EP1480492B1 - Sendespulensystem und Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät - Google Patents

Sendespulensystem und Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät Download PDF

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EP1480492B1
EP1480492B1 EP04009708A EP04009708A EP1480492B1 EP 1480492 B1 EP1480492 B1 EP 1480492B1 EP 04009708 A EP04009708 A EP 04009708A EP 04009708 A EP04009708 A EP 04009708A EP 1480492 B1 EP1480492 B1 EP 1480492B1
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EP
European Patent Office
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coil
transmission
transmission coil
coils
transmitting
Prior art date
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EP04009708A
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English (en)
French (fr)
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EP1480492A3 (de
EP1480492A2 (de
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Jürgen Reithinger
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1480492A3 publication Critical patent/EP1480492A3/de
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Publication of EP1480492B1 publication Critical patent/EP1480492B1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F19/00—Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
    • H01F19/02—Audio-frequency transformers or mutual inductances, i.e. not suitable for handling frequencies considerably beyond the audio range
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/554—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired using a wireless connection, e.g. between microphone and amplifier or using Tcoils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04R2225/51—Aspects of antennas or their circuitry in or for hearing aids
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    • H04R25/558—Remote control, e.g. of amplification, frequency

Definitions

  • the invention relates to a transmitting coil system having a first and a second transmitting coil as well as a coil core and a remote control for a hearing aid with such a transmitting coil system.
  • Transmission systems used as carriers e.g. Using magnetic fields generated by coils, data can be transmitted wirelessly over short distances, i. e.g. transmitted over a few decimeters, energy efficient.
  • Such inductive transmission systems usually operate at relatively low frequencies in the range of a few kilohertz to a few hundred kilohertz.
  • the transmission technology of long-wave inductive data transmission is rarely used due to the disadvantage of the short range. This disadvantage is due to the decrease of the transmission field energy with the cube of the distance. In order to bridge slightly longer distances (1-2m), comparatively strong transmission powers with strong fields are required.
  • a strong field with sufficient field strength can be generated by a coil with many turns.
  • Such a coil has a correspondingly high inductance and thus also a correspondingly high alternating current resistance.
  • the maximum current that can be sent through the coil results from the quotient of supply voltage and AC resistance.
  • the bobbin consists of a stamped part with two end-side projections which limit a wound on the bobbin coil winding laterally.
  • Out GB 1 559 611 a transmitting device for a binaural hearing aid is known in which the oscillating circuit signal is modulated by the microphone signal.
  • the post-release EP 1 445 983 A2 shows a device for transmitting and receiving data for remote controls of hearing aids, in which the transmitting coil and the receiving coil have a common core.
  • the receiving coil forms a resonant circuit with a capacitor connected in parallel, which increases the power of the receiving coil in the transmission mode.
  • the invention is based on the object of specifying a transmitting coil system and a remote control for a hearing aid which, despite a limited available supply voltage, provides a sufficiently high transmission power, in particular for data transmission.
  • the former object is achieved in a transmission coil system according to claim 1.
  • the first transmission coil consists of two partial coils, which are arranged symmetrically to the second transmission coil on the coil core.
  • the division into two sub-coils, for example with a center tap has the advantage of simpler power supply with fewer components (e.g., only two transistors) and provides a way to symmetrically place the sub-coils.
  • the symmetrical arrangement in turn has the advantage of a symmetrically radiated field.
  • both transmitting coils loose magnetic coupled together. This is achieved, for example, by arranging a winding-free space between the two transmitting coils.
  • the loose coupling leads to an excitation of the first transmitting coil by means of, for example, an alternating operating voltage through the exciting unit to a resonantly excessive excitation of the second transmitting coil.
  • the prerequisite is that both transmission coils are not traversed by the same magnetic field, as is the case with a rigid coupling, in which both transmission coils are wound one above the other and not next to each other around the spool core, ie, that they are traversed by the same magnetic field.
  • the loose coupling results in an excitation of the second transmitting coil with a phase shift, which causes a rocking of the voltage applied to the second transmitting coil. Due to the larger voltage also flows a higher current, which in turn leads to a much higher transmission magnetic field.
  • the transmission power is considerably stronger than in the case of rigid coupling. That is, the transmitter coil system works much more effectively.
  • the invention eliminates the need for additional voltage multipliers, or may use batteries with less voltage, or fewer batteries need to be connected in series. This also saves space or space.
  • Another advantage of the possibility of long-wave data transmission by means of the transmitting coil system lies in the problem-free penetration of matter without noticeably influencing it. Especially in the use of the transmission coil system with hearing aids, this is crucial because is sent in the area of the head and of course no influence on the tissue may take place.
  • the first transmission coil has fewer windings than the second transmission coil. This enables a low-impedance, low-loss, i. energy-saving, exciting the first transmission coil.
  • the resonantly excitable second transmitter coil has many turns. Since the magnetic field is determined by the sum of the currents in all turns, this results in a strong transmission field. If the second transmission coil has a greater number of turns than the first transmission coil, the generation of strong transmission fields is therefore very efficient.
  • the second transmitting coil forms a resonant circuit with a capacitor.
  • the resonant circuit has a not too high quality, ie a wide quality distribution, which covers the two frequencies used.
  • a receiving coil is required in addition to the transmitting coil (the transmitting coils).
  • This receiving coil usually has significantly more turns than the transmitting coils in order to achieve the highest possible voltages when receiving weak magnetic fields. For the sake of simplicity, it is advantageous to wind transmit and receive coils on a common core. It is advantageous to use the receiving coil as a second transmitting coil. In particular, if not sent and received simultaneously, but instead of sending and receiving take place one after the other.
  • the advantage here is the use of a film capacitor for the resonant circuit, which is used for transmission and reception and whose capacity is independent of the applied voltage. As a result, the oscillation frequency of the oscillation circuit does not change between the high voltages during transmission and the low voltages during reception.
  • both bobbins can be wound on a single core. This can save space. Especially under conditions such as those found in remote controls, there is little space for the relatively large coils in the kHz frequency range.
  • the saving of a core allows a much smaller volume of the transmitting (receiving) coil system, or e.g. the remote control.
  • the combination of both coils on one core is cheaper to manufacture than producing two completely separate coils.
  • a receiving coil used as a second transmitting coil is heavily overdriven during transmission, it is advantageous for the receiving coil to be protected against destruction of a receiver coil belonging receiving unit is connected via a protection circuit to the receiving unit.
  • the second-mentioned object is achieved by a remote control for a hearing aid with such a transmission coil system.
  • FIG. 1 shows a transmission coil system 1 for remote control of a hearing aid.
  • the excitation frequencies are at the used two-frequency excitation at 116 kHz and 121 kHz.
  • the remote control is operated manually, so that a range of about 1-2 m is needed to allow a good communication with the hearing aid.
  • the remote has a handy size up.
  • the energy source is a battery that limits the available voltage.
  • the transmission coil system 1 has a first transmission coil 3, a second transmission coil 5 and a coil core 7.
  • the first transmitting coil 3 consists of two partial coils 3A, 3B, which are formed for example by center tapping of a coil.
  • the partial coils 3A, 3B each have 50 windings and take about 10 mm of the approximately 35 mm long bobbin.
  • the first transmitting coil 3 is followed by an approximately 5 mm long winding-free space 9.
  • the second transmitting coil 5 is at a length of about 20 mm with a winding number of about 150 turns.
  • the second transmitter coil forms with a capacitor, not shown, of e.g. 2 nF a resonant circuit.
  • the coil core is a ferrite core with a diameter of about 6 mm.
  • the partial coils 3A, 3B are wound on each other and connectable via a center tap with a transmitting unit.
  • FIG. 2 shows the inventive symmetrical arrangement of a transmitting coil system 11, wherein the first transmitting coil, which in turn is divided into two partial coils 13A, 13B, is arranged symmetrically at the two ends of the second transmitting coil 15. Between the sub-coils 13A, 13B and the second transmitting coil 15 are two winding-free spaces 17A, 17B. The coils are wound around a spool core 19.
  • FIG. 3 is the course of the voltages on the coils FIG. 1 shown.
  • the voltage U is plotted over the time T over the first 100 ⁇ s.
  • the voltage value 21, which is applied to the partial coils 3A, 3B is approximately 3.7 V.
  • the voltage value 23, which has set after approximately a start-up time of 60 ⁇ s, is about 80 V. This corresponds to a significantly resonant excessive voltage at the second transmitter coil 5 by a factor of ten. With rigid coupling, a maximum of a factor of three would result in the gain due to the winding number ratio.
  • FIG. 4 shows a remote control 100 for a hearing aid on the basis of a schematic circuit diagram.
  • the starting unit 101 is equipped with one or more transmitting coils 102.
  • the transmitting coils are loosely coupled via a common core 103 to a receiving coil 104, which serves as a second transmitting coil.
  • the arrangement of the coils 102,104 corresponds for example to the arrangements of Figures 1 or 2 .
  • Parallel to the receiving coil 104 a resonant circuit capacitor 105 is connected.
  • a protective circuit consisting of a protective capacitor 106 and connected in series parallel connection of two antiparallel diodes 107 and 108 is connected.
  • the parallel-connected diodes 107 and 108 are connected to the input of a receiving unit 109.
  • the frequency is absolutely stable and can be specified externally. Tolerances of the components in the resonant circuits 110 thus have no influence on the transmission frequency. They only have a certain effect on the efficiency of the transmission process.
  • the inductance of the transmitting coils 102 changes, so that the natural frequency of the resonant circuit 110 must be corrected after changing the associated capacitance value of the resonant circuit capacitor 5.
  • the inductance of the resonant circuit 110 is smaller, ie the capacitance of the resonant circuit 110 must be increased.
  • a suitable capacity for this purpose can be interconnected without problems so that it also serves as protection for the sensitive receiving unit 109. Since such a protection circuit 112 is required anyway, this circuit solution comes without additional components.
  • the protection circuit 112 consists only of the correction capacitor 106 and the antiparallel-connected diodes 107 and 108, which are connected in parallel to the capacitor 105 of the resonant circuit 110 are.
  • the received signals are tapped at the diodes 107, 108.
  • the diodes 107, 108 go into the conductive state and thus switch the upstream capacitor 106 in parallel with the resonant circuit capacitor 105 of the receiving circuit.
  • the resonance frequency of the resonant circuit 110 is corrected for the transmission operation.
  • the signals at the input of the high-impedance receiver are limited by the diodes 107, 108 to a maximum of approximately 0.7V. Most of the voltage generated by the resonant circuit 110 then drops across the protection capacitor 106.
  • the receive signals are so small that the diodes 107, 108 block.
  • the voltages of the received signals typically reach at most the mV range.
  • the transmitting coils 102 are switched off. That is, at least one terminal of each transmitting coil 102 is open. Thus, they no longer affect the resonant circuit 110. So he can swing freely on his reception frequency, to which he is tuned.
  • the signal is thus transmitted almost without losses via the protection or correction capacitor 6 to the protective diodes 107, 108 on. Because of the low received voltage these diodes 107, 108 are disabled. That the receiving voltage can be removed at the diode terminals in full height from the high-impedance receiver input.
  • the presented circuit thus has, in addition to the advantage that the receiving coil is used as a transmission amplifier, also the advantage of reduced space requirements, since a common core is used for the transmitting and receiving coils and the protective capacitor is also used as a correction capacitor.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sendespulensystem mit einer ersten und einer zweiten Sendespule sowie mit einem Spulenkern und eine Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät mit einem solchen Sendespulensystem.
  • Übertragungssysteme, die als Träger z.B. von Spulen erzeugte magnetische Felder verwenden, können Daten drahtlos über kurze Distanzen, d.h. z.B. über einige Dezimeter, energieeffizient übertragen. Solche induktive Übertragungssysteme arbeiten meist bei relativ niedrigen Frequenzen im Bereich von einigen Kilohertz bis einigen Hundert Kilohertz.
  • Die Übertragungstechnologie der langwelligen induktiven Datenübertragung wird aufgrund des Nachteils der geringen Reichweite nur selten eingesetzt. Dieser Nachteil beruht auf der Abnahme der Sendefeldenergie mit der dritten Potenz der Entfernung. Um etwas größere Entfernungen (1-2m) zu überbrücken, werden schon vergleichsweise starke Sendeleistungen mit starken Feldern benötigt.
  • Ein starkes Feld mit einer ausreichenden Feldstärke kann durch eine Spule mit vielen Windungen erzeugt werden. Eine solche Spulen weist eine entsprechend hohe Induktivität und damit auch einen entsprechend hohen Wechselstromwiderstand auf. Der maximale Strom, der durch die Spule geschickt werden kann, ergibt sich aus dem Quotienten von Versorgungsspannung und Wechselstromwiderstand.
  • Gerade bei batteriebetriebenen Geräten steht meist nur eine sehr niedrige Betriebsspannung zur Verfügung. Da die verwendeten Spulen relativ hohe Wechselstromwiderstände, z.B. 1 KΩ, aufweisen, ist der mögliche Sendestrom durch die Spule und damit auch die Sendeleistung stark begrenzt.
  • Das bedeutet, dass eine Vergrößerung der Reichweite mit einigem technische Aufwand verbunden ist, da eine Methode gefunden werden muss, eine höhere an der Spule anliegende Spannung zu erzeugen, insbesondere bei gleicher durch die Batteriespannung gegebener Betriebsspannung.
  • Aus DE 199 15 846 C1 ist ein teilweise implantierbares System zur Rehabilitierung einer Hörstörung bekannt, dass eine drahtlose Telemetrieeinrichtung zur Übertragung von Daten zwischen einem implantierbaren Teil des Systems und einer externen Einheit aufweist.
  • Aus DE 43 26 358 C1 ist eine Induktionsspule bekannt, deren Spulenkörper aus einem Stanzteil mit zwei endseitigen Anformungen besteht, die eine auf den Spulenkörper gewickelte Spulenwicklung seitlich begrenzen.
  • Aus GB 1 559 611 ist eine Sendeeinrichtung für ein binaurales Hörgerät bekannt, bei der das Schwingkreissignal durch das Mikrofonsignal moduliert wird.
  • Die Nachveröffentlichung EP 1 445 983 A2 zeigt eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Daten für Fernbedienungen von Hörgeräten, bei der die Sendespule und die Empfangsspule einen gemeinsamen Kern besitzen. Dabei bildet die Empfangsspule mit einem parallel geschalteten Kondensator einen Schwingkreis, der die Leistung der Empfangsspule im Sendebetrieb erhöht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Sendespulensystem und eine Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät anzugeben, welche trotz einer begrenzt zur Verfügung stehenden Versorgungsspannung eine hinreichend hohe Sendeleistung insbesondere zur Datenübertragung zur Verfügung stellt.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird bei einem Sendespulensystem nach Anspruch 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Sendespulensystem besteht die erste Sendespule aus zwei Teilspulen, die symmetrisch zur zweiten Sendespule auf dem Spulenkern angeordnet sind. Die Aufteilung in zwei Teilspulen, beispielsweise mit einer Mittelanzapfung hat den Vorteil der einfacheren Spannungsversorgung mit weniger Bauteilen (z.B. nur zwei Transistoren) und stellt eine Möglichkeit dar, die Teilspulen symmetrisch anzuordnen. Die symmetrische Anordnung hat ihrerseits den Vorteil eines symmetrisch abgestrahlten Feldes.
  • Mit dieser Anordnung können ohne zusätzlichen technischen Aufwand sehr starke Sendefelder erzeugt werden, obwohl nur sehr niedrige Betriebsspannungen zur Verfügung stehen. Dazu ist es nötig, dass die beiden Sendespulen lose magnetisch miteinander gekoppelt sind. Dies wird beispielsweise dadurch erzielt, dass zwischen den beiden Sendespulen ein wicklungsfreier Raum angeordnet ist. Die lose Kopplung führt bei einer Anregung der ersten Sendespule mithilfe einer beispielsweise alternierenden Betriebsspannung durch die Anregeeinheit zu einer resonant überhöhten Anregung der zweiten Sendespule. Voraussetzung ist, dass beide Sendespulen nicht vom gleichen Magnetfeld durchflossen werden, wie das bei einer starren Kopplung der Fall ist, bei der beide Sendespulen übereinander und nicht nebeneinander um den Spulenkern gewickelt sind, d.h., dass sie vom gleichen Magnetfeld durchflossen werden.
  • Durch die lose Kopplung ergibt sich eine Erregung der zweiten Sendespule mit einer Phasenverschiebung, die ein Aufschaukeln der an der zweiten Sendespule anliegenden Spannung bewirkt. Aufgrund der größeren Spannung fließt auch ein höherer Strom, der wiederum zu einem wesentlich höheren Sendemagnetfeld führt. Die Sendeleistung ist erheblich stärker als die im Fall der starren Kopplung. Das heißt, das Sendespulensystem arbeitet erheblich effektiver.
  • Durch die Erfindung werden keine zusätzlichen Spannungsvervielfacher mehr benötigt, beziehungsweise es können Batterien mit weniger Spannung verwendet werden, oder es müssen weniger Batterien in Reihe geschaltet werden. Auch dadurch lässt sich Platz beziehungsweise Bauraum sparen.
  • Durch die spezielle Anordnung und der damit bewirkten Funktion können nun auch über weitere Entfernungen energiesparend Daten übertragen werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Möglichkeit der langwelligen Datenübertragung mittels des Sendespulensystems liegt in der problemlosen Durchdringung von Materie ohne diese merklich zu beeinflussen. Gerade bei der Verwendung des Sendespulensystems mit Hörhilfsgeräten ist dies von entscheidender Bedeutung, da im Bereich des Kopf gesendet wird und natürlich keinerlei Beeinflussung des Gewebes erfolgen darf.
  • In einer Vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Sendespule weniger Wicklungen auf als die zweite Sendespule. Dies ermöglicht ein niederohmiges verlustarmes, d.h. stromsparendes, Anregen der ersten Sendespule. Die resonant anregbare zweite Sendespule hat dagegen viele Windungen. Da das Magnetfeld durch die Summe der Ströme in allen Windungen bestimmt wird, ergibt sich dadurch ein starkes Sendefeld. Weist die zweite Sendespule eine größere Windungszahlen als die erste Sendespule auf, ist demnach die Erzeugung von starken Sendefeldern sehr effizient.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Sendespulensystems bildet die zweite Sendespule mit einem Kondensator einen Schwingkreis. Zur resonanten Erregung auch bei einer Zweifrequenzanregung beispielsweise zur binären Datenübertragung ist es vorteilhaft, dass der Schwingkreis eine nicht zu hohe Güte, d.h. eine breite Güte-Verteilung aufweist, welche die beiden verwendeten Frequenzen abdeckt.
  • Wird das Sendespulensystem zum Senden und Empfangen verwendet, wird außer der Sendespule (den Sendespulen) auch eine Empfangsspule benötigt. Diese Empfangsspule hat normalerweise deutlich mehr Windungen als die Sendespulen, um möglichst hohe Spannungen beim Empfang von schwachen Magnetfeldern zu erreichen. Der Einfachheit halber ist es vorteilhaft, Sendeund Empfangsspulen auf einen gemeinsamen Kern zu wickeln. Dabei bietet es sich vorteilhaft an, die Empfangsspule als zweite Sendespule zu verwenden. Insbesondere dann, wenn nicht gleichzeitig gesendet und empfangen wird, sondern Senden und Empfang zeitlich nacheinander stattfinden.
  • Vorteilhaft ist dabei die Verwendung eines Folienkondensators für den Schwingkreis, der für Senden und Empfang verwendet wird und dessen Kapazität von der anliegenden Spannung unabhängig ist. Dadurch ändert sich die Schwingfrequenz des Schwingkreises nicht zwischen den hohen Spannungen beim Senden und den niedrigen Spannungen beim Empfang.
  • In vorteilhafter Weise brauchen somit erfindungsgemäß nicht zwei voneinander unabhängige Sende- bzw Empfangsspulen auf zwei Spulenkerne gewickelt zu werden. Es können stattdessen beide Spule auf einen einzigen Kern gewickelt werden. Dadurch kann Platz eingespart werden. Gerade unter Bedingungen, wie sie bei Fernbedienungen vorliegen, ist für die im kHz-Frequenzbereich verhältnismäßig großen Spulen wenig Platz. Die Einsparung eines Kerns ermöglicht ein deutlich kleineres Volumen des Sende-(Empfangs-)Spulensystem, beziehungsweise z.B. der Fernbedienung. Zusätzlich ist die Kombination von beiden Spulen auf einem Kern in der Herstellung billiger als die Herstellung zweier völlig getrennter Spulen.
  • Da eine als zweite Sendespule verwendete Empfangsspule beim Senden stark übersteuert wird, ist es vorteilhaft, dass die Empfangsspule zum Schutz vor einer Zerstörung einer zur Empfangsspule gehörenden Empfangseinheit über eine Schutzschaltung mit der Empfangseinheit verbunden ist.
  • Ferner wird die zweitgenannte Aufgabe durch eine Fernbedienung für ein Hörhilfsgerät mit einem solchem Sendespulensystem gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Figuren 1 bis 4 zeigen:
    • FIG 1
    ein Beispiel einer asymmetrischen Anordnung zweier Sendespulen eines Sendespulensystems,
    FIG 2
    eine erfindungsgemäße symmetrische Anordnung zweier Sendespulen eines Sendespulensystems,
    FIG 3
    den Spannungsverlauf der asymmetrischen Anordnung aus Figur 1 bei einer Anregung der ersten Sendespule und
    FIG 4
    ein Schaltbild einer Fernbedienung mit einem Sendespulensystem, dessen zweite Spule auch als Empfangsspule betrieben wird.
  • Figur 1 zeigt ein Sendespulensystem 1 für eine Fernbedienung eines Hörhilfsgeräts. Bei der Einstellung von beipsielsweise verschiedenen Empfangsmoden im Hörhiflsgerät werden Datenraten von einigen 100 Bit pro Sekunde mit dem Sendespulensystem 1 erreicht. Die Anregungsfrequenzen liegen bei der verwendeten Zweifrequenzangregung bei 116 kHz und 121 kHz. Die Fernbedienung wird manuell bedient, so dass eine Reichweite von ca. 1-2 m benötigt wird, um eine gute Kommunikation mit dem Hörhilfsgerät zu ermöglichen. Die Fernbedienung weist eine handliche Größe auf. Als Energiequelle dient eine Batterie, die die zur Verfügung stehende Spannung begrenzt.
  • Das Sendespulensystem 1 weist eine erste Sendespule 3, eine zweite Sendespule 5 und einen Spulenkern 7 auf. Die erste Sendespule 3 besteht aus zwei Teilspulen 3A,3B, die beispielsweise durch Mittelanzapfung einer Spule gebildet werden. Die Teilspulen 3A,3B weisen jeweils 50 Wicklungen auf und nehmen ca. 10 mm des ca. 35 mm langen Spulenkerns ein. An die erste Sendespule 3 schließt sich ein ca. 5 mm langer wicklungsfreier Raum 9 an. Auf der anderen Seite des wicklungsfreien Raums 9 befindet sich die zweite Sendespule 5 auf einer Länge von ca. 20 mm bei einer Wicklungszahl von ca. 150 Windungen.
  • Die zweite Sendespule bildet mit einem nicht eingezeichneten Kondensator von z.B. 2 nF einen Schwingkreis. Der Spulenkern ist ein Ferritkern mit einem Durchmesser von ca. 6 mm.
  • Die Teilspulen 3A,3B sind aufeinander gewickelt und über eine Mittelanzapfung mit einer Sendeeinheit verbindbar.
  • Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße symmetrische Anordnung eines Sendespulensystems 11, bei dem die erste Sendespule, die wiederum in zwei Teilspulen 13A, 13B aufgeteilt ist, symmetrisch an den beiden Enden der zweiten Sendespule 15 angeordnet ist. Zwischen den Teilspulen 13A, 13B und der zweiten Sendespule 15 befinden sich zwei wicklungsfreie Räume 17A, 17B. Die Spulen sind um einen Spulenkern 19 gewickelt.
  • In Figur 3 ist der Verlauf der Spannungen an den Spulen aus Figur 1 dargestellt. Aufgetragen ist jeweils die Spannung U über die Zeit T über die ersten 100 µs. Man erkennt das abwechselnde An- und Ausschalten der Spannungen U3A, U3B, die an den Teilspulen 3A,3B der ersten Sendespule 3 in Figur 1 anliegen. Der Spannungswert 21, der an den Teilspulen 3A,3B anliegt, beträgt ca. 3,7 V. Zusätzlich ist in Figur 3 der Spannungsverlauf U5, der an der zweiten Sendespule 5 anliegt, dargestellt. Der Spannungswert 23, der sich nach ca. einer Anschwingzeit von 60 µs eingestellt hat, beträgt ca. 80 V. Dies entspricht einer deutlich resonant überhöhten Spannung an der zweiten Sendespule 5 um einen Faktor zehn. Bei starrer Kopplung ergäbe sich maximal ein Faktor drei in der Verstärkung aufgrund des Wicklungszahlverhältnisses.
  • Durch die deutlich höhere Spannung fließt auch ein deutlich höherer Strom, der wiederum zu wesentlich größeren Magnetfeldern führt. Die Stromaufnahme des gesamten Systems steigt nur geringfügig. Die Sendeleistung steigt dagegen aufgrund des effektiveren Arbeitens des Systems erheblich, ohne dass dafür zusätzliche Hardware erforderlich ist.
  • Bei den Spannungsverläufen U3A,U3B erkennt man zusätzlich eine Spannungsspitze 25, die aufgrund der Rückwirkung der zweiten Sendespule 5 entsteht.
  • Figur 4 zeigt eine Fernsteuerung 100 für ein Hörhilfsgerät anhand eines schematisierten Schaltplans. Die Anregeeinheit 101 ist mit einer oder mehreren Sendespulen 102 ausgestattet. Die Sendespulen sind über einen gemeinsamen Kern 103 mit einer Empfangsspule 104 lose gekoppelt, welche als zweite Sendespule dient. Die Anordnung der Spulen 102,104 entspricht beispielsweise den Anordnungen der Figuren 1 oder 2. Parallel an die Empfangsspule 104 ist ein Schwingkreiskondensator 105 angeschlossen. An die beiden Pole des so gebildeten Parallelschwingkreises 110 ist eine Schutzschaltung bestehend aus einem Schutzkondensator 106 und einer dazu in Reihe geschalteten Parallelschaltung zweier antiparalleler Dioden 107 und 108 angeschlossen. Die parallel geschalteten Dioden 107 und 108 sind an den Eingang einer Empfangseinheit 109 angeschlossen.
  • Die Funktionsweise dieser Schaltung sei im Folgenden näher erläutert. Die ohnehin notwendige getrennte Empfangsspule 104 ist auf den gleichen Kern neben die Sendespulen 102 gewickelt und ist mit dieser lose gekoppelt. Dadurch wird die Empfangsspule 104, die mit ihrem zugehörigen Kondensator 105 den kompletten Schwingkreis 110 darstellt, durch die Sendespulen 102 ebenfalls zum Schwingen angeregt. Da die Empfangsspule 104 im Vergleich zu den Sendespulen 102 mehr Windungen hat, werden im resonant angeregten Schwingkreis 110 während des Sendevorganges relativ hohe Spannungen erzeugt, die durch den Schwingungseffekt des Schwingkreises 110 trotz der vielen Windungen auch wieder recht hohe Ströme und damit abgestrahlte Magnetfelder erzeugen. Die eigentlichen Sendespulen 102 liefern jetzt nur noch die abgestrahlte Energie nach. Daher braucht durch die Sendespulen 102 nicht mehr soviel Strom zu fließen. Das starke Sendefeld wird jetzt von der durch die Sendespulen 102 erregten Empfangsspule 104 erzeugt.
  • Wegen der Erregung durch die Sendespulen 102, die von außen gesteuert werden, ist auch die Frequenz absolut stabil und von außen vorgebbar. Toleranzen der Bauteile in den Schwingkreisen 110 haben also keinen Einfluss auf die Sendefrequenz. Sie wirken sich lediglich in gewissem Maß auf den Wirkungsgrad des Sendevorgangs aus.
  • Durch die Induktivitäten der Sendespulen 102 ändert sich die Induktivität der lose gekoppelten Empfangsspule 104, so dass die Eigenfrequenz des Schwingkreises 110 nach Ändern des zugehörigen Kapazitätswertes des Schwingkreiskondensators 5 korrigiert werden muss. Die Induktivität des Schwingkreises 110 wird kleiner, d.h. die Kapazität des Schwingkreises 110 muss erhöht werden. Eine hierzu geeignete Kapazität kann ohne Probleme so verschaltet werden, dass sie gleichzeitig als Schutz für die empfindliche Empfangseinheit 109 dient. Da eine solche Schutzschaltung 112 ohnehin benötigt wird, kommt diese Schaltungslösung ohne zusätzliche Bauteile aus. Die Schutzschaltung 112 besteht nur aus dem Korrekturkondensator 106 und den antiparallel geschalteten Dioden 107 und 108, die parallel zum Kondensator 105 des Schwingkreises 110 angeschlossen sind. Die Empfangssignale werden an den Dioden 107, 108 abgegriffen.
  • Bei den im Sendebetrieb erzeugten hohen Spannungen von typischerweise etwa ±50 V gehen die Dioden 107, 108 in den leitenden Zustand und schalten damit den ihnen vorgelagerten Kondensator 106 parallel zum Schwingkreiskondensator 105 des Empfangskreises. Damit wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 110 für den Sendebetrieb korrigiert. Gleichzeitig werden die Signale am Eingang des hochohmigen Empfängers durch die Dioden 107, 108 auf maximal ca. 0,7 V begrenzt. Die meiste vom Schwingkreis 110 erzeugt Spannung fällt dann an dem Schutzkondensator 106 ab.
  • Im Empfangsbetrieb sind die Empfangssignale so klein, dass die Dioden 107, 108 sperren. Die Spannungen der Empfangssignale erreichen typischerweise höchstens den mV-Bereich. Dadurch ist nur noch der ursprüngliche Schwingkreiskondensator 105 aktiv. Gleichzeitig sind die Sendespulen 102 abgeschaltet. Das heißt, mindestens ein Anschluss jeder Sendespule 102 ist offen. Damit wirken sie sich auf den Schwingkreis 110 nicht mehr aus. Er kann also auf seiner Empfangsfrequenz, auf die er abgestimmt ist, frei schwingen. Das Signal wird somit nahezu ohne Verluste über den Schutz- beziehungsweise Korrekturkondensator 6 an die Schutzdioden 107, 108 weiter übertragen. Wegen der geringen Empfangsspannung sind diese Dioden 107, 108 gesperrt. D.h. die Empfangsspannung kann an den Diodenanschlüssen in voller Höhe vom hochohmigen Empfängereingang abgenommen werden.
  • Die vorgestellte Schaltung besitzt damit neben dem Vorteil, dass die Empfangsspule als Sendeverstärker verwendet wird, auch den Vorteil eines verminderten Platzbedarfs, da für die Sende- und Empfangsspulen ein gemeinsamer Kern verwendet wird und der Schutzkondensator gleichzeitig auch als Korrekturkondensator verwendet wird.

Claims (9)

  1. Sendespulensystem (1,11) für eine Fernbedienung (100) mit einer ersten und einer zweiten Sendespule (3,102,5,15,104) sowie mit einem Spulenkern (7,19),
    wobei die erste Sendespule mit einer Anregeeinheit (101) verbindbar ist, die zweite Sendespule als Teil eines resonant anregbaren Schwingkreises (110) verwendbar ist und die beiden Sendespulen (3,102,5,15,104) nebeneinander auf den Spulenkern (7,19) gewickelt sind, so dass beide Sendespulen (3,102,5,15,104) lose magnetisch miteinander gekoppelt sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendespule (3,102) aus zwei Teilspulen (13A,13B) besteht, die symmetrisch zur zweiten Sendespule (15,104) auf dem Spulenkern (19) angeordnet sind.
  2. Sendespulensystem (1,11) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Sendespulen (3,102,5,15,104) ein wicklungsfreier Raum (9,17A,17B) angeordnet ist.
  3. Sendespulensystem (1,11) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendespule (3,102) weniger Wicklungen aufweist als die zweite Sendespule (5,15,104).
  4. Sendespulensystem (1,11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sendespule (5,15,104) mit einem Kondensator (105) den Schwingkreis (110) bildet.
  5. Sendespulensystem (11,11) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (105) einen Folienkondensator ist.
  6. Sendespulensystem (1,11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sendespule (3,102) mit einer Anregeeinheit (101) insbesondere zur Zweifrequenzanregung verbindbar ist.
  7. Sendespulensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sendespule (5,15,104) eine Empfangsspule für eine Empfangseinheit (109) ist.
  8. Sendespulensystem (1,11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (5,15,104) mit der Empfangseinheit (109) über eine Schutzschaltung (112) zum Schutz der Empfangseinheit (109) im Sendebetrieb verbunden ist.
  9. Fernbedienung (100) für ein Hörhilfsgerät mit einem Sendespulensystem (1,11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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