NL8301460A

NL8301460A - Elektroakoestische omzettereenheid met verlaagde resonantiefrekwentie.

Info

Publication number: NL8301460A
Application number: NL8301460A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1984-11-16
Also published as: DK205384D0; DK205384A; DE3477122D1; SG67690G; EP0123359A1; JPS59207798A; EP0123359B1; US4722517A; US4607382A

Description

4 - * ¥ * 1 PHN 10.648 1 t N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Eléktroakoestische cmzettereenheid met verlaagde resonantiefrékwentie"

De uitvinding heeft betrekking op een eléktroakoestische cmzettereenheid bevattende - een eléktroakoestische omzetter met een membraan, en - middelen voor het verlagen van de resonantiefrékwentie van de elektro-5 akoestische omzetter.

Dergelijke eléktroakoestische omzetter eenheden zijn bekend uit bijvoorbeeld de Amerikaanse oktrooischriften 3.014.096 en 4.243.838. Beide publikaties tenen een eléktroakoestische omzetter in de vorm van een elektrodynamische omzetter (een spreékspoelluidspréker). De uitvinding 10 is niet daartoe beperkt doch evenzeer van toepassing op andere soorten eléktroakoestische cmzetters, zoals bijvoorbeeld piezoelektriscbe cmzetters.

Eléktroakoestische cmzettereenheden die niet zijn voorzien van middelen voor het verlagen van de resonantiefrékwentie van de cmzet-15 ter hébben het probleem dat, indien zij een in een tenminste nagenoeg luchtdicht afgesloten behuizing (luidsprekerbox), met een tamelijk klein volume, opgenanen omzetter bevatten, de resonantiefrékwentie van de omzetter, onder invloed van het als een mechanische veer op het membraan van de omzetter uitwerkende luchtvolume in de behuizing, naar hogere 20 frekwenties toe verschuift. Dit is nadelig aangezien het frékwentie-werkbereik van de omzetter hierdoor kleiner wordt. De resonantiefrékwentie van de omzetter bepaalt namelijk de ondergrens van het frékwentiewerkbereik van de omzetter. Door de verschuiving van de resonantiefrékwentie naar hogere frekwenties wordt het frekwentiewark-25 bereik van de omzetter laagfrékwent beperkt hetgeen inhoudt dat de omzetter bepaalde laagfrékwente informatie niet meer kan weergeven. Cm nu hiervoor te kempenseren zijn in de twee voamoemde Amerikaanse octrooischriften voorstellen gedaan voor de uitvoering van middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter. Deze 30 voorstellen komen erop neer dat men langs elektrische weg een negatieve veers tij fheid realiseert. De middelen genereren daartoe een elektrisch regelsignaal dat wordt toegevoerd aan de spreékspcel (of een additionele spreekspoel aangebracht op de spreekspoelkoker). De efféktieve veer- 8301460 % PHN 10.648 2 stijfheid die het membraan nu ondervindt is nu kleiner, zodat de resonantiefrekwentie van de omzetter lager is. De bekende elektroakoes-tische omzetter eenheden hebben het nadeel dat deze elektrische realisering van een negatieve veerstijfheid hoge vermogens en dus zware 5 versterkers vergt en dus zeer duur is. Bovendien hebben deze versterkers het nadeel dat, daar zij het normale audiosignaal moeten volgen, alle vervorming die door deze versterkers wordt geïntroduceerd ook volledig in het weer te geven signaal terécht komt. Men kan natuurlijk kwalitatief nog betere versterkers (met minder vervorming) nemen doch dit heeft weer 10 tot gevolg dat de bekende omzetter eenheden nog duurder worden.

De uitvinding beoogt nu een eléktroakoestische omzettereenheid te verschaffen waarbij de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter veel eenvoudiger gerealiseerd kunnen worden, slechts een laag vermogen vergen en deze middelen bovendien veel goed-15 koper zijn. Bovendien kan een omzettereenheid gerealiseerd worden met een veel lagere vervorming in het weer te geven signaal. De elektro-akoestische omzettereenheid volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter een mechanische veer met negatieve veerstijfheid bevatten on die is gekoppeld tussen enerzijds een beweegbaar deel van de omzetter en anderzijds een vast deel van de omzettereenheid. Bij beweegbare delen van de omzetter denke men bijvoorbeeld aan het membraan van de omzetter, , of (bij elektrodynamische cmzetters) de spreekspoelkoker, of (bij piezoeléktrische cmzetters) de piezoeléktrische aktuator. Bij een vast 25 deel van de omzettereenheid denke men bijvoorbeeld aan het chassis van de omzetter of een bevestigingspunt aan een, tot de omzettereenheid behorende, behuizing (luidsprekerbox) waarin de omzetter is opgenomen.

De uitvinding is gebaseerd qp het inzicht dat de negatieve veerstijfheid zeer goed mechanisch gerealiseerd kan worden, en wel 3° door middel van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid. Hiervoor is in principe geen elektrisch vermogen benodigd. Bovendien is de -toepassing van mechanische veren met negatieve veerstijfheid vrij eenvoudig, zodat de middelen tamelijk goedkoop gerealiseerd kunnen worden.

De mechanische veer met negatieve veerstijfheid is qp zich wel bekend.

35 Aanvraagster is van mening dat de toepassing van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid in een elektrodynamische omzetter voor het verlagen van de resonantiefrekwentie tot op heden nog niet bekend en ook niet voor de hand liggend was.

8301460 EHN 10.648 3 *

Door de introduktie van de mechanische veer net negatieve veers tijfheid kan in sommige onzettereenheden volgens de uitvinding (te weten voor onzettereenheden met elektroakoestische onzetters waarvoor geldt dat de absolute waarde van de veers tijfheid van de 5 mechanische veer met negatieve veerstijfheid groter is dan de veer-stijfheid van de ophanging van het membraan) het membraan zich in zijn nulstand (dat wil zeggen bij een uitwijking van het membraan gelijk aan nul) in een labiel evenwicht bevinden. Dat wil zeggen, dat bij een kleine verplaatsing van het membraan uit zijn nulstand, deze zich onder 10 invloed van de mechanische veer naar een zékere uitgeweken toestand zal bewegen en daar zal blijven staan. In deze uitgeweken toestand bestaat er een evenwicht van krachten tengevolge van de mechanische veer (die het membraan verder uit zijn nulstand wil drukken) en de veerkracht van de ophanging van het membraan, die juist tegengesteld gericht is.

15 Deze voomoemde uitgeweken toestand kan dus een positieve of een negatieve uitwijking van het membraan zijn.

Indien geen evenwicht van krachten bereikt kan worden blijft het membraan verder uit zijn nulstand weg bewegen totdat het membraan zijn maximale uitwijkingsstand bereikt. In het vervolg zal 20 aangenomen worden dat deze maximale uitwijkingstand de stand is die het membraan aanneemt indien de omzetter buiten bedrijf .is.

Ctn nu voor het voomoemde labiel evenwicht te konpenseren heeft de elektroakoestische omzetter eenheid omvattende een elektroakoestische omzetter opgencmen in een tenminste nagenoeg luchtdicht 25 afgesloten behuizing (luidspreker box) het kenmerk, dat de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter verder een regelinrichting bevatten voor het bijregelen van de gemiddelde stand van het membraan van de omzetter onder invloed van een door de regelinrichting te genereren regelsignaal. Hierdoor wordt bereikt dat 30 tijdens het gebruik van de omzetter de nulstand van het membraan niet verandert. Bovendien wordt bereikt dat, vóór het gebruik van de omzetter, het membraan eerst vanuit de voomoemde uitgeweken toestand (maximale uitwijkingsstand) naar de nulstand wordt bijgeregeld. De voorgestelde regelinrichting heeft een veel lager elektrisch vermogen 35 nodig dan de middelen in de bekende inrichtingen. Dit aangezien de voorgestelde regelinrichting enkel een vrij eenvoudige regeling is voor liet regelen van de stand van het membraan. Bovendien werkt deze regeling zeer laag frékwent, dat wil zeggen bij frékwenties ver onder het 8301460 * PHN 10.648 4 frekwentiewerkgebied van de omzetter, vat betekent dat de regeling ook praktisch geen vervorming binnen het frekwentiewerkgebied van de omzetter realiseert.

Dit in tegenstelling tot de bekende middelen voor het ver-5 lagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter. Deze middelen werken binnen het frekwentiewerkgebied van de omzetter zodat de door de middelen geïntroduceerde vervorming resulteert in een vervorming in het frekwentiewerkgebied van de omzetter, hetgeen zeer ongewenst is.

In een uitvoeringsvorm van de eléktroakoestische omzetter- 10 eenheid volgens de uitvinding bevatten de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter n mechanische veren met ne- 360° gatieve veerstrjfheid die onder hoeken van —— ten opzichte van elkaar of ten opzichte van een centrale as van de omzetter zijn opgesteld, waarbij n^2, doch bij voorkeur gelijk is aan drie of hoger.

15 Voor het geval dat n^3 kunnen de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter ook dienst doei als centreermiddel voor het centreren van de bewegende delen, zoals het membraan (ei in het geval van een elektrodynamische omzetter, een spreekspoelkoker), van de omzetter. De normaal gebruikelijke centreermiddelen kunnen in 20 dit geval, indien deze verder geen akoestisch afsluitende funktie bezitten (bijvoorbeeld decentreerringdiede spreekspoelkoker in de luchtspleet centreert) vervallen. Doch ook voor n=2 kan in sommige gevallen een redelijke centrering van de bewegende delen worden verkregen, zoals uit het hierna volgende zal blijken.

25 Een mechanische veer met negatieve veerstijfheid kan zijn gerealiseerd met een verend element dat een in zijn lengterichting op het element werkende drukkracht ondervindt. Het verend element kan bijvoorbeeld een schroefveer zijn. Een andere mogelijkheid is dat het verend element een bladveer is die onder invloed van de in het vlak 30 en in de lengterichting van de bladveer werkende drukkracht tenminste één maal is uitgeknikt. Indien men de bladveren breed uitvoert (te weten de breedte-lengteverhoudlng groot) dan hebben deze ook bij n=2 (zie boven) een goede centrerende werking, aangezien ze een grote (re) weerstand tegen torsie en zijdelingse verplaatsing hebben.

35 Een andere uitvoeringsvorm van de cmzettereenheid volgens de uitvinding, bevattende een elektroakoestische omzetter in de vorm van een elektrodynamische omzetter met een membraan, een magneetsysteem voorzien van een luchtspleet, een spreekspoelkoker met een daarop aange- 8301460 i . "—·* PHN 10.648 5 * brachte spreekspoel die zich in de luchtspleet van het magneetsysteem bevindt/· is gekenmerkt doordat de bladveer één maal is uitgeknikt en is vastgezet tussen enerzijds de spreekspoelkoker of het membraan en anderzijds het vast deel van de anzettereenheid. Indien twee hladveren 5 (of meer algemeen: verende elementen) die met de spreekspoelkoker zijn bevestigd, van een elektrisch geleidend materiaal zijn vervaardigd dan kunnen deze zeer goed als toevoerleiding voor het elektrische signaal voor de spreekspoel dienst doen.

Weer een andere uitvoeringsvorm van de cmzettereenheid die 10 een elektrodynamische omzetter bevat is gekenmerkt doordat de bladveer in het midden is bevestigd aan de spreekspoelkoker of het membraan en met de beide uiteinden is bevestigd aan het vast deel van de cmzetter-eenheid en dat de twee helften van de bladveer elk één maal zijn uitgeknikt. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat het membraan 15 of de spreekspoelkoker niet belast wordt door de drukkrachten die de bladveer in de uitgéknikte vorm moeten houden en die in een richting loodrecht op de bewegingsrichting van het membraan respectievelijk spreekspoelkoker verken. Het is daarbij mogelijk dat beide helften van de bladveer in dezelfde richting zijn uigeknikt of dat de ene helft 20 "naar boven" en de andere helft "naar benenden" is uitgéknikt.

Het is natuurlijk ook mogelijk dat de bladveer net de beide uiteinden aan het membraan of de spreekspoelkoker is bevestigd en in het midden is bevestigd aan het vast deel van de cmzettereenheid. Deze uitvoeringsvorm benodigt dan wel additionele verbindingsmiddelen cm het 25 midden van de bladveer aan het vast deel van de omzetter te verbinden.

Het verend element kan zodanig zijn uitgevoerd dat het is qpgebcuwd uit twee bladveren waarvan de beide uiteinden aan elkaar zijn bevestigd, die onder invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveren werkende drukkracht elk naar een van twee 30 tegengestelde richtingen zijn uigeknikt en dat tenminste één van de twee naar elkaar toegerichte hoofdvlakken van de bladveren is voorzien van afstandsmiddelen voor het qp afstand van elkaar houden van delen van de beide bladveren bij een grote uitwijking van het membraan.

Een andere mogelijkheid is dat het verend element is opgebouwd uit twee 35 bladveren waarvan de beide uiteinden en de middens aan elkaar zijn bevestigd, waarbij tegenover elkaar liggende helften van beide bladveren, onder invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveren werkende drukkracht, elk naar één van twee tegengestelde 830 1 46 0

A

PHN 10.648 6 richtingen zijn uitgeknikt en dat tenminste één van de twee naar elkaar toe gerichte hoofdvlakken van de bladveren is voorzien van afstandsmiddelen voor het qp afstand van elkaar houden van delen van de heide bladveren bij een grote uitwijking van het membraan.

5 De verende elementen, bevattende een bladveer die naar een zijde is uitgéknikt, hebben het nadeel dat zij, bij een zeer grote uitwijking van het membraan, kannen doorschieten en naar de andere zijde gaan uitknikken. Dit levert een additionele vervorming in het uitgangssignaal van de cmzettereenheid. Door nu de verende elementen met twee 10 bladveren uit te voeren en tussen de bladveren afstandsmiddelen aan te brengen wordt dit doorschieten (of doorknikken) voorkomen.

Om verder te voorkomen dat er mechanische trillingen in de bladveren ontstaan en er dien tengevolge een extra vervorming in het uitgangssignaal zal optreden is (zijn) het (de) verende element (en) 15 voorzien van een laag dempingsmateriaal. Door de laag dempingsmateriaal wordende mechanische trillingen gedempt zodat (praktisch) geen extra vervorming wordt-gerealiseerd. Bij voorkeur fungeert de laag dempings-materiaal ook als afstandsmiddel voor het op afstand van elkaar houden van delen van de voornoemde bladveren bij een grote uitwijking van het 20 membraan.

Een andere uitvoeringsvorm van de cmzettereenheid volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de cmzettereenheid detektiamiddelen bevat voor het detekteren van de gemiddelde stand van het membraan ten opzichte van zijn nulstand en voor het leveren van een uitgangssignaal 25 dat wordt toegevoerd aan de regelinrichting. Deze detéktiemiddelen kunnen kapacitief (bijvoorbeeld een metalen plaat op het membraan die samenwerkt met een vaste plaat exwaarbij men de kapaciteit tussen de twee platen meet), induktief (bijvoorbeeld een metalen plaatje op het membraan dat samenwerkt met een vast spoeltje en waarbij men de 30 zelfinduktie van het spoeltje meet), optoelektrisch (bijvoorbeeld door meting van de intensiteit van een lichtsignaal afkomstig van een lichtbron en die wordt gereflékteerd door het membraanoppervlak) of pneumatisch (namelijk door meting van de luchtdruk in de behuizing waarin de cmzetter is opgencmen) zijn uitgevoerd.

35 Uitgaande van de gedetekteerde stand van het membraan, kan /ie regelinrichting nu cp verschillende manieren de gemiddelde stand van het membraan bijregelen. Een verdere uitvoeringsvorm van de omzettereenheid volgens de uitvinding bevattende een eléktroakoestische 8301460 HJN 10.648 7 omzetter in de vorm van een eléktrodynamische omzetter met een membraan, een magneetsysteem voorzien van een luchtspleet, een spreekspoelkoker met een daarop aangebrachte spreekspoel die zich in de luchtspleet van het magneetsysteem bevindt zijn gekenmerkt doordat de regelinrichting 5 is ingericht voor het leveren van een regelsignaal aan de spreekspoel voor het bijregelen van de gemiddelde stand van het membraan.

Een andere mogelijkheid is dat de regelinrichting is ingericht voor het X .Vu/ leveren van een regelsignaal aan de- luchtpomp voor het bijregelen van de gemiddelde stand van het membraan door middel van het realiseren 10 van een luchtdrukverandering in de behuizing. Beide uitvoeringsvormen zijn relatief simpel en vrij eenvoudig te realiseren, waarbij de elektrische regeling (d.m.v. de spreekspoel) het nadeel heeft dat nogal veel (elektrisch) vermogen nodig is om het membraan, bij het in gébruik stellen van de anzettereenheid, vanuit zijn uitgeweken toestand naar 15 zijn nulstand te regelen, en de pneumatische regeling als eis heeft dat het membraan van de omzetter niet poreus mag zijn. Dit laatste houdt in dat speciale membraanmaterialen vereist zijn en de normaal gebruikelijke papier membranen (papier kanussen) minder goed bruikbaar zijn.

De uitvinding zal aan de hand van de hierna volgende figuur-20 beschrijving worden uiteengezet, waarbij gelijke referentienummers in de verschillende figuren dezelfde elementen voorstellen. In de figuurbeschrijving toont figuur 1 een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de elektro-akoestische omzetter eenheid volgens de uitvinding in de vorm van een 25 konusluidspreker, waarbij figuur 1a een bovenaanzicht, figuur 1b een zijaanzicht van een doorsnede door de konusluidspreker en figuur 1c een zijaanzicht van weer een andere doorsnede door de konusluidspreker toont, figuur 2 in figuur 2a een mechanische veer met positieve 30 veerstijfheid en in figuur 2b de veerkarakteristiék van een dergelijke veer, figuur 3 in figuur 3a een mechanische veer met negatieve veerstijfheid en in figuur 3b de veerkarakteristiek van een dergelijke veer, 35 figuur 4 een tweede en figuur 5 een derde uitvoer ingsvoorbeeld, van de anzettereenheid volgens de uitvinding, figuur 6 een bijzonder uitvoeringsvoorbeeld van een 8301460 PHN 10.648 8 mechanische veer met negatieve veerstijfheid met twee bladveren, figuur 7 een mechanische veer bestaande uit één bladveer getékend in een tweetal uitgeweken toestanden, figuur 8 een uitvoeringsvoorbeeld van de elektroakoestische 5 onzettereenheid volgens de uitvinding in de vorm van een piezoelektrische omzetter, figuur 9 een uitvoeringsvoorbeeld van de elektroakoestische omzetter eenheid met een pneumatische standsregel ing voor het membraan, en 10 figuur 10 een andere uitvoeringsvoorbeeld van een dergelijke pneumatische regeling.

Figuur 1 toont in fig.; Ta een bovenaanzicht van een elektroakoestische onzettereenheid omvattende een eléktrodynamische omzetter in de vorm van eenkonusluidspréker, in fig. 1b een zijaanzicht van de 15 doorsnede van de konusluidspréker langs de lijn B-B in fig. 1a en in fig. 1c een aanzicht van de doorsnede langs de lijn C-C in fig. 1b. De omzetter bevat een membraan 1 in de vorm van een konus, een magneet-systeem 2 voorzien van een lüchtspleet 3, een spreekspoelkoker 4 met een daarop aangebrachte spreekspoel 5 die zich in de lüchtspleet 3 van het 20 magneetsysteem 2 bevindt. De konus 1 zit aan zijn binnenrand bevestigd aan de spreekspoelkoker 4 en is daar afgesloten door middel van een stofkap 6. De omzetter is voorzien van centreermiddelen voor het centreren van de spreekspoelkoker en/of het membraan. In fig. 1b is een tot de centreermiddelen behorende centreerring 7 aangegeven die tussen de buiten-25 rand van de konus 1 en een vast deel 8, zijnde het luidsprekerchassis, van de omzetter is bevestigd en die als ophanging voor het membraan 1 fungeert en het membraan aan zijn buitenrand centreert. De centreerring 7 is een soepele, elastische ring voorzien van één of meer rillen. Sons bevatten de centreermiddelen ook een centreerring (of spider) die de 30 spreekspoelkoker 4 in de lüchtspleet 3 centreert. In fig. 1 is een dergelijke centreerring niet aanwezig, enerzijds omdat dit in het algemeen niet altijd nodig is, anderzijds omdat de centrering van de spreekspoelkoker 4 in de lüchtspleet 3 in dit geval op ander wijze is gerealiseerd (namelijk door de hierna te bespreken mechanische veren 9). De 35 omzetter uit fig. 1 bevat middelen voor het verlagen van de resonantie-frekwentie van de omzetter. Deze middelen zijn in fig. 1 met referentie-nuitmers 9 en 10 aangegeven. Het met referentienunmer 9 respectievelijk 10 aangegeven element.stelt een mechanische veer met negatieve veerstijfheid 8301460 ESN 10.648 9 voor die is gekoppeld tussen enerzijds een vast deel 11 respectievelijk 8 van de omzetter eenheid en anderzijds een beweegbaar deel van de omzetter, i.c. de spreekspcelkoker 4 respectievelijk het membraan 1, van de omzetter.

5 Voor een goede werking van de middelen voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter bevatten deze n mechanische veren met negatieve veerstijfheid die onder hoeken van 360°/n ten opzichte van elkaar of van een centrale as 12 van de omzetter zijn opgesteld, waarbij ri£2, doch bij voorkeur gelijk is aan 3 of hoger. Een voordeel van drie 10 of meer mechanische veren met negatieve stijfheid is dat deze dan eveneens als centreermiddel kunnen fungeren. Doch ook voor n=2 kan bij een voldoende grote breedte-lengte verhouding van de bladveren een centrerende funktie gerealiseerd worden.

De centreerring (spider) die in het algemeen voor de 15 centrering van spreekspoelkoker 4 is aangebracht is hier achterwege gebleven. De middelen 9 voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter bevatten hier namelijk vier mechanische veren (zie fig. 1c) die onder hoeken van 90° ten opzichte van elkaar en van de centrale as 12 zijn opgesteld en kunnen dus de centrerende funktie o vernemen.

20 Elk van de vier mechanische veren is opgebouwd uit een bladveer die onder invloed van een in het vlak en in de lengterichting van de bladveer werkende drukkracht is uitgéknikt (zie fig. 1b) en is vastgezet tussen enerzijds het vaste deel 11 van de omzetter en anderzijds de spreekspoelkoker 4. Mochten de middelen 9 de spreekspoelkoker 4 niet 25 voldoende kunnen centreren, bijvoorbeeld voor het geval de middelen 9 slechts twee mechanische veren bevatten, hun breedte b te klein is en dus grote kans is cp kantelen van de spreekspoelkoker 4 en het vervolgens aanlopen van de spreekspoel (koker) in de luchtspleet 3, dan kan nog de bekende centreerring (spider) worden toegevoegd.

30 De middelen 10 voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter bevatten drie mechanische veren (zie fig. 1a) die onder hoekenvan 120° ten opzichte van de centrale as 12 zijn opgesteld. Elk van de drie mechanische veren is opgebouwd uit een bladveer 14 die met zijn beide Uiteinden 15 is bevestigd aan het vaste deel 8 (het luid-35 sprekerchassis) van de omzetter en in het midden 16 aan een (verstevigde) rand van het membraan 1. Deze versteviging wordt gerealiseerd door een verstevigingsring 17. De beide helften van de bladveer 14 zijn aider invloed van een in het vlak en in de lengterichting van de bladveer 8301460 EHN 10.648 10 werkende drukkracht uitgeknikt (zie fig. 1b). Alhoewel de middelen 10 hier ook een centrerende funktie vervullen kan de centreerring 7 hier niet achterwege blijven aangezien de ophanging 7 hier ook een akoestisch afsluitende funktie heeft.

5 Men had, in plaats van de middelen 10 met één bladveer 14 uit te voeren, ook twee bladveren volgens de middelen 9 kunnen gebruiken, deze in lijn ten opzichte van elkaar kunnen leggen en de naar elkaar toegerichte uiteinden van de bladveren aan elkaar en aan het membraan kunnen bevestigen. De beide van elkaar afgerichte uiteinden zouden dan 10 aan het vaste deel 8 dienen te worden bevestigd. Het voordeel van de middelen 10 is dat de drukkracht nodig voor het uitknikken van de bladveer en die gericht is in een richting loodrecht op de bewegingsrichting van het membraan, niet inwerkt op het maribraan.

Het spreekt voor zich dat de middelen 9 en 10 in principe 15 ook onderling verwisseld kunnen worden. Ook is het natuurlijk mogelijk dat alleen de middelen 9 of alleen de middelen 10 voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter aanwezig zijn. De beide uiteinden 15 van de middelen 10 kunnen ook, in plaats van aan het chassis van de omzetter zelf, aan een vast deel van de behuizing (luidsprekerbox) 20 waarin de omzetter is opgencmen, zijn bevestigd. Tenslotte is het natuurlijk mogelijk dat de uiteinden 15 van de middelen 10 aan het membraan en het midden 16 aan een vast deel is bevestigd. In de uitvoeringsvorm van fig. 1 dienen dan wel extra verbindingsmiddelen tussen het midden 16 en het vast deel te worden aangebracht.

25 De invloed van de middelen voor het verlagen van de resonan tiefrekwentie van de omzetter kan als volgt worden uiteengezet. De resonantiefrekwentie van de omzetter is gedefinieerd als fr = iYI' <1> m - de som van de massa van het membraan 1, de spreekspoelkoker 4, 30 de spreèkspoel 5, de luchtbelasting en de meebewegende delen van de mechanisch veren met negatieve veerstijfheid [kg] , k = veerkonstante (veerstijfheid) die de massa m, indien het in trilling geraakt, ondervindt j^N/mJ .

In de bekende omzetters die niet zijn voorzien van middelen 35 voor het verlagen van de resonantiefrekwentie van de omzetter is de veerkonstante k opgebouwd uit een bijdrage van de centreermiddelen ofwel de ophanging (k^) en, indien de omzetter in een behuizing (luidsprékerbox) is opgencmen, een bijdrage van het luchtvolume achter het membraan (k^).

8301460 * EHN 10.648 11

Dus k = k^ + k^. Tengevolge van het opnemen van een omzetter in een gesloten luidsprékerbox neemt de resonantiefrékwentie van de onzetter dus toe. Dit kan aan een voorbeeld worden duidelijk gemaakt.

Voor een losse 8-inch lage tanen luidspreker (woofer) met een bewegende 5 massa m gelijk aan 0.015 kg en een veerkonstante k^ gelijk aan 1000 N/m geldt dat zijn resonantiefrekwentie ongeveer 40 Hz is, terwijl als deze luidspreker in een behuizing met een volume van 25 1. is opgenonen, waarvoor geldt dat 2000 N/m, dat zijn resonantiefrekwentie dan is opgelopen naar ongeveer 70 Hz. Bovendien zal bij behuizingen met een 10 volume kleiner dan 25 1 de resonantiefrekwentie hoger (dan 70 Hz) zijn. Door het toevoegen van de mechanische veer met negatieve veers tijfheid wordt de veerkons tante k weergegeven door de volgende formule: k = k^ + kj^ + kn, (2) waarbij kn de (negatieve) veerstijfheid van de mechanische veer is. In 15 het hiervoor weergegeven voorbeeld zou men dus kn = -2000 nemen om de resonantiefrekwentie van de omzetter in de luidsprékerbox weer te verlagen naar 40 Hz.

Het spreekt voor zich dat men, voor een goede fysische werking van de omzetter, de groottes van de diverse veers tij fheden zo-20 danig kiest dat k uit formule (2) groter dan of gelijk aan nul is.

' In de figuren 2 en 3 wordt het gedrag, werking en eigen schappen van een mechanische veer met positieve veerstijfheid resp. een mechanische veer net negatieve veerstijfheid aangegeven. Fig. 2a toont een mechanische veer 20 met positieve veerstijfheid in onbelaste 25 toestand (de linker veer in fig. 2a) en in een belaste of uitgerékte toestand (de rechter veer in fig. 2a). Fig. 2b toont de veerkarakteris-tiék 21 van de veer 20. In deze figuur staat de kracht F (in £ïfi[ ) uitgeoefend op de veer 20 als funktie van zijn uitwijking x (in £m~| ) uit.· Dit verband wordt (geïdealiseerd) weergegeven door de formule 30 F = k.x, (3) waarbij k weer de veerkons tan te of veersiijffheid van de veer voor stelt. Verder geldt dat k=tg/3, waarbij β de hoek is tussen de kurve 21 in fig. 2b en de horizontale as. Cm de uitgerékte veer in zijn uitgerékte positie met uitwijking Δ x te houden dient men dus qp het uiteinde 22 35 van de veer een kracht F' uit te oefenen in een richting die overeenkomt roet de uitwijkingsrichting A x. Indian de kracht F’ wordt opgéheven zal de veer weer naar zijn onbelaste toestand (x=0) teruggaan. Het systeem ^ in fig. 2a bevindt zich in de positie x=0 in een stabiel evenwicht.

8301460 EHN 10.648 12

De veer keert uit een uitgerékte toestand, na wegname van de belasting altijd naar de onbelaste- of nul toestand (x=0) terug. Dit in tegenstelling tot de mechanische veer 25 met negatieve veerstijfheid zoals in fig. 3a weergegeven. Fig. 3a toont de mechanische veer 25 in een niet uitgeweken 5 toestand (x=0) van de spréekspoelkoker en in een uitgeweken toestand (x= Δ x). Ook een gedeelte van de spreekspoelkoker 4 is nog aangegeven.

De uitgeweken toestand van de veer 25 is met onderbroken lijnen weergegeven. Fig. 3b toont de veerkarakteristiek 26 van de veer 25. Duidelijk is dat k=tg ^ een negatief getal oplevert. Qn de veer 25 in de uitge-10 weken toestand χ=Δχ te houden dient men qp het uiteinde 27 van de veer 25 een kracht F’ uit te oefenen in een richting tegengesteld aan de uitwijkingsrichting Δ x. Dit betekent dat Indien de kracht wordt opgeheven de veer zal gaan bewegen in een richting van een grotere Δ x en vervolgens naar een zekere maximale uitwijkingstoestand x=>^ (zie 15 fig. 3b) toe zal bewegen. Het systeem in fig. 3a bevindt zich in de positie x=0 dus in een labiel evenwicht. Reeds een kleine uitwijking uit deze positie heeft tot gevolg dat de veer een van zijn maximale uitwijkingen x of -x zal aannemen.

Zoals onder formule (2) is aangegeven worden de diverse 20 veerstijfheden zodanig gekozen dat k uit formule (2) groter dan of gelijk aan nul is. De omzetter volgens de uitvinding voorzien van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid en opgenomen in een ideaal gesloten behuizing heeft dus een membraan dat zich in zijn rusttoestand (dat wil zeggen het membraan heeft een uitwijking gelijk aan nul) in een stabiel 25 evenwicht bevindt. Een kleine uitwijking van het membraan uit zijn rust-of nulstand zal na loslaten van het membraan resulteren in een terugbewegen van het membraan naar zijn nulstand.

Voor een losse omzetter volgens de uitvinding voorzien van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid geldt dat k uit 30 formule (2) gelijk wordt aan k^+k^. Ook voor een omzetter volgens de uitvinding die is qpgencmen in een gesloten behuizing (die in het algemeen niet geheel luchtdicht is) geldt vooral laagfrekwent dat k gelijk wordt aan k-j+kn. Afhankelijk van de waarden voor k^ en kn kan k dus positief of negatief zijn. Blijkt in dit geval k nog steeds positief te zijn dan 35 geldt ook nu dat het membraan zich in zijn nulstand in een stabiel evenwicht bevindt. Blijkt in dit geval k echter negatief te zijn dan bevindt het membraan zich in zijn nulstand in een labiel evenwicht. Zoals hiervoor reeds is uiteengezet bij de bespreking van fig. 3, houdt dit in 8301460 EHN 10.648 13 . dat bij een kleine uitwijking van het membraan het membraan zich verder in de richting van de beginuitwijking zal gaan bewegen cm tenslotte zijn uiterste uitwij kingsstand in te nonen. Het voorgaande vindt dus plaats bij anzetters waarvoor geldt dat -kn> k^.

5 Zender een speciale regeling zal de gemiddelde stand van het membraan tijdens het gebruik van de cmzettereenheid dus langzaam uit zijn nulstand verlopen. En ook indien de cmzettereenheid niet in gebruik is zal het membraan in zijn uiterste uitwijkingsstand staan.

10 Vóór het gebruik van de cmzettereenheid dient het membraan dus door middel van een regelinrichting weer in zijn nulstand bijgeregeld te worden. Doch ook tijdens het gebruik van de cmzettereenheid dient de regelinrichting de stand van het membraan bij te regelen.

Door nu een omzetter volgens de uitvinding, voorzien met 15 een mechanische veer met negatieve veerstijfheid, in een tenminste nagenoeg luchtdichte behuizing op te nemen kan een regeling gerealiseerd worden die slechts laagfrekwent behoeft te werken. Hoogfrekwent is de cmzettereenheid met de omzetter opgenemen in de behuizing stabiel aangezien het membraan dan ook de veerstijfheid van het behuizingvolume 20 "ziet". Laagfrekwent telt de veerstijfheid van het behuizingvolume niet mee vanwege de altijd wel aanwezige lekken in de behuizing zodat laagfrekwent gezien de cmzettereenheid instabiel is.

Fig. 4 toont nu een uitvoeringsvoorbeeld van een cmzettereenheid voorzien van een omzetter 41, bijvoorbeeld de omzetter zoals aan 25 de hand van fig. 1 beschreven (dat wil zeggen voorzien van mechanische veren met negatieve veerstijfheid) opgenemen in een tenminste nagenoeg luchtdichte behuizing 40, waarbij de omzettereenheid verder is voorzien van de voomoemde regelinrichting (in fig. 4 met referentienummer 42 aangegeven) voor het bijregelen van de stand van het membraan van de 30 omzetter, onder invloed van een door de regelinrichting 42 te generen regelsignaal 43. De cmzettereenheid 40 bevat daartoe detektiemiddelen (niet in fig. 4 aangegeven) voor het detekteren van de gemiddelde stand van het membraan ten opzichte van zijn nulstand. De detektiemiddelen kunnen kapacitief zijn uitgevoerd. Dat wil zeggen dat men de kapaciteit 35 tussen twee platen bepaalt, waarvan er één aan het membraan van de omzetter is bevestigd en de andere vast is opgesteld. Een andere mogelijkheid is de detektiemiddelen induktief uit te voeren. Dat wil zeggen dat men bijvoorbeeld een metalen plaatje op het membraan laat samenwerken 8301460 EHN 10.648 14 met een vast opgesteld, spoeltje en dat men uit de meting van de zelf-induktie van het spoeltje de (tijd) gemiddelde stand van het membraan bepaalt. Zonder de detektiemiddelen uitputtend te behandelen zij nog gewezen op de mogelijkheid de detektiemiddelen opto-elektrisch uit te 5 voeren. Dit kan men realiseren door bijvoorbeeld een door een vast opgestelde lichtbron geleverde lichtbundel te laten vallen op het maribraanoppervlak. Het door het membraanoppervlak gereflekteerde licht kan weer worden opgevangen door middel van een lichtgevoelige cel. Het uitgangssignaal van de detektiemiddelen wordt via de verbinding 44 toege-10 voerd aan een ingang 45 van de regelinrichting 42. Uitgaande van het signaal toegevoerd aan zijn ingang 45 genereert de regelinrichting aan zijn uitgang 46 het regelsignaal 43 waarmee de (tijd) gemiddelde stand van het membraan weer in overeenstemming gebracht kan worden met de nulstand van het membraan. Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm van de cm-15 zettereenheid volgens de uitvinding waarbij de regelinrichting 42 is ingericht voor het leveren van het regelsignaal 43 aan de spreekspoel van de cmzetter 41 door middel waarvan de (tijd) gemiddelde stand van het membraan kan worden bijgeregeld. De elektrische uitvoering van de regelinrichting 42 wordt niet verder besproken aangezien het realiseren 20 van een dergelijke regelinrichting voor een positieregeling geen speciale kennis van de vakman vereist.

Fig. 5 toont een ander uitvoeringsvoorbeeld van de onzetter-eenheid 50 voorzien van een regelinrichting 51. De detektiemiddelen (niet getékend) leveren weer een uitgangssignaal via de verbinding 44 25 aan de regelinrichting 51. De elektroakoestische omzettereenheid 50 omvat de elektrodynamische omzetter 41 opgenomen in een tenminste nagenoeg luchtdicht afgesloten behuizing (luidspreker box) 52. Ook het membraan 1 dient tenminste nagenoeg luchtdicht te zijn (mag dus niet poreus zijn). De omzettereenheid 50 is verder voorzien van een luchtpomp P en de 30 regelinrichting 51 is ingericht voor het leveren van een regelsignaal 53 aan de luchtpomp P voor het bijregelen van de stand van het membraan door middel van het realiseren van een'luchtdrukverandering in de luid-spreker box. Staat het membraan bijvoorbeeld, vóór het ür gebruik nemen van de omzettereenheid 50, in zijn maximale uitwijkingsstand naar buiten 35 gericht dan levert de regelinrichting 51 een zodanig regelsignaal 53 aan de luchtpomp P, dat deze een kleine hoeveelheid lucht uit het inwendige van de behuizing 52 naar buiten zuigt zodat er een onderdruk in de behuizing 52 ontstaat. Deze onderdruk is maar tijdelijk aangezien 8301460 PHN 10.648 15 het membraan door de onderdruk In de behuizing naar zijn nulstand toe zal bewegen en bijgevolg de druk in de behuizing weer zal oplopen naar een druk overeenkomende met de buitenluchtdruk. Gngekeerd, stond het membraan in zijn maximale uitwijkingsstand naar binnen toe gericht dan 5 dient de luchtpomp een overdruk in de behuizing te realiseren. Het mag duidelijk zijn dat, na het gebruik van de anzettereenheid, het membraan in een van zijn maximale uitwijkingsstanden geraakt doordat de behuizing 52 nooit helemaal luchtdicht is. De luchtdruk in de behuizing zal zich via de luchtlekken dan ook aanpassen aan (het volume van de behuizing 10 behorende bij) de momentane stand van het membraan. Doch ook tijdens het gebruik van de anzettereenheid zal de gemiddelde stand van het membraan veranderen en dient de regelinrichtingdeae stand bij te regelen. Loopt de gemiddelde stand van het membraan, tijdens het gebruik van de anzettereenheid, vanuit de nulstand bijvoorbeeld naar buiten toe 15 weg zal de luchtdruk in de behuizing af nemen. Gedurende korte tijd dient de luchtpomp P lucht uit de behuizing weg te parpen waardoor er momentaan een extra onderdruk in de behuizing ontstaat. Het gevolg hiervan is dat het membraan weer terugbeweegt naar zijn nulstand en de luchtdruk in de behuizing weer oploopt naar een luchtdruk overeenkomende met de 20 buitenluchtdruk. Een soortgelijke redenering gaat natuurlijk op voor het geval de gemiddelde stand van het membraan, tijdens het gebruik van de anzettereenheid, vanuit de nulstand naar binnen toe wegloopt.

De elektrische uitvoering van de regelinrichting 51 wordt niet verder besproken aangezien het realiseren van een dergelijke 25 regelinrichting voor een positieregeling geen speciale kennis van de vakman vereist.

Een andere uitvoeringsvorm van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid is weergegeven in fig. 6. Deze uitvoeringsvorm is een verdere uitbreiding van de middelen 10 uit fig. % alhoewel de 30 linker en de rechterhelft van de mechanische veer uft fig. 6 een uitbreiding van de middelen 9 uit fig. 1 aangeeft. Fig. 6 tocut een verend element opgebouwd uit twee bladveren 60 en 61 waarvan de beide uiteinden en de middens aan elkaar zijn bevestigd. Tegenover elkaar liggende helften van beide bladveren, 62 en 63 resp. 64 en 65, zijn onder 35 invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveren werkende drukkracht (F), elk naar één van twee tegengestelde richtingen uitgeknikt. Ten minste één van de twee naar elkaar toegerichte (in fig. 6 beide) hoofdvlakken van beide bladveren zijn voorzien van afstands- 8301460 FHN 10.648 16 middelen 66 voor het op afstand van elkaar houden van delen van beide bladveren bij een grote uitwijking van het membraan.

In de uitvoeringsvorm met één bladveer, ziefig. 7, is het middenpunt 68 in een labiel evenwicht voor roteren rond een as loodrecht 5 op het vlak van tekening. Verder kan de bladveer van fig. 7 bij een grote uitwijking um gemakkelijk naar de andere kant doorknikken waardoor een kanteling van het midden 68 kan plaatsvinden. Fig. 7 toont de normale uitgeweken stand van de bladveer, met 70 aangegeven, en met 71 de stand van de bladveer indien enkel de linkerhelft naar de andere kant is door-10 geschoten. Een dergelijk doorschieten veroorzaakt zowel mechanisch als akoestisch gezien ongewenste effekten. De uitvoeringsvorm van fig. 6 heeft deze nadelige effekten niet. Ten eerste heeft deze uitvoeringsvorm een weerstand tegen het kantelen (roteren) van het midden 67 rond een as loodrecht op het vlak van tekening, d.w.z. het midden 67 is in een 15 stabiel evenwicht voor roteren. Bovendien wordt ten gevolge van de af-standsmiddelen 66 voorkomen dat de bladveren naar de andere kant doorknikken. Bij het terugbewegen vanuit een uiterste stand naar de middenpositie kanen de bladveren dus weer automatisch terug in de vorm van fig. 6. Het spreekt natuurlijk voor zich dat enige konstruktieve 20 aanpassingen nodig zijn on de mechanische veer van fig. 6 in plaats van de mechanische veer 10 in de omzetter van fig. 1 te gebruiken.

Cm de mechanische trillingen die kunnen ontstaan in de bladveren en die een ongewenste akoestische bijdrage aan het uitgangssignaal van de omzetter leveren (vervorming) te dempen, verdient het de 25 voorkeur de bladveren te voorzien van een laag dempingsraateriaal.

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm waarbij de laag derrpingsmateriaal, bijvoorbeeld een laagje rubber, op een hoofdvlak van de beide bladveren is aangebracht en is aangegeven met het referentienummer 66. Bijgevolg fungeert in dit geval de laag derrpingsmateriaal ook als afstandsmiddel.

30 Het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 1 kan men ook voorzien van zeer veel (n) mechanische veren 10 die bijvoorbeeld weer onder hoeken van 360°/n tenrppzichte van de centrale as 12 zijn opgesteld. Indien n zeer groot is dan overlappen naast elkaar liggende veren elkaar. Indien men de breedte b (zie fig. 1a) van de veren nu klein neemt dan wordt het 35 mogelijk het geheel te overdekken met een laagje elastisch materiaal, bijvoorbeeld rubber. De ophanging 7 zou in dat geval kunnen vervallen aangezien de met een laagje elastisch materiaal overdekte veerkonstruktie nu als ophanging (met een enkele ril) fungeert.

8301460 ΕΉΝ 10.648 17 *

De tot op heden getoonde mechanische veren met negatieve veers tij fheid waren alle in de vorm van bladveren die aan hun uiteinden waren ingéklemd. Het is echter ook mogelijk één of beide uiteinden anderszins, bijvoorbeeld scharnierend, uit te voeren. Het is ook mogelijk de 5 mechanische veer met negatieve veerstijfheid cp een andere wijze te realiseren. Dit is in fig. 8 weergegeven.

Fig. 8 toont een eléktroakoestische omzetter in de vorm van een piezoelektrische omzetter. De omzetter bevat een membraan 75 dat aangedreven wordt door een piezoelektrische aktuater 76. Dergelijke 10 aktuatoren kunnen cp verschillende manieren uitgevoerd worden.

Fig. 8 toont een twee lagige aktuator (bimorph). De twee lagen 77 en 78 zijn tegengesteld gepolariseerd en zijn elk voorzien van een metaallaag (elektrode) 79 en 80 waaraan het audiosignaal via de klenraen81 en 82 wordt toegevoerd. Ten gevolge van de tegengestelde polarisatierichtingen 15 zal de ene piezoelektrische laag onder invloed van een aan de kleumen 81, 82 aangeboden gelijkspanning gaan uitrekken terwijl de andere laag krimpt. Het gevolg is dat het uiteinde 83 van de aktuator en dus het manbraan 75 naar boven of naar beneden beweegt.

De omzetter is verder voorzien van een mechanische veer 20 84 met negatieve veerstij fheid kn· De mechanische veer 84 is opgebouwd uit een normale schroefveer die onder invloed van een in zijn lengterichting (de richting overeenkomende met de richting van de centrale as van de schroefveer) qp de veer werkende drukkracht is ingedrukt. De met 85 aangegeven delen zijn vaste delen van de omzetter (eenheid). Het 25 membraan 75 is met zijn buitenrand -via een centreermembraan of ophanging 86 verbonden met het vaste deel 85.

Ook voor de omzetter van fig. 8 is de resonantiefrékwentie bepaald door de formule (1) zoals besproken bij fig. 1. Voor de massa m dient men nu te nemen de massa van het membraan 75 en (een gedeelte van) 30 de massa van de aktuator 76 en de veer 84. Voor de veerkonstante (veerstij fheid) k dient men te nonen: k = k + k, + k + k a 1 b n waarbij k& de bijdrage van de aktuator aan de veerkonstante voorstelt.

Fig. 9a toont weer een ander uitvoeringsvoorbeeld van de 35 cmzettereenheid volgens de uitvinding. De cmzettereenheid 90 bevat een elektrodynamische omzetter 92 voorzien van mechanische veren 93 met negatieve veers tij fheid gekoppeld tussen enerzijds de spreekspoelkoker 4 en anderzijds een vast punt van de cmzettereenheid (in fig. 9a schematisch 8301460 * » PHN 10.648 18 aangegeven, zie de onderdelen met referentienuirmer 94). De mechanische veren 93 kernen overeen met een helft van de mechanische veer zoals getoond in fig. 6. De omzetter 92 is opgenomen in een tenminste nagenoeg luchtdichte behuizing (luidspreker box) 95. In het uitvoeringsvoorbeeld 5 van fig. 9a wordt de gemiddelde stand van het membraan 1 pneumatisch bijgeregeld. De cmzettereenheid 90 bevat daartoe een r egelinrichting 96.

De regelinrichting 96 bevat een doos 97 die door middel van een elastisch luchtondoorlatend membraan 98 in twee volumedelen is verdeeld. Het ene volumedeel 99 staat via een buis 100 in verbinding met de buitenlucht -10 (druk). Het andere volumedeel 101 staat via een kapillaire spleet 102 in verbinding met het volume binnen de behuizing 95. Het membraan 98 werkt samen met een tweetal schakelaars en S2. Deze schakelaars en S2 zijn, elektrisch gezien, in serie geschakeld met twee luchtpompen P.j resp. P2 (zie fig. 9b). Door het sluiten van schakelaar wrat 15 luchtpomp P.j op de voeding (+) aangesloten waardoor luchtpomp in werking treedt en er lucht uit het volume van de behuizing 95 via de buis 100 naar buiten wordt gepompt. Omgekeerd wordt door het sluiten van schakelaars S2 de luchtpomp P2 op de voeding (+) aangesloten en wordt via de buis 100 lucht van buiten in het volume van de behuizing gepompt. De werking is 20 nu als volgt. Indien de gemiddelde stand van het membraan 1 overeenkomt met zijn nulstand dan zijn beide schakelaars en S2 open. Wanneer de gemiddelde stand van het membraan 1 van de omzetter, tijdens het gebruik van de omzetter, gaat afwijken van de nulstand van het membraan, dan zal de gemiddelde luchtdruk in de behuizing (die in het normale 25 geval gelijk aan de buitenluchtdruk is) gaan ver ander an. Is de genoemde afwijking naar links gericht in fig. 9a dan zal er een onderdruk in de behuizing 95 ontstaan. Daar de kapillaire luchtspleet 102 als laag doorlaatfilter werkt voor de hoogfrekwente luchtdrukvariaties binnen de behuizing, welke hoogfrekwente luchtdrukvariaties het gevolg zijn van 30 het trillende membraan 1 van de omzetter 92, zal de luchtdruk in het volumedeel 101 dus overeenkomen met de gemiddelde luchtdruk in de behuizing. Daar er van een onderdruk sprake is zal het membraan 98 in fig. 9 naar links bewegen. Schakelaar wordt gesloten zodat luchtpomp P.j in werking treedt. Het gevolg is een kortstondige verdere verlaging 35 van de luchtdruk binnen de behuizing 95. Door het grotere luchidrukverschil tussen tuiten en binnen in de behuizing zal het membraan 1, gemiddeld in de tijd gezien, weer naar rechts in fig. 9a bewegen. De luchtdruk in de behuizing loopt dan weer op tot aan de buitenluchtdruk. Omgekeerd, 8301460 * IBN 10.648 19 indien de gemiddelde stand van het membraan 1 van de omzetter, tijdens het gebruik van de omzetter, in fig. 9a naar rechts verschuift dan ontstaat een overdruk in de behuizing 95 en in het volumedeel 101 waardoor het maribraan 98 naar rechts beweegt en schakelaar S2 gesloten wordt.

5 iAichtporrp P2 treedt daardoor in werking waardoor een kortstondige verdere verhoging van de luchtdruk in de behuizing 95 wordt gerealiseerd en vervolgens de gemiddelde stand van het membraan 1 weer naar links verschuift. De luchtdruk in de behuizing zakt weer af naar de buitenluchtdruk.

10 De tot nu toe beschreven regeling is niet in staat cm het membraan 1, dat, indien de omzetter eenheid niet in bedrijf is, in één van zijn uiterste standen staat, uit deze uiterste standen naar de nulstand terug te regelen. Dit aangezien de luchtdrukken in de behuizing ai erbuiten gelijk zijn en wel gelijk aan de normale luchtdruk.

15 Qn dit nadeel te verhelpen is het membraan 98 verbonden met een stang 103 die is voorzien van twee aanslagen 104 ai 105. De aanslagen 104 ai 105 werken al dan niet samen met de mechanische veer 93. Fig. 9c en 9d tonen verschillende aanzichten van de konstruktie, De afstand d tussen de aanslagen is zodanig gekozen dat tijdens het normale gebruik van de 20 omzetter 92 de mechanische veer 93 niet in kontakt kant met de aanslagen. Indien de omzetter buiten gebruik is dan staat het membraan 1 in één van zijn uiterste standen (bijvoorbeeld naar rechts in fig. 9a). De mechanische veer 93 maakt nu kontakt met aanslag 105 en drukt deze, en bijgevolg ook het membraan 98 naar rechts zodat schakelaar S2 gesloten is. 25 Wordt de omzetter eenheid nu ingeschakeld dan begint luchtpomp P2 direkt lucht in de behuizing 95 te pompen. Door de overdruk zal het membraan 1 naar links bewegen, ook nadat de mechanische veer 93 van de aanslag 105 is losgekamen, en naar de nulstand toebewegen.

Fig. 10 toont in doorsnede een andere uitvoeringsvorm van de 30 regelinrichting in een onzettereenheid zoals getoond in fig. 9a. De regelinrichting 106 in fig. 10 bevat eveneens een doos 107 die door middel van een elastisch lucht ondoorlatend membraan 108 in twee volumedelen 109 resp. 110 is verdeeld. Het ene volumedeel 109 staat weer via de buis 100 in verbinding met de buitenluchtdruk. Het andere volumedeel 35 110 staat weer via de kapillaire spleet 102 in verbinding met het volume binnen de behuizing 95. De doos 107 bevat verder nog volumedelen 111 en 112. Het volumedeel 111 staat via een buis 113, het volumedeel 110 en de kapillaire luchtspleet 102 ook in verbinding met het volume binnen 8301460 * EHN 10.648 20 de behuizing 95. Het volumedeel 112 staat via de buis 110 in verbinding met de buitenluchtdruk. Aan (in) het membraan 108 is een triller 114 bevestigd. Het trillende deel 115 beweegt daarbij kontinu met een frékwentie van bijvoorbeeld 50Hz ten opzichte van het huis 116 van de triller 114, 5 in fig. 10 in een richting overeenkomende met een horizontale lijn door het midden van de triller 114. De volumedelen 110 en 112 staan via een opening 117 in de scheidingswand tussen beide volumedelen met elkaar in verbinding. De opening 117 is aan de zijde van het volumedeel 112 af gedekt door een onder een veerkracht belast klepje 118. Het klepje 10 118 is in fig. 10 ter verduidelijking in een van de opening af gelichte positie aangegeven. Rond cm de opening 117 is aan de zijde van het volumedeel 110 een rubberen schotelveer 119 aangehracht. Op dezelfde wijze bevindt zich een rubberen schotelveer 120 rondon een opening 121 in de scheidingswand tussen de volumedelen 109 en 111. De opening 121 is 15 aan de zijde van het volumedeel 111 afgedékt door eerronder een veerkracht belast klepje 122. Ook hier is het klepje 122 ter verduidelijking in een van de opening af gelichte positie aangegeven.

Indien nu, tijdens het gebruik van de omzetter, de gemiddelde stand van het membraan 1 van de omzetter overeenkomt met de nulstand dan 20 zijn de luchtdrukken in de volumedelen 110 en 109 aan elkaar gelijk.

Het membraan 108 bevindt zich dan in zijn middenstand, wat inhoudt dat de triller 116 de schotelveren 119 en 120 niet raakt.,

Verschuift de gemidelde stand van het membraan 1 .ten gevolge van de werking van de mechanische veer iets naar links (zie fig. 9) dan 25 zal er een onderdruk ontstaan in het volume van de behuizing en in het volumedeel 110. Het membraan 108 met de triller 116 zal daardoor naar links bewegen. Het trillende deel 115 van de triller 116 zal nu met een frékwentie van 50Hz op de schotelveer 119 gaan slaan waardoor de hoeveelheid lucht ingesloten tussen het klepje 118, de scheidingswand, de 30 schotelveer 119 en het trillend deel 115, in een slag van rechts naar links van het trillend deel 115}in de ruimte 112 geperst wrodt. Een halve trillingsperiode van de triller 116 is het trillend deel 115 weer los van de schotelveer. Het klepje 118 voorkcmt het terugstromen van de lucht van volumedeel 112 naar volumedeel 110. In een volgende slag van 35 het trillend deel 115 wordt opnieuw een hoeveelheid lucht in de ruimte 112 geperst. Het trillend deel 115 werkt dus samen met de klep 118 en de schotelveer 119 als een pcmp waardoor een extra hoeveelheid lucht in de behuizing gepoept wordt. De gemiddelde stand van het membraan 1 8301460 4 ÏHN 10.648 21 * van de onzetter wordt hierdoor weer teruggeregeld naar de nulstand.

Bij een verschuiving van het membraan 1 vanuit de nulstand naar rechts zal door de overdruk in de behuizing 95 het membraan 108 naar rechts hewegen. Het trillend deel 115 werkt nu samen met de schotelveer 120 5 en het klepje 122 en werkt nu als pomp waardoor lucht vanuit het volume-deel 109 naar volumedeel 111 en dus in het volume van de behuizing (via buis 113 en volumedeel 110 en spleet 102) gepompt wordt. Hierdoor beweegt het membraan 1 weer naar links (zie fig. 9) naar zijn nulstand.

Ook in deze uitvoeringsvorm van de middelen is de stang 103 10 met zijn aanslagen 104 en 105 nodig cm de regeling in staat te stellen om bij het inschakelen van de cmzettereenheid het membraan 1 vanuit zijn uiterste stand naar de nulstand toe te regelen. Het extra veertje 125 is nodig om, bij het inschakelen van de cmzettereenheid, de triller 116 toch te kunnen laten werken. Het veertje 125 verlaagt namelijk de 15 kracht waarmee het trillend deel 115 voor het inschakelen van de cmzettereenheid qp de schotelveer drukt, en wel tot een zodanig lage waarde dat deze kleiner wordt dan de trilkracht van de triller 116.

Het zij vermeld dat de uitvinding niet beperkt is tot enkel de uitvoeringsvoorbeelden zoals in de figuren getoond. Zo is de uitvinding 20 van toepassing op losse eléktroakoestische cmzetters voorzien van een mechanische veer met negatieve veerstijfheid. Verder is de uitvinding van toepassing op die eléktroakoestische cmzetters die qp niet op het idee van de uitvinding betrekking hebbende punten van de in fig.

1 en 8 getoonde cmzetters verschillen. Dat betekent bijvoorbeeld dat de 25 uitvinding ook van toepassing is op elektrodynamische cmzetters voorzien van een dome vormig membraan en op anders soort ige, bijvoorbeeld piezo-eléktrische cmzetters voorzien met een mechanische veer met negatieve veerstijfheid gekoppeld tussen enerzijds een vast deel van de cmzettereenheid (zijnde of een vast deel van de cmzetter- het chassis- of 30 een vast deel van de behuizing- luidsprekerbox-) en anderzijds een bewegend deel van de cmzetter (membraan, spreékspoelkoker of aktuator).

De uitvinding is verder eveneens van toepassing qp die elektro-akoestische cmzettereenheden, omvattende een eléktroakoestische cmzetter opgenomen in een behuizing, die op niet op het idee van de uitvinding 35 betrekking hebbende punten van de in fig. 4, 5, 9 en 10 getoonde voorbeelden verschillen.

8301460

Claims

1. Elektroakoestische omzettereenheid bevattende - een elektroakoestische omzetter met een membraan, en - middelen voor het verlagen van de resonantiefrékwentie van de elektroakoestische omzetter, 5 met het kenmerk, dat de middelen voor het verlagen van de resonantiefrékwentie van de omzetter een mechanische veer met negatieve veer-stijfheid bevatten die is gekoppeld tussen enerzijds een beweegbaar deel van de omzetter en anderzijds een vast deel van de omzettereenheid.

2. Elektroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 1, omvattende een elektroakoestische omzetter opgencmen in een tenminste nagenoeg luchtdicht afgesloten behuizing (luidsprekerbox), met het kenmerk, dat de middelen voor het verlagen van de resonantiefrékwentie van de omzetter verder een regelinrichting bevatten voor het bijregelen 15 van de gemidelde stand van het membraan van de omzetter onder invloed van een door de regelinrichting te genereren regelsignaal.

3. Elektroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de middelen voor het verlagen van de resonantie-frekwentie van de omzetter n mechanische veren met negatieve veerstijf- 20 heid bevatten die onder hoeken van · ten opzichte van elkaar of ten opzichte van een centrale as van de omzetter zijn opgesteld, waarbij n^2, doch bij voorkeur gelijk is aan drie of hoger.

4. Elektroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de mechanische veer met negatieve veerstijf- 25 heid is opgebouwd uit een verend element dat een in de lengterichting van het verend element werkende drukkracht ondervindt.

5. Elektroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 4, met het kenmerk, dat het verend element een schroef veer is die, onder invloed van de in zijn lengterichting op de schroefveer inwerkende druk- 30 kracht, is ingedrukt.

6. Elektroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 4, met het kenmerk, dat het verend element een bladveer bevat die onder invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveer werkende drukkracht tenminste één maal is uitgeknikt.

7. Eléktroakoestische omzettereenheid volgens konklusie 6, bevattende een eléktroakoestische omzetter in de vorm van een eléktro-dynamische omzetter met een membraan, een magneet systeem voorzien van een luchtspleet, een spreekspoelkoker met een daarop aangebrachte 8301460 A « EHN 10.648 23 * spreekspoel die zich in de luchtspleet van het magneetsysteem bevindt, met het kenmerk, dat de bladveer één maal is uitgéknikt en is vastgezet tussen enerzijds de spreekspoelkoker of het msnbraan en anderzijds het vast deel van de anzettereenheid.

8. Eléktroakoestische anzettereenheid volgens konklusie 6, bevattende een elektroakoestische omzetter in de vorm van een elektro-dynamische omzetter met een membraan, een magneetsysteem voorzien van een luchtspleet, een spreekspoelkoker met een daarop aangebrachte spreekspoel die zich in de luchtspleet van het magneetsysteem bevindt, 10 met het kenmerk, dat de bladveer in het midden is bevestigd aan de spreekspoelkoker of het membraan en met de beide uiteinden is bevestigd aan het vast deel van de anzetter eenheid en dat de twee helften van de bladveer elk één maal zijn uitgéknikt.

9. Eléktroakoestische anzetter eenheid volgens konklusie 6 of 7, 15 met het kenmerk, dat het verend element is cpgebouwd uit twee bladveren waarvan de beide uiteinden aan elkaar zijn bevestigd, die onder invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveren werkende drukkracht elk naar een van twee tegengestelde richtingen zijn uitgéknikt en dat tenminste één van de twee naar elkaar toegerichte hoofd-20 vlakken van de bladveren is voorzien van afstandsmiddelen voor het op afstand van elkaar houden van delen van de beide bladveren bij een grote uitwijking van het membraan.

10. Eléktroakoestische anzetter eenheid volgens konklusie 6 of 8, met het kenmerk, dat het verend element is opgekauwd uit twee bladveren 25 waarvan de beide uiteinden en de middens aan elkaar zijn bevestigd, waarbij tegenover elkaar liggende helften van beide bladveren, onder invloed van de in het vlak en in de lengterichting van de bladveren werkende drukkracht, elk naar één van twee tegengestelde richtingen zijn uitgeknikt en dat tenminste één van twee naar elkaar toe gerichte 30 hoofdvlakken van de bladveren is voorzien vair afstandsmiddelen voor het qp afstand van elkaar houden van delen van de beide bladveren bij een grote uitwijking van het membraan.

11. Elektroakoestische cmzettereenheid volgens een der konklusies 4 tot en 10, met het kenmerk, dat het (de) verende element (en) is (zijn) 35 voorzien van een laag dempingsmateriaal.

12. Eléktroakoestische cmzettereenheid volgens konklusie 9 en 11 of konklusie 10 en 11, met het kenmerk, dat de laag denpingsmateriaal als afstandsmiddel fungeert. 8301460 Λ Q * ΡΗΝ 10.648 24

13. Elektroakoestische onzettereenheid volgens konklusie 2, met het kenmerk, dat de onzettereenheid detektiemiddelen bevat voor het detekteren van de gemiddelde stand van het membraan ten opzichte van zijnrulstand en voor het leveren van een uitgangssignaal dat wordt 5 toegevoerd aan de regelinrichting.

14. Elektroakoestische onzettereenheid volgens konklusie 2 of 13, bevattende een elektroakoestische omzetter in de vorm van een elektrodynamische onzetter met een membraan, een magneetsysteem voorzien van een luchtspleet, een spreekspoelkoker met een daarop aangebrachte 10 spreekspoel die zich in de luchtspleet van het magneetsysteem bevindt, met het kenmerk, dat de regelinrichting is ingericht voor het leveren van een regelsignaal aan de spreekspoel voor het bijregelen van de gemiddelde stand van het membraan.

15. Elektroakoestische onzettereenheid volgens konklusie 2 of 13, 15 met het>kenmerk, dat de onzettereenheid verder is voorzien van een.luch.t- pomp en de regelinrichting is ingericht voor het leveren van een regelsignaal aan de luchtpoip voor het bijregelen van de gemiddelde stand van het membraan door middel van het realiseren van een luchtdrukverandering in de behuizing. 20 25 1 35 8301460