DE2501530A1

DE2501530A1 - Verfahren und einrichtung zur automatischen anpassung der lautstaerke eines lautsprechers oder hoerers an den akustischen stoerpegel der umgebung

Info

Publication number: DE2501530A1
Application number: DE19752501530
Authority: DE
Inventors: Guenter Suehsmuth
Original assignee: Deutsche Bundesbank
Current assignee: Deutsche Bundesbank
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1976-07-22

Description

Verfahren und Einrichtung zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den akustischen Störpegel der Umgebung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder eines Hörers an den akustischen Störpegel der Umgebung.
Bei schwankendem Störpegel in der Umgebung eines Lautsprechers oder eines Hörers, beispielsweise infolge Verkehrslärms, leidet meist die Verständlichkeit, falls nicht von vorneherein die Lautstärke so hoch eingestellt wird, daß sie in Intervallen geringen und mäßigen Störpegels von Personen, die am Empfang gewollt oder ungewollt beteiligt sind, als lästig empfunden wird.
Mit den bekannten Einrichtungen zum manuellen Regeln der Lautstärke, auch den fernbedienbaren Einrichtungen, kann diesem Mangel nicht oder nur ungenügend abgeholfen werden, weil dieses Regeln meist zu spät erfolgt. Außerdem ist es nicht immer und überall möglich, eine Regelung vorzunehmen, ganz abgesehen davon, daß bei ständiger Bereitschaft zu manuellem Regulieren die Konzentration auf den eigentlichen Empfang oder andere Verrichtungen leidet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den Störpegel der Umgebung zu schaffen, außerdem eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Aufgabe der Schaffung eines V e r f a h r e n s zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den Störpegel der Umgebung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Signalspannung U5 vor Einleitung in den Lautsprecher oder Hörer entsprechend dem akustischen Störpegel oder einer Funktion des akustischen Störpegels verstärkt wird.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung dieses Verfahrens ist der Verstärkungsgrad eines Verstärkers oder einer als Verstärker dienenden Schaltungsanordnung für die Signalspannung Us von dem akustischen Störpegel oder einer Funktion des akustischen Störpegels abhängig.
Zur Durchführung dieses Verfahrens werden die Störgeräusche, die in der Umgebung der Empfangsstelle herrschen, mit einem akustisch/elektrischen Wandler aufgenommen. Aus der dem Störgeräusch entsprechenden Spannung wird die dem Störpegel entsprechende Spannung oder eine Spannung UF, die in einem funktionalen Zusammenhang mit dem Störpegel steht, gebildet.
Entsprechend einer der beiden gebildeten Spannungen wird die die Nachricht tragende Signalspannung US verstärkt bzw.
abgeschwächt, bevor sie direkt oder indirekt den Lautsprecher bzw. Hörer betreibt.
Sobald der Störpegel gestiegen ist, strahlt der Lautsprecher bzw. der Hörer die "Nutzgeräusche" automatisch mit höherer Intensität ab, so daß die Verständlichkeit erhalten bleibt-Nach Abklingen der Störgeräusche sinkt die Intensität der Nutzgeräusche wieder automatisch.
Verschiedentlich steht der akustische Störpegel mit einer anderen physikalischen Größe in Beziehung, beispielsweise mit dem Körperschall eines Gebäudeteiles, der Drehzahl eines Motors oder der Durchflußgeschwindigkeit in einer Rohrleitung. In diesen Fällen ist es evtl. zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß statt der Störgeräusche diese physikalische Größe aufgenommen und in eine entsprechende elektrische Spannung umgewandelt wird, und daß mit dieser Spannung wie mit der Spannung aus dem akustisch/elektrischen Wandler verfahren wird. So kann beispielsweise die Verstärkungsregelung eines Funksprechgeräte-Lautsprechers auf dem Führerstand einer Rangierlokomotive abhängig von der Drehzahl des Dieselmotors durchgeführt werden, wobei der ohnehin vorhandene Drehzahlmesser die zur Regelung erforderliche elektrische Spannung liefert.
Werden die Störgeräusche in der näheren Umgebung des Lautsprechers aufgenommen, dann sind in den aufgenommenen Geräuschen auch Anteile der vom Lautsprecher abgestrahlten Nutzgeräusche enthalten. Um die Regelung trotzdem nur vom Störpegel abhängig zu machen, wird erfindungsgemäß bei der Bildung der dem Störpegel entsprechenden Spannung der vom Lautsprecher stammende Anteil eliminiert, indem die Differenz aus der Spannung, die aus dem akustisch/elektrischen Wandler herrührt, und der Spannung, mit der der Lautsprecher betrieben wird, - beide nach ihrer Gleichrichtung und ggf. der Bildung eines zeitlichen Mittelwertes oder einer anderen Funktion - gebildet wird.
Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, die Signalspannung nicht direkt dem akustischen Störpegel entsprechend zu verstärken, sondern entsprechend einer Funktion des akustischen Störpegels, beispielsweise gemäß einem zeitlichen Mittelwert des Störpegels. Bei dem zeitlichen Mittelwert kann es sich um einen zeitlichen arithmetischen Mittelwert, um einen zeitlich quadratischen Mittelwert, einen gewichteten zeitlichen Mittelwert oder um einen zeitlichen Mittelwert anderer Gesetzmäßigkeit handeln, auch um einen näherungsweise mittels Tiefpasses oder Bandpasses gebildeten zeitlichen Mittelwert.
Besonders zweckmäßig ist es, die Spannung, die der Funktion des Störpegels entspricht, so zu bilden, daß sie bei steigendem Störpegel schnell steigt und bei fallendem Störpegel langsam sinkt; dadurch wird die Lautstärke des Lautsprechers auch bei schnell steigendem Störpegel ohne Einbuße der Verständlichkeit nachgeregelt, größere Lautstärkeschwankungen bei stark intermittierendem Störpegel werden vermieden. Gelegentlich wird es zweckmäßig sein, die Signalspannung in Abhängigkeit von Schwellenwerten, die der Störpegel oder Funktionen des Störpegels überschritten haben, zu verstärken.
Die Aufgabe der Schaffung einer E i n r i c h1 t u n g zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise dadurch gelöst, daß die Eingangsimpedanz und/oder Rückkoppelungsimpedanz und/oder Versorgungsspannung und/oder Vorspannung eines Verstärkers für die Signalspannung U5 oder einer als Verstärker dienenden Schaltungsanordnung für die Signalspannung U5 stufenlos oder in Stufen von einer Spannung, die dem akustischen Störpegel oder einer Funktion des akustischen Störpegels entspricht, geregelt wird.
An geeigneten Stellen einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens können - je nach Zweckmäßigkeit im Anwendungsfalle -Einrichtungen vorgesehen werden zum einstellbaren oder nicht einstellbaren Verstärken oder Abschwächen einer Spannung, ggf.
mit nichtlinearer und/oder frequenzabhängiger Charakteristik.
Es ist daran gedacht, das anhand von Spannungen erläuterte erfindungsgemäße Verfahren auch bei Stromanpassung oder Leistungsanpassung durch sinngemäße Behandlung der Ströme bzw.
Leistungen anzuwenden.
Je nach der jeweiligen Gegebenheit ist die erfindungsgemäße Einrichtung ganz oder teilweise Bestandteil eines Gerätes, beispielsweise eines Rundfunkempfängers, Fernsehgerätes, Telefons, Funksprechgerätes, Wechselsprechgerätes, Lautsprechers oder sie ist selbständig und mit einem solchen Gerät nur elektrisch verbunden. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung im Gehäuse des Gerätes untergebracht ist, mit dem es integriert werden soll, daß aber das Mikrophon auRerhalb dieses Gehäuses angebracht ist, am besten in der Nähe des Zuhörers oder in der Nähe der Störungsquelle.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt: F i g . 1 Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Eingangsimpedanz eines Verstärkers für die Signalspannung U5 entsprechend einer Funktion des akustisehen Störpegels geregelt wird; F i g . 2 Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Rückkopplungsimpedanz eines Verstärkers für die Signalspannung US entsprechend einer Funktion des akustischen Störpegels geregelt wird; F i g . 3 Einrichtung nach Fig. 1, jedoch zusätzlich zum Eliminieren des zusammen mit dem Störgeräusch aufgenommenen Nut zgeräus ches.
über die Leitung 1 eines Telefonnetzes gelangt die die Nachricht tragende Signalspannung U5 in die erfindungsgemäße Einrichtung und wird in den Eingang 3 des Summierverstärkers 2 geleitet. Das Mikrophon 4 ist innerhalb des Raumes in der Nähe des Fensters aufgestellt und nimmt die Störgeräusche auf, die vorwiegend aus dem Verkehrslärm außerhalb des Gebäudes kommen, und wandelt sie in eine den Störgeräuschen proportionale elektrische Spannung um. Diese Spannung wird im Mikrophonverstärker 5 verstärkt und in den Funktionsbildner 6 geleitet.
Der Funktionsbildner besteht in diesem Falle aus einem Integrationskondensator 7, einem relativ niederohmigen Ladewiderstand 8, einem relativ hochohmigen Entladewiderstand 9 und einer Diode 10. Die positiven Anteile der dem Störgeräusch entsprechenden Spannung laden über die Diode 10 und den Ladewiderstand 8 den Integrationskondensator 7 schnell auf die Spannung UF auf, wenn diese Anteile größer sind als die Spannung UF. Sind die positiven Anteile der dem Störgeräusch entsprechenden Spannung kleiner als die Spannung UF, dann wird der Integrationskondensåtor 7 über den Entladewiderstand 9 langsam entladen; die Spannung UF sinkt langsam. Die Spannung Up wird dem Komparator 11 zugeführt. Sobald die Spannung UF größer ist als die Schwellenspannung des Komparators, die den örtlichen Gegebenheiten entsprechend eingestellt werden kann, wechselt die Ausgangsspannung des Komparators die Polarität.
Dabei schaltet derelektronische Schalter 12, der mittels der Ausgangsspannung des Komparators betätigt wird, um und läßt die Signalspannung Us auch an den Eingang 13 des Summierverstärkers 2 gelangen. Der Summierverstärker summiert nun die Spannung Us, die über den Schalter 12 kommt, zur Spannung Us, die direkt an den Summierverstärker geleitet wird, - und zwar entsprechend dem (einstellbaren) Verstärkungsgrad jedes Einganges. Bei gleichem Verstärkungsgrad jedes Einganges wird also die Spannung Us verdoppelt. Mit der Ausgangsspannung des Summierverstärkers wird der Hörer 14 - und nun lauter - betrieben. Sobald die Spannung UF wieder unter die Abwärtsschwellenspannung des Komparators sinkt, die infolge der Hysteresis des Komparators niedriger ist als die (Aufwärts-) Schwellenspannung, wechselt die Ausgangsspannung des Komparators wieder ihre Polarität; der Schalter 12 sperrt wieder, die Spannung U5 wird nicht mehr zusätzlich verstärkt, der Hörer 14 arbeitet wieder mit "normalertt Lautstärke.
Die Einrichtung nach Fig. 2 arbeitet sinngemäß; sie enthält jedoch zwei Komparatoren, wovon die Schwellenspannung des Komparators 20 höher ist als die des Komparators 19. Außerdem sperren die Schalter 21, 22, wenn die Spannung UF höher ist als die Schwellenspannung der Komparatoren. Dadurch wird der Operationsverstärker 23 nur noch über den Widerstand 24 rückgekoppelt, dagegen nicht mehr über die vorher parallelgeschalteten Widerstände 25 und 26. Das entspricht einer Erhöhung der Rückkoppelungsimpedanz, d. h. einer Erhöhung des Verstärkungsgrades - die Signalspannung U5 wird verstärkt, der Hörer 14a strahlt die Nutzgeräusche mit höherer Intensität ab.
Das Mikrophon 30 der Einrichtung nach Fig. 3 nimmt neben den Störgeräuschen auch Anteile der vom Lautsprecher 31 abgestrahlten Geräusche auf. Diese von den Nutzgeräuschen stammenden Anteile werden mit dem Verstärker 32 abgezogen, indem die aus dem Mikrophon 30 über den Mikrophonverstärker 33 und den Gleichrichter 34 kommende Spannung in den Pluseingang (+) geleitet wird und außerdem die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 35, die den Leistungsverstärker 36 des Lautsprechers 31 treibt, über den Gleichrichter 37 in den Minuseingang (-) des Verstärkers 32 gelangt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 32 entspricht also dem Störpegel - und nur diesem. Die Wirkungsweise der übrigen Baugruppen, des Funktionsbildners 38, des Komparators 39, des Schalters 40 und des Summierverstärkers 35 entspricht denen in Fig. 1.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den akustischen Störpegel der Umgebung, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspannung (U5) vor Einleitung in den Lautsprecher oder Hörer entsprechend dem akustischen Störpegel und/oder einer Funktion des akustischen Störpegels verstärkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad eines Verstärkers oder einer als Verstärker dienenden Schaltungsanordnung für die Signalspannung (U5) von dem akustischen Störpegel oder einer Funktion des akustischen Störpegels abhängt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem akustischen Störpegel entsprechende Spannung und/ oder einer Funktion des akustischen Störpegels entsprechende Spannung aus der Ausgangsspannung eines akustisch/elektrischen Wandlers, der die Störgeräusche in der Umgebung der Empfangsstelle aufnimmt, abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem akustischen Störpegel entsprechende Spannung und/ oder einer Funktion des akustischen Störpegels entsprechende Spannung durch Aufhahme einer physikalischen Größe, die mit dem Störgeräuschpegel in Beziehung steht, direkt oder indirekt erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß, falls das mit dem akustisch/elektrischen Wandler aufgenommene Geräusch neben dem Störgeräusch auch Anteile aus dem vom Lautsprecher abgestrahlten Geräusch enthält, bei der Bildung der dem Störpegel entsprechenden Spannung der vom Lautsprecher abgestrahlte Geräuschpegel eliminiert wird, indem die Differenz aus der Spannung, die aus dem akustisch/ elektrischen Wandler herrührt, und der Spannung, mit der der Lautsprecher betrieben wird, - beide nach ihrer Gleichrichtung und ggf. der Bildung eines zeitlichen Mittelwertes oder einer anderen Funktion - gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Funktion des akustischen Störpegels entsprechende Spannung einer Spannung gleich ist, die einem zeitlichen Mittelwert des akustischen Störpegels entspricht oder die bei steigendem Störpegel schnell steigt und bei fallendem Störpegel langsam sinkt - ggf. in Abhängigkeit vom Überschreiten von Schwellenwerten.

7. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprechen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpedanz und/oder Rückkopplungsimpedanz und/oder Versorgungsspannung und/oder Vorspannung eines Verstärkers für die Signalspannung (U5) oder einer als Verstärker dienenden Schaltungsanordnung für die Signalspannung (U5) stufenlos oder in Stufen von einer Spannung, die dem Störpegel oder einer Funktion des Störpegels entspricht, geregelt wird.

8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneten Stellen der Schaltung Einrichtungen vorgesehen sind zum einstellbaren oder nicht einstellbaren Verstärken oder Abschwächen einer Spannung, ggf. mit nichtlinearer und/oder frequenz abhängiger Charakteristik.