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Verfahren und Anordnung zur Erfassung oder Beeinflussung der Bewegungsvorgänge in dynamischen
Lautsprechern.
Bei dynamischen Lautsprechern wird durch die Bewegung der Schwingspule im Felde in dieser eine Gegen-EMK erzeugt, welche weiterhin als Bewegungsspannung bezeichnet wird.
Es ist bereits bekannt, die grossen im Resonanzfall auftretenden Amplituden dadurch zu dämpfen, dass man parallel zur Schwingspule einen Spannungsresonanzkreis schaltet, der auf die Resonanz- frequenz abgestimmt ist und so die grossen Amplituden bei der Resonanzfrequenz dämpft. Hiedurch werden lediglich die Bewegungsvorgänge im Resonanzfall, jedoch nicht die gesamten Bewegungs- vorgänge des Lautsprechers erfasst.
Des weiteren ist bekannt, der Schwingspule eines dynamischen Lautsprechers eine zweite Spule oder ein Mikrophon zuzuordnen, um die zu Mess-oder Kompensationszweeken benötigte Spannung zu erzeugen. Der Aufwand bei diesen Schaltungen ist jedoch verhältnismässig gross, wobei noch nicht einmal die Gewähr dafür gegeben ist, dass die erzeugte Spannung tatsächlich völlig der Bewegungsspannung entspricht bzw. dass aus dieser durch das Zusatzelement erzeugten Spannung die Bewegungs- spannung einwandfrei abgeleitet werden kann.
Die Erfindung besteht darin, diese Bewegungsspannung einwandfrei als solche zu gewinnen oder proportional nachzubilden und zur Erfassung bzw. zur Beeinflussung der Bewegungsvorgänge in dynamischen Lautsprechern zu benutzen. Gemäss der Erfindung geschieht dies dadurch, dass aus der Spannung an der Schwingspule eine ihrer Bewegungsspannung proportionale Teilspannung durch Kompensation der übrigen Spannungskomponenten in der Weise gewonnen wird, dass die von der Schwingspulenbewegung unabhängigen Komponenten, insbesondere die Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle in der Schwingspule, durch eine aus einer Nachbildung der Wirk-und Scheinwiderstände der Schwingspule und einem, vorzugsweise Ohmschen Spannungsteiler bestehende Brückenschaltung kompensiert werden.
Es kann hiezu in einfacher Weise je ein x-tel des Ohmschen Widerstandes R und der Selbstinduktion L der Schwingspule zu dieser in Serie geschaltet und die zugeführte Spannung durch Ohmsche Widerstände im Verhältnis 1 : x geteilt werden. Die nach vorliegender Erfindung gewonnene Spannung lässt sich besonders gut zu folgendem verwenden :
1.
Zur Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Schwingspulen dynamischer Lautsprecher ;
2. zur angenäherten Feststellung der abgestrahlten Schallenergie ;
3. zur angenäherten Erzielung einer in Abhängigkeit von der Frequenz gewünschten Schallenergieabstrahlung durch Rückführung einer Spannung, die zweckmässig in einem Verhältnis steht zur gewonnenen Spannung, zur abzustrahlenden Schallenergie und zum Strahlungswiderstand der verwendeten Lautsprechertype ;
4. zur Verringerung nichtlinearer Verzerrungen durch Rückführung in Gegenphase einer der gewonnenen Spannung proportionalen, auf ein Vorrohr des verwendeten Verstärkers.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Fig. 2 zeigt das Ersatzschema und Fig. 3 gibt in vektorieller Darstellung das Spannungsdiagramm der Anordnung nach Fig. 1 und 2.
An den Punkten A und G liegt die Ausgangsspannung eines Verstärkers E verst. Die Schwingspule des Lautsprechers hat einen Ohmschen Widerstand R und eine Selbstinduktion L, die bei ruhender
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spule entsteht ein Spannungsabfall, der sich aus folgenden Teilspannungen zusammensetzt : aus dem Spannungsabfall des Ohmschen Widerstandes der Schwingspule C, der in Phase ist mit dem Strom I, dargestellt durch den Vektor B-E, dem induktiven Spannungsabfall X, der um 90 in der Phase verschoben ist, dargestellt durch den Vektor E-D, sowie der Bewegungsspanung ssB, dargestellt
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Spannung wird durch den Spannungsteiler im Verhältnis 1 :
x geteilt, und es stellt der Vektor F-G ein x-tel der Spannung A-Ii'dar. Verbindet man nun den Punkt D mit F, so ergibt sieh eine Spannung, die in der Phase mit der Bewegungsspannung A-B übereinstimmt und in der Grösse der x+I-te Teil der Bewegungsspannung ist und an den Punkten D und F abgenommen oder gemessen werden kann.
Dies ergibt sich daraus, dass die Dreiecke F-G-D und A-G-B ähnlich sind, weshalb sieh F-D : A-B so wie G-F : G*-. verhalten, d. i. so wie 1 : 1 + x.
Die an den Punkten D und F gewonnene Spannung ist daher in der Grösse proportional der jeweiligen Geschwindigkeit der Schwingspule im Felde und kann erfindungsgemäss zu folgendem Verwendung finden :
1. Zur Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Schwingspulen dynamischer Lautsprecher.
Legt man an die Punkte A und G eine Tonfrequenzspannung derart, dass die Spannung an den Punkten D und A konstant ist, die Frequenz aber variiert wird, so gibt die an den Punkten D und F gemessene Spannung ein Mass der Schwingspulengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz.
DrÜckt man der Schwingspule eine Spannung einer bestimmten Frequenz auf, dann wird die Sehwingspule nicht nur mit der zugeführten Frequenz, sondern auch mit deren Harmonischen schwingen.
Die Grösse dieser unerwünschten Schwingungen lässt sich durch Messung der Oberwellen der an den Punkten D und F gemessenen Spannung feststellen, z. B. durch Verwendung einer Klirrfaktormessbrücke.
2. Zur angenäherten Feststellung der abgestrahlten Schallenergie. Bewegungsspannung x Strom xcos des Phasenwinkels sind gleich der bei der Bewegung der Schwingspule entstehenden Reibungsenergie und der an die Luft abgegebenen Schallenergie. Im allgemeinen ist die durch Reibung vernichtete Energie gering, so dass sie dann vernachlässigt werden kann, weshalb auf diese Weise die abgestrahlte Schallenergie gemessen werden kann. Die Messung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass die Spannung zwischen den Punkten C und D und die Spannung zwischen den Punkten D und F zwei verschiedenen Steuergittern einer produktbildenden Einrichtung, wie einer Verstärkerröhre, z. B. einer Hexode, zugeführt wird. Die Änderung des Anodenstromes ist dann ein Mass für die abgestrahlte Schallenergie.
3. Es war bis jetzt bekannt, durch Gegenkopplung das Verhältnis der Verstärkerausgangsspan- nung zur Verstärkereingangsspannung oder das Verhältnis des vom Verstärker abgegebenen Stromes zur Verstärkereingangsspannung bei verschiedenen Frequenzen angenähert konstant zu halten. Diese Methode hat den Nachteil, dass der sieh in Abhängigkeit von der Frequenz ändernde Schwingspulen- widerstand bzw. der sich ändernde Strahlungswiderstand der verwendeten Lautsprechertype nicht entsprechend berücksichtigt wurde.
Bei konstantem Strahlungswiderstand ist die abgegebene Schallenergie dem Quadrate der Bewegungsspannung mit ziemlicher Genauigkeit proportional. Hält man daher durch Rückführung einer der Bewegungsspannung proportionalen Spannung das Verhältnis von Bewegungsspannung zur Verstärkereingangsspannung annähernd konstant, so wird bei konstantem Strahlungswiderstand das gewünschte Verhältnis von abgestrahlter Schallenergie zur Verstärkereingangsspannung erzielt. Durch frequenzabhängige Rückführung lässt sich daher der Einfluss der Änderung des Strahlungswiderstandes ausgleichen.
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4. Bei der bekannten Gegenkopplung durch Rückführung einer der Verstärkerausgangsspannung bzw. dem Verstärkerausgangsstrom proportionalen Spannung wird die nichtlineare Verzerrung im
Verstärker verringert, während die nichtlineare Verzerrung, die im Lautsprecher selbst entsteht, infolge des Ohmschen und induktiven Widerstandes der Schwingspule kaum erfasst wird. Durch Rückführung einer der Bewegungsspannung proportionalen Spannung lässt sich die nichtlineare Verzerrung sowohl im Verstärker als auch im Lautsprecher entsprechend verkleinern.
Die Erfindung ist selbstverständlich sowohl für permanent-als auch für elektrodynamische Lautsprecher verwendbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung oder Beeinflussung der Bewegungsvorgänge in dynamischen Lautsprechern unter Anwendung einer durch die Bewegung der Sehwingspule oder einer ähnlich angeordneten Hilfsspule im Felde in dieser erzeugten Spannung (Bewegungsspannung), dadurch gekennzeichnet, dass aus der Spannung an der Schwingspule eine ihrer Bewegungsspannung proportionale Teilspannung durch Kompensation der übrigen Spannungskomponenten in der Weise gewonnen wird, dass die von der Schwingspulenbewegung unabhängigen Komponenten, insbesondere die Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle in der Schwingspule, durch eine aus einer Nachbildung der Wirk-und Scheinwiderstände der Schwingspule und einem, vorzugsweise Ohmschen Spannungsteiler bestehende Brückenschaltung kompensiert werden.