RU2496254C1 - Electric-arc loudspeaker - Google Patents
Electric-arc loudspeaker Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
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
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
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)
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)
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)
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 |
-
2012
- 2012-05-11 RU RU2012119625/28A patent/RU2496254C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
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)
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 |