RU2496254C1 - Electric-arc loudspeaker - Google Patents

Electric-arc loudspeaker Download PDF

Info

Publication number
RU2496254C1
RU2496254C1 RU2012119625/28A RU2012119625A RU2496254C1 RU 2496254 C1 RU2496254 C1 RU 2496254C1 RU 2012119625/28 A RU2012119625/28 A RU 2012119625/28A RU 2012119625 A RU2012119625 A RU 2012119625A RU 2496254 C1 RU2496254 C1 RU 2496254C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
transformers
pulses
arc
sound
Prior art date
Application number
RU2012119625/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Георгиевич Вигерь
Original Assignee
Борис Георгиевич Вигерь
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 Борис Георгиевич Вигерь filed Critical Борис Георгиевич Вигерь
Priority to RU2012119625/28A priority Critical patent/RU2496254C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2496254C1 publication Critical patent/RU2496254C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: more than one step-up transformer is used, the secondary windings of which are parallel connected to electrodes, between which there created is high-voltage electric arc emitting sound vibrations by means of sound frequency amplifier and the commutator alternately distributing output voltage of amplifier to primary windings of transformers. With that, pulses of constant frequency and duration are obtained. During pulse action, transformer accumulates the energy proportional to output voltage of amplifier, which is transferred to arc at the interval between accumulation pulses. Pulses on primary windings of transformers are uniformly offset relative to each other within one carrier frequency period, have temporary ratios of energy accumulation and transfer, which correspond to number of used transformers. Besides, on arc electrodes there performed is series, alternate, amplitude-pulse modulation from each transformer, which improves accuracy of sound signal.
EFFECT: improving reproduction accuracy of sound signals.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электроакустике, к звуковым излучателям, использующие повышающий трансформатор с коэффициентом передачи более 1:50, для получения постоянного высоковольтного дугового разряда модулируемого звуковым сигналом.The invention relates to electroacoustics, to sound emitters using a step-up transformer with a transmission coefficient of more than 1:50, to obtain a constant high-voltage arc discharge modulated by an audio signal.

Из области техники известны, устройства для получения звука т.к. плазмаспикеры и другие излучатели, использующие различные виды модуляции звуковым сигналом, в которых применяется высоковольтный дуговой разряд, являющийся самостоятельным как по виду, так и по способу его получения и имеет характерные отличия от других разрядов, таких как коронный и факельный. (Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А.М. Прохоров. 1983.)From the prior art, devices for obtaining sound since plasma speakers and other emitters that use various types of modulation with an audio signal, which use a high-voltage arc discharge, which is independent both in appearance and in the method of its production and has characteristic differences from other discharges, such as corona and flare. (Physical Encyclopedic Dictionary. - M.: Soviet Encyclopedia. Editor-in-chief AM Prokhorov. 1983.)

Так же известно, что для обеспечения звуковых колебаний минимальной точности воспроизведения в диапазоне 20 гц - 20 кГц несущая частота создающая дугу при любой модуляции должна быть минимум в два раза выше верхней границы данного диапазона, то есть не менее 40 кГц. А для более точного звучания (увеличения информативности), несущая частота должна быть выше, в два и более раз. В результате получаемые частоты 80 кГц и выше, выходят за пределы возможности повышающего трансформатора создать электрическую дугу и передать в нее не искаженный сигнал, реального, приемлемых габаритов при достаточной мощности, непрерывно работающего не ограниченное время. С коэффициентом более 1:50 по причине высокой индуктивности повышающей обмотки.It is also known that in order to ensure sound vibrations of minimal reproduction accuracy in the range of 20 Hz - 20 kHz, the carrier frequency creating an arc with any modulation should be at least two times higher than the upper limit of this range, i.e. at least 40 kHz. And for a more accurate sound (increase information content), the carrier frequency should be higher, two or more times. As a result, the resulting frequencies of 80 kHz and above go beyond the scope of the step-up transformer to create an electric arc and transmit to it an undistorted signal of a real, acceptable size with sufficient power, continuously working for an unlimited time. With a coefficient of more than 1:50 due to the high inductance of the boost winding.

Наиболее близким решением по технической сущности является устройство пат № CN 101820573 от 01.09.2010, где электрическая дуга создается посредством одного повышающего трансформатора с коэффициентом трансформации 1:100, стр.10 фиг.3 и применяется схема управления, использующая широтно-импульсную модуляцию звуковым сигналом.The closest solution in technical essence is the device Pat No. CN 101820573 from 09/01/2010, where an electric arc is created by means of one step-up transformer with a transformation ratio of 1: 100, p. 10 of Fig. 3 and a control circuit is used that uses pulse-width modulation with an audio signal .

Недостатком данного решения является то, что при широтно-импульсной модуляции значительно изменяется спектр передаваемых трансформатором импульсов. Так, при длительности импульсов равной половине периода следования, высокочастотные составляющие минимальны и чем больше длительность импульсов отличается от половины периода следования, тем больше высокочастотных составляющих в спектре. Таким образом, при минимальной и максимальной длительности импульсов полоса пропускания трансформатора должна составлять десятки мегагерц даже на несущей частоте 40 кГц, иначе форма передаваемых импульсов значительно искажается и приводит к нестабильной работе дуги, треску, шуму и полного ее пропадания, что не приемлемо для получения звука. Так же при такой модуляции изменение информации происходит один раз за период несущей частоты.The disadvantage of this solution is that with pulse-width modulation, the spectrum of pulses transmitted by the transformer changes significantly. So, when the pulse duration is equal to half the repetition period, the high-frequency components are minimal and the longer the pulse duration differs from half the repetition period, the more high-frequency components in the spectrum. Thus, at the minimum and maximum pulse durations, the transformer bandwidth should be tens of megahertz even at a carrier frequency of 40 kHz, otherwise the shape of the transmitted pulses is significantly distorted and leads to unstable operation of the arc, cod, noise and its complete disappearance, which is not acceptable for receiving sound . Also, with this modulation, information changes once per period of the carrier frequency.

Известно, что повышающие высоковольтные трансформаторы имеют очень большую индуктивность вторичных обмоток и междувитковую емкость, что значительно ограничивает полосу их пропускания. Отсюда следует, что, используя повышающий трансформатор управляемый широтно-импульсной модуляцией, не возможно получить точное звучание.It is known that step-up high-voltage transformers have a very large inductance of the secondary windings and inter-turn capacitance, which significantly limits their bandwidth. It follows that, using a step-up transformer controlled by pulse-width modulation, it is not possible to get accurate sound.

Целью заявленного изобретения является создание излучателя повышенной точности звучания при прослушивании.The aim of the claimed invention is the creation of a radiator with high fidelity when listening.

Достигается тем, что электродуговой громкоговоритель, состоит из более одного повышающего трансформатора, вторичные обмотки которых соединены параллельно и подключены к электродам, между которых создается высоковольтная электрическая дуга, излучающая звуковые колебания, с помощью усилителя звуковой частоты и коммутатора, поочередно распределяющего выходное напряжение усилителя на первичные обмотки трансформаторов. При этом получаются импульсы постоянной частоты и длительности с амплитудой, равной выходному напряжению усилителя. За время действия импульса в трансформаторе накапливается энергия, пропорциональная выходному напряжению усилителя, которая между импульсами накопления передается в дугу.This is achieved by the fact that the electric arc loudspeaker consists of more than one step-up transformer, the secondary windings of which are connected in parallel and connected to the electrodes, between which a high-voltage electric arc is emitted, emitting sound vibrations, using an audio frequency amplifier and a switch, which alternately distributes the output voltage of the amplifier to the primary transformer windings. In this case, pulses of constant frequency and duration with an amplitude equal to the output voltage of the amplifier are obtained. During the duration of the pulse, energy is accumulated in the transformer proportional to the output voltage of the amplifier, which is transferred between the accumulation pulses to the arc.

Поскольку передача энергии осуществляется в обратно ходовом режиме и носит импульсный характер, то передаваемый в дугу импульс можно считать дискретным. То есть о частоте импульсов можно говорить как о частоте дискретизации.Since the energy transfer is carried out in reverse mode and is pulsed, the pulse transmitted to the arc can be considered discrete. That is, the pulse frequency can be talked about as the sampling frequency.

В заявляемом громкоговорителе с помощью вышеописанной коммутации осуществляется амплитудно-импульсная модуляция тока дуги, при которой спектр передаваемых повышающими трансформаторами дискретных импульсов практически не меняется, что обеспечивает неискаженную передачу модулирующего сигнала при применении повышающих трансформаторов с коэффициентом более 1:50 даже на частотах работы вблизи их верхней границы полосы пропускания.In the inventive loudspeaker, using the above-described switching, amplitude-pulse modulation of the arc current is carried out, in which the spectrum of discrete pulses transmitted by step-up transformers practically does not change, which ensures undistorted transmission of the modulating signal when step-up transformers with a coefficient of more than 1:50 are used even at operating frequencies near their upper bandwidth limits.

В дополнение необходимо добавить, что, применительно к заявляемому устройству, чем выше частота дискретизации, тем выше точность (разборчивость, детальность) излучаемого звука. Для достижения этого, в заявляемом устройстве используются более одного повышающего трансформатора. Работающие на одинаковой, близкой к предельной частоте, по очереди со сдвигом, равномерно распределенные в пределах одного периода несущей частоты по отношению друг к другу, имеющие определенные соотношения импульсов накопления и передачи. При этом на электродах дуги действует последовательность дискретных импульсов от каждого, так же в течении одного периода, что способствует увеличению частоты дискретизации (точности) звука во столько раз, сколько повышающих трансформаторов применено в устройстве.In addition, it must be added that, in relation to the claimed device, the higher the sampling frequency, the higher the accuracy (intelligibility, detail) of the emitted sound. To achieve this, in the inventive device uses more than one step-up transformer. They operate at the same, close to the limiting frequency, in turn with a shift, uniformly distributed within the same period of the carrier frequency with respect to each other, having certain ratios of accumulation and transmission pulses. At the same time, a sequence of discrete pulses from each one acts on the arc electrodes, also for one period, which contributes to increasing the sampling frequency (accuracy) of sound as many times as many step-up transformers are used in the device.

Из этого следует, что поочередная коммутация трансформаторов более одного при помощи амплитудно-импульсной модуляции позволяет передать не искаженный звуковой сигнал в электрическую дугу и увеличить точность (разборчивость) излучаемого звука.From this it follows that alternating switching of more than one transformer with the help of pulse-amplitude modulation allows you to transfer an undistorted sound signal into an electric arc and increase the accuracy (intelligibility) of the emitted sound.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого громкоговорителя.Figure 1 shows a block diagram of the proposed loudspeaker.

Громкоговоритель содержит тактовый генератор 3, коммутатор 2, подключающий первичные обмотки, например в варианте четырех трансформаторов т1, т2, т3 и т4, к усилителю 1, а их вторичные повышающие обмотки соединены параллельно и подключены к электродам 4 и 5. Между ними возникает электрическая дуга, излучающая звуковые колебания под воздействием импульсного тока, амплитуда которого, модулируется выходным напряжением усилителя звуковой частоты 1.The loudspeaker contains a clock generator 3, switch 2, connecting the primary windings, for example, in the variant of four transformers T1, T2, T3 and T4, to the amplifier 1, and their secondary boosting windings are connected in parallel and connected to the electrodes 4 and 5. An electric arc arises between them. emitting sound vibrations under the influence of a pulse current, the amplitude of which is modulated by the output voltage of the audio frequency amplifier 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Под действием управляющих импульсов тактового генератора 3, коммутатор 2 поочередно коммутирует первичные обмотки трансформаторов т1, т2, т3 и т4 так, что на них образуются импульсы постоянной частоты и длительности с амплитудой равной выходному напряжению усилителя 1. Тем самым, в итоге осуществляется амплитудно-импульсная модуляция тока дуги звуковым сигналом. Трансформаторы работают на одинаковой частоте, в обратноходовом режиме, при этом высокая индуктивность, параллельно соединенных вторичных обмоток повышающих трансформаторов, находящихся в режиме накопления энергии, не оказывает влияние на импульс тока дуги вырабатываемый трансформатором в режиме передачи. Импульсы на обмотках отдельных трансформаторов равномерно сдвинуты относительно друг друга в пределах одного периода несущей частоты, имеющие определенные соотношения импульсов накопления и передачи (фиг.2). При этом на электродах дуги действует последовательность дискретных импульсов от каждого трансформатора в тот же период, что эквивалентно увеличению частоты дискретизации звука во столько раз, сколько трансформаторов применено в устройстве.The operation of the device is as follows. Under the influence of the control pulses of the clock generator 3, the switch 2 alternately commutates the primary windings of the transformers T1, T2, T3 and T4 so that they produce pulses of constant frequency and duration with an amplitude equal to the output voltage of the amplifier 1. Thus, the result is an amplitude-pulse modulation of the arc current by a sound signal. Transformers operate at the same frequency, in flyback mode, while the high inductance of the parallel connected secondary windings of step-up transformers in the energy storage mode does not affect the arc current pulse generated by the transformer in transmission mode. The pulses on the windings of the individual transformers are uniformly shifted relative to each other within the same period of the carrier frequency, having certain ratios of the accumulation and transmission pulses (figure 2). At the same time, a sequence of discrete pulses from each transformer in the same period acts on the arc electrodes, which is equivalent to increasing the sampling frequency of sound as many times as many transformers are used in the device.

Коммутатор может быть выполнен любым способом, учитывающий количество повышающих трансформаторов. Обеспечивающий непосредственное подключение и отключение каждой из первичных обмоток к выходному напряжению усилителя и необходимое, в том числе для реализации амплитудно-импульсной модуляции, распределение его между обмотками описанным выше образом. Например используя в качестве коммутирующих элементов, мощные силовые ключи на полевых транзисторах.The switch can be made in any way, taking into account the number of step-up transformers. Providing a direct connection and disconnection of each of the primary windings to the output voltage of the amplifier and necessary, including for the implementation of amplitude-pulse modulation, its distribution between the windings in the manner described above. For example, using powerful switching keys on field-effect transistors as switching elements.

Частота тактового генератора выбирается такой, чтобы обеспечить частоту импульсов на каждой первичной обмотке несколько ниже верхней границы частоты пропускания применяемых повышающих трансформаторов, для обеспечения минимальных искажений передаваемых дискретных импульсов.The frequency of the clock generator is chosen so as to ensure the frequency of the pulses on each primary winding slightly below the upper limit of the transmission frequency of the applied step-up transformers, to ensure minimal distortion of the transmitted discrete pulses.

В качестве усилителя звуковой частоты предпочтительно использовать импульсный усилитель класса D, так как у таких усилителей хорошая нагрузочная способность, устойчивость к импульсным нагрузкам, высокий к.п.д. и малое тепловыделение.As an audio frequency amplifier, it is preferable to use a class D pulse amplifier, since such amplifiers have good load capacity, resistance to pulse loads, high efficiency and low heat dissipation.

Claims (1)

Электродуговой громкоговоритель, содержащий электронную схему управления повышающими трансформаторами для создания высоковольтной электрической дуги между электродами, модулируемой звуковым электрическим сигналом, находящимися на некотором расстоянии между собой, отличающийся тем, что используют более одного повышающего трансформатора, повышающие вторичные обмотки которых соединены параллельно и подключены к электродам, а первичные обмотки коммутируют таким образом, чтобы получить импульсы тока, следующие друг за другом от каждого повышающего трансформатора через высоковольтную дугу и модулируемые амплитудно-импульсным способом. An electric arc loudspeaker containing an electronic control circuit of step-up transformers to create a high-voltage electric arc between the electrodes, modulated by a sound electric signal located at a certain distance between them, characterized in that more than one step-up transformer is used, the step-up secondary windings of which are connected in parallel and connected to the electrodes, and the primary windings are switched in such a way as to obtain current pulses, following each other from each step-up transformer of a high voltage across the arc and the amplitude-modulated pulsed manner.
RU2012119625/28A 2012-05-11 2012-05-11 Electric-arc loudspeaker RU2496254C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119625/28A RU2496254C1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Electric-arc loudspeaker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119625/28A RU2496254C1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Electric-arc loudspeaker

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2496254C1 true RU2496254C1 (en) 2013-10-20

Family

ID=49357303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012119625/28A RU2496254C1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Electric-arc loudspeaker

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2496254C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019135196A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 Krumins Ilja Electronic effects device and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113070C1 (en) * 1997-05-27 1998-06-10 Андрей Валентинович Кондратьев Method and device for converting electric signals into sound waves
RU2246802C2 (en) * 1998-06-22 2005-02-20 Слэб Текнолоджи Лимитид Loudspeaker
DE202008017374U1 (en) * 2008-02-05 2009-10-22 Abb Ag Loudspeaker in the form of a flush-mounted electrical installation device of a building installation system
JP2010141858A (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Sony Corp Sound generator
CN101820573A (en) * 2010-04-30 2010-09-01 卢驭龙 Control device for plasma loudspeaker and plasma loudspeaker
CN202218397U (en) * 2011-09-27 2012-05-09 赵舸 Plasma loudspeaker

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113070C1 (en) * 1997-05-27 1998-06-10 Андрей Валентинович Кондратьев Method and device for converting electric signals into sound waves
RU2246802C2 (en) * 1998-06-22 2005-02-20 Слэб Текнолоджи Лимитид Loudspeaker
DE202008017374U1 (en) * 2008-02-05 2009-10-22 Abb Ag Loudspeaker in the form of a flush-mounted electrical installation device of a building installation system
JP2010141858A (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Sony Corp Sound generator
CN101820573A (en) * 2010-04-30 2010-09-01 卢驭龙 Control device for plasma loudspeaker and plasma loudspeaker
CN202218397U (en) * 2011-09-27 2012-05-09 赵舸 Plasma loudspeaker

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019135196A1 (en) * 2018-01-05 2019-07-11 Krumins Ilja Electronic effects device and method
US11335318B2 (en) 2018-01-05 2022-05-17 Gamechanger Audio Sia Electronic effects device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3133286U (en) Tracking power supply
US10985717B2 (en) Multi-level class D audio power amplifiers
CA2604480C (en) A digital amplitude modulation transmitter with pulse width modulating rf drive
JP2005348452A (en) Audio direct from power supply
JP5065982B2 (en) Audio amplifier
CN209120151U (en) Pulse width modulation circuit and electronic equipment
CN101820573A (en) Control device for plasma loudspeaker and plasma loudspeaker
JP2009044705A (en) Driving device for electrostatic type loudspeaker
US6970023B2 (en) Modulated transistor gate driver with planar pulse transformer
CN103634728A (en) Plasma loudspeaker
SU1153851A3 (en) Low-frequency power amplifier
JP2003111405A5 (en)
JP2012253944A (en) Wireless power-feeding device and wireless power-feeding system
RU2496254C1 (en) Electric-arc loudspeaker
CN203608358U (en) Plasma loudspeaker
JP2005508105A (en) Electric to acoustic converter
US8760230B2 (en) Switching amplifier with pulsed current source and sink
JP2009507403A (en) Method and apparatus for soft switching in a class D amplifier
CA2489126C (en) Pulse width modulator circuit having negative bias
Chacko et al. Multilevel digital sonar power amplifier with modified unipolar SPWM
JPH0946144A (en) Insulated class d amplifier
Cheng et al. Envelope amplifier based on a hybrid series converter with the slow-envelope technique
CN102231770A (en) Mobile phone loudspeaker circuit and mobile terminal
CN101399559A (en) Sound signal processing device
RU2794346C1 (en) Class d amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180512

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191204