (1) может содержать буртик (4) для маскировки упругого окаймления (3), которая крепится между задней поверхностью и периметром звукоизлучающей панели (2).

На фиг. 6 показан преобразователь (9) для звукоизлучающей панели (2) распределенного режима в форме кристаллического дисковидного пьезоэлемента (27), установленного на диске (11 8), выполненным, например, из латуни, который соединен с поверхностью звукоизлучающей панели (2), например клеевым соединением

Фиг. 1 (20). При работе акустический сигнал, поданный на преобразователь (9) по проводникам (28), заставляет дисковидный пьезоэлемент изгибаться и, тем самым, упруго деформировать звукоизлучающую панель (2) для направления изгибающих волн в панель.

Claims (8)

1. Устройство для визуального представления информации, содержащее доску (48) объявлений или подобную доску, к которой объявления или подобные материалы могут быть прикреплены, например, кнопками, отличающееся тем, что доска (48) для объявлений или подобная доска является звукоизлучающей панелью (2) распределенного режима, на которой установлен преобразователь (9), возбуждающий в упомянутой панели изгибные колебания, которые вызывая в панели резонанс обеспечивают выработку звука.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что панель (2) имеет ячеистый сердечник (22), заключенный между двумя внешними слоями (21 ) оболочки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит раму (1 ), окружающую панель.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит упругую подвеску (3), крепящую панель в раме.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рама (1) имеет обратный выступ (4), скрывающий подвеску (3).

6. Устройство по любому из пп.2-5, отличающееся тем, что внешние слои оболочки содержат бумагу.

7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что сердечник (22) выполнен из бумажной сотовой структуры.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что преобразователь (9) является пьезоэлектрическим изгибным элементом.