EP1661435A2 - Verfahren und system zur effizienten übertragung der leistung bei der beschallung von räumen - Google Patents

Verfahren und system zur effizienten übertragung der leistung bei der beschallung von räumen

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Publication number
EP1661435A2
EP1661435A2 EP04786193A EP04786193A EP1661435A2 EP 1661435 A2 EP1661435 A2 EP 1661435A2 EP 04786193 A EP04786193 A EP 04786193A EP 04786193 A EP04786193 A EP 04786193A EP 1661435 A2 EP1661435 A2 EP 1661435A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
bus
power
loudspeaker
level
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04786193A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Klotz
Robert Eiblmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klotz Digital AG
Original Assignee
Klotz Digital AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klotz Digital AG filed Critical Klotz Digital AG
Publication of EP1661435A2 publication Critical patent/EP1661435A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00—Public address systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2227/00—Details of public address [PA] systems covered by H04R27/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2227/003—Digital PA systems using, e.g. LAN or internet

Definitions

  • the present invention relates to a method for the efficient transmission of power in the sound reinforcement of rooms and areas, in particular with a data bus, which enables the uniform transmission of the effective power and thus optimally utilizes the transmission cable.
  • Such information systems are known from WO 03/013041 A2 in the prior art and are used to provide a plurality of people with information, the information being intended only for certain groups of people.
  • Another information system known in the prior art is known in the prior art from US Pat. No. 5,406,634.
  • This known information system includes a so-called intelligent loudspeaker unit, which is controlled with digital data.
  • the intelligent loudspeaker unit has a digital signal processor (DSP), which processes the audio data in accordance with the control data. Then the digital audio data is converted into analog signals with the help of a D / A converter converted, analog amplified and fed to the speaker.
  • the digital audio data are fed to a data bus using a time multiplexer.
  • Each digital audio channel is assigned specific information data intended for this channel, so that each loudspeaker unit can select its specifically assigned information from the large number of total data flows.
  • This so-called intelligent loudspeaker unit also has a mixer that mixes selected audio channels with one another.
  • the audio signals at the amplifier output are first transformed to a higher voltage by means of transformers in the known prior art and are also brought back to the original voltage level at the loudspeaker by means of transformers , which means that each loudspeaker unit needs its own transformer.
  • the method according to the invention for the efficient transmission of the effective power to at least one loudspeaker of a public address system consists of using a special data bus which together with the effective power (P eff) even with a high crest factor (c) of the signal data transfers the digital data evenly, with the corresponding amplifier module located directly on the speaker.
  • a public address system constructed according to the inventive method with at least one loudspeaker and At least one power amplifier and one master unit is characterized in that the bus transmits both the digital data and the effective power for supplying the power amplifier evenly, the digital power amplifier being arranged in a module directly on the loudspeaker.
  • the dynamic peak powers are intercepted directly in the amplifier module by means of an energy buffer.
  • Another advantage is that a backup capacitor is used as the energy buffer, the energy buffer being discharged when the signal peaks are high and being charged again at a lower signal level.
  • the wire cross-section is, for example, 0.2 mm 2 per wire.
  • the signal flow is monitored up to the loudspeaker. It is also advantageous that an amplifier module feeds at least one loudspeaker.
  • the data bus (5) comprises at least two levels or layers.
  • At least one level is occupied with the data and power transmission.
  • At least one level is occupied with the arbitration and data backup.
  • At least one level is occupied by the participant organization.
  • At least one level is occupied by the audio and command formation.
  • At least one level is used as the application level.
  • the multi-level bus complies with the regulations of the International Standard Organization (ISO) of a known communication model (OSI), e.g. B. RS 485.
  • ISO International Standard Organization
  • OSI communication model
  • the public address system according to the invention advantageously has a power amplifier which is operated digitally and / or analog.
  • the digital amplifier module has an energy buffer, which can be a capacitor, for example.
  • the data bus is a linear network and that the data are both unidirectional and bidirectional.
  • the data bus is a commercial cable, e.g. CAT 5 uses.
  • the data on the bus are sent in at least two blocks, the individual blocks containing header control and audio data.
  • the data in particular the control data, are encoded for error detection.
  • the data on the bus are coded in such a way that the DC voltage component of the data signals is low.
  • the bus advantageously has a master-slave structure, any control device can be used as the master and the above-mentioned slave.
  • Amplifier module any control device can be used as the master and the above-mentioned slave.
  • modules in the bus are either connected in series or connected in a T-shape.
  • RS485 is the most commonly used transmission technology. It uses shielded, twisted two-wire lines and enables transmission rates of up to 12 Mbaud.
  • a symmetrical signal which is represented as a voltage difference between the conductors of a pair of lines, is used to send and receive binary information.
  • the differential output of the bus participants delivers at least 1.5 V and a maximum of 5.25 V.
  • the differential input has a threshold of 0.2 V.
  • the data bus uses full duplex transmission, i.e. one pair of conductors per direction (4-wire cable).
  • the connected modules are also supplied with power via this line.
  • the TX pair of conductors is at the negative potential (ground) and the RX- Head pair on the positive potential.
  • the differential voltage for data transmission is modulated onto this DC voltage.
  • Suitable cables must have a sufficiently low resistance for power transmission and ensure the transmission of the data signals over a required cable length.
  • a recommended cable is the CAT5 STP. It has 4 pairs of conductors with a wire cross-section of 0.2 mm 2 . With the data bus, two conductors are connected in parallel, so that two pairs of conductors are available for transmission. For the Power transmission results in a cable cross section of 0.8 mm 2 . To minimize signal reflection, the cable must be terminated at both ends with the characteristic impedance of the cable. A resistance of 100 ohms should be selected for CAT5. This must be switched on each side between TX + and TX- or between RX + and RX-.
  • the data bus according to the invention transmits on a 4-wire line in addition to the digital audio and control data in both directions and the supply power of the connected modules.
  • the amplifier modules can be operated directly on the loudspeaker.
  • these amplifier modules also offer energy buffers for the signal peaks. This enables the effective power to be transferred evenly to these modules.
  • the energy buffer provides the increased power at signal peaks and is recharged during the lower signal levels. This dynamic power adjustment gives you the option of only looking at the effective power when supplying power via the cable, while the dynamic peak loads are absorbed directly at the loudspeaker.
  • a cable with 4 x 0.5 mm 2 is used Core cross-section.
  • a DC voltage of 48 V with 75 W should be fed in.
  • After 100 m a power of 65.5 W is obtained depending on the cable losses.
  • Based on an amplifier efficiency of 85%, the speaker has an effective power of 55.7 W.
  • the dynamic power adjustment for example with a typical speech signal with a crest factor of 13 dB, a loudness can be generated which corresponds to a conventional amplifier with 557 W distortion-limited output power directly at the loudspeaker.
  • the following table shows the advantage of dynamic power adjustment using an example with 100 m cable with 4 x 0.5 mm 2 wire cross-section for different program signals.
  • a power of 75 W at 48V DC is fed into the UPAT data bus.
  • the efficiency of the digital amplifier was assumed to be 85% for the equivalent power output.
  • the equivalent power corresponds to the distortion-limited output power that a conventional amplifier needs directly on the loudspeaker to produce the same loudness and playback quality.
  • the same cable was used for the amplifier performance of a 100 V system.
  • the transformer losses on the loudspeaker in the conventional system were neglected.
  • Fig. 1 a schematic diagram of the bus (5) according to the invention with the master unit (2) and the amplifier modules (3) connected in series;
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the bus (5) according to the invention with the master unit (2) and the amplifier modules (3) connected in series in bidirectional operation;
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the bus (5) according to the invention with the master unit (2) and the T-connected amplifier modules (3) in unidirectional operation;
  • the bus has two function variants: bi- and unidirectional operation.
  • bidirectional operation audio data is also sent from the modules to the master.
  • the return channel is therefore always active.
  • unidirectional case only control data are sent back to the master, the return channel is only active when required.
  • the physically last module 2 in bus 5 must send an empty frame in order to generate a defined data frame and clock for the returning data line pair.
  • the control and audio data can be described by the last module 3 according to its function.
  • the last module 3 recognizes its position from the fact that no data frame is received on the returning data line pair, then the data frame of the incoming data line pair is automatically switched through (without control and audio data).
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment as a basic illustration of the bus 5 with the master unit 2 and the amplifier modules 3 connected in series in unidirectional operation.
  • the modules 3 are connected to both line pairs 6, 6 'in a T-shape.
  • the slave units 3 read from the incoming data line pair, which is described exclusively by the master 2. For the slave modules 3, writing is only possible on the returning data line pair 6 '.
  • the modules 3 write only on request from Master 2 (polling) to avoid collisions.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur effektiven Übertragung von Leistung und Signalen und ein Beschallungs-System (1) mit dem eine Mehrzahl von Personengruppen an unterschiedlichen Orten Informationen erhalten. Dabei werden die Daten in digitaler Form zusammen mit der Leistungsversorgung über einen gemeinsamen Bus (5) mindestens einem digitalen Verstärker-Modul (3) zugeführt. Die Leistungsversorgung der Module wird dabei derart gestaltet, dass die effektive Leistung (P eff) gleichmässig übertragen werden kann. Benötigte Leistungspitzen werden durch Energiepuffer am Verstärkermodul abgedeckt.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR EFFIZIENTEN ÜBERTRAGUNG DER LEISTUNG BEI DER BESCHALLUNG VON RÄUMEN
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur effizienten Übertragung der Leistung bei der Beschallung von Räumen und Gebieten, insbesondere mit einem Datenbus, der die gleichmässige Übertragung der effektiven Leistung ermöglicht und damit das Übertragungskabel optimal ausnutzt.
Derartige Informations-Systeme sind aus der WO 03/013041 A2 im Stand der Technik bekannt und dienen dazu, eine Mehrzahl von Personen mit Informationen zu versorgen, wobei die Informationen nur für bestimmte Personengruppen bestimmt sind. Ein weiteres im Stand der Technik bekanntes Informations-System ist aus der amerikanischen Patentschrift US 5,406,634 im Stand der Technik bekannt. Dieses bekannte Informations-System beinhaltet eine sogenannte intelligente Lautsprecher-Einheit, die mit digitalen Daten gesteuert wird. Die intelligente Lautsprecher-Einheit weist einen digitalen Signalprozessor (DSP) auf, der die Audio-Daten in Übereinstimmung mit den Steuerdaten bearbeitet. Danach werden die digitalen Audio-Daten in Analog-Signale mit Hilfe eines D/A-Wandlers gewandelt, analog verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt. Die digitalen Audio-Daten werden mit Hilfe eines Zeit-Multiplexers einem Datenbus zugeführt. Dabei werden jedem digitalen Audio-Kanal spezifische, für diesen Kanal bestimmte Informationsdaten zugeteilt, so dass jede Lautsprecher-Einheit ihre spezifisch zugeordnete Information aus der Vielzahl des Gesamtdatenflusses selektieren kann. Diese sogenannte intelligente Lautsprecher-Einheit weist ferner einen Mischer auf, der ausgewählte Audiokanäle miteinander vermischt.
Als nachteilig an diesen vorbekannten Verfahren und der dafür benötigten Elektronik wird es empfunden, dass die Elektronik einen erheblichen Raum beansprucht und ein hohes Gewicht hat. Oft werden diese Geräte auf einem kleinen Raum konzentriert, wodurch sich eine hohe thermische Belastung ergibt. Als Folge dessen muss die Elektronik meist weit vom eigentlichen Lautsprecher entfernt aufgestellt werden, wodurch sich lange Leitungswege zwischen der Steuer- und Leistungselektronik und dem Lautsprecher ergeben.
Um die Leistungsverluste über lange Strecken zwischen Verstärker und Lautsprecher in derartigen Anlagen zu verringern, werden beim bekannten Stand der Technik die Audio-Signale am Verstärker-Ausgang mittels Transformatoren zunächst auf eine höhere Spannung transformiert und am Lautsprecher ebenfalls mittels Transformatoren wieder auf das ursprüngliche Spannungsniveau gebracht, was dazu führt, dass jede Lautsprecher-Einheit einen eigenen Transformator benötigt .
Werden derartige Anlagen in sicherheitsrelevanten Bereichen, z. B. für Evakuierungsmaßnahmen aus öffentlich zugänglichen Räumen, eingesetzt, sind zusätzliche Havariesysteme notwendig, um den etwaigen Ausfall der zentralen Leistungsoder Steuerelektronik und den daraus resultierenden Ausfall ganzer Lautsprechergruppen zu überbrücken. Hierzu werden parallele Signalwege mit eigener Leistungs- und Steuerelektronik eingerichtet, die von der Leistungs- und Steuerelektronik, die für den Normalbetrieb ausgelegt ist, getrennt sind und gegebenenfalls mittels Relais auf den havarierten Weg geschaltet werden können. Dieses Verfahren und die dazu benötigten elektrischen Einrichtungen sind einerseits kostspielig und andererseits technisch zu aufwendig. Eines der maßgeblichen Nachteile, die allen vorbekannten Verfahren und Anlagen gemeinsam sind, ist der relativ hohe Energieaufwand, der häufig Ursache von unkontrollierbaren Störungen ist.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Räume bzw. Gebiete mit optimaler Lautheit und bester Tonqualität bei gleichmässiger Leistungsübertragung zu betreiben.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur effizienten Übertragung der effektiven Leistung an mindestens einen Lautsprecher eines Beschallungs-Systems besteht darin, dass unter Verwendung eines speziellen Datenbusses, der die effektive Leistung (P eff) auch bei hohen Crest-Faktor ( c ) der Signal-Daten zusammen mit den digitalen Daten gleichmäßig überträgt, wobei das entsprechende Verstärker-Modul direkt am Lautsprecher angeordnet ist.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebautes Beschallungs-System mit mindestens einem Lautsprecher und mindestens einem Leistungsverstärker und einer Master-Einheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bus sowohl die digitalen Daten als auch die effektive Leistung zur Versorgung des Leistungsverstärkers gleichmäßig überträgt, wobei der digitale Leistungsverstärker in einem Modul direkt am Lautsprecher angeordnet ist.
Dabei ist es vorteilhaft, dass eine dynamische Leistungsanpassung vorgenommen wird, wobei die effektive Leistung über den digitalen Datenbus mit einem kommerziellen Zuführungskabel geführt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die dynamischen Spitzenleistungen direkt im Verstärker-Modul mittels eines Energiepuffers abgefangen werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass als Energiepuffer ein Stützkondensator verwendet wird, wobei der Energiepuffer bei erhöhten Signalspitzen entladen wird und bei geringerem Signalpegel wieder geladen wird.
Vorteilhaft ist es auch, dass ein digitaler Leistungsverstärker mit erhöhter effizienter Leistungsfähigkeit eingesetzt wird.
Vorteilhaft ist die Verwendung eines kommerziellen Standardkabels, z. B. eines CAT5-Kabels mit einem RJ 45 Stecker, wobei der Aderquerschnitt beispielsweise 0,2 mm2 pro Ader beträgt.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Signalfluss bis zum Lautsprecher überwacht wird. Vorteilhaft ist es weiterhin, dass ein Verstärker-Modul mindestens einen Lautsprecher speist.
Von ganz besonderem Vorteil ist der Einsatz des Verstärker- Moduls bei Signalen mit relativ hohem Crest-Faktor, wobei der Crest-Faktor als c = Umax/Ueff definiert ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Datenbus (5) mindestens zwei Ebenen bzw. Schichten umfasst.
Vorteilhaft ist es dabei, dass mindestens eine Ebene mit der Daten- und Leistungsübertragung belegt ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass mindestens eine Ebene mit der Arbitrierung und Datensicherung belegt ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass mindestens eine Ebene mit der Teilnehmerorganisation belegt ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass mindestens eine Ebene mit der Audio- und Befehlsformation belegt ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass mindestens eine Ebene als Anwendungsebene verwendet wird.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Mehrebenenbus den Vorschriften der Internationalen Standardorganisation (ISO) eines bekannten Kommunikations-Modells (OSI) entspricht, z. B. RS 485. Das erfindungsgemäße Beschallungs-System weist vorteilhaft einen Leistungsverstärker auf, der digital und/oder analog betrieben wird.
Vorteilhaft ist es dabei, dass das digitale Verstärker-Modul einen Energiepuffer aufweist, der beispielsweise ein Kondensator sein kann.
Vorteilhaft ist es, dass der Datenbus ein lineares Netzwerk ist und die Daten sowohl uni- als auch bidirektional geführt werden.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Datenbus ein kommerzielles Kabel, z.B. CAT 5, nutzt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Daten auf dem Bus mindestens in zwei Blöcken gesendet werden, wobei die einzelnen Blöcke Header- Steuer,- und Audiodaten beinhalten.
Vorteilhaft ist, dass die Daten, insbesondere die Steuerdaten, zur Fehlererkennung kodiert sind.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Daten auf dem Bus dergestalt kodiert sind, dass der Gleichspannungsanteil der Datensignale gering ist.
Vorteilhaft weist der Bus eine Master-Slave-Struktur auf, wobei als Master jedes beliebige Steuergerät verwendet werden kann und als Slave das o.g. Verstärker-Modul.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Module im Bus entweder in Reihe geschaltet sind oder T-förmig angeschlossen werden. Diese vorteilhaften Ausführungsmerkmale ermöglichen nun eine optimale Leistungsübertragung auf der Grundlage einer RS 485 Schnittstelle. RS485 ist die am häufigsten genutzte Übertragungstechnik. Sie verwendet geschirmte, verdrillte Zweidrahtleitungen und ermöglicht Übertragungsraten von bis zu 12 MBaud.
Ein symmetrisches Signal, dass als Spannungsdifferenz zwischen den Leitern eines Leitungspaares repräsentiert ist, dient zum Senden und Empfangen von binären Informationen. Der differentielle Ausgang der Bus-Teilnehmer liefert mindestens 1,5 V und maximal 5,25 V. Der differentielle Eingang besitzt eine Schwelle von 0,2 V.
Der Daten-Bus verwendet eine Vollduplex-Übertragung, also je ein Leiterpaar pro Richtung (4-Draht-Kabel) .
Zusätzlich erfolgt die Spannungsversorgung der angeschlossenen Module über diese Leitung. Dazu liegt zwischen dem Leiterpaar für den Datentransfer zu den Modulen (TX) und dem Leiterpaar für den Datentransfer von den Modulen (RX) eine Gleichspannung von maximal 50 V. Dabei liegt das TX-Leiterpaar auf dem negativen Potential (Masse) und das RX- Leiterpaar auf dem positiven Potential. Die Differenzspannung zur Datenübertragung wird auf diese Gleichspannung aufmoduliert .
Geeignete Kabel müssen einen ausreichend geringen Widerstand zur Leistungsübertragung besitzen sowie die Übertragung der Datensignale über eine benötigte Kabellänge gewährleisten. Ein empfohlenes Kabel ist das CAT5 STP. Es besitzt 4 Leiterpaare mit einem Adernquerschnitt von 0,2 mm2. Bei dem Daten-Bus werden je zwei Leiter parallel geschaltet, damit stehen 2 Leiterpaare zur Übertragung zur Verfügung. Für die Leistungsübertragung entsteht ein Leitungsquerschnitt von 0,8 mm2. Zur Minimierung der Signalreflexion muss die Leitung an beiden Enden mit der charakteristischen Impedanz des Kabels terminiert werden. Bei CAT5 ist ein Widerstand von 100 Ohm zu wählen. Dieser muss an jeder Seite zwischen TX+ und TX- bzw. zwischen RX+ und RX- geschaltet werden.
Der erfindungsgemäße Daten-Bus überträgt auf einer 4-Draht- Leitung neben den digitalen Audio- und Steuerdaten in beiden Richtungen auch die Versorgungsleistung der angeschlossenen Module .
An diesem Bus können die Verstärkermodule direkt am Lautsprecher betrieben werden. Diese Verstärkermodule bieten neben einem sehr effizienten digitalen Verstärker auch Energiepuffer für die Signalspitzen. Damit kann die effektive Leistung gleichmässig an diese Module übertragen werden. Der Energiepuffer liefert die erhöhte Leistung bei Signalspitzen und wird während der geringeren Signalpegel wieder geladen. Mit dieser dynamischen Leistungsanpassung erhält man die Möglichkeit, bei der Leistungszuführung über das Kabel lediglich die effektive Leistung zu betrachten, während die dynamischen Spitzenlasten direkt am Lautsprecher abgefangen werden.
Durch die dynamische Leistungsanpassung am Lautsprecher erhält man nun die Möglichkeit, eine Beschallungsanlage in der Leistung optimal an das verwendete Programmsignal anzupassen, was zu einer äquivalenten Leistungsabgabe an den Lautsprechern führt.
Betrachtet wird folgend beispielhaft ein System mit 100 m Daten-Bus. Verwendet wird ein Kabel mit 4 x 0,5 mm2 Adernquerschnitt. Es soll eine Gleichspannung von 48 V mit 75 W eingespeist werden, nach 100 m erhält man entsprechend der Kabelverluste eine Leistung von 65,5 W. Ausgehend von einem Wirkungsgrad des Verstärkers von 85% ergibt sich eine effektive Leistung am Lautsprecher von 55,7 W. Durch die dynamische Leistungsanpassung kann z.B. bei typischem Sprachsignal mit einem Crest-Faktor von 13 dB eine Lautheit erzeugt werden, die einem herkömmlichen Verstärker mit 557 W verzerrungsbegrenzter Ausgangsleistung direkt am Lautsprecher entspricht. Bei einem herkömmlichen Verstärker und einem Kabelweg von 100 m mit 4 x 0,5 mm2 Adernquerschnitt kann diese Lautheit und Wiedergabequalität einem herkömmlichen 100 V-Beschallungssystem nur mit 818 W verzerrungsbegrenzter Ausgangsleistung erreicht werden. Dabei sind z.B. Trafoverluste bei den herkömmlichen Systemen nicht beachtet.
Folgende Tabelle zeigt den Vorteil der dynamischen Leistungsanpassung anhand eines Beispiels mit 100 m Leitung mit 4 x 0,5 mm2 Adernquerschnitt bei verschiedenen Programm- Signalen. Dabei wird eine Leistung von 75 W bei 48V Gleichspannung in den UPAT Daten-Bus gespeist. Für die äquivalente Leistungsabgabe wurde ein Wirkungsgrad des digitalen Verstärkers von 85% angenommen. Die äquivalente Leistung entspricht dabei der verzerrungsbegrenzten Ausgangsleistung, die ein herkömmlicher Verstärker direkt am Lautsprecher benötigt um die gleiche Lautheit und Wiedergabequalität zu erzeugen. Für die Verstärkerleistung eines 100 V-Systems wurde von dem gleichen Kabel ausgegangen. Die Transformatorenverluste am Lautsprecher im herkömmlichen System wurden dabei vernachlässigt .
Bei typischer komprimierter Musik (9 dB Crest-Faktor) muss bei dieser Anwendung im herkömmlichen System ein Verstärker mit 245 W verzerrungsbegrenzter Ausgangsleistung eingesetzt werden, um die gleiche Lautheit und Verständlichkeit zu erzeugen wie 75 W eingespeist in den erfindungsgemäßen Daten- Bus. Für Signale mit höherer Dynamik ist der Unterschied noch deutlicher. Bei typischer Sprache benötigt man einen 100 V- Verstärker mit 818 W verzerrungsbegrenzter Ausgangsleistung im Vergleich zu den 75 W im Falle des erfindungsgemäßen Daten-Bus . Im nun Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1: eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Busses (5) mit der Master-Einheit (2) und die in Reihe geschalteten Verstärker-Module (3) ;
Fig. 2: eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Busses (5) mit der Master-Einheit (2) und die in Reihe geschalteten Verstärker-Module (3) im bidirektionalem Betrieb;
Fig. 3: eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Busses (5) mit der Master-Einheit (2) und die T- för ig angeschlossenen Verstärker-Module (3) im unidirektionalem Betrieb;
In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Busses 5 mit der Master-Einheit 2 und die in Reihe geschalteten Verstärker-Module 3 gezeigt. Der Der Bus hat zwei Funktionsvarianten: der bi- und der unidirektionale Betrieb. Im bidirektionalen Betrieb werden Audiodaten auch von den Modulen zum Master gesendet. Der Rückkanal ist deswegen ständig aktiv. Im unidirektionalen Fall werden nur Steuerdaten an den Master zurück gesendet, der Rückkanal ist nur bei Bedarf aktiv.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeipiel als Prinzipdarstellung des Busses 5 mit der Master-Einheit 2 und die in Reihe geschalteten Verstärker-Module 3 im bidirektionalem Betrieb gezeigt. Beide Leitungspaare 6, das hinlaufende und das rücklaufende, gehen durch die Module 2. Die Versorgungsspannung wird durchgereicht. Die Slave- Einheiten 3 lesen vom hinlaufenden Datenleitungspaar 6,6', welches ausschliesslich vom Master 2 beschrieben wird. Das Schreiben ist für die Slave-Module 3 nur auf das rücklaufende Datenleitungspaar 6,6' möglich. Dabei schreiben die Module 3 nur auf Anfrage vom Master 2 (Polling) . Dadurch werden Kollisionen vermieden. Steuerdaten werden nur auf Anfrage zeitlich begrenzt geschrieben, Audio-Daten werden nach Anfrage permanent übertragen bis der Master 2 mittels konkreter Anweisung dies wieder unterbindet. Die nicht beschriebenen Daten werden durchgereicht. Das physikalisch letzte Modul 2 im Bus 5 muss einen Leerrahmen senden, um für das rücklaufende Datenleitungspaar einen definierten Datenframe und Takt zu erzeugen. Dabei können die Steuer- und Audiodaten durch das letzte Modul 3 entsprechend dessen Funktion beschrieben werden. Das letzte Modul 3 erkennt seine Position daran, dass kein Datenframe auf dem rücklaufendem Datenleitungspaar empfangen wird, dann wird automatisch der Datenframe des hinlaufenden Datenleitungspaares (ohne Steuer- und Audiodaten) durchgeschaltet .
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeipiel als Prinzipdarstellung des Busses 5 mit der Master-Einheit 2 und die in Reihe geschalteten Verstärker-Module 3 im unidirektionalem Betrieb gezeigt. Die Module 3 werden an beide Leitungspaare 6,6' T-förmig angeschlossen. Die Slave- Einheiten 3 lesen vom hinlaufenden Datenleitungspaar, welches ausschliesslich vom Master 2 beschrieben wird. Das Schreiben ist für die Slave-Module 3 nur auf das rücklaufende Datenleitungspaar 6' möglich. Dabei schreiben die Module 3 nur auf Anfrage vom Master 2 (Polling) um Kollisionen zu vermieden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur effizienten Übertragung der Leistung an mindestens einen Lautsprecher (4) eines Beschallungs- Systems (1), unter Verwendung eines speziellen Datenbusses (5) , der die effektive Leistung (P eff) auch bei hohem Crest-Faktor (c) der Audiosignale gleichmässig zusammen mit den digitalen Daten überträgt, wobei das entsprechende Verstärker-Modul (3) direkt am Lautsprecher angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c eine dynamische Leistungsanpassung, wobei die effektive Leistung über den digitalen Datenbus mit einem kommerziellen Zuführungskabel (6) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die dynamischen Spitzenleistungen direkt im Verstärker-Modul (3) mittels eines Energiepuffers abgefangen werden.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Energiepuffer ein Stützkondensator verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Energiepuffer bei erhöhten Signalspitzen entladen wird und bei geringerem Signalpegel wieder geladen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein digitaler Leistungsverstärker (3) mit erhöhter effizienter Leistungsfähigkeit eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, g.e k e n n z e i c h n e t d u r c h Verwendung eines kommerziellen Standardkabels (6), z. B. eines CAT5-Kabels mit einem RJ 45 Stecker, wobei der Aderquerschnitt 0,2 mm2 pro Ader beträgt.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Signalfluss bis zum Lautsprecher (4) überwacht wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Verstärker-Modul (3) mindestens einen Lautsprecher (4) speist .
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Verstärker-Modul (3) auch bei hohem Crest-Faktor des Audiosignals eingesetzt wird, wobei der Crest-Faktor c = Umax/Ueff ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Datenbus (5) mindestens zwei Ebenen bzw. Schichten umfasst, die einzelnen lokalen Lautsprecher-Einheiten (4) zu Gruppen zusammengefasst werden und die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher (3) automatisch oder ferngesteuert dem Geräuschpegel der Umgebung angepasst wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Ebene mit der Daten- und Leistungsübertragung belegt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Ebene mit der Arbitrierung und Datensicherung belegt ist.
14. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Ebene mit der Teilnehmerorganisation belegt ist.
15. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Ebene mit der Audio- und Befehlsformation belegt ist.
16. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Ebene als Anwendungsebene verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mehrebenenbus (5) den Vorschriften der Internationalen Standardorganisation (ISO) eines bekannten Kommunikations-Modells (OSI) entspricht, z. B. RS 485.
18. Beschallungs-System (1) mit mindestens einem Lautsprecher (4) und mindestens einem Leistungsverstärker (3) und einer Master-Einheit (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Bus (5) sowohl die digitalen Daten als auch die Leistung gleichmäßig überträgt, wobei der digitale Leistungsverstärker (3) in einem Modul direkt am Lautsprecher (4) angeordnet ist.
19. Beschallungs-System nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Leistungsverstärker (3) digital und/oder analog betrieben wird.
20. Beschallungs-System nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das digitale Verstärker-Modul (3) einen Energiepuffer aufweist.
21. Beschallungs-System nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Energiepuffer ein Kondensator ist.
22. Beschallungs-System nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Datenbus (5) mindestens zwei Ebenen aufweist, von denen mindestens eine Ebene mit der Daten- und Leistungsübertragung belegt ist.
23. Beschallungs-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Datenbus (5) ein lineares Netzwerk ist und die Daten sowohl uni- als auch bidirektional führt.
2 . Beschallungs-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Datenbus (5) ein kommerzielles Kabel, z.B. CAT 5, nutzt.
25. Beschallungs-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Daten auf dem Bus (5) mindestens in zwei Blöcken gesendet werden.
26. Beschallungs-System Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einzelnen Blöcke Header- Steuer,- und Audiodaten beinhalten.
27. Beschallungs-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Bus (5) eine Master-Slave-Struktur aufweist.
28. Beschallungs-System nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Module (3) im Bus (5) in Reihe geschaltet sind.
29. Beschallungs-System nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Module (3) an den ϊ-m- Bus (5) T-förmig angeschlossen sind.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8385561B2 (en) 2006-03-13 2013-02-26 F. Davis Merrey Digital power link audio distribution system and components thereof
DE102007059655A1 (de) 2007-07-24 2009-02-05 Klotz Digital Ag Vorrichtung und Verfahren zur drahtlosen Übertragung der Funktionszustände von Lautsprechereinheiten
ES2851229T3 (es) 2011-10-07 2021-09-03 Audinate Holdings Pty Ltd Sistemas, métodos y dispositivos para interconexión de redes sobre cableado de alta impedancia
WO2018026201A1 (ko) * 2016-08-03 2018-02-08 에잇비트 주식회사 무선 스테레오 헤드셋 구성요소의 속성 및 상태를 결정하는 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722115C2 (de) * 1997-05-27 2003-06-18 Bosch Gmbh Robert Adressierungsvorrichtung und -verfahren
US20030035556A1 (en) * 1997-11-18 2003-02-20 Jerry Curtis Audio distribution system
DE10113088A1 (de) * 2001-03-17 2002-09-26 Helmut Woerner Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Beschallungssystems
DE10135463A1 (de) * 2001-07-20 2003-03-13 Klotz Digital Ag Vorrichtung zur Übertragung, zum Empfang und zur Bearbeitung von Audiosignalen und Steuersignalen in Lautsprecheranlagen
WO2003042858A1 (en) * 2001-11-13 2003-05-22 Enikia Llc Media content and data distribution and consumption
US20030220705A1 (en) * 2002-05-24 2003-11-27 Ibey Jarry A. Audio distribution system with remote control

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005022804A3 *

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