EP2806656B1 - Lautsprecherwärmeregelung mit Statusbeobachtung - Google Patents

Claims (12)

1. Aktiver Wärmeregler (10), geeignet zum Regeln der Temperatur eines an ihn angeschlossenen Lautsprechers (12), wobei der aktive Wärmeregler (10) einen Dynamikbereichsregler (14) umfasst, der betriebsfähig zwischen einer Treibersignalklemme (16) für den Lautsprecher (12) und den Klemmen (26) einer Schwingspule des Lautsprechers (12) zwischengeschaltet ist, wobei der Dynamikbereichsregler (14) ausgestaltet ist, ein Eingangstreibersignal veränderbar zu dämpfen und das gedämpfte Signal als Ausgabe an den Schwingspulenklemmen (20) bereitzustellen, wobei der aktive Wärmeregler (10) umfasst: eine Sonde (28), die betriebsfähig angeschlossen ist, und angepasst ist, den Klemmen (26) der Lautsprecher-Schwingspule (12) zum Schätzen einer momentanen Temperatur der Schwingspule ein Sondensignal bereitzustellen, und wobei der aktive Wärmeregler gekennzeichnet ist durch: einen Zustandsbeobachter (40) zum Schätzen, auf Grundlage eines thermischen Modells und der Schwingspulentemperatur, einer momentanen Temperatur eines Magneten des Lautsprechers (12); und Mittel (38) zum Regeln einer momentanen Dämpfung, die von dem Dynamikbereichsregler (14) in Reaktion auf die geschätzte Temperatur der Schwingspule und des Magneten bereitgestellt wird; und wobei der Zustandsbeobachter (40) die Wärmeeingabe mit einer Wärmeausgabe des Lautsprechers vergleicht, um einen Wert zu ergeben, der den Wärmefluss des Lautsprechers wiedergibt, die Temperatur (T) der Schwingspule in Beziehung zur Wärmeeingabe des Lautsprechers (12) steht und die Wärmeausgabe des Lautsprecher-Magneten auf dem thermischen Modell (42) basiert und die geschätzte Schwingspulentemperatur (Tm) als Eingangsparameter verwendet, wobei der Unterschied in der Wärmeeingabe und der Wärmeausgabe indikativ dafür ist, dass die Lautsprechertemperatur ansteigt oder fällt.
2. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 1, wobei die Sonde angepasst ist, ein Sondensignal zum Ausgang (20) des Dynamikbereichsreglers (14) zu überlagern, wobei das Sondensignal auch dem Lautsprecher (12) zugeführt wird, und wobei der aktive Wärmeregler einen ersten Analog-Digital-Wandler (45) umfasst, der an die Klemmen (26) des Lautsprechers (12) zum Messen der Sondensignalspannung über die Lautsprecherklemmen (26) angeschlossen ist, und einen zweiten Analog-Digital-Wandler (47) der mit einem Widerstand (49) parallelgeschaltet ist, der in Reihe über die Klemmen (26) des Lautsprechers (12) angeschlossen ist, der angepasst ist, den Sondensignalstrom in dem Lautsprecher (12) zu messen und einen Parameter-Schätzer (51), der betriebsfähig an die Analog-Digital-Wandler (47, 49) angeschlossen ist, der angepasst ist, den Gleichstromwiderstand des Lautsprechers basierend auf der Spannung und dem Strom des Sondensignals zu berechnen, wobei der Gleichstromwiderstand indikativ für die Schwingspulentemperatur des Lautsprechers ist.
3. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 2, wobei der Zustandsbeobachter (40) betriebsfähig an den Parameterschätzer (51) angeschlossen ist, und der aktive Wärmeregler (10) Schätzmittel umfasst, die angepasst sind, die Temperatur des Lautsprechermagneten (12) unter Verwendung eines thermischen Modells (42) des Lautsprechers (12), das auf die gemessene Schwingspulentemperatur (T) angewandt wird, zu schätzen.
4. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 3, wobei das thermische Modell (42) thermische Parameter des Lautsprechers umfasst, wobei die thermischen Parameter ein beliebiger oder mehrere Parameter aus der Gruppe ist/sind, die Folgendes umfasst: den thermalen Kopplungswirkungsgrad der Schwingspule zum Magneten; die thermale Leitfähigkeit des Magneten; und die temperaturabhängige Wärmeabführungsgeschwindigkeit des Magneten.
5. Aktiver Wärmeregler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zustandsbeobachter (40) ein Schätzmittel umfasst, das angepasst ist, die Temperatur des Lautsprechermagneten (12) unter Verwendung eines thermischen Modells (42) des Lautsprechers (12) angewandt auf die gemessene Schwingspulentemperatur (T) zu schätzen, wobei das thermische Modell für den Lautsprecher (12) ein thermisches Modell nach Zuccati-Button ist.
6. Aktiver Wärmeregler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zustandsbeobachter (40) ein Schätzmittel umfasst, das angepasst ist, die Temperatur des Lautsprechermagneten (12) unter Verwendung eines thermischen Modells (42) des Lautsprechers (12) angewandt auf die gemessene Schwingspulentemperatur (T) zu schätzen, wobei das thermische Modell eine bilineare Transformation folgender Gleichungen ist: $$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{Cb}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\cdot \frac{\mathrm{d}\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tmb}\\ \mathrm{Tm}\end{array}\right]}{\mathrm{dt}}=\left[\begin{array}{cc}\frac{1}{\mathrm{Rb}}& 0\\ 0& 0\end{array}\right]\cdot \left[\begin{array}{c}\mathrm{Tmb}\\ \mathrm{Tm}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]\mathrm{.}\mathrm{r}+\left[\begin{array}{c}\mathrm{vq}\\ \mathrm{v}\cdot \mathrm{m}\end{array}\right]$$

   

   und $$\mathrm{T}={\left[\begin{array}{c}1\\ 1\end{array}\right]}^{*}\cdot \left[\begin{array}{c}\mathrm{Tmb}\\ \mathrm{Tm}\end{array}\right]+{\mathrm{v}}_0$$

   

   wobei: Tmb gleich T - Tm; Tm die Magnettemperatur ist; Rb der thermische Widerstand ist; r die von der Schwingspule erzeugte Kraft ist, T, Tm und Ta jeweils die Temperatur der Schwingspule, die magnetische und die Umgebungslufttemperatur sind; wobei v_q und v_m Gewichtungen sind; und wobei v ein Vektor ist.
7. Aktiver Wärmeregler (10) nach an einem der vorhergehenden Ansprüche, überdies umfassend einen Umsetzer (46), der angepasst ist, das Treibersignal zu begrenzen, so dass die Temperatur der Schwingspule unter einer gewünschten oberen Schwellentemperatur gehalten wird, wobei der Umsetzer (46) betriebsfähig an das Mittel (38) zum Regeln der momentanen Dämpfung des Dynamikbereichsreglers (14) in Reaktion auf die geschätzte Temperatur der Schwingspule (T) und des Magneten (Tm) angeschlossen ist.
8. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 7, wobei der Umsetzer (46) ein Gewichtungsmodul (38) zum Gewichten der Stärke der Dämpfung des Dynamikbereichsreglers (14) regelt.
9. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 8, wobei, wenn der Zustandsbeobachter (40) bestimmt, dass sich der Lautsprecher (12) in einem fallenden Temperaturzustand befindet, eine von dem Gewichtungsmodul (38) angewandte Gewichtung von 0 auf den Dynamikbereichsregler (14) angewandt werden kann.
10. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei, wenn der Zustandsbeobachter (40) bestimmt, dass sich der Lautsprecher (12) in einem steigenden Temperatursturzzustand befindet, eine endgültige Gewichtung von dem Gewichtungsmodul (38) auf den Dynamikbereichsregler (14) angewandt wird.
11. Aktiver Wärmeregler (10) nach Anspruch 9, Anspruch 10, wobei der Umsetzer (46) eine lineare oder nichtlineare Gewichtung durch das Gewichtungsmodul (38) in Reaktion auf den beobachteten Zustand des Lautsprechers (12) anwendet.
12. Aktiver Wärmeregler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sondensignal (28) ein sinusförmiges Sondensignal bei im Wesentlichen 20 Hz und im Wesentlichen -60dBFS umfasst.

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