JP4279962B2 - Speaker system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広域拡声に用いられる通称トランペット型スピーカのスピーカシステムに係わり、特に振動板を駆動するボイスコイルを複数に独立させたスピーカシステムに関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来、この種のトランペット型スピーカを用いたスピーカシステムは競技場、学校、地域非常放送、選挙用車載放送等に広く普及し使用されている。このスピーカシステムは強力なドライバユニットと効率のよいトランペット型ホーンにより明瞭な高音圧を実現している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来のスピーカシステムは拡声範囲を広く広げたいとする使用者の操作によりスピーカに過入力が入りボイスコイルを損傷する、あるいは過入力によるボイスコイルの温度上昇によりボイスコイルが振動板から遊離する等の事故を発生する問題点があった。
【0004】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、広域拡声に用いられるトランペット型スピーカのドライバユニットの過酷な条件による異常発生時でも最適な条件で安定使用できるスピーカシステムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来のボイスコイルに加えてさらに異常発生時用のボイスコイルを設けることによって前記目的を達成できること等を見出し、本発明の完成に至った。
【0006】
即ち、本発明は単一の振動板を有する動電型ドライバーユニットのボイスコイルボビンに複数のボイスコイルを装置したスピーカシステムであって、複数装置されているボイスコイルのうち第一ボイスコイルで振動板を駆動し、他のボイスコイルを待機状態として、第一ボイスコイルに異常が発生した時に、他のボイスコイルに切り替える手段を有することを特徴とするスピーカシステムである。
【0007】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、振動板を第一ボイスコイルで駆動し、動作中に第一ボイスコイルが断線したときに駆動側の装置の検知システムにより断線を検知して、他のボイスコイルに切り替える手段を有する。
【0008】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、増幅装置の出力を複数のボイスコイルに接続する。
【0009】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、増幅装置の出力を複数のボイスコイルに直列に接続し、一つのボイスコイルが切断したときに、他のボイスコイルに切り替える手段を有する。
【0010】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、複数のボイスコイルの各々に独立して増幅装置を接続する。
【0011】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、複数装置されているボイスコイルのうち第一ボイスコイルを増幅装置に接続し、他のボイスコイルを第一ボイスコイルの温度検知手段として用いて、ボイスコイルの温度上昇に見合う帰還制御を増幅装置に行うことができ、さらに温度検知結果を温度表示あるいは危険表示として表示できる表示手段を有する。
【0012】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、複数装置されているボイスコイルのうち第一ボイスコイルを増幅装置に接続し、他のボイスコイルを第一ボイスコイルの温度検知手段として用いて、第一ボイスコイルの温度が上昇したら、他のボイスコイルが駆動ボイスコイルとして動作する。
【0013】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、スピーカの増幅装置とスピーカの間に抵抗を装置し、前記抵抗からスピーカに入力した電力を時間単位で測定して、電力と時間の積からスピーカの温度上昇を検知し、スピーカの負荷状態を推定する手段を有する。
【0014】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、増幅装置の出力を複数のボイスコイルに接続し、これらのボイスコイルを定期的に切り替える手段を有する。
【0015】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、複数のボイスコイルを並列又は直列にボイスコイルボビンに装置することによって、複数のインピーダンスを持つ。
【0016】
本発明のスピーカシステムの好ましい態様では、スピーカ内の振動板の前面にあるイコライザーに温度センサーを装置し、この温度センサーによってスピーカの温度をリアルタイムに検知する。
【0017】
本発明のスピーカシステムは、上述のようにスピーカドライバーにボイスコイルを複数装置しているので、拡声操作者が誤ってスピーカの過大な電力を入力したり、長時間の動作でボイスコイルが加熱しても事故を未然に最小限にすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明のスピーカシステムを図面を参照しながら以下詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0019】
図1(a)はトランペットスピーカのドライバユニットとして使用されている代表的な構造例を示すもので、ヨーク101にマグネット102、センターポール106、トッププレート105を組み込み、振動板110にボイスコイル104を装置し、前記ボイスコイル104を磁気回路に装置してイコライザー109とスロート107を持ったドライバスロート116に防塵ネット108を装置し、ヨーク101とドライバスロート116とをねじ120で固定した構造で一体としたものである。
振動板110の構造を図1(b)の振動板斜視図114でより詳細に示すと、振動板110はボイスコイルボビン119にボイスコイル112を装置し、ボイスコイル112のリード線113、115を装置し、前面を丸く構成した振動部111と固定部117で構成されている。
【0020】
増幅装置からの音響出力をボイスコイル104に印加すると、強力なマグネット102の磁場とボイスコイル104の作る磁場との干渉により振動板110が前後に振動し、イコライザー109により音響補正され、スロート107を介してトランペットホーンに音響振動として出力し、増幅装置に入力した音響入力を拡声する。
【0021】
拡声装置からの入力が過大であると、図1(b)に示すボイスコイルボビン119に装置したボイスコイル112が切断したり、ボイスコイル112をボイスコイルボビン119に固定する接着材が遊離したりして、使用中に音が出なくなることがある。
【0022】
従来のスピーカシステムのボイスコイルは図2に示すように振動板201とボイスコイル202の単巻き構造であり、振動板201のボイスコイルボビン203にボイスコイル202をスピーカの出力インピーダンスに適合したインピーダンスとして通常使用される2−16Ωからインピーダンスを特定して巻くことで、拡声装置と整合させ、拡声装置からの出力で振動させる。
【0023】
しかし、拡声用途として、通常使用している時から、使用環境の暗騒音が高まったりした時にスペック以上の通常では考えられないパワーが連続してスピーカに入力されることがある。すなわち、スピーカのボイスコイルに過度の負担がかかり、断線その他の事故が発生することがある。
【0024】
一方、本発明のスピーカシステムはかかる問題を解消するために、図3に示すように振動板301のボイスコイルボビン304に装置する第一ボイスコイル302に対して、さらに第二ボイスコイル303を装置した振動板301を構成してスピーカドライバを完成させたものである。なお、第一ボイスコイルと第二ボイスコイルの巻き方に関しては、拡声用途や使用目的により従来公知の方法を適宜採用することができ、例えば第一ボイスコイル302と第二ボイスコイル303を重ね巻きにする方法、あるいは複数のボイスコイルをサイドバイサイドで平行巻きにする方法を採用することができる。
【0025】
以上のように装置することで、第一ボイスコイル302を拡声用途として使用した場合に、前述の状況の過入力などで、ボイスコイルが切断したり、動作しなくなったときに、第二ボイスコイル303に接続を変更して拡声動作を継続することができる。
【0026】
また、第一ボイスコイル302と第二ボイスコイル303を並列使用や直列使用したり、あるいは第二のボイスコイル303を検知用途に使用して事前に事故が発生しないようにする等の応用により、スピーカとしての機能を過入力状態であっても継続して使用できるスピーカシステムを構築することができる。
【0027】
本発明のスピーカシステムは、振動板を第一ボイスコイルで駆動し、第一ボイスコイルが動作中に断線したときに、駆動側の装置の検知システムにより断線を検知して、第二ボイスコイル等の他のボイスコイルに切り替える手段を有することができる。例えば、振動板に複数のボイスコイルを装置して拡声装置を駆動するときに、図4に示すように入力401を増幅回路402に接続し、増幅回路402の出力にボイスコイルの異常検知403を装置し、前記出力に第一ボイスコイル407と第二ボイスコイル408の何れかの使用を選択できる切替406を装置し、前記出力に第一ボイスコイル407と第二ボイスコイル408を接続する。また、異常検知403の出力はスイッチ制御404に接続し、切替406を制御する。
【0028】
異常検知403は増幅回路の出力側に装置されているので、スピーカが切断され、スピーカの負荷がオープンになれば、通常の負荷状態に比較すると、増幅回路402の出力端子は負荷がオープンになり、出力電流が流れなくなるという異常を、異常検知403で認識することができる。反対に、第一ボイスコイル407が短絡すれば、増幅回路402の出力電流は極端に上がるので、異常検知403は第一ボイスコイル407に異常状態が発生したことを認識する。
【0029】
異常検知403が電流を検知する方式で第一ボイスコイル407の断線を常時監視している場合、過入力が連続して第一ボイスコイル407に入力してボイスコイルが切断すると、増幅回路402のボイスコイルを駆動する電流が第一ボイスコイル407に流れないため、異常検知403は第一ボイスコイル407が切断したと判断して、異常検知403は切替信号をスイッチ制御404に出力して、第二ボイスコイル408に切り替える信号を切替406に出力し、第一ボイスコイル407から第二ボイスコイル408に切り替える動作で、スピーカとしては連続した動作を可能にする。
【0030】
また、第一ボイスコイル407が短絡した状態になれば、通常状態に比較して過大な電流が異常検知403に流れるため、第一ボイスコイル407の短絡異常を検知できる。
【0031】
以上のようにボイスコイルの断線や短絡の異常を検知した異常検知403は検知データをスイッチ制御404に入力して第一ボイスコイル407から第二ボイスコイル408への切り替え動作を切替406に行わせる。同様に、初期に第二ボイスコイル408を駆動させていて、第二ボイスコイルの切断や短絡の異常が発生したときは、第二ボイスコイル408から第一ボイスコイル407に切り替える動作を行う。また、3個以上の複数のボイスコイルを装置しているときは、同様の方法で次々にボイスコイルを切り替えて、スピーカーを連続動作させる構造とすることができる。
【0032】
以上のように振動板409に複数のボイスコイルを装置しておけば、過入力や過酷な連続使用で故障が発生したときでも異常検知403の検知結果でボイスコイルを次々に切り替えて使用することができるので、スピーカシステムの耐久性を向上させることができる。
【0033】
本発明のスピーカシステムは、図5のように増幅装置の出力を複数のボイスコイル(図では二つ)に接続することができる。
図5(a)は、入力501を増幅回路502に接続し、前記出力を第一ボイスコイル503と第二ボイスコイル504に直列に接続し、振動板505を振動させて拡声する例であり、図5(b)は、入力506を増幅回路507に接続し、前記出力を第一ボイスコイル508と第二ボイスコイル509に並列に接続し、振動板510を振動させて拡声する例である。
【0034】
この場合、振動板505に装置した第一ボイスコイル503と第二ボイスコイル504がそれぞれ8Ωであれば、図5(a)のように直列接続で16Ωの増幅回路502に接続することができる。
振動板510に装置した第一ボイスコイル508と第二ボイスコイル509がそれぞれ8Ωであれば、図5(b)のように並列接続で4Ωの増幅装置に対応することができる。
【0035】
以上のように、スピーカと増幅装置のインピーダンスを複数のボイスコイルインピーダンスで調整でき、また第一ボイスコイルと第二ボイスコイルを独立したボイスコイルとして、ボイスコイルの外部接続端子を装置することで、スピーカを設置する現場の工事にフレキシブルに対応できるスピーカシステムとすることができる。
【0036】
本発明のスピーカシステムは、増幅装置の出力を複数のボイスコイルに直列に接続し、一つのボイスコイルが切断したときに他のボイスコイルに切り替える手段を有することができる。
例えば図6のように音声の入力601を増幅回路602に入力し、前記出力を第一ボイスコイル607と第二ボイスコイル606に直列接続する。検知603は増幅回路602の出力に接続し、前記検知603の出力を切替制御604に接続し、その出力を切替回路605に接続し、前記切替回路605がスピーカの切替を行う。
【0037】
振動板608に装置した第一ボイスコイル607と第二ボイスコイル606を増幅装置から直列接続として使用し、第一或いは第二のボイスコイルが切断すると、増幅回路は開放状態となるので、増幅回路602の出力電圧が上昇する。
切替回路605のスイッチポジションを中立としておき、前記電圧を検知した場合は、第一ボイスコイル607又は第二ボイスコイル606に切り替えて、増幅回路の出力電圧がおおよそ2分の1に下がるか又は大幅に下がれば、切替回路605のスイッチポジションが正常に動作しているボイスコイルに接続したことになり、切替回路605が何れかのポジションに入ったときに、増幅回路602の電圧が下がらなければ、切断したボイスコイルに接続したと検知して、他のポジションに切り替えて正常に動作するボイスコイルを増幅回路602の負荷として接続するようにする。
【0038】
本発明のスピーカシステムは、複数のボイスコイルの各々に独立して増幅装置を接続することができる。例えば図7のように音声の入力701より前置増幅702に接続し、前記出力を増幅回路703と増幅回路704に接続し、前記出力のそれぞれに第一ボイスコイル705と第二ボイスコイル706を接続して駆動し、振動板707を振動させて拡声する。この場合、音声信号の入力701は前置増幅702から同位相・同レベルで出力され、増幅回路703、増幅回路704よりそれぞれ第一ボイスコイル705、第二ボイスコイル706に出力される。
【0039】
以上のように構成すると、異なったボイスコイルで振動板707を駆動することができ、同位相・同出力であれば、振動板の駆動力は一つのボイスコイルに2倍の入力を印加したのと同じレベルになり、過入力で第一又は第二のボイスコイルが切断しても、スピーカーからの音圧レベルは低下するが、何れかのボイスコイルが動作しているので拡声動作を継続することができる。
【0040】
本発明のスピーカシステムは、複数装置されているボイスコイルのうち第一ボイスコイルを増幅装置に接続し、他のボイスコイルを第一ボイスコイルの温度検知手段として用いて、ボイスコイルの温度上昇に見合う帰還制御を増幅装置に行うことができる。
例えば図8(a)のように第一ボイスコイル805に通常通りの接続、すなわち、音声の入力801を前置増幅802及び増幅回路803で増幅し、第一ボイスコイル805へ供給し、振動板807を振動させて拡声する。
しかし、第一ボイスコイル805に過入力状態で連続動作させると、重ね巻きあるいは近接して装置している第二ボイスコイル806も第一ボイスコイル805に熱せられ、温度上昇する。
この場合、第二ボイスコイル806は温度検知用として温度検知804に接続し、温度検知結果を前置増幅802に接続して制御する。温度検知804は第一ボイスコイル805の温度上昇の表示を行う温度表示810に接続する。
【0041】
温度検知804では、第二ボイスコイル806の抵抗に電流を流して、電流値の変化から第二ボイスコイル806の温度を知ることができる。ボイスコイルは一般的に銅を基材としているので、ほぼ銅の温度特性に近似し、図8(b)の温度特性808に示すように、ボイスコイルの抵抗は温度の上昇に比例して上昇するため、ボイスコイル抵抗変化809から温度の検出を行うことができる。第二ボイスコイル806は第一ボイスコイル805に近接して装置しているので、同じような温度になる。
以上のようにして、第二ボイスコイル806の抵抗値を検出することから、第一ボイスコイル805の温度上昇が検知できる。
【0042】
第二ボイスコイル806の抵抗変化を電流の変化で検知し、ボイスコイルが高温になり、これ以上過入力が連続すると危険なときは温度検知データから前置増幅802に対して、音声の入力801の利得を下げて第一ボイスコイル805への入力を制限して、第一ボイスコイル805への過入力を抑える。第一ボイスコイル805への過入力により危険な温度上昇が抑えられたときに、前置増幅802に対する制限を解除する。
以上のようにして第一ボイスコイル805への過入力を制御することで長時間安定した動作を実現できる。
【0043】
本発明のスピーカシステムは、前述のように第二ボイスコイル806のボイスコイルの過入力により温度上昇するために発生するボイスコイルの抵抗値の変化を温度変化としてとらえるが、前記温度上昇がボイスコイル自身の断線や接着剤の劣化を生じる危険な状態であることを検知すると、温度検知804が温度表示又は危険表示を温度表示810で行う。前記表示は例えば音量の低下の原因も表示することができる。
また、温度表示810により温度や状態が表示されることから、操作者がその表示を見て音量を操作することにより適切な音量にしてドライバーユニットへの過入力を防ぐことができる。
【0044】
本発明のスピーカシステムは、図9のようにスピーカの振動板908に装置した複数のボイスコイル(第一ボイスコイル906、第二ボイスコイル907)に出力回路905を接続している各スピーカ回線にスピーカのインピーダンスに対して無視できるほどの検知抵抗r 909および検知抵抗r 910 を装置し、音声の入力によりスピーカを動作させ、第一ボイスコイル906、第二ボイスコイル907に流入する一定時間当たりの電力を検知903と検知904に過入力の情報としてフィードバックし、前置増幅902を制御して入力901の音声の増幅度を低下させて第一ボイスコイル906及び第二ボイスコイル907への入力を電力消費として安全な水準まで下げることができる。この方法では、ボイスコイルへ流入する過入力を瞬時のピークで反応するのでなく、一定時間当たりの電力消費で危険度を検知してスピーカへの入力の制御をする。
【0045】
本発明のスピーカシステムは、増幅装置の出力を複数のボイスコイルに接続し、ボイスコイルを定期的に切り替えてボイスコイルのストレスを以前より減少させることができる。
【0046】
例えば図10のように、スピーカを駆動する増幅回路1002から切替1006を介して第一ボイスコイル1007と第二ボイスコイル1008に接続し、切替1006はタイマー1004からの信号で、一定時間毎に切替1006のスイッチを第一ボイスコイル1007と第二ボイスコイル1008に切り替える。
また、音声の入力1001が定格以上で、明らかにボイスコイルに対して過負荷になると分かる入力の場合は過負荷検知1003に通知し、タイマー1004に対して、タイマー1004の切替速度を以前より上げて、一定時間ごとのボイスコイルに対する負荷を軽くするように動作する。
【0047】
以上のようにすることで、特定のボイスコイルが長時間の過入力状態でストレスを受けないで、休みながら対応することができるので、システムとして長時間の過入力に耐えられるスピーカシステムが構築できる。
【0048】
本発明のスピーカシステムは、複数のボイスコイルを並列又は直列にボイスコイルボビンに装置することによって各種の入力インピーダンスに対応できるスピーカが実現できる。
例えば図11のように、振動板1109に複数のボイスコイル、即ち第一ボイスコイル1105、第二ボイスコイル1106、第三ボイスコイル1107、第四ボイスコイル1108を装置し、前記ボイスコイルのインピーダンスをZ1 1001、Z2 1102、Z3 1103、Z4 1104として振動板1109に装置する。
【0049】
このとき、各ボイスコイルのインピーダンスをZ1,Z2,Z3,Z4,として、各インピーダンスを2Ωとした場合
Z1+Z2+Z3+Z4=8Ω
Z1//Z2+Z3//Z4=2Ω (//は並列を意味する)
Z1+Z2=4Ω
以上のように接続の方法によって各種のインピーダンスに対応できるスピーカが実現できる。なお、必要により複数のボイスコイルのうち一つを温度検知に使用した構成としても良い。
【0050】
本発明のスピーカシステムは、スピーカ内の振動板の前面にあるイコライザーに温度センサーを装置し、この温度センサーによってスピーカの温度をリアルタイムに検知することができる。
例えば図12のように音声を入力1201と前置増幅1202に入力し、出力1203と出力1204に接続し、各出力を第一ボイスコイル1205と第二ボイスコイル1206に接続し、これらのボイスコイルで振動板1207を振動させ、振動板1207の音響補正をするイコライザー1208の一部に温度センサー1209を装置し、温度センサー1209出力を温度検知1210によって電気信号に変えて前置増幅1202に入力し、スピーカの温度上昇によりスピーカの入力の制御を行う。また、センサー位置はイコライザーに限らず、ボイスコイルの温度を感知できる適当な位置ならどこに設置しても良い。
【0051】
スピーカーシステムは前記した拡声用途から長時間の過入力動作あるいは短時間で定格を遥かに超える音声の入力により、ボイスコイルの温度上昇で断線等の事故が発生することがある。
そのために、振動板の前面に装置した温度センサー1209の温度の測定により、スピーカドライバ内の温度からボイスコイル温度を予測し、温度検知1210に予測係数でボイスコイルの温度に補正して、危険な温度上昇がボイスコイルに発生していると予測した場合は前置増幅1202の増幅度を強制的にレベルを低下させてボイスコイルの温度を下げ、断線等の危険を事前に回避し、スピーカを動作させて、ボイスコイルが安全な温度状態になった温度検知1210の結果から判断して、前置増幅1202の利得を従来の状態に戻して拡声動作を行う。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、広域拡声を目的とするトランペットスピーカのドライバユニットには使用環境から過入力が印加され、過酷な使用条件となるが、本発明のスピーカーシステムによれば、振動板を駆動するボイスコイルを複数用意して各種の方法で制御を行っているため、ドライバユニットの寿命を延ばし、より安定した拡声システムを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)基本的なスピーカドライバ構造の説明図
(b)振動板の斜視図
【図2】従来のボイスコイルの設置例の説明図
【図3】本発明のボイスコイルの装置例の説明図
【図4】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図5】(a)本発明のスピーカシステムの装置例(ボイスコイルを増幅回路に直列接続)の説明図
(b)本発明のスピーカシステムの装置例(ボイスコイルを増幅回路に並列接続)の説明図
【図6】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図7】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図8】(a)本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
(b)ボイスコイルの抵抗の温度特性のグラフ
【図9】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図10】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図11】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【図12】本発明のスピーカシステムの装置例の説明図
【符号の説明】
101.ヨーク
102.マグネット
104.ボイスコイル
105.トッププレート
106.センターポール
107.スロート
108.防塵ネット
109.イコライザー
110.振動板
111.振動部
112.ボイスコイル
113.リード線
114.振動板斜視図
115.リード線
116.ドライバスロート
117.固定部
118.ボイスコイルパッキン
119.ボイスコイルボビン
120.ねじ
201.振動板
202.ボイスコイル
203.ボイスコイルボビン
301.振動板
302.第一ボイスコイル
303.第二ボイスコイル
304.ボイスコイルボビン
401.入力
402.増幅回路
403.異常検知
404.スイッチ制御
406.切替
407.第一ボイスコイル
408.第二ボイスコイル
409.振動板
501.入力
502.増幅回路
503.第一ボイスコイル
504.第二ボイスコイル
505.振動板
506.入力
507.増幅回路
508.第一ボイスコイル
509.第二ボイスコイル
510.振動板
601.入力
602.増幅回路
603.検知
604.切替制御
605.切替回路
606.第二ボイスコイル
607.第一ボイスコイル
608.振動板
701.入力
702.前置増幅
703.増幅回路
704.増幅回路
705.第一ボイスコイル
706.第二ボイスコイル
707.振動板
801.入力
802.前置増幅
803.増幅回路
804.温度検知
805.第一ボイスコイル
806.第二ボイスコイル
807.振動板
808.温度特性
809.ボイスコイル抵抗変化
810.温度表示
901.入力
902.前置増幅
903.検知
904.検知
905.出力回路
906.第一ボイスコイル
907.第二ボイスコイル
908.振動板
909.検知抵抗r
910.検知抵抗r
1001.入力
1002.増幅回路
1003.過負荷検知
1004.タイマー
1005.切替制御
1006.切替
1007.第一ボイスコイル
1008.第二ボイスコイル
1009.振動板
1101.Z1
1102.Z2
1103.Z3
1104.Z4
1105.第一ボイスコイル
1106.第二ボイスコイル
1107.第三ボイスコイル
1108.第四ボイスコイル
1109.振動板
1201.入力
1202.前置増幅
1203.出力
1204.出力
1205.第一ボイスコイル
1206.第二ボイスコイル
1207.振動板
1208.イコライザー
1209.温度センサー
1210.温度検知[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called trumpet type loudspeaker system used for wide-area sound amplification, and more particularly to a loudspeaker system in which a plurality of voice coils for driving a diaphragm are made independent.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a speaker system using this kind of trumpet type speaker has been widely spread and used in stadiums, schools, regional emergency broadcasts, in-car broadcasts for elections, and the like. This speaker system achieves a clear high sound pressure with a powerful driver unit and an efficient trumpet horn.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional speaker system described above, an excessive input is applied to the speaker due to a user's operation to widen the sound expansion range, the voice coil is damaged, or the voice coil is removed from the diaphragm due to a temperature rise of the voice coil due to the excessive input. There were problems that caused accidents such as liberation.
[0004]
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and its purpose is to achieve optimum conditions even when an abnormality occurs due to severe conditions of a driver unit of a trumpet type speaker used for wide-range sound amplification. An object of the present invention is to provide a speaker system that can be used stably.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that the object can be achieved by providing a voice coil for occurrence of abnormality in addition to the conventional voice coil, and the present invention has been completed. It was.
[0006]
That is, the present invention is a speaker system in which a plurality of voice coils are installed on a voice coil bobbin of an electrodynamic driver unit having a single diaphragm, and the diaphragm is formed by the first voice coil among the plurality of voice coils. And a means for switching to another voice coil when an abnormality occurs in the first voice coil with the other voice coil in a standby state.
[0007]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, the diaphragm is driven by the first voice coil, and when the first voice coil is disconnected during operation, the disconnection is detected by the detection system of the driving device, and the other voice is detected. Means for switching to the coil.
[0008]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, the output of the amplification device is connected to a plurality of voice coils.
[0009]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, the output of the amplifying device is connected in series to a plurality of voice coils, and when one voice coil is disconnected, means for switching to another voice coil is provided.
[0010]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, an amplification device is connected to each of the plurality of voice coils independently.
[0011]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, the first voice coil is connected to the amplifying device among a plurality of voice coils, and the other voice coil is used as temperature detection means for the first voice coil. Feedback control suitable for the temperature rise can be performed on the amplifying device, and a display means for displaying the temperature detection result as a temperature display or a danger display is provided.
[0012]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, the first voice coil is connected to the amplifying device among the plurality of voice coils, and the other voice coil is used as temperature detection means for the first voice coil. When the coil temperature rises, another voice coil operates as a drive voice coil.
[0013]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, a resistor is provided between the amplifier and the speaker of the speaker, and the power input to the speaker from the resistor is measured in units of time, and the temperature of the speaker is increased from the product of the power and time. And a means for estimating the load state of the speaker.
[0014]
In a preferred aspect of the speaker system of the present invention, there is provided means for connecting the outputs of the amplifying device to a plurality of voice coils and switching these voice coils periodically.
[0015]
In a preferred embodiment of the speaker system of the present invention, a plurality of voice coils are provided on a voice coil bobbin in parallel or in series, thereby having a plurality of impedances.
[0016]
In a preferred embodiment of the speaker system of the present invention, a temperature sensor is installed in an equalizer on the front surface of the diaphragm in the speaker, and the temperature of the speaker is detected in real time by this temperature sensor.
[0017]
In the speaker system of the present invention, since a plurality of voice coils are provided to the speaker driver as described above, the loudspeaker operator mistakenly inputs excessive power of the speaker, or the voice coil is heated by a long time operation. Even accidents can be minimized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The speaker system of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[0019]
FIG. 1A shows a typical structural example used as a driver unit of a trumpet speaker. A magnet 102, a center pole 106, and a top plate 105 are incorporated in a yoke 101, and a voice coil 104 is incorporated in a diaphragm 110. The voice coil 104 is installed in a magnetic circuit, the dust proof net 108 is installed in a driver throat 116 having an equalizer 109 and a throat 107, and the yoke 101 and the driver throat 116 are fixed together with
When the structure of the diaphragm 110 is shown in more detail in the perspective view 114 of the diaphragm in FIG. 1B, the diaphragm 110 has a voice coil 112 mounted on a voice coil bobbin 119 and lead wires 113 and 115 of the voice coil 112 are mounted. The vibration part 111 and the fixed part 117 have a round front surface.
[0020]
When the sound output from the amplification device is applied to the voice coil 104, the diaphragm 110 vibrates back and forth due to interference between the magnetic field of the strong magnet 102 and the magnetic field generated by the voice coil 104, and the sound is corrected by the equalizer 109. And output as acoustic vibration to the trumpet horn, and amplify the acoustic input input to the amplifier.
[0021]
If the input from the loudspeaker is excessive, the voice coil 112 installed on the voice coil bobbin 119 shown in FIG. 1 (b) is cut, or the adhesive that fixes the voice coil 112 to the voice coil bobbin 119 is released. , Sound may stop during use.
[0022]
The voice coil of the conventional speaker system has a single winding structure of a diaphragm 201 and a voice coil 202 as shown in FIG. 2, and the voice coil 202 is usually placed on the voice coil bobbin 203 of the diaphragm 201 as an impedance adapted to the output impedance of the speaker. By specifying and winding the impedance from 2-16Ω used, it is matched with the loudspeaker and vibrated with the output from the loudspeaker.
[0023]
However, as a loudspeaker application, when the background noise of the usage environment increases from the normal use, power that is not normally considered beyond the specification may be continuously input to the speaker. That is, an excessive load is applied to the voice coil of the speaker, and disconnection and other accidents may occur.
[0024]
On the other hand, in order to solve such a problem, the speaker system of the present invention is provided with a second voice coil 303 in addition to the first voice coil 302 installed on the voice coil bobbin 304 of the diaphragm 301 as shown in FIG. A diaphragm driver is completed by constituting the diaphragm 301. As for the winding method of the first voice coil and the second voice coil, a conventionally known method can be appropriately employed depending on the loudspeaking application or purpose of use. For example, the first voice coil 302 and the second voice coil 303 are overlapped. Or a method of winding a plurality of voice coils side by side in parallel.
[0025]
When the first voice coil 302 is used as a loudspeaker, the second voice coil can be operated when the voice coil is cut or becomes inoperable due to excessive input in the above situation. The connection can be changed to 303 and the loudspeaker operation can be continued.
[0026]
In addition, by using the first voice coil 302 and the second voice coil 303 in parallel or in series, or by using the second voice coil 303 for detection purposes to prevent an accident from occurring in advance, It is possible to construct a speaker system that can be used continuously even if the function as a speaker is in an over-input state.
[0027]
In the speaker system of the present invention, the diaphragm is driven by the first voice coil, and when the first voice coil is disconnected during operation, the disconnection is detected by the detection system of the driving device, and the second voice coil, etc. There may be means for switching to another voice coil. For example, when driving a loudspeaker by installing a plurality of voice coils on a diaphragm, an input 401 is connected to an
[0028]
Since the
[0029]
When the
[0030]
Further, if the first voice coil 407 is short-circuited, an excessive current flows in the
[0031]
As described above, the
[0032]
If a plurality of voice coils are installed on the diaphragm 409 as described above, even if a failure occurs due to excessive input or severe continuous use, the voice coils are switched one after another according to the detection result of the
[0033]
The speaker system of the present invention can connect the output of the amplifier to a plurality of voice coils (two in the figure) as shown in FIG.
FIG. 5A shows an example in which the input 501 is connected to the
[0034]
In this case, if the first voice coil 503 and the second voice coil 504 installed on the diaphragm 505 are each 8Ω, they can be connected in series to the
If the first voice coil 508 and the second voice coil 509 provided on the diaphragm 510 are each 8Ω, it is possible to correspond to a 4Ω amplifying device in parallel connection as shown in FIG.
[0035]
As described above, the impedance of the speaker and the amplification device can be adjusted by a plurality of voice coil impedances, and the first voice coil and the second voice coil are independent voice coils, and the external connection terminal of the voice coil is installed, The speaker system can be flexibly adapted to the construction of the site where the speaker is installed.
[0036]
The speaker system of the present invention can have means for connecting the output of the amplifying device in series to a plurality of voice coils and switching to another voice coil when one voice coil is disconnected.
For example, as shown in FIG. 6, an audio input 601 is input to an amplifier circuit 602, and the output is connected in series to a first voice coil 607 and a second voice coil 606. The
[0037]
When the first voice coil 607 and the second voice coil 606 installed on the diaphragm 608 are used as a serial connection from the amplification device, and the first or second voice coil is disconnected, the amplification circuit is opened. The output voltage of 602 increases.
When the switch position of the switching circuit 605 is set to neutral and the voltage is detected, the voltage is switched to the first voice coil 607 or the second voice coil 606, and the output voltage of the amplifier circuit decreases to about one half or greatly. If the switch circuit 605 is switched to any of the positions, the switch position of the switching circuit 605 is connected to a normally operating voice coil. When the switching circuit 605 enters any position, the voltage of the amplifier circuit 602 does not decrease. It is detected that the voice coil is connected to the cut voice coil, and the voice coil that operates normally by switching to another position is connected as a load of the amplifier circuit 602.
[0038]
In the speaker system of the present invention, an amplifier can be connected to each of a plurality of voice coils independently. For example, as shown in FIG. 7, a voice input 701 is connected to a
[0039]
When configured as described above, the diaphragm 707 can be driven by different voice coils, and if the phase and output are the same, the driving force of the diaphragm applied twice as much input to one voice coil. Even if the first or second voice coil is disconnected due to excessive input, the sound pressure level from the speaker will decrease, but any voice coil is operating, so the loudspeaker operation will continue. be able to.
[0040]
In the speaker system of the present invention, the first voice coil among a plurality of voice coils is connected to the amplifying device, and the other voice coil is used as temperature detection means for the first voice coil to increase the temperature of the voice coil. Appropriate feedback control can be performed on the amplifier.
For example, as shown in FIG. 8A, the
However, if the
In this case, the second voice coil 806 is connected to the
[0041]
In the
Since the resistance value of the second voice coil 806 is detected as described above, an increase in the temperature of the
[0042]
When a change in resistance of the second voice coil 806 is detected by a change in current and the voice coil becomes hot and it is dangerous if excessive input continues further, a voice input 801 is input from the temperature detection data to the
By controlling the excessive input to the
[0043]
In the speaker system of the present invention, as described above, a change in the resistance value of the voice coil that occurs due to an increase in temperature due to excessive input of the voice coil of the second voice coil 806 is detected as a temperature change. When it is detected that it is in a dangerous state that causes its own disconnection or adhesive deterioration, the
Further, since the temperature and state are displayed by the temperature display 810, the operator can adjust the sound volume by looking at the display, thereby preventing an excessive input to the driver unit.
[0044]
The speaker system of the present invention is connected to each speaker line in which an
[0045]
According to the speaker system of the present invention, the output of the amplifying device can be connected to a plurality of voice coils, and the voice coils can be switched periodically to reduce the stress of the voice coils.
[0046]
For example, as shown in FIG. 10, the
In addition, when the input 1001 of the voice is higher than the rated value and is clearly recognized as being overloaded to the voice coil, the
[0047]
By doing as described above, a specific voice coil does not receive stress in a long-time overinput state, and can respond while resting. Therefore, a speaker system that can withstand long-time overinput can be constructed as a system. .
[0048]
The speaker system of the present invention can realize a speaker that can cope with various input impedances by installing a plurality of voice coils in parallel or in series on a voice coil bobbin.
For example, as shown in FIG. 11, a plurality of voice coils, that is, a first voice coil 1105, a second voice coil 1106, a third voice coil 1107, and a fourth voice coil 1108 are provided on the diaphragm 1109, and the impedance of the voice coil is set. Z1 1001,
[0049]
When the impedance of each voice coil is Z1, Z2, Z3, Z4, and each impedance is 2Ω
Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = 8Ω
Z1 // Z2 + Z3 // Z4 = 2Ω (// means parallel)
Z1 + Z2 = 4Ω
As described above, a speaker that can cope with various impedances can be realized by a connection method. If necessary, one of the plurality of voice coils may be used for temperature detection.
[0050]
In the speaker system of the present invention, a temperature sensor is installed in an equalizer on the front surface of the diaphragm in the speaker, and the temperature of the speaker can be detected in real time by this temperature sensor.
For example, as shown in FIG. 12, the voice is input to the input 1201 and the
[0051]
In the loudspeaker system, an accident such as a disconnection may occur due to a rise in the temperature of the voice coil due to an excessive input operation for a long time or an input of sound far exceeding the rating in a short time due to the above-described loudspeaker application.
Therefore, by measuring the temperature of the temperature sensor 1209 installed on the front surface of the diaphragm, the temperature of the voice coil is predicted from the temperature in the speaker driver, and the
[0052]
【The invention's effect】
As described above, a driver unit of a trumpet speaker intended for wide-area loudspeaking is applied with excessive input from the usage environment, which is a severe usage condition. According to the speaker system of the present invention, the diaphragm is driven. Since a plurality of voice coils are prepared and controlled by various methods, the life of the driver unit can be extended and a more stable loudspeaker system can be supplied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an explanatory diagram of a basic speaker driver structure.
(B) Perspective view of diaphragm
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional voice coil installation example.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a voice coil device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a device example of the speaker system of the present invention.
FIG. 5A is an explanatory diagram of an example of a speaker system according to the present invention (a voice coil is connected in series to an amplifier circuit).
(B) An explanatory diagram of an example of a speaker system according to the present invention (a voice coil is connected in parallel to an amplifier circuit).
FIG. 6 is an explanatory diagram of an apparatus example of the speaker system of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an apparatus example of the speaker system of the present invention.
FIG. 8A is an explanatory diagram of an example of the apparatus of the speaker system of the present invention.
(B) Graph of temperature characteristics of voice coil resistance
FIG. 9 is an explanatory diagram of a device example of the speaker system of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an apparatus example of the speaker system of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a device example of the speaker system of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a device example of the speaker system of the present invention.
[Explanation of symbols]
101. yoke
102. magnet
104. Voice coil
105. Top plate
106. Center pole
107. Throat
108. Dustproof net
109. Equalizer
110. Diaphragm
111. Vibration part
112. Voice coil
113. Lead
114. Diaphragm perspective view
115. Lead
116. Driver throat
117. Fixed part
118. Voice coil packing
119. Voice coil bobbin
120. screw
201. Diaphragm
202. Voice coil
203. Voice coil bobbin
301. Diaphragm
302. 1st voice coil
303. Second voice coil
304. Voice coil bobbin
401. input
402. Amplifier circuit
403. Anomaly detection
404. Switch control
406. switching
407. 1st voice coil
408. Second voice coil
409. Diaphragm
501. input
502. Amplifier circuit
503. 1st voice coil
504. Second voice coil
505. Diaphragm
506. input
507. Amplifier circuit
508. 1st voice coil
509. Second voice coil
510. Diaphragm
601. input
602. Amplifier circuit
603. Detection
604. Switching control
605. Switching circuit
606. Second voice coil
607. 1st voice coil
608. Diaphragm
701. input
702. Preamplification
703. Amplifier circuit
704. Amplifier circuit
705. 1st voice coil
706. Second voice coil
707. Diaphragm
801. input
802. Preamplification
803. Amplifier circuit
804. Temperature detection
805. 1st voice coil
806. Second voice coil
807. Diaphragm
808. Temperature characteristics
809. Voice coil resistance change
810. Temperature display
901. input
902. Preamplification
903. Detection
904. Detection
905. Output circuit
906. 1st voice coil
907. Second voice coil
908. Diaphragm
909. Detection resistance r
910. Detection resistance r
1001. input
1002. Amplifier circuit
1003. Overload detection
1004. timer
1005. Switching control
1006. switching
1007. 1st voice coil
1008. Second voice coil
1009. Diaphragm
1101. Z1
1102. Z2
1103. Z3
1104. Z4
1105. 1st voice coil
1106. Second voice coil
1107. Third voice coil
1108. 4th voice coil
1109. Diaphragm
1201. input
1202. Preamplification
1203. output
1204. output
1205. 1st voice coil
1206. Second voice coil
1207. Diaphragm
1208. Equalizer
1209. Temperature sensor
1210. Temperature detection
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