EP0025537B1 - Warnsignalgenerator zur Speisung eines Druckkammerlautsprechers - Google Patents

Warnsignalgenerator zur Speisung eines Druckkammerlautsprechers Download PDF

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EP0025537B1
EP0025537B1 EP80105148A EP80105148A EP0025537B1 EP 0025537 B1 EP0025537 B1 EP 0025537B1 EP 80105148 A EP80105148 A EP 80105148A EP 80105148 A EP80105148 A EP 80105148A EP 0025537 B1 EP0025537 B1 EP 0025537B1
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square wave
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warning signal
fundamental frequency
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Wandel and Golterman GmbH and Co
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/02—Synthesis of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B3/00—Audible signalling systems, e.g. audible personal calling systems
    • G08B3/10—Audible signalling systems, e.g. audible personal calling systems using electric transmission; using electromagnetic transmission

Definitions

  • the invention relates to a warning signal generator for feeding a pressure chamber loudspeaker, the transmission range of which lies above a predetermined fundamental wave of a warning signal to be emitted by the pressure chamber loudspeaker, which contains a large proportion of harmonics which fall within the transmission range of the pressure chamber loudspeaker.
  • pressure chamber loudspeakers are often used, which due to their design have certain radiation characteristics.
  • the horn size of a pressure chamber loudspeaker can be built into or attached to vehicles or the like. be limited.
  • Such pressure chamber speakers are used for example for ambulances and police cars.
  • the basic frequencies of warning signals are standardized and lie in the frequency range from 360 Hz - 630 Hz. Since these basic frequencies lie outside the transmission range of the pressure chamber loudspeakers used, they can only be emitted with significantly reduced efficiency. A high volume can only be achieved when these fundamental frequencies are emitted by a high amplifier output.
  • DE-B 2104954 discloses an acoustic signal generator for motor vehicles, in which a modulation sound signal lying in the optimum transmission range of an electromechanical sound radiation means is generated in that a fundamental oscillation of, for example, 400 Hz, which has the frequency of a desired signal, is generated by a second generator A first generator generates an overtone oscillation of, for example, 2 kHz, so that 1.6 kHz, 2 kHz and 2.4 kHz are produced and the ear perceives the difference tone signal of, for example, 400 Hz.
  • the invention has for its object to provide a warning signal generator which requires as little effort as possible and in particular does not require a modulator and which provides an output signal with the crest factor 1.
  • the warning signal is a composite square wave signal with constant amplitude, which consists of a first square wave signal with the frequency of the fourth harmonic and a second square wave signal with the frequency of the second harmonic, with between the first and the second square wave signal the frequency of the fundamental wave is switched so that at the output of the warning signal generator, the first rectangular signal and the second rectangular signal appear as a warning signal (FIG. 2d) during every first half period of the fundamental wave and alternately in time with the fundamental wave.
  • the rectangular output signal of which has the crest factor 1 essentially contains the 2nd, 3rd and 4th harmonic of a warning signal and yet subjectively gives the impression that the human ear is receiving a warning signal with the frequency the fundamental wave is fed. So the basic frequency is still heard by human hearing.
  • the amplifier power can in particular be kept low if, on the one hand, the harmonics to be transmitted by the pressure chamber loudspeaker are in its transmission range, and on the other hand, if these harmonics are at the same time in the range of the maximum sensitivity of the human ear.
  • the warning signal generator shown in FIG. 1 consists of a square wave generator 1, a first divider 2 connected downstream of it, a second divider 3 connected downstream of the first divider 2, a changeover switch 4 and a signal amplifier 5.
  • the signal amplifier 5 feeds a pressure chamber loudspeaker 6 which is connected to the output A of the warning signal generator is connected.
  • the square wave generator 1 generates a first square wave signal 4f with four times the frequency of the fundamental wave of the warning signal to be emitted.
  • the rectangular generator 1 is connected to the input of the divider 2 and to a first changeover contact u of the changeover switch 4.
  • the divider 2 divides the square-wave signal 4f supplied by the square-wave generator 1 in a ratio of 2: 1, so that a second square-wave signal 2f occurs at its output with twice the frequency of the fundamental wave.
  • the divider 2 is in turn ver on the output side with a second divider 3 and a second changeover contact v of the changeover switch 4 bound.
  • a control signal f now occurs which has the frequency of the fundamental wave.
  • the control signal f is fed to the control input s of the changeover switch 4, so that the changeover switch 4 switches over with the frequency of the fundamental wave between its first changeover contact u and its second changeover contact v.
  • the first square-wave signal 4f and the second square-wave signal 2f pass alternately to the input of the signal amplifier 5 via the changeover switch 4 in time with the fundamental frequency.
  • Fig. 2a shows the first square wave signal 4f, which occurs at the output of the square wave generator 1;
  • Fig. 2b shows the second square wave signal 2f, which occurs at the output of the plate 2;
  • Fig. 2c shows the control signal f that occurs at the output of the plate 3;
  • 2d shows the signal fed to the input of the signal amplifier 5, which occurs at the output A as a warning signal.
  • the rectangular shape of the warning signal results in harmonics that lie in the transmission range of the pressure chamber loudspeaker.
  • the warning signal is fed to the signal amplifier 5 as an alternating signal, i.e. as a signal which alternately has a positive and a negative voltage. Energy can thus be delivered to the signal amplifier 5 during the entire period, whereby DC magnetization in the output transformer 7 is avoided.
  • Switching between the first square wave signal 4f and the second square wave signal 2f with the frequency of the fundamental wave results in a signal which, broken down into its spectral components, contains a large proportion of 2nd, 3rd and 4th harmonic waves and a low fundamental wave component.
  • the 2nd, 3rd and 4th harmonic are in the transmission range of the loudspeaker when the fundamental frequency is in the range of 300 Hz to 800 Hz.
  • the current to be switched in the output stage transistors and and the output transformer can be kept small.
  • the output stage transistors are not shown in detail, but two amplifiers 8 and 9 are shown, which form a push-pull output stage in connection with the output transformer 7.
  • the square-wave generator is designed such that the frequency it generates can be switched between two values 4f and 4f 2 , for which purpose a periodic control device 10 is used.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Warnsignalgenerator zur Speisung eines Druckkammerlautsprechers, dessen Übertragungsbereich oberhalb einer vorgegebenen Grundwelle eines vom Druckkammerlautsprecher abzustrahlenden Warnsignals liegt, das einen grossen Anteil von Oberwellen enthält, die in den Übertragungsbereich des Druckkammerlautsprechers fallen.
  • Zur Abstrahlung von Warnsignalen werden häufig Druckkammerlautsprecher verwendet, die durch ihre Bauform bedingt bestimmte Abstrahleigenschaften haben. So kann die Trichtergrösse eines Druckkammerlautsprechers durch die Ein-oder Anbaumöglichkeit an Fahrzeugen o.ä. begrenzt sein. Solche Druckkammerlautsprecher werden beispielsweise für Krankenwagen und Polizeiwagen verwendet.
  • Die Grundfrequenzen von Warnsignalen sind genormt und liegen im Frequenzbereich von 360 Hz - 630 Hz. Da diese Grundfrequenzen ausserhalb des Übertragungsbereichs der verwendeten Druckkammerlautsprecher liegen, können diese nur mit erheblich vermindertem Wirkungsgrad abgestrahlt werden. Eine hohe Lautstärke kann bei der Abstrahlung dieser Grundfrequenzen nur durch eine hohe Verstärkerleistung erreicht werden.
  • Man hat sich daher schon den Umstand zunutze gemacht, dass das Ohr real nicht vorhandene Differenztöne eines Tongemisches wahrnimmt. Wählt man als Tongemisch mehrere Schwingungen, deren Frequenzen gleiche Abstände voneinander haben und im optimalen Übertragungsbereich eines das Tongemisch abstrahlenden Druckkammerlautsprechers liegen, so wird im Ohr der Differenzton mit grosser Amplitude wahrgenommen.
  • So ist aus DE-B 2104954 ein akustischer Signalgeber für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein im optimalen Übertragungsbereich eines elektromechanischen Schallabstrahlmittels liegendes Modulationstonsignal dadurch erzeugt wird, dass eine die Frequenz eines gewünschten Signals aufweisende, von einem zweiten Generator erzeugte Grundschwingung von beispielsweise 400 Hz eine in einem ersten Generator erzeugte Obertonschwingung von beispielsweise 2 kHz moduliert, so dass 1,6 kHz, 2 kHz und 2,4 kHz entstehen und das Ohr das Differenzton-Signal von beispielsweise 400 Hz wahrnimmt.
  • Aus FR-A 2 333 314 ist eine ähnlich wie die aus DE-B 2104954 bekannte Anordnung arbeitende Anordnung zum Speisen eines Signallautsprechers bekannt, bei der die beiden zu mischenden Signale von nur einem Generator und einem von diesem gesteuerten Frequenzteiler oder Frequenzvervielfacher erzeugt werden. Diese bekannte Anordnung arbeitet mit Rechtecksignalen, und ihr Modulator liefert eine Rechteckspannung mit alternierenden Amplituden (Crestfaktor i= 1), die nicht zur Ansteuerung von Schalterverstärkern geeignet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst wenig Aufwand erfordernden, insbesondere keinen Modulator benötigenden Warnsignalgenerator zu schaffen, der ein Ausgangssignal mit dem Crestfaktor 1 liefert.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Warnsignal ein zusammengesetztes Rechtecksignal mit konstanter Amplitude ist, das aus einem ersten Rechtecksignal mit der Frequenz der vierten Oberwelle und einem zweiten Rechtecksignal mit der Frequenz der zweiten Oberwelle besteht, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Rechtecksignal mit der Frequenz der Grundwelle umgeschaltet wird, so dass am Ausgang des Warnsignalgenerators abwechselnd im Takt der Grundwelle während jeder ersten Halbperiode der Grundwelle das erste und während jeder zweiten Halbperiode der Grundwelle das zweite Rechecksignal als Warnsignal (Fig. 2d) auftritt.
  • Auf diese Weise ergibt sich ein wenig aufwendiger Warnsignalgenerator, dessen rechteckförmiges Ausgangssignal den Crestfaktor 1 aufweist, im wesentlichen die 2., 3. und 4. Oberwelle eines Warnsignals enthält und dennoch subjektiv den Eindruck entstehen lässt, dass dem menschlichen Ohr ein Warnsignal mit der Frequenz der Grundwelle zugeführt wird. Es wird also dennoch vom menschlichen Gehör die Grundfrequenz gehört. Die Verstärkerleistung kann insbesondere dann gering gehalten werden, wenn zum einen die vom Druckkammerlautsprecher zu übertragenden Oberwellen in dessen Übertragungsbereich liegen, und zum anderen, wenn diese Oberwellen gleichzeitig im Bereich der maximalen Empfindlichkeit des menschlichen Ohres liegen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 das Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Warnsignalgenerators und
    • Fig. 2a bis Fig. 2d verschiedene im Warnsignalgenerator nach Fig. 1 auftretende Signale.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Warnsignalgenerator besteht aus einem Rechteckgenerator 1, einem ihm nachgeschalteten ersten Teiler 2, einem dem ersten Teiler 2 nachgeschalteten zweiten Teiler 3, einem Umschalter 4 und einem Signalverstärker 5. Der Signalverstärker 5 speist einen Druckkammerlautsprecher 6, der am Ausgang A des Warnsignalgenerators angeschlossen ist.
  • Der Rechteckgenerator 1 erzeugt ein erstes Rechtecksignal 4f mit der vierfachen Frequenz der Grundwelle des abzustrahlenden Warnsignals. Ausgangsseitig ist der Rechteckgenerator 1 mit dem Eingang des Teilers 2 und mit einem ersten Umschaltkontakt u des Umschalters 4 verbunden. Der Teiler 2 teilt das vom Rechteckgenerator 1 gelieferte Rechtecksignal 4f im Verhältnis 2 : 1, so dass an seinem Ausgang ein zweites Rechtecksignal 2f mit der doppelten Frequenz der Grundwelle auftritt. Der Teiler 2 ist nun seinerseits ausgangsseitig mit einem zweiten Teiler 3 und einem zweiten Umschaltkontakt v des Umschalters 4 verbunden. Am Ausgang des zweiten Teilers 3, der ebenfalls wie der Teiler 2 das Teilerverhältnis 2: 1 hat, tritt nun ein Steuersignal f auf, welches die Frequenz der Grundwelle hat. Das Steuersignal f wird dem Steuereingang s des Umschalters 4 zugeführt, so dass der Umschalter 4 mit der Frequenz der Grundwelle zwischen seinem ersten Umschaltkontakt u und seinem zweiten Umschaltkontakt v umschaltet. Über den Umschalter 4 gelangt im Takt der Grundfrequenz abwechselnd das erste Rechtecksignal 4f und das zweite Rechtecksignal 2f zum Eingang des Signalverstärkers 5.
  • Fig. 2a zeigt das erste Rechtecksignal 4f, das am Ausgang des Rechteckgenerators 1 auftritt; Fig. 2b zeigt das zweite Rechtecksignal 2f, das am Ausgang des Tellers 2 auftritt; Fig. 2c zeigt das Steuersignal f, das am Ausgang des Tellers 3 auftritt; Fig. 2d zeigt das dem Eingang des Signalverstärkers 5 zugeführte Signal, das verstärkt am Ausgang A als Warnsignal auftritt.
  • Durch die Rechteckform des Warnsignals, wie es in Fig. 2d dargestellt ist, ergeben sich Oberwellen, die im Übertragungsbereich des Druckkammerlautsprechers liegen. Das Warnsignal wird dem Signalverstärker 5 als alternierendes Signal zugeführt, d.h. als Signal welches abwechselnd eine positive und eine negative Spannung aufweist. Während der gesamten Periodendauer kann somit Energie an den Signalverstärker 5 abgegeben werden, wobei eine Gleichstrommagnetisierung im Ausgangsübertrager 7 vermieden wird. Durch die Umschaltung zwischen dem ersten Rechtecksignal 4f und dem zweiten Rechtecksignal 2f mit der Frequenz der Grundwelle ergibt sich ein Signal, das, in seine Spektralanteile zerlegt, einen grossen Anteil an 2., 3. und 4. Harmonischer Oberwelle und einen geringen Grundwellenanteil enthält. Die 2., 3. und 4. Harmonische Oberwelle liegen im Übertragungsbereich des Lautsprechers, wenn die Grundfrequenz sich etwa im Bereich von 300 Hz bis 800 Hz befindet.
  • Bei dem erfindungsgemässen Warnsignalgenerator lassen sich der zu schaltende Strom in den Endstufentransistoren und und der Ausgangsübertrager klein halten.
  • Im dargestellten Blockschaltbild sind die Endstufentransistoren nicht im einzelnen eingezeichnet, sondern es sind zwei Verstärker 8 und 9 dargestellt, die in Verbindung mit dem Ausgangsübertrager 7 eine Gegentaktendstufe bilden.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Rechteckgenerator so ausgebildet, dass die von ihm erzeugte Frequenz zwischen zwei Werten 4f, und 4f2 umschaltbar ist, wozu eine periodische Steuervorrichtung 10 dient.

Claims (4)

1. Warnsignalgenerator zur Speisung eines Druckkammerlautsprechers, dessen Übertragungsbereich oberhalb einer vorgegebenen Grundwelle eines vom Druckkammerlautsprecher abzustrahlenden Warnsignals liegt, das einen grossen Anteil von Oberwellen enthält, die in den Übertragungsbereich des Druckkammerlautsprechers fallen, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal ein zusammengesetztes Rechtecksignal mit konstanter Amplitude ist, das aus einem ersten Rechtecksignal (4f) mit der Frequenz der vierten Oberwelle und einem zweiten Rechtecksignal (2f) mit der Frequenz der zweiten Oberwelle besteht, wobei zwischen dem ersten und zweiten Rechtecksignal (4f, 2f) mit der Frequenz der Grundwelle (f) umgeschaltet wird, so dass am Ausgang (A) des Warnsignalgenerators abwechselnd im Takt der Grundwelle (f) während jeder ersten Halbperiode der Grundwelle das erste und während jeder zweiten Halbperiode der Grundwelle das zweite Rechtecksignal als Warnsignal (Fig. 2d) auftritt.
2. Warnsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Warnsig-nalgenerator einen Rechteckgenerator (1) enthält, der das erste Rechtecksignal (4f) mit der Frequenz der vierten Oberwelle der Grundwelle (f) des Warnsignals erzeugt, dass der Rechteckgenerator (1) einen ersten Frequenzteiler (2) speist, dass der erste Frequenzteiler (2) einen zweiten Frequenzteiler (3) speist, dass beide Frequenzteiler (2 und 3) das Teilverhältnis 2: 1 haben, dass der Ausgang des zweiten Frequenzteilers (3) mit dem Steuereingang (s) eines Umschalters (4) verbunden ist, dass am ersten Umschaltkontakt (u) des Umschalters (4) das vom Rechteckgenerator (1) erzeugte erste Rechtecksignal (4f) und am zweiten Umschaltkontakt (v) das zweite Rechtecksignal (2f), welches am Ausgang des ersten Frequenzteilers (2) auftritt, anliegt, und dass mittels des am Steuereingang (s) des Umschalters (4) anliegende Signal (f) abwechselnd das erste und das zweite Rechtecksignal (4f, 2f) auf den Ausgang (A) des Warnsignalgenerators durchgeschaltet wird.
3. Warnsignalgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umschalter (4) und dem Ausgang (A) des Warnsignatgenerators ein Gegentaktschaltstärker (5) angeordnet ist.
4. Warnsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Rechtecksignals (4f) periodisch verschiedene Werte annimmt.
EP80105148A 1979-09-13 1980-08-29 Warnsignalgenerator zur Speisung eines Druckkammerlautsprechers Expired EP0025537B1 (de)

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DE2936981 1979-09-13

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