Lautsprecher mit Membrangegenkopplung

Abstract

 Bei einem Lautsprecher (1) mit Membrangegenkopplung wird mit einem induktiven Sensor (10) wird ein aus der Bewegung der Membran (3) abgeleitetes elektrisches Signal für die Gegen­kopplung erzeugt. Der Sensor (10) ist gegenüber der Membran (3) ortsfest angeordnet und als Hochfrequenzoszillator ausge­bildet. Durch die zumindest teilweise metallische, metalli­sierte oder mit einem Metallplättchen (11) versehene Membran (3) wird die Schwingung des Hochfrequenzoszillators bedämpft. Die hochfrequente Schwingung wird auf einen gleichbleibenden Wert geregelt. Der für die Aufrechterhaltung der Schwingung auf den gleichenden Wert notwendige Strom wird zur Erzeugung des elektrischen Signal gemessen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher mit Membran­gegenkopplung über einen induktiven Sensor, mit dem ein aus Bewegung der Membran abgeleitetes elektrisches Signal für die Gegenkopplung erzeugbar ist.

[0002] Aus der GB-A-231 972 ist bereits eine Membrangegenkopplung für Lautsprecher bekannt, bei der die in der Schwingspule des dynamischen Lautsprechers während der Bewegung induzierte Gegen-EMK ermittelt und auf das Gitter einer Verstärkerröhre für den Lautsprecher gegengekoppelt wird.

[0003] Bekannt ist auch eine kapazitive Membrangegenkopplung, bei der die Membran metallisiert ist. Dabei befindet sich in ge­ringem Abstand vor der Membran ein möglichst schalldurchlässi­ges Metallgitter, das mit der metallisierten Membran einen Kondensator bildet, dessen Kapazität durch die Schwingungen der Membran verändert wird (Funkschau 1975, Heft 22, Seite 773 bis 776). Das Metallgitter ist aufwendig zu montieren und störend. Wegen der geringen Kapazität des Kondensators sind geringe Abstände zwischen Membran und Metallgitter und/oder hohe Spannungen zwischen beiden Bauteilen notwendig. Bei hohen Spannungen müssen besondere Sicherheitsmaßnahmen ge­troffen werden, während durch zu geringe Abstände Berührungen zwischen den Bauteilen und damit Kurzschlüsse hervorgerufen werden können.

[0004] Bei einem aus der DE-A-84 23 528 bekannten Lautsprecher mit Membrangegenkopplung ist auf der Lautsprechermembran zumindest ein Mikrofon befestigt, das sich mit der Membran bewegt. Mit dem Mikrofon soll eine Gegenkopplungsspannung erzeugt werden, die von der Laufzeit des von der Membran erzeugten Schalls nicht mehr störend beeinfluß wird. Durch das Mikrofon wird die Masse der Membran erhöht. Außerdem sind Anschlußleitungen zwischen dem Mikrofon und der ortsfest gegenüber der Membran angeordneten Verstärkerschaltung vorzusehen.

[0005] Aus der DE-C-32 37 262 ist ein Lautsprecher mit Membrangegen­kopplung bekannt, bei dem ein Hall-Element mit der Membran verbunden ist. Das Hall-Element kann dabei z.B. an der Membran angeklebt sein. Um ein dem Verschiebeweg der Membran propor­tionales Ausgangssignal zu erhalten, ist das Hall-Element auf einem mit der Membran verbundenen Träger angeordnet. Dem Hall-Element steht ein ortsfester Magnet gegenüber. Das Hall-­Element ist über vier Anschlußdrähte mit der Stromversorgung und der Verstärkerschaltung für den Lautsprecher verbunden.

[0006] Bekannt ist ferner ein Lautsprecher mit einem induktiven Sen­sor, der als feststehende Spule oder als anderes, feststehen­des magnetfeldempfindliches Bauelement ausgebildet ist. Die Spule oder das andere magnetfeldempfindliche Bauelement sind im Bereich des magnetischen Streufelds der Schwingspule mon­tiert. Bei Mittel- und Hochtonlautsprechern befindet sich die Spule vor der Kalotte der Membran. Bei Tieftonlautsprechern werden zwei Spulen in Reihe geschaltet, von denen die eine vor der Kalotte der Membran angebracht ist, während die andere auf der Rückseite des Lautsprechers auf dem Magneten befestigt ist. Wenn der Magnetkern des Lautsprechers eine Bohrung auf­weist, ist die Spule in der Bohrung angebracht. Die Spule muß eine möglichst große Induktivität haben, damit die Grenzfre­ quenz des Gegenkopplungskreises niedrig wird. Eine große Induktivität läßt sich bei einer Spule mit zahlreichen Win­dungen erreichen. Damit ergeben sich größere Abmessungen. Die Spule muß bei Lautsprechern ohne hohlen Magneten vor der Kalotte symmetrisch zur Mittelachse der Schwingspule ortsfest angebracht werden. Hierfür ist ein beträchtlicher Aufwand not­wendig (DE-A-34 45 572).

[0007] Aus der US-A-28 60 183 sind ebenfalls Lautsprecheranordnungen mit Einrichtungen zur Erzeugung je einer der Membranbewegung entsprechenden Gegenkopplungsspannung bekannt. Eine dieser Lautsprecheranordnungen enthält einen feststehenden, mit einer Spule bewickelten U-förmigen Magneten, vor dessen Schenkeln eine metallische Lautsprechermembran angeordnet ist. In der Mitte zwischen den Schenkeln des Magneten befindet sich ein weiterer stabförmiger Magnet mit einer Spule, in der bei Be­wegung der Membran eine Spannung induziert wird, die auf einen der Lautsprecherspule vorgeschalteten Verstärker zurückgekop­pelt wird.

[0008] Schließlich ist es bekannt, die Schwingspule eines elektrody­namischen Lautsprechers in einem Zweig einer Brückenschaltung anzuordnen, an deren Brückendiagonale ein der Geschwindigkeit der Schwingspule proportionales Signal abgegriffen wird. Bei Geschwindigkeitsgegenkopplung wird das Signal der Brücken­diagonale direkt zur Gegenkopplung des Verstärkers des Laut­sprechers benutzt. Bei Bewegungsgegenkopplung oder Beschleu­nigungsgegenkopplung wird das Signal der Brückendiagonale zu­nächst integriert oder differenziert, bevor es dem Verstärker zugeführt wird ("radio fernsehen elektronik" 30 (1981), Heft 1, S. 45-48).

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher mit Membrangegenkopplung der eingangs gennanten Art zu schaf­fen, bei dem das aus der Bewegung der Membran gewonnene Signal ohne unerwünscht hohe Spannungen, ohne Anschlußleitungen zur Membran und ohne die Gefahr von Kurzschlüssen bei einer et­waigen Berührung von Membran und Sensor mit hoher Linearität in Abhängigkeit von der Bewegungsamplitude der Membran erzeugt wird.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor ein gegenüber der Membran ortsfester, durch die zu­mindest teilweise metallische, metallisierte oder mit einem Metallplättchen versehene Membran bedämpfbarer Hochfrequenz­oszillator ist, dessen für die Aufrechterhaltung eines gleich­bleibenden Hochfrequenzpegels notwendiger Strom zur Erzeugung des elektrischen Signals gemessen wird. Bei einem derartigen Lautsprecher läßt sich de ortsfesten Hochfrequenzoszillator ein bewegungsabhängiges Signals entnehmen, wobei die Membran durch den Sensor in ihrer Masse praktisch nicht verändert wird. Es sind auch keine aufwendigen Maßnahmen zur Verbindung von mit der Membran beweglichen elektrischen Bauteilen mit ortsfesten Schaltungsteilen notwendig. Da das Signal sich durch die Bewegung der Membran auch bei niedrigen Pegeln hinreichend stark ändert, werden keine hohen Spannungen be­nötigt. Es erübrigen sich daher die bei höheren Spannungen notwendigen Aufwendungen für starke Isolierung und große Luft- bzw. Kriechstrecken zwischen spannungsführenden Teilen.

[0011] Vorzugsweise enthält der Sensor einen Schwingkreis mit einer Spule, deren Spulenfeld durch Annäherung der zumindest teil­weise metallischen, metallisierten oder mit einem Metallplätt­chen versehenen Membran veränderbar ist. Das metallische Teil, durch dessen Position gegenüber dem Sensor das Spulenfeld mehr oder weniger stark beeinflußt wird, muß bei dieser Anord­nung nicht aus ferromagnetischem Material bestehen.

[0012] In Weiterbildung des Erfindungsgedankens enthält der Sensor einen Hochfrequenzoszillatorteil als Regelstrecke für einen eine gleichbleibende Hochfrequenzschwingung bei unterschied­lichen Abständen zwischen der Spule und der Membran aufrecht­erhaltenden Regler, wobei die Stromaufnahme des Sensors für die Erzeugung des elektrisches Signals gemessen wird. Bei dieser Ausbildung wird die Schwingung des Hochfrequenzoszil­latorteils geregelt. Bei steigender Bedämpfung des Schwing­kreises wird mit geringer werdendem Abstand zwischen Spule und metallischem Teil die Oszillatorschwingung durch eine größere Verstärkung mit Hilfe des Reglers aufrechterhalten. Die größe Verstärkung führt zu einem höheren Stromverbrauch, der für die Erzeugung des Gegenkopplungssignals gemessen wird.

[0013] Vorzugsweise schwingt der Hochfrequenzoszillatorteil mit einem elektrischen Wechselfeld im Bereich von etwa 1,5 MHz. Bei höheren Frequenzen kann der Oszillatorteil kleinere Abmes­sungen aufweisen. Der Raumbedarf für die Anbringung des Hoch­frequenzoszillatorteils im Lautsprecher ist daher gering.

[0014] Zweckmäßigerweise sind der Regler und wenigstens teilweise der Hochfrequenzoszillatorteil als eine integrierte Schaltung ausgebildet. Aufgrund der Verbindung dieser Bauteile in einer integrierten Schaltung wird eine Anordnung mit geringem Vo­lumen erhalten, die sich auf einfache Weise im Lautsprecher montieren läßt.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Spule einen Kern auf, dessen Enden einen offenen magnetischen Weg begrenzen, in dem die zumindest teilweise metallische, metallisierte oder mit dem Metallplättchen versehene Membran angeordnet und den Enden des Kerns zugewandt ist. Durch eine entsprechende Formgebung der offenen Enden des Kerns ist es möglich, die Empfindlichkeit des Sensors festzulegen.

[0016] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der vom Sensor aufgenommene Strom durch einen Widerstand meßbar, dessen Spannungsabfall an den Eingang eines Verstärkers gelegt ist, der über ein Differenzierglied und/oder ein Integrier­glied und/oder ein Proportionalglied die Gegenkopplungsspan­nung einem den Lautsprecher speisenden Verstärker zuführt.

[0017] Vorzugsweise liegt die Stärke des Metallplättchens oder der Metallschicht auf der Membran oder der metallisierten Membran zwischen 1 µm und 100 µm. Der Abstand zwischen der Membran in ihrer Ruhelage und den Enden der Spule beträgt zweckmäßiger­weise 1 bis 5 mm. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Membran aus Titan herzustellen.

[0018] In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird bei einem Passiv­lautsprecher, bei dem in einem Gehäuse mehrere Lautsprecher angeordnet sind, das für die Gegenkopplung bestimmte elektri­sche Signal dem außerhalb des Gehäuses angeordneten Endver­stärker für die Schwingspule zugeführt oder in einen dem Endverstärker vorgeschalteten Stromkreis eingespeist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Endverstärker von einem Vorver­stärker gespeist wird, dem das elektrische Signal für die Gegenkopplung zugeführt wird.

[0019] Vorzugsweise wird das elektrische Signal über einen Regler dem Vor- oder Endverstärker zugeführt. Der Regler ist zweck­mäßigerweise als Adapter ausgebildet, der in entsprechend angepaßte Elemente des den Vorverstärker, Endverstärker und den Lautsprecher enthaltenden Kreises einsetzbar ist.

[0020] Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Lautspre­chergehäuse mehrere Lautsprecher vorgesehen, die Sensoren für Gegenkopplungssignale aufweisen. Die Ausgänge der Sensoren sind über eine Summierschaltung mit dem Eingang des Reglers verbunden. Die Sensoren können bei Mittel- und Tieftonlaut­sprechern Hall-Sensoren sein, während bei den Hochtonlaut­sprechern induktive Sensoren verwendet werden.

[0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­len näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind:

[0022] Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise geschnittener, stark vereinfach­ter Darstellung eine Seitenansicht eines Mittelton-Lautsprechers mit einem induktiven Sensor,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des induktiven Sensors,

Fig. 3 ein Schaltbild des Gegenkopplungskreises eines mit einem induktiven Sensor versehen Laut­sprechers,

Fig. 4 in schematischer Darstellung Einzelheiten des induktiven Sensors,

Fig. 5 eine Fig. 1 entsprechende Seitenansicht eines Hochton-Lautsprechers mit einem induktiven Sensor,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Seitenansicht eines Tiefton-Lautsprechers mit einem an einer ande­ren Stelle angebrachten induktiven Sensor,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Hochfrequenzoszillators mit einem Regler und

Fig. 8 ein Schaltbild einer Anordnung mit mehreren in dem Gehäuse eines Passivlautsprechers ange­ordneten Lautsprechern.

[0023] In Fig. 1 ist ein Mittelton-Lautsprecher 1 mit einem konischen Lautsprecherkorb 2 und einer an diesem aufgehängten Membran 3 dargestellt. Der Lautsprecher 1 enthält einen Topfmagneten 4 mit einem darin konzentrisch angeordneten Magnetkern 5, der durch einen Ringspalt 6 von der Innenwand des Topfmagneten 4 getrennt ist. In dem Ringspalt 6 erstreckt sich ein magne­tisches Feld zwischen dem Magnetkern 5 und dem Topfmagneten 4 vorwiegend in radialer Richtung. Die Membran 3, die durch eine nachgiebige Randeinspannung 7 mit dem Lautsprecherkorb 2 ver­bunden ist, kann sich in axialer Richtung des Lautsprechers 1 leicht bewegen. Die Membran 3 weist eine, der Stirnseite 9 des Magnetkerns 5 gegenüberliegende Kalotte 8 auf.

[0024] Auf der Stirnseite 9 des Magnetkerns 5 ist ein induktiver Sensor 10 befestigt. Dies kann z.B. durch Kleben erfolgen. Der Sensor 10 ist als Hochfrequenzoszillator ausgebildet und gegenüber der Membran 3 ortsfest angeordnet. Auf der dem Sensor 10 axial gegenüberliegenden Stelle der Kalotte 8 der Membran 3 ist ein dünnes Metallplättchen 11 befestigt. Es ist auch möglich, daß zumindest an dieser Stelle die Membran 3 mit einer aufgebrachten Metallschicht versehen ist. Die Membran 3 kann im übrigen zumindest an der dem Sensor 10 gegenüberliegende Stelle aus Metall bestehen. Die Stärke des Metallplättchens 11, der Metallschicht oder die Stärke der metallisierten Membran liegt vorzugsweise zwischen 1 µm und 100 µm.

[0025] Durch das Metallplättchen 11 bzw. die Metallschicht oder metallische Membran 3 wird der Sensor 10 je nach der Größe des Abstands mehr oder weniger stark bedämpft. Es wird jedoch eine gleichbleibende Hochfrequenzschwingung aufrechterhalten. Hierfür muß je nach dem Grad der Bedämpfung mehr oder weniger Energie in den Sensor 10 eingespeist werden. Der Strom für die Aufrechterhaltung der gleichbleibenden Hochfrequenz­schwingung wird zur Erzeugung des für die Gegenkopplung notwendigen Signals gemessen. Durch die Schwingung der Mem­bran 3 treten Abstandsänderungen zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplättchen 11 bzw. den diesem entsprechenden Metall­teilen auf. Diese Abstandsänderungen rufen über den unter­schiedlichen Grad der Bedämpfung entsprechende Ströme zur Aufrechterhaltung der gleichbleibenden Hochfrequenzschwingung hervor.

[0026] Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der induktive Sensor 10 im wesentlichen aus einem Hochfrequenzoszillatorteil 12 und einem Regler 13 aufgebaut. Der Hochfrequenzoszillatorteil 12 führt hochfrequente Schwingungen aus, deren Frequenz vorzugs­weise etwa 1,5 MHz beträgt. Es sind aber auch tiefere Frequenzen möglich. Die ungeregelte Schwingungsamplitude ist ein Maß für den Abstand des Sensors 10 zum Metallplättchen 11 bzw. den an dessen Stelle angeordneten Metallteilen. Der Hochfrequenzoszillatorteil 12 ist mit dem Regler 13 derart verbunden, daß der Regler 13 die Schwingungsamplitude fest­stellt und durch Änderung der Verstärkung der Oszillator­spannung diese auf einem gleichbleibenden Wert hält. Die verstärkende Eigenschaft des Reglers 13 ist in Fig. 2 durch ein Dreieck dargestellt. Der Oszillatorteil 12 und der Regler 13 sind in Reihe über einen Widerstand 14 an eine Spannungs­quelle 15 gelegt.

[0027] Die dem Abstand zwischen Sensor 10 und Metallplättchen 11 proportionale Verstärkung des Reglers 13 wirkt sich in einem entsprechenden Strom aus, der am Widerstand 14 einen Span­nungsabfall erzeugt, der entweder unmittelbar oder mittelbar das elektrische Signal für die Gegenkopplungsspannung ist.

[0028] Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit dem Widerstand 14, der Spannungsquelle 15 und einem Verstärker 16 für den Lautsprecher 1. Der Widerstand 14 ist in Reihe mit der Span­nungsquelle 15 an die Zuleitungen 17, 18 des Sensors 10 gelegt. Parallel zum Widerstand 14 ist der Eingang eines Verstärkers 19 geschaltet, der ausgangsseitig über ein Diffe­renzierglied 20, ein Integrierglied 21 und ein Proportional­glied 22 einen weiteren, nicht näher bezeichneten Verstärker speist, dessen Ausgang über einen einstellbaren Widerstand 23 auf den einen Eingang des Verstärkers 16 rückgekoppelt ist. Das Differenzierglied 20, das Integrierglied 21 und das Pro­portionalglied 22 sind zur Einstellung eines Differenzier-, Integrier- oder Proportionalverhaltens der Membran 3 be­stimmt. Die Glieder 20 bis 22 können je nach Bedarf vorge­sehen werden und unter Umständen auch im Rückkopplungszweig des Verstärkers 19 eingefügt sein. Der Verstärker 16 speist ausgangsseitig die Anschlüsse 24, 25 einer nicht näher be­zeichneten, mit der Membran 3 verbundenen Schwingspule.

[0029] Der in Fig. 4 schematisch dargestellte induktive Sensor 10 besteht aus dem Hochfrequenzoszillatorteil 12 und einem nicht näher bezeichneten Schwingkreis, der eine Spule 26 aufweist, die mit einem Kern 27 ausgestattet ist. Der Kern 27 ist Teil eines magnetischen Kreises, der eine an den Enden 28, 29 des U-förmigen Kern 27 beginnende Luftstrecke umfaßt. In dieser Luftstrecke bewegt sich das Metallplättchen 11 und bedämpft dabei je nach dem Abstand zu den Enden 28, 29 das Wechselfeld des Schwingkreises mehr oder weniger stark. Der Kern 27 nebst Spule 26 sind vorzugsweise im Gehäuse des Sensors 10 angeord­net, wobei die Enden 28, 29 in Höhe einer Seite liegen, die dem Metallplättchen 11 zugewandt ist. Durch die Form der beiden Enden 28, 29 ist es möglich, den Verlauf der am Wider­stand 14 abfallenden Spannung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Enden 28, 29 und dem Metallplättchen 11 eine gewünschte Form zu geben. Der Abstand zwischen den Enden 28, 29 und dem Metallplättchen 11 beträgt in der Ruhelage der Membran 3 etwa 1 mm bis 5 mm.

[0030] Die Fig. 5 zeigt einen Hochton-Lautsprecher 30, bei dem der Sensor 10 in der Mitte der Stirnseite 9 des Magnetkern 5 befestigt ist. Das Metallplättchen 11 befindet sich in der Mitte der die Stirnseite überspannenden Kalotte 8 der Membran 3, wie dies ähnlich in bezug auf den in Fig. 1 gezeigten Mittelton-Lautsprecher beschrieben worden ist.

[0031] In der Fig. 6 ist ein Tiefton-Lautsprecher 31 dargestellt. Das Metallplättchen 11 befindet sich bei diesem Lautsprecher 31 im Bereich der konischen Wand der Membran 3. Auf dem Lauf­sprecherkorb 2 ist der Sensor 10 mittels eines Trägers 32 so befestigt, daß sich der Sensor 10 und das Metallplättchen 11 im Abstand von etwa 1 bis 5 mm gegenüberstehen.

[0032] Der in Fig. 7 gezeigte Hochfrequenzoszillatorteil 12 des Sensors 10 enthält einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor 33, in dessen Kollektorkreis ein Parallelschwing­kreis aus der Spule 26 und einer Kapazität 34 angeordnet ist. Im Emitterkreis des Transistors 33 befindet sich ein Emitter­widerstand 35. Im Basiskreis ist eine Rückkopplungsinduktivi­tät 36 vorgesehen, deren Enden je an die Basis des Tran­sistors 33 und an den Abgriff eines aus zwei Widerständen 37, 38 bestehenden Spannungsteilers gelegt sind. Parallel zum Widerstand 38 liegt ein Überbrückungskondensator 39.

[0033] Die Oszillatorspannung wird am Kollektorkreis des Transistors 33 abgegriffen und im Regler 13 über einen Kondensator 40 mittels eines als Diode geschalteten Transistors 41 gleichge­richtet und durch einen als Emitterfolger geschalteten weite­ren Transistor 42, in dessen Emitterkreis ein weiterer Konden­sator 48 angeordnet ist, geglättet. Der Emitter des Transi­stors 42 ist über eine Diode 43 und einen Emitterwiderstand 44 an einen Pol 45 der Spannungsquelle 15 gelegt. Der Kol­lektor des Transistors 42 ist über den Widerstand 14 mit dem anderen Pol 46 der Spannungsquelle 15 verbunden. Parallel zum Emitterwiderstand 35 liegt die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors 47, dessen Gate-Elektrode mit dem Kondensator 48 verbunden ist. Die gleichgerichtete Oszillator­spannung bewirkt über den Feldeffekttransistor 47 eine solche Gegenkopplung im Hochfrequenzoszillatorteil 12, daß die Oszillatorspannung etwa konstant gehalten wird. Die gleichge­richtete Oszillatorspannung ist ein Maß für den Abstand zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplättchen 11. Der Hoch­frequenzoszillatorteil 12 bildet die Regelstrecke für den Regler 13, der über den Feldeffekttransistor 47 die Verstär­kung im Oszillator als Regelgröße beeinflußt. Die Bedämpfung, d. h. der Abstand zwischen Spule 26 und Metallplättchen 11 ist die Störgröße. Der über den Widerstand 14 fließende Strom ist ein Maß für den jeweiligen Abstand des Sensors 10 vom Metallplättchen 11.

[0034] Durch die Höhe der Frequenz des Sensors 10 ist es möglich, eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, d. h. Membranbewegun­gen von 10 bis 50 µm sind noch meßbar. Die Masse der Membran 3 wird praktisch nicht vergrößert. Wenn die Membran 3 aus Titan besteht, kann auf das Metallplättchen 11 verzichtet werden.

[0035] Zur Justierung kann der Sensor 10 auf einer Hülse 49 angeord­net sein, die in einer Bohrung im Magnetkern 5 verstellbar eingesetzt ist. Die an der Spitze des Magnetkerns 5 angeord­nete, z.B. mit einem Gewinde in Achsrichtung verstellbare Hülse 49, trägt an ihrem, über den Magnetkern 5 hinausragen­den Ende den als integrierten Schaltkreis mit einer Spule ausgebildeten Sensor 10.

[0036] Als Sensor 10 kann beispielsweise ein induktiver Geber ver­wendet werden, der unter der Type 921LC2 von der Fa. Honeywell hergestellt und vertrieben wird. Bei diesem Sensor, der bei einem Abstand von 2 mm zwischen Spule und Metall­plättchen sein Ausgangssignal sprungartig ändert, wird nur der Bereich vor 2 mm ausgenutzt. Es hat sich gezeigt, daß der vorstehend erwähnte Sensor bei Abständen, die kleiner als der zur Umschaltung des Ausgangssignals führende Abstand sind, eine Ausgangsspannung erzeugt, die dem Abstand zwischen Sensor 10 und Metallplättchen 11 proportional ist. Diese Eigenschaft wird für die Membrangegenkopplung ausgenutzt.

[0037] Die Einstellung des Abstandes zwischen dem Sensor 10 und dem Metallplättchen 11 erfolgt mit Ton-Bursts von Sinuswellen. Es wird derjenige Abstand eingestellt, bei dem sich möglichst geringe Verzerrungen der Schallwellen ergeben. Die Wahl der Gegenkopplungsart wird dem Einsatzbereich des jeweiligen Lautsprechers angepaßt, z.B. proportional bei Tiefton-Laut­sprechern, da deren Bewegungen langsamer ablaufen.

[0038] Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung sind in einem Ge­häuse 50 eines Passivlautsprechers ein Hochtonlautsprecher 51, ein Mitteltonlautsprecher 52 und ein Tieftonlautsprecher 53 vorgesehen. Alle Lautsprecher 51 bis 53 weisen Sensoren auf, die in Fig. 8 nicht näher dargestellt sind. Es handelt sich vorzugsweise um Sensoren der oben beschriebenen Art. Während bei dem Hochtonlautsprecher 51 stets ein induktiver Sensor 10 eingesetzt wird, können bei den Lautsprechern 52 und 53 auch Sensoren der in der DE-C-32 37 262 beschriebenen Art verwendet werden. Falls, wie in Fig. 8 gezeigt, in dem Gehäuse 50 mehrere Lautsprecher mit Sensoren vorhanden sind, werden die Sensorsignale einer Summierschaltung 54 zugeführt, in der sie einander überlagert werden. Der Ausgang der Sum­mierschaltung 54 ist mit einem PID-Regler 55 verbunden. Der Regler 55 und die Summierschaltung 54 sind zu einer Adapter­einheit zusammengefaßt, deren Ausgangssignal in den die Laut­sprecher 51 bis 53 speisenden Stromkreis eingeführt werden. Eine geeignete Stelle 57 für die Zufuhr des Ausgangssignals des Reglers 55 ist der Eingang eines Endverstärkers 56, der die Lautsprecher 51, 52, 53 über entsprechende Ausgangsstufen speist. Der Endverstärker 56 ist auch ohne das Reglersignal funktionsfähig und kann die Lautsprecher 51 bis 53 speisen. Der Endverstärker 56 ist an einen Vorverstärker 58 angeschlos­sen. Es ist auch möglich, das Ausgangssignal des Reglers 55 an einer Stelle 59 dem Vorverstärker 58 zuzuführen, der wahlweise von Signalen, z.B. eines Rundfunkempfängers, Tonbands oder Plattenspielers gespeist wird.

[0039] Der Regler 55, dessen Ausgangssignal somit an mehreren Stellen in den die Verstärker 56 und 58 und die Lautsprecher 51 bis 53 enthaltenden Kreis eingespeist werden kann, wirkt frequenzab­hängig auf die den Lautsprechern 51 bis 53 zugeführten Signale ein. Vorzugsweise enthält das Lautsprechergehäuse 50 Sensor­buchsen 60 bis 62, an die die Sensorsignale gelegt sind. Von diesen Sensorbuchsen werden Leitungen zu der Summierschaltung 54 geführt.

[0040] Der Regler 55 stellt eine Zusatzelektronik dar, die auf den Signalzweig vor der Endstufe einwirkt. Werden die Sensor­signale mehrerer oder aller Lautsprecher 51 bis 53 zur Re­gelung benutzt, so wird vor der eigentlichen Regelstufe die Summenbildung durchgeführt. Der so entstandene Frequenzgang des Weges wird dann in der PID-Regelelektronik 55 entsprechend aufbereitet und an den Stellen 57 oder 59 gegengekoppelt. Hierdurch läßt sich sowohl das Impulsverhalten als auch der Frequenzgang eines Passivlautsprechers gezielt unter Beibe­haltung der vorhandenen Elektronik (Verstärker) beeinflussen.

[0041] 1 Mittelton-Lautsprecher
2 Lautsprecherkorb
3 Membran
4 Topfmagnet
5 Magnetkern
6 Ringspalt
7 Randeinspannung
8 Kalotte
9 Stirnseite
10 Sensor
11 Metallplättchen
12 Hochfrequenzoszillatorteil
13 Regler
14 Widerstand
15 Spannungsquelle
16 Verstärker
17 Zuleitung
18 Zuleitung
19 Verstärker
20 Differenzierglied
21 Integrierglied
22 Proportionalglied
23 Widerstand
24 Anschlüsse
25 Anschlüsse
26 Spule
27 Kern
28 Ende
29 Ende
30 Hochton-Lautsprecher
31 Teifton-Lautsprecher
32 Träger
33 Transistor
34 Kapazität
35 Emitterwiderstand
36 Rückkopplungsinduktivität
37 Widerstand
38 Widerstand
39 Überbrückungskondensator
40 Kondensator
41 Transistor
42 Transistor
43 Diode
44 Widerstand
45 Pol
46 Pol
47 Feldeffekttransistor
48 Kondensator
49 Hülse
50 Gehäuse
51 Hochtonlautsprecher
52 Mitteltonlautsprecher
53 Tieftonlautsprecher
54 Summierschaltung
55 PID-Regler
56 Endverstärker
57 Stelle
58 Vorverstärker
59 Stelle
60 bis 61 Sensorbuchsen

Ansprüche

1. Lautsprecher (1) mit einer Membrangegenkopplung über einen induktiven Sensor (10) mit dem ein aus der Bewegung der Membran (3) abgeleitetes elektrisches Signal für die Gegen­kopplung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) ein gegenüber der Membran (3) ortsfester, durch die zumindest teilweise metallische, metallisierte oder mit einem Metallplättchen (11) versehene Membran (3) bedämpfbarer Hoch­frequenzoszillator ist, dessen für die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Hochfrequenzpegels notwendiger Strom zur Erzeugung des elektrischen Signals gemessen wird.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) einen Schwingkreis mit einer Spule (26) ent­hält, deren Spulenfeld durch Annäherung der zumindest teilwei­se metallischen, metallisierten oder mit einem Metallplättchen (11) versehenenen Membran (3) veränderbar ist.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß der Sensor (10) einen Hochfrequenzoszillatorteil (12) als Regelstrecke für einen eine gleichbleibende Hochfrequenz­schwingung bei unterschiedlichen Abständen zwischen der Spule (26) und der Membran (3) aufrechterhaltenden Regler (13) enthält, und daß die Stromaufnahme des Sensors (10) für die Erzeugung des elektrischen Signals gemessen wird.

4. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzoszillatorteil (12) mit einem elektrischen Wechselfeld im Bereich von etwa 1,5 MHz schwingt.

5. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (13) und wenigstens teilweise der Hochfrequenzoszillatorteil (12) als eine inte­grierte Schaltung ausgebildet sind.

6. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (26) einen Kern (27) aufweist, dessen Enden (28, 29) einen offenen magnetischen Weg begrenzen, in dem die zumindest teilweise metallische, me­tallisierte oder mit dem Metallplättchen (11) versehen Mem­bran (3) angeordnet und den Enden (28, 29) zugewandt ist.

7. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Sensor (10) aufgenommene Strom durch einen Widerstand (14) meßbar ist, dessen Span­nungsabfall an den Eingang eines Verstärkers (19) gelegt ist, der über ein Differenzierglied und/oder ein Integrierglied und/oder ein Proportionalglied die Gegenkopplungsspannung einem den Lautsprecher (1) speisenden Verstärker (16) zuführt.

8. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Metallplättchens (11) oder der Metallschicht auf der Membran (3) oder der metallisierten Membran (3) zwischen 1 µm und 100 µm liegt.

9. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Membran (3) in ihrer Ruhelage und den Enden (28, 29) des Kerns (27) der Spule (26) 1 bis 5 mm beträgt.

10. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) aus Titan besteht.

11. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) an einem Ende einer Hülse (49) befestigt ist, die im Magnetkern (5) eines Topfmagneten (4) eines Lautsprechers in Achsrichtung einstell­bar angeordnet ist.

12. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Membran (3) in ihrer Ruhelage und dem Sensor (10) weniger als 2 mm beträgt.

13. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung als Passivlautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (50), in dem mehrere Lautsprecher (51, 52, 53) angeordnet sind, die Lautsprecher von mindestens einem Endverstärker (56) gespeist werden und wenigstens ein Lautsprecher einen Sensor (10) aufweist, dessen elektrisches Signal über einen Regler (55) dem Endverstärker (56) oder dem diesen vorgeschalteten Stromkreis zugeführt wird.

14. Lautsprecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Lautsprecher Sensoren enthalten, deren Ausgangssignale einer Summierschaltung (54) zuführbar sind, der der Regler (55) nachgeschaltet ist.

15. Lautsprecher nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Ausgangssignal des Reglers (55) einem Vor­verstärker (58) zuführbar ist, der von den in Schall umzu­setzenden Tonfrequenzsignalen beaufschlagt ist und dem der Endverstärker (56) nachgeschaltet ist.

16. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (54) und der Regler (55) als eine für sich handhabbare, wahlweise einsteckbare Einheit ausgebildet sind.

Zeichnung