DE10145328A1

DE10145328A1 - Vibration board takes the form of a plywood board which is provided with a vibrator unit operating within a specified low-frequency range

Info

Publication number: DE10145328A1
Application number: DE10145328A
Authority: DE
Inventors: Bernd Huebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2002-05-16
Also published as: DE20016603U1

Abstract

The vibration board (1) serving for transmission of sound effects in the form of mechanical vibrations to a listener of music takes the form of a plywood plate provided with a vibrator unit (3) incorporating passive and active constituents (4, 5). A low-pass filter (10) serves for limiting the audio signal (9) and controlling the vibrator unit which operates within the 35-85 Hz range.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsboden zur Übertragung von akustischen Schalleffekten auf einen Zuhörer mit mindestens einer elektromechanischen Schwingeinheit, wobei die Schwingeinheit aus einem passiven Teil und einem schwingbar gelagerten, aktiven Teil besteht und an dem Vibrationsboden befe stigt ist.The invention relates to a vibrating floor for the transmission of acoustic Sound effects on a listener with at least one electromechanical Vibration unit, the vibration unit consisting of a passive part and a vibrating, active part exists and befe on the vibrating floor is increasing.

Derartige, elektromechanische Schwingeinheiten sind hinreichend bekannt und werden z. B. in Kraftfahrzeuge oder Wasserbetten eingebaut, um Schalleffekte als Vibration mechanisch auf einen Zuhörer zu übertragen. Der Zuhörer nimmt die Toninformation auf diese Weise nicht nur akustisch wahr, sondern kann diese auch fühlen. Dieser Effekt ist vor allem für die Filmvorführung oder für Musikdar bietungen interessant.Such electromechanical vibration units are well known and z. B. installed in motor vehicles or waterbeds to sound effects mechanically transmitted to a listener as a vibration. The listener takes that Sound information is not only acoustically true in this way, but can also feel. This effect is especially for film screening or for music offers interesting.

Bei der Integration einer elektromechanischen Schwingeinheit in einen Vibrati onsboden muss ein Klirren des Vibrationsbodens vermieden werden, so dass kei ne akustischen Fehlgeräusche durch den Vibrationsboden erzeugt werden. Zu dem tritt das Problem der Haltbarkeit des Vibrationsbodens auf, wenn dieser mit tiefen Frequenzen dauerhaft beaufschlagt und mechanisch beansprucht wird.When integrating an electromechanical vibration unit into a Vibrati On the floor, the vibration floor must not clink so that no ne acoustic noise generated by the vibration floor. to the problem of the durability of the vibrating floor occurs if this with low frequencies are permanently subjected to mechanical stress.

Aufgabe der Erfindung war es daher, einen verbesserten Vibrationsboden zur Übertragung von akustischen Schalleffekten auf einen Zuhörer zu schaffen.The object of the invention was therefore to provide an improved vibration floor To create transmission of acoustic sound effects to a listener.

Die Aufgabe wird durch den Vibrationsboden mit den Merkmalen des Schutzan spruchs 1 dadurch gelöst, dass eine Multiplex-Sperrholzplatte als Vibrationsbo den verwendet wird und ein Filter zur Begrenzung des Audiosignals zur Ansteue rung der Schwingeinheit auf eine Frequenzbandbreite im Bereich von etwa 35 bis 85 Hz vorgesehen ist.The task is carried out by the vibrating floor with the characteristics of the protection Proof 1 solved in that a multiplex plywood board as a vibration bo which is used and a filter to limit the audio signal for control tion of the oscillation unit to a frequency bandwidth in the range from about 35 to 85 Hz is provided.

Bei umfangreichen Versuchen mit Vibrationsböden hat sich herausgestellt, dass Mitteldichte-Faserplatten auf die Dauer durch die Beschallung bzw. Schwin gungsbeanspruchung weich werden. Bei der Verwendung von Holz-Spanplatten hat sich gezeigt, dass diese sich auf die Dauer auflösen und krümeln. Die MDF- und Spanplatten hängen dann durch und bieten nicht mehr die zur Belastung er forderliche Spannkraft.Extensive tests with vibrating floors have shown that Medium-density fibreboard in the long run through the sound or Schwin conditions become soft. When using wood chipboard has shown that these dissolve and crumble in the long run. The MDF and chipboard then sag and no longer offer the load required resilience.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass Multiplex-Sperrholz für den Einsatz als Vibrationsboden hervorragend geeignet ist. Es ist relativ biegefähig und geeignet als Schwinger zu wirken. Auf der anderen Seite ist Multiplex-Sperrholz ausrei chend hart und dauerbelastbar, wenn es mit tiefen Schwingungen beaufschlagt wird.It has surprisingly been shown that multiplex plywood for use as Vibrating floor is ideally suited. It is relatively flexible and suitable to act as a vibrator. On the other hand, multiplex plywood is sufficient accordingly hard and durable, if it is subjected to deep vibrations becomes.

Es wurde darüber hinaus erkannt, dass die Frequenzbandbreite des Signals zur Ansteuerung der Schwingeinheit in einem Bereich von etwa 35 bis 85 Hz be grenzt werden sollte. Bei der Auswahl dieses Bereiches hat sich gezeigt, dass Schwingungen oberhalb von 85 Hz zu einem Klirren des Vibrationsbodens und einer mechanischen Belastung führen, ohne dass sich der Frequenzbereich maß geblich auf den Zuhörer auswirkt. Gleiches gilt für den Frequenzbereich unterhalb von 35 Hz. It was also recognized that the frequency bandwidth of the signal for Control of the vibration unit in a range from about 35 to 85 Hz should be limited. The selection of this area has shown that Vibrations above 85 Hz cause the vibrating floor to clink and mechanical stress without measuring the frequency range has an effect on the listener. The same applies to the frequency range below of 35 Hz.

Vorzugsweise sind Dämpfungselemente vorgesehen, um den Vibrationsboden auf einen Fußboden aufzustellen oder den Vibrationsboden auf einem Fundament zu lagern. Durch die Lagerung des Vibrationsbodens auf einem Fundament kann die ser einen großflächigen Trittboden, z. B. eine Diskotheken-Tanzfläche, bilden.Damping elements are preferably provided around the vibration floor to set up a floor or the vibrating floor on a foundation to store. By storing the vibrating floor on a foundation, the water a large step floor, z. B. form a discotheque dance floor.

Als Dämpfungselemente werden vorzugsweise aktive, elektromechanische Ge genschwinger zur Kompensation der auf den Fußboden oder das Fundament übertragenen Schwingungen verwendet. Es können aber auch Luftfederelemente in Verbindung mit hydraulischen Dämpfern oder Kautschukfüße als Dämpfungs elemente vorgesehen sein. Zur Bildung eines Reibungsdämpfers kann zwischen den Kautschukfüßen und dem Vibrationsboden eine Mitteldichte-Faserplatte (MDF) angeordnet sein. Es kann aber auch eine Lage aus Filz oder Gummi zwi schen den Kautschukfüßen und dem Vibrationsboden vorgesehen sein. Es ist weiterhin vorteilhaft, eine weitere Lage aus Polyurethan-Schaum (PU) vorzuse hen.Active, electromechanical Ge are preferably used as damping elements gene transducer to compensate for the on the floor or the foundation transmitted vibrations used. Air suspension elements can also be used in connection with hydraulic dampers or rubber feet as damping elements may be provided. To form a friction damper can between a medium density fibreboard on the rubber feet and the vibrating floor (MDF) can be arranged. But it can also be a layer of felt or rubber between between the rubber feet and the vibrating base. It is It is also advantageous to use a further layer of polyurethane foam (PU) hen.

Zur Ansteuerung der Schwingeinheit ist ein Tiefpassfilter zur Bandbegrenzung eines Audiosignals auf eine Frequenzbandbreite im Bereich von 35 bis 85 Hz, eine nachfolgende Amplitudenbegrenzungsschaltung und ein Verstärker vorge sehen, wobei die Schwingeinheit an den Ausgang des Verstärkers geschaltet ist.A low-pass filter for band limitation is used to control the vibration unit an audio signal to a frequency bandwidth in the range from 35 to 85 Hz, a subsequent amplitude limiting circuit and an amplifier see, the vibrating unit is connected to the output of the amplifier.

Vorzugsweise wird die Schwingeinheit mit einer Schutzdiodenschaltung an den Verstärker angekoppelt. Bei der Anschaltung der Schwingeinheit an den Verstär ker ist nämlich die extrem hohe Induktivität der Schwingeinheit problematisch, die oftmals zu einem Ausfall des Verstärkers führt. Die Schutzdiodenschaltung hat eine erste Schutzdiode, die in Durchlassrichtung zwischen Verstärkerausgang und positiver Verspannungsklemme geschaltet ist, eine zweite Schutzdiode, die in Sperrrichtung zwischen Verstärkerausgang und negativer Verstärkerspan nungsklemme geschaltet ist, und eine kapazitive Last zwischen Verstärkeraus gang und Masse. The oscillating unit is preferably connected to the protective diode circuit Amplifier connected. When connecting the vibration unit to the amplifier The extremely high inductance of the vibration unit is problematic, which often leads to a failure of the amplifier. The protective diode circuit has a first protection diode in the forward direction between the amplifier output and positive voltage clamp is connected, a second protective diode in reverse direction between amplifier output and negative amplifier chip voltage terminal is switched, and a capacitive load between the amplifier gear and crowd.

Die kapazitive Last dient zur Anpassung der induktiven Schwingeinheit an die Impedanz des Verstärkers. Die Schutzdioden dienen zum Schutz des Verstärkers vor Überspannungen.The capacitive load is used to adapt the inductive vibration unit to the Impedance of the amplifier. The protective diodes serve to protect the amplifier from surges.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Schwingeinheiten auf einer Längsachse hintereinander an dem Vibrationsboden angeordnet. Die Schwingeinheiten werden gegenphasig zueinander angesteuert. Auf diese Weise können Kippbewegungen durch den Vibrationsboden simuliert werden.In a particularly advantageous embodiment there are two vibration units arranged one behind the other on the longitudinal axis on the vibrating floor. The Vibration units are controlled in phase opposition to one another. In this way tilting movements can be simulated through the vibrating floor.

Besonders vorteilhaft ist auch, wenn jeweils eine Schwingeinheit im Bereich der Seitenkanten des Vibrationsbodens vorgesehen ist und die Schwingeinheiten wahlweise gegenphasig zueinander ansteuerbar sind.It is also particularly advantageous if one vibration unit in each case in the region of the Side edges of the vibrating floor is provided and the vibrating units are optionally controllable in opposite phase to each other.

Auf diese Weise können beliebige Kipp- oder Nickbewegungen um die Längs-, Quer- oder Diagonalachse erzeugt werden.In this way, any tilting or pitching movements around the longitudinal, Transverse or diagonal axis are generated.

Die mindestens eine Schwingeinheit ist an der Unterseite oder Oberseite des Vi brationsbodens angeordnet.The at least one vibration unit is on the bottom or top of the Vi arranged floor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:The invention is he he based on the accompanying drawings purifies. Show it:

Fig. 1 Skizze eines Vibrationsbodens mit Blockschaltbild einer Ansteue rungsschaltung für die Schwingeinheit; Fig. 1 sketch of a vibrating floor with block diagram of a control circuit for the vibrating unit;

Fig. 2 Schaltbild einer Schutzdiodenschaltung für den Verstärker; Fig. 2 circuit diagram of a protective diode circuit for the amplifier;

Fig. 3 Schaltbild für die Begrenzerschaltung. Fig. 3 circuit diagram for the limiter circuit.

Die Fig. 1 lässt einen Vibrationsboden 1 erkennen, der als tragbare Multiplex- Sperrholzplatte ausgeführt ist. Der Vibrationsboden 1 wird mit Dämpfungsele menten 2 auf dem Fußboden aufgestellt. Unterhalb oder oberhalb des Vibrati onsbodens 1 ist eine Schwingeinheit 3 angebracht, die im wesentlichen aus ei nem passiven Teil 4 und einem schwingbar gelagerten, aktiven Teil 5 besteht. Der aktive Teil 5 kann mit Hilfe einer Spule 6 in Pfeilrichtung senkrecht zum Vibrati onsboden 1 bewegt werden. Der passive Teil 4 bildet das Gehäuse der Schwin geinheit 3 und ist fest an dem Vibrationsboden 1 angeschraubt.The Fig. 1 can detect a vibration base 1, which is designed as a portable multiplex plywood. The vibrating floor 1 is set up with damping elements 2 on the floor. Below or above the Vibrati onsboden 1 , a vibration unit 3 is attached, which consists essentially of egg nem passive part 4 and a swingably mounted, active part 5 . The active part 5 can be moved with the aid of a coil 6 in the direction of the arrow perpendicular to the vibrating base 1 . The passive part 4 forms the housing of the vibrating unit 3 and is firmly screwed to the vibrating base 1 .

Die Dämpfungselemente 2 zum Aufstellen des Vibrationsbodens 1 bestehen im wesentlichen aus Kautschukfüßen 7, die mit einer Zwischenlage 8 aus einer Mit teldichten-Faserplatte (MDF) oder aus einer Lage aus Filz oder Gummi mit einer weiteren Lage aus Polyurethan-Schaum (PU) an den Vibrationsboden 1 ange schraubt sind.The damping elements 2 for setting up the vibrating floor 1 consist essentially of rubber feet 7 with an intermediate layer 8 made of a medium density fibreboard (MDF) or from a layer of felt or rubber with a further layer of polyurethane foam (PU) to the Vibrating floor 1 are screwed on.

Es hat sich gezeigt, dass durch die genannten Zwischenlagen 8 in Verbindung mit herkömmlichen Kautschukfüßen 7 eine optimale Reibungsdämpfung erzielt werden kann.It has been shown that the above-mentioned intermediate layers 8 in conjunction with conventional rubber feet 7 can achieve optimum friction damping.

Die Ansteuerung der Spule 6 der Schwingeinheit 3 erfolgt durch ein Audiosignal 9, das tiefpassgefiltert wird 10. Das Audiosignal 9 wird hierbei auf eine Fre quenzbandbreite im Bereich von 35 bis 85 Hz begrenzt. Der Bandbereich sollte in Abhängigkeit von der Art des Audiosignals 9 (Popmusik, Klassik oder Filmverto nung) innerhalb der genannten Frequenzbandbreite ausgewählt werden.The coil 6 of the oscillation unit 3 is activated by an audio signal 9 , which is low-pass filtered 10 . The audio signal 9 is limited to a frequency bandwidth in the range of 35 to 85 Hz. The band range should be selected depending on the type of audio signal 9 (pop music, classical or film Verto voltage) within the frequency range mentioned.

Das tiefpassgefilterte Signal V_T wird anschließend mit einer Delimiterschaltung 11 amplitudenbegrenzt. An den Ausgang der Deli miterschaltung 11 ist der Leistungsverstärker 12 geschaltet. Dieser Leistungs verstärker 12 ist notwendig, um die Spule 6 der Schwingeinheit 3 ansteuern zu können. Das Problem hierbei ist, dass die Schwingeinheit 3 eine relativ hohe In duktivität hat und nicht an den Ausgang von Leistungsverstärkern 12 angepasst ist. Dann können Strom- und Spannungsspitzen zu einer Zerstörung des Lei stungsverstärkers 12 führen. Die Anschaltung der Spule an den Leistungsver stärker 12 erfolgt daher über eine Schutzdiodenschaltung 13. Auf der anderen Seite wird durch die Delimiterschaltung 11 eine Übersteuerung des Leistungsver stärkers 12 verhindert.The low-pass filtered signal V _T is then amplitude limited with a delimiter circuit 11 . At the output of the Deli miterschaltung 11 , the power amplifier 12 is connected. This power amplifier 12 is necessary to control the coil 6 of the vibrating unit 3 . The problem here is that the oscillation unit 3 has a relatively high inductance and is not adapted to the output of power amplifiers 12 . Then current and voltage peaks can lead to destruction of the power amplifier 12 . The connection of the coil to the power amplifier 12 therefore takes place via a protective diode circuit 13 . On the other hand overdriving of Leistungsver stärkers is prevented 12 through the Delimiterschaltung. 11

Die Fig. 2 lässt ein beispielhaftes Schaltbild eines Verstärkers 12 mit der Schutzdiodenschaltung 13 erkennen, die an die Schwingeinheit 3 geschaltet ist. Das durch die Delimiterschaltung 11 amplitudenbegrenzte Signal wird über einen Kondensator C1 zur Offsetunterdrückung ausgekoppelt und in einen Operations verstärker OP1 geleitet. Der Operationsverstärker OP1 wird mit den Spannungen +Ub und -Ub in bekannter Weise betrieben. Der andere Eingang des Operati onsverstärkers OP1 ist über eine Serienschaltung aus Widerstand R1 und Kon densator C2 an Masse geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP1 ist über einen Widerstand R2 an den zweiten Eingang rückgekoppelt. Parallel zu diesem Widerstand R2 ist eine Serienschaltung aus Widerstand R3 und Konden sator C3 zur Bandbreitenanpassung des Operationsverstärker-Frequenzausgangs vorgesehen. FIG. 2 shows an exemplary circuit diagram of an amplifier 12 with the protective diode circuit 13 , which is connected to the oscillation unit 3 . The signal, which is limited in amplitude by the delimiter circuit 11 , is coupled out via a capacitor C1 for offset suppression and passed into an operational amplifier OP1. The operational amplifier OP1 is operated with the voltages + Ub and -Ub in a known manner. The other input of the operational amplifier OP1 is connected to ground via a series circuit comprising resistor R1 and capacitor C2. The output of the operational amplifier OP1 is fed back to the second input via a resistor R2. In parallel with this resistor R2, a series circuit comprising resistor R3 and capacitor C3 is provided for bandwidth adjustment of the operational amplifier frequency output.

Die Schutzdiodenschaltung 13 besteht aus einer ersten Schutzdiode D1, die in Durchlassrichtung zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers OP1 und der positiven Spannungsversorgungsklemme +Ub geschaltet ist, und einer zwei ten Schutzdiode D2, die in Sperrrichtung zwischen dem Ausgang des Operati onsverstärkers OP1 und der negativen Spannungsklemme -Ub geschaltet ist. Zur Impedanzanpassung ist weiterhin eine Serienschaltung aus Widerstand R4 und Kondensator C4 an den Ausgang des Operationsverstärkers OP1 geschaltet. An diesen Ausgang ist weiterhin die Spule 6 der Schwingeinheit 3 geklemmt. Wenn die Spulenspannung die positive Verstärkerspannung +Ub um die Schleusen spannung überschreitet, leitet die erste Schutzdiode D1 und kann über die Span nungsversorgung +Ub abfließen.The protective diode circuit 13 consists of a first protective diode D1, which is connected in the forward direction between the output of the operational amplifier OP1 and the positive voltage supply terminal + Ub, and a two-th protective diode D2, which is connected in the reverse direction between the output of the operational amplifier OP1 and the negative voltage terminal - Ub is switched. For impedance matching, a series circuit comprising resistor R4 and capacitor C4 is also connected to the output of operational amplifier OP1. The coil 6 of the oscillation unit 3 is also clamped to this output. If the coil voltage exceeds the positive amplifier voltage + Ub around the lock voltage, the first protective diode D1 conducts and can flow off via the voltage supply + Ub.

Gleichermaßen leitet die zweite Schutzdiode D2, wenn die Spulenspannung die negative Verstärkerspannung -Ub um die Schleusenspannung unterschreitet.Similarly, the second protection diode D2 conducts when the coil voltage negative amplifier voltage -Ub around Lock voltage falls below.

Die Fig. 3 lässt die Delimiterschaltung 11 erkennen. Das tiefpassgefilterte Si gnal V_T wird mit einem Kondensator C5 ausgekoppelt. Der Signalpegel kann mit einem Potentiometer R5 eingestellt werden. Ferner ist ein Spannungsteiler R6, R7 zur Reduzierung des Signalpegels vorgesehen. Zur Amplitudenbegrenzung sind an den Spannungsteiler R6, R7 zwei Schutzdioden D3, D4 gegenläufig an Masse geklemmt. Ferner ist ein weiteres Potentiometer R8 an den Spannungs teiler R6, R7 geschaltet, um den Signalpegel für den nachfolgenden Verstärker OP2 einzustellen. FIG. 3 reveals the Delimiterschaltung 11th The low-pass filtered signal V _T is coupled out with a capacitor C5. The signal level can be adjusted with a potentiometer R5. A voltage divider R6, R7 is also provided to reduce the signal level. In order to limit the amplitude, two protective diodes D3, D4 are clamped in opposite directions to the voltage divider R6, R7. Furthermore, a further potentiometer R8 is connected to the voltage divider R6, R7 in order to set the signal level for the subsequent amplifier OP2.

Es ist ferner ein Anzeigemodul 14 mit einer Leuchtdiode L vorgesehen, um eine Übersteuerung des Signals anzuzeigen. Der Nutzer kann dann mit dem ersten Potentiometer R5 den Signalpegel verringern.A display module 14 with a light-emitting diode L is also provided in order to indicate an overload of the signal. The user can then reduce the signal level with the first potentiometer R5.

Claims

1. Vibration floor ( 1 ) for transmitting acoustic sound effects to a listener with at least one electromechanical vibrating unit ( 3 ), the vibrating unit ( 3 ) consisting of a passive part ( 4 ) and a vibratably mounted, active part ( 5 ) and on which Vibrationsbo den ( 1 ) is fixed, characterized in that the vibrating floor ( 1 ) is a multiplex plywood panel and a filter for limiting the Au diosignals ( 9 ) for controlling the vibration unit ( 3 ) to a frequency bandwidth in the range of about 35 to 85 Hz is provided.

2. vibrating floor ( 1 ) according to claim 1, characterized by damping elements ( 2 ) for mounting the vibrating floor ( 1 ) on a floor or a foundation.

3. Vibration floor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the damping elements ( 2 ) are active, electromechanical counter-oscillators for compensating for the vibrations transmitted to the floor or the foundation.

4. Vibration floor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the damping elements ( 2 ) are rubber feet ( 7 ).

5. Vibration floor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that between the rubber feet ( 7 ) and the vibration floor, a medium density fibreboard (MDF) is provided.

6. Vibration floor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that between the rubber feet ( 7 ) and the vibration floor ( 1 ) a layer of felt or rubber is provided.

7. vibrating base ( 1 ) according to claim 6, characterized in that between the rubber feet ( 7 ) and the vibrating base ( 1 ) a further layer of polyurethane foam (PU) is provided.

8. Vibration plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a low-pass filter ( 10 ) for band limitation of an audio signal ( 9 ) for controlling the vibration unit to a frequency band width in the range from 35 to 85 Hz, a subsequent amplitude limiting circuit ( 11 ) and a subsequent amplifier ( 12 ), the oscillating unit ( 3 ) being connected to the output of the amplifier ( 12 ).

9. Vibration plate ( 1 ) according to claim 8, characterized by a protective diode circuit ( 13 ) for coupling the oscillating unit ( 3 ) to the United amplifier ( 12 ) with a first protective diode (D1), which is in the forward direction between the amplifier output and positive amplifier voltage terminal (+ Ub) is connected, with a second protective diode (D2) which is connected in the blocking direction between the amplifier output and negative amplifier voltage terminal (-Ub) and with a capacitive load (R4, C4) between the amplifier output and ground.

10. Vibration base (1) that two oscillating units (3) are arranged toward behind the other on a longitudinal axis of the vibrating bottom (1) and driven in phase opposition to one another according to one of the preceding claims, characterized in that.

11. Vibration plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case a vibrating unit ( 3 ) in the region of the side edges of the vibrating plate ( 1 ) is provided and the vibrating units ( 3 ) can optionally be controlled in opposite phase to one another.

12. Vibration floor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one vibrating unit ( 3 ) is arranged on the underside of the vibration floor ( 1 ).

13. Vibration plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one vibrating unit ( 3 ) is arranged on the upper side of the vibration plate ( 1 ).