CZ58298A3 - Reproduktory opatřené panelovými akustickými vyzařovacími prvky - Google Patents

Description

Vynález se týká reproduktorů, a zejména reproduktorů opatřených panelovými akustickými vyzařovacími prvky.

Dosavadnf stav techniky

Z patentového přihlášky GB-A-2262861 je známý návrh panelového reproduktoru, který sestává z vícefunkčního vyzařovacího prvku tvořícího jednotkový sendvičový panel vytvořený ze dvou povrchových vrstev materiálu s prostorovým jádrem příčné lehčené konstrukce, přičemž je uspořádaný tak, že jeho poměr tuhosti v ohybu CB) ve všech směrech ke třetí mocnině hmoty panelu na jednotku plochy povrchu <p) je alespoň 10, a který dále sestává z upevňovacího prostředku, který nese panel nebo ho připojuje k nosné části volně a bez tlumení, a dále sestává z elektromechanického budícího prostředku spojeného s panelem, který slouží k buzení vícemodální rezonance ve vyzařovacím panelu jako odezva na elektrický vstup v rozmezí provozního kmitočtového pásma reproduktoru.

V patentovém spisu US-A-3,247,925 na jméno VARNAKA je uvedeno jaký význam má nízkokmitočtový rezonanční panelový reproduktor, upevněný na kostře a buzený elektromagnetickým měničem, upevněným na této kostře.

Podstata vynálezu

Uvedený vynález používá členy, jejichž druh, struktura a ·· ····

uspořádání jsou obecně a/nebo dosažitelné z popisu naší současně vyřizované přihlášky PCT č. V097/09842, z téhož data. Takové členy mají schopnost udržování a rozšiřování vstupní vibrační energie ohybovými vlnami v provozní oblasti nebo v provozních oblastech, procházejících příčně k jejich tloušťce, často, ale ne nezbytně k jejich okrajům, přičemž tyto členy jsou uspořádány s anizotropií nebo bez anizotropie pevnosti v ohybu, se složkami vibrace rezonančních vidů rozloženými v této oblasti, výhodně pro akustické spojení s okolním prostředím a s předem určenými přednostními místy v této oblasti pro umístění měniče, zejména pro jeho provozně činné nebo pohyblivé části, které jsou účinné vzhledem k akustické vibrační činnosti v této oblasti a k signálům, obvykle elektrickým, odpovídajícím akustickému obsahu této vibrační činnosti. Použití se předpokládá v současně vyřizované přihlášce PCT č. V097/09842, z téhož data, pro tyto členy jako nebo v pasivních akustických zařízeních bez měničů, jako pro dozvuk nebo akustické filtrování nebo akustické ozvučení prostoru nebo místnosti, a jako nebo v aktivních akustických zařízeních s měniči, jako v pozoruhodně širokém rozsahu zdrojů zvuku nebo reproduktorů, když jsou napájeny vstupními signály pro přeměnu na uvedený zvuk nebo jako mikrofony, když jsou vystavené vlivu zvuku pro jeho přeměnu na jiné signály.

Tento vynález se týká zejména aktivních akustických zařízení, ve formě reproduktorů.

Uvedené členy se nazývají rozložené vyzařovací prvky a mají být vyznačené jako v uvedené přihlášce PCT a/nebo jinak, jak je zde specificky stanoveno.

Vynález je tvořen panelovým reproduktorem, jehož podstatou je, že reproduktor sestává z obvodového členu se schopností udržování a rozšiřování vstupní vibrační energie ohybovými vlnami alespoň v jedné provozní oblasti

99 9 9 · · ·· procházející příčně rezonančních vidů, a s předem určenými k jeho tloušťce, se složkami vibrace rozloženými alespoň v této oblasti, přednostními místy v této oblasti pro umístění měniče, přičemž měnič je namontovaný na tomto členu v jednom z těchto míst, pro vyvolání vibrací členu, pro vyvození jeho rezonance, vytvářející akustický vyzařovací panel, vytvářející během rezonace akustický výstup. Reproduktor je dále opatřen nosným rámem podpírající panel kolem jeho obvodu, přičemž je dále opatřen měničem uspořádaným mezi vyzařovacím panelem a nosným rámem, a dále je opatřen pružným rámem uspořádaným mezi nosným ránem a obvodem vyzařovacího panelu, přičemž vyzařovací panel má schopnost pístového pohybu a rezonance, a přičemž měnič je upraven pro pístový pohyb vyzařovacího panelu. Nosný rám může mít část obklopující vyzařovací panel. Pružný rám může být z pružného elastomeru. Nosný rám může být opatřen podstavcem s podlahovou částí, s obecně svislou částí vystupující z podlahové části a několika rameny vystupujícími ze svislé části, přičemž distální konce těchto ramen jsou spojeny s částí nosného rámu, obklopujícího vyzařovací panel. Vyzařovací panel může být pravoúhlý a ramena mohou procházet poblíž jeho rohů. Měnič může být namontován na nebo u svislé části nosného rámu. Měnič může být namontován ve třmenu vystupujícím ze svislé části- Reproduktor může být opatřen dvojicí symetricky uspořádaných měničů. Vyzařovací panel může být tvořen lehkým jádrem uspořádaným mezi dvojicí vysokomodulových lehkých krycích vrstev.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, kde na obr.l je schematicky znázorněn rozložený reproduktor, jak je popsán a nárokován v naší současně vyřizované mezinárodní přihlášce • · · • ··· ···· ···

- 4 ·· ··

Č.V097/09842, na obr-2a je znázorněn reproduktor v částečném řezu podle přímky A-A z obr.l, na obr.2b je znázorněn ve zvětšeném měřítku a v řezu reproduktor podle obr.2a, a ukazující dvě alternativní konstrukce, na obr.3a je znázorněno v nárysu provedení rozloženého reproduktoru, podle tohoto vynálezu, na obr.3b je znázorněn tento reproduktor v bokorysu, podle obr.3a a na obr.3c je znázorněn reproduktor v pohledu zezadu, podle obr.3a.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l je znázorněn panelový reproduktor 81 typu.

který je popsán a nárokován v naší mezinárodní přihlášce č.VD97/09842, je opatřen pravoúhlým současné vyřizované z téhož data, který nosným rámem 1, obklopujícím svým vnitřním obvodem pružný rám 3, podpírající rozložený zvukový vyzařovací panel 2. Reproduktor 81 je dále opatřen měničem 9, který je podrobně popsán například v našich současně vyřizovaných mezinárodních přihláškách č.V097/09859, V097/ 09861 a V097/09858, z téhož data, a který je namontovaný plně a výlučně na tomto nebo v tomto panelu 2, v předem stanoveném místě, definovaném souřadnicemi x a y, jejichž poloha se vypočítá podle popisu v naší současně vyřizované mezinárodní přihlášce Č.V097/09842 z téhož data, k vyslání ohybových vln do zvukového vyzařovacího panelu, k vyvolání rezonace panelu, k vytvoření akustického výstupu.

Měnič 9 je buzen zesilovačem 10 signálu, například nízkofrekvenčním zesilovačem, spojeným s měničem 9 pomocí vodičů 28. Zátěž a potřeba výkonu zesilovače 10 mohou být úplně normální, podobně jako u běžných typů kuželových reproduktorů, s citlivostí 86 až 88 dB/V při zátěži v pokojových podmínách. Zatěžovací impedance zesilovače je silně rezistivní při 6 ohmech, při zatížitelnosti 20 až 80 V.

• ·

- 5 Když jsou jádro panelu a/nebo krycí vrstvy z kovu, mohou působit jako chladič měniče, k odvádění tepla z cívky měniče a tak mohou zlepšovat zatížitelnost.

Na obr- 2a a 2b jsou znázorněny typické průřezy reproduktorem 81 podle obr.l. Na obr.2a je znázorněno, že nosný rám i, obklopující pružný rám 3 a panel 2 jsou vzájemně spojeny příslušnými lepenými spoji 20. Vhodnými materiály pro nosný rám jsou lehké rámové konstrukce, například rámečky k obrázkům z vytlačovaného kovu, například hliníkových slitin nebo z plastů. Vhodnými materiály pro pružný rám jsou pružné materiály, jako je pěnová guma a pěnové plasty. Vhodnými lepidly pro lepené spoje 20 jsou epoxidová, akrylová a kyanoakrylová lepidla, atd.

Na obr.2b je znázorněno ve zvětšeném měřítku, že panel 2 je tuhý, lehký panel sestávají z jádra 22, například z tuhé plastové pěny 97 ze zesítěného polyvinylchloridu nebo z lehčené konstrukce 98, t.j. z voštinové konstrukce z kovové fólie, plastů nebo pod., s komůrkami procházejícími napříč k rovině panelu 2, přičemž jádro 22 je uzavřeno mezi protilehlými krycími vrstvami 21, například z papíru, lepenky, plastů nebo kovové fólie nebo plechu. Když jsou krycí vrstvy 21 z plastu, mohou být vyztuženy vlákny, například uhlíkovými, skleněnými, kevlarovými (RTM) nebo podobně, samo o sobě známým způsobem, ke zvýšení jejich modulu.

Předpokládané materiály pro krycí vrstvy a vyztužení tedy zahrnují uhlík, sklo, Kevlar (RTM), Nomex (RTM), t.j. aramidová a podobná vlákna v různých vrstvách a vazbách, a rovněž papír, vrstvený laminovaný papír, melaminy a různé syntetické plastové fólie a vysokým modulem, jako je Mylar (RTM), Kaptan (RTM), polykarbonáty, fenolové plasty, polyestery nebo příbuzné plasty a plasty vztužené vlákny, atd. a kovové fólie nebo plechy. Výzkum stupně Vectra

- 6 ·· ···· polymerních termoplastů s tekutými krystaly ukazuje, že mohou být užitečné pro výrobu ultratenkých krycích vrstev nebo potahů menších rozměrů, asi do průměru 30 cm, technologií vtřikování plastů. Tento materiál sám vytváří orientovanou krystalickou strukturu ve směru vstřikování, což je výhodná orientace pro šíření energie o vysokých zvukových kmitočtech z místa buzení k obvodu panelu. Vstřikování těchto a dalších termoplastů dále umožňuje, že ve vstřikovacích nástrojích mohou být uspořádány charakteristické znaky pro polohování a vyrovnávání, jako jsou drážky nebo kroužky pro přesné polohování součástí měniče, například cívky a zavěšení magnetu. IJ některých materiálů pro slabší jádra se dále počítá, že by bylo výhodné místní zvětšení tlouštky krycí například v oblasti mezikruží, až na 150¾ průměru pro zesílení této oblasti a výhodné zdvojnásobení Tímto způsobem se měkčím pěnovým zlepší odezva vysokého kmitočtu. Předpokládané na vrstvy pro jádra zahrnují průmyslově vyrobené nebo vlnité konstrukce plechů nebo fólií Kevlaru (RTM), Nomexu (RTM), lepenky a různých syntetických rovněž lehčených nebo pěnových plastů nebo vláknitých materiálů, dokonce aerogelových kovů, pokud mají vhodnou nízkou hustotu. Některé vhodné materiály na vrstvy pro jádra účinně vykazují použitelné samostahování při své výrobě a/nebo jinak mají dostatečnou vlastní tuhost pro použití bez nutnosti laminování mezi vrstvami. Vysoce výkonný lehčený materiál na jádra je znám pod obchodním jménem Rohacel1, který může být vhodný jako vyzařovací panel, a který je bez krycích vrstev. Prakticky vzato, účelem je lehký a tuhý materiál vrs t.vy, měniče, vibrační energie do panelu, materiálem materiály voštinové z hliníkové slitiny, nenatíraného papíru P1as tových fólií, a celkově nebo nebo zejména zahrnující co nej lepší vhodný pro zvláštní účely, přínos vrstev pro jádra a krycích vrstev a přechodu mezi nimi. Některá výhodná

4·· »4 <

» 4 4 > « 4 9 • 494 444 složení materiálu pro panel zahrnují krycí vrstvy z kovu a kovových slitin uhlíkovými vlákny, sliti nou fleroge1 nebo alternativně materiály vyztužené tak i konstrukce se

Jak tyto materiály, nebo s kovovým voštinovým jádrem mají důležité vlastnosti pro vysokofrekvenční stínění, které by měly mít význam při některých použití EMC (Eletromagnetic Compabi1ity - elektromagnetické slučitelnosti). Běžné panely nebo reproduktory kuželového typu nemají vlastní schopnost elektromagnetické slučitelnosti při stínění- Výhodné provedení piezoelektrických nebo elektrodynamických měničů mají dále zanedbatelné elektromagnetické vyzařování nebo rozptylové magnetické pole. Běžné reproduktory mají velké magnetické pole, až do vzdálenosti 1 m, pokud nejsou přijata specifická kompenzační protiopatření. Tam, kde je důležité udržovat stínění během použití, může se provést elektrické spojení vodivých částí příslušného panelu DML (Data Man ipulation Language - jazyk pro manipulaci s daty), nebo se může použít elektricky vodivá pěna nebo podobné rozhraní pro připojení okrajů panelu. Pružný rám 3 může tlumit okraje panelu 2 pro zabránění nadměrných pohybů těchto okrajů. Dále nebo alternativně se může použít, další tlumení, například pomocí tlumících podložek nalepených na panel ve vybraných místech, k tlumení nadměrných pohybů panelu, pro zajištění rovnoměrného rozdělování rezonace po panelu. Podložky mohou být z materiálu na bázi bitumenu, který se obvykle používá u skříně reproduktoru, nebo mohou být z pružného nebo tuhého polymerního pásového materiálu. Některé materiály, zejména papír a lepenka a některá jádra mohou být samotlumící. Na požádání se může tlumení zvýšit konstrukcí panelu použitím spíše pružných než tuhých fixačních lepidel.

Toto účinné selektivní tlumení zahrnuje specifické připevnění tlumících prostředků k panelu, včetně jeho vrstev, které se s ním trvale spojí. Okraje a rohy mohou být zvláště

0000 • 0

- δ” významné pro převažující a méně rozptýlené druhy vibrací panelů při nízkém kmitočtu. Připevněním tlumících prostředků k okrajům může vzniknout panel, jehož vrstvy jsou plně zarámovány, i když jeho rohy mohou být často relativně volné, lze říci pro požadované rozšíření u provozu při nízkém kmitočtu- Připojení se může provést lepicími nebo samolepicími materiály. Jiné typy užitečných tlumících prostředků, zejména co se týče jemnějších účinků a/nebo středních a vyšších kmitočtů, se mohou ve formě vhodných materiálů připevnit k vrstvám v předem stanovených středních polohách v uvedené oblasti.

Popsaný akustický panel je dvourozměrný. Zvuková energie z jeho zadního čela není silně sfázována s energií z jeho předního čela. Z toho vyplývá výhoda celkového součtu akustického výkonu v místnosti, rozvádění zvukové energie o stejnoměrném kmitočtu, snížené účinky odražených a stojatých vln, společně s výhodou vynikající reprodukce přírodního prostoru a prostředí u reprodukované zvukové nahrávky.

I když vyzařování z akustického panelu je velice nesněrové, procentuální poměr fázové informace vzrůstá mimo osu. Pro zdokonalené zaostření na umělý stereosignál, na postavení hlasatele, a na obrázky, při obvyklé výšce stojící osoby, přispívá výhoda mírného vyosení pro normálně sedícího posluchače k optimalizaci stereoefektu. Rovněž trojúhelníková levo/pravá geometrie vzhledem k posluchači vytváří další úhlovou složku. Tak je dosažitelný dobrý stereopříjem.

V porovnání s reprodukcí běžného reproduktoru je zde další výhoda pro jednu skupinu posluchačů. Vnitřně dispergovaná povaha vyzařování zvuku akustického panelu mu dává zvukový objem, který se neřídí zákonem nepřímé závislosti na čtverci vzdálenosti pro ekvivalentní bodový zdroj- Protože intenzita klesající se vzdáleností je mnohem ·4·4 •4 444·

4· ·· · 4 4 4 • 4 4 ·4 • · «··· · • · · ·* * * · * ···· ··· ·· ·· ♦· ··

- 9 nižší. než je dáno zákonem nepřímé závislosti na čtverci vzdálenosti. potom následkem toho pro posluchače umístěné mimo střed nebo špatně umístěné, intenzita magnetického pole panelového reproduktoru zvyšuje stereoefekt v porovnání s běžnými reproduktory. Je to proto, že posluchač umístěný mimo střed netrpí dvojím problémem způsobeným blízkostí bližšího reproduktoru, nejdříve nadměrným zvýšením hlasitostí z bližšího reproduktoru, a potom odpovídajícím snížením hlasitosti ze vzdálenějšího reproduktoru.

Další výhodou plochého lehkého panelového reproduktoru je, že je vizuálně atraktivní, má dobrou kvalitu zvuku a vyžaduje jenom měnič a nikoliv reproduktorovou výhybku pro plný rozsah zvuku z každé membrány panelu.

Na obr.3 je znázorněn panelový reproduktor 81 připevněný k podlaze, typu, který je obecně znázorněn na obr.l a 2, a u něhož je lehký, tuhý, pravoúhlý rozložený zvukový vyzařovací panel 2 připevněn na pružném rámu 3, uspořádaném kolem jeho obvodu, přičemž pružný rám 3 je dále uložen v pravoúhlém nosném rámu i- Nosný rám 1 je podepřen stojanem 23, opatřeným podstavcem 83 spojeným s podlahou, nesoucím svislý sloupek 84 se čtyřmi obecně horizontálními rameny 85, spojenými svými distálními konci 86 s příslušnými rohy 87 nosného rámu 1. Reproduktor je opatřen dvojicí souměrně uspořádaných měničů 9, které jsou svým jedním koncem připevněny k panelu 2 a svým druhým koncem jsou dále uloženy ve třmenech 88 na svislém sloupku 84 k buzení panelu 2.

Dvojice měničů 9 je umístěna na panelu 2 v předem stanovených místech, jak bude dále popsáno. Cílem tohoto uspořádání je, řídit buzení panelu 2 pístovým způsobem při nízkých kmitočtech, zpětným působením proti sloupku 84, který společně s rameny 85 působí jako kostra budící jednotky běžného reproduktoru, a dále vyvolat vibrace panelu o vysokém kmitočtu, pro vyvození jeho rezonance, pro vytvoření

4444 444

4

4

44

4 4 · · ··

akustického výstupu. Takové uspořádání vyžaduje, aby pružný rám 3 byl poddajný, t.j. jako kotouč uspořádaný kolem kuželového budiče běžného reproduktoru.

Průmyslová využitelnost

Panelový reproduktor, podle vynálezu, se vyrábí poměrně jednoduše a jeho ploché uspořádání jej určuje pro snadné domovní použití. Má široký úhel akustického rozptylu, ve srovnání s běžnými typy reproduktorů.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Panelový reproduktor, vyznačující se tím, že reproduktor (81) sestává z obvodového členu (2) se schopností udržování a rozšiřování vstupní vibrační energie ohybovými vlnami alespoň v jedné provozní oblasti, procházející příčně k jeho tloušťce, se složkami vibrace rezonančních vidů, rozloženými alespoň v této oblasti, a s předem určenými přednostními místy v této oblasti pro umístění měniče, přičemž měnič (9) je namontovaný plně a výlučně na tomto členu v jednom z těchto míst pro vyvolání vibrací tohoto členu, pro vyvození jeho rezonance, vytvářející akustický vyzařovací panel (2), vytvářející během rezonace akustický výstup, přičemž reproduktor je dále opatřen nosným rámem Cl) podpírajícím vyzařovací panel (2) kolem jeho obvodu, přičemž je dále opatřen měničem (9) uspořádaným mezi vyzařovacím panelem (2) a nosným rámem (1), a dále je opatřen pružným rámem (3) uspořádaným mezi nosným rámem (1) a obvodem panelu (2), přičemž vyzařovací panel (2) má schopnost pístového pohybu a rezonance, a přičemž měnič (9) je upraven pro pístový pohyb vyzařovacího panelu (2).

2. Panelový reproduktor podle nároku 1, vyzná ču j íc í se tím, že nosný rám (1) má část obklopující vyzařovací panel (2).

3. Panelový reproduktor, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pružný rám (3) je z elastoraeru44 ·«·· • . ···· • 4 4 4 4 4«

4. Panelový reproduktor, podle nároku 2 nebo 3, pokud je závislý na nároku 2, vyznačující se t í ra, že nosný rám Cl) je opatřen stojanem (23), majícím podstavec C83), spojený s podlahou, a dále je opatřen obecně svislou částí C84) vystupující z podstavce (83) a dále je opatřen několika horizontálními rameny (85), spojenými svými distálními konci (86) s částí nosného rámu (1), obklopující vyzařovací panel (2).

5. Panelový reproduktor podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se tím, že vyzařovací panel (2) je pravoúhlý a ramena (85) pročháze j í pobliž jeho rohů.

6. Panelový reproduktor, podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že měnič (9) je namontován na svislé části (84) nebo těsně u svislé části (84) nosného rámu (1).

7. Panelový reproduktor, podle nároků 4 až 6, v y z n a č u j í c í se tím, že měnič (9) je namontován ve třmenu (88) vystupujícím ze svislé části (84).

8. Panelový reproduktor, pod 1 e nároků 1 až 7, v y z n a č u jící s e tím že je opatřen dvojicí souměrně uspořádaných měničů (9). 9. Panelový reproduktor, podle nároků 1 až 8, v y z n a č u j í c í s e tím, že vyzařovací panel (2)

je tvořen lehkým jádrem (22) uspořádaným mezi dvojicí vysokomodulových lehkých krycích vrstev (21).