DE10201917A1

DE10201917A1 - Steuereinheit für einen Vibrationsboden

Info

Publication number: DE10201917A1
Application number: DE2002101917
Authority: DE
Inventors: Bernd Huebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-19
Filing date: 2002-01-19
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Eine Steuereinheit (18) für einen Vibrationsboden (1) zur mechanischen Übertragung von akustischen Schalleffekten auf einen Zuhörer, wobei der Vibrationsboden (1) mindestens eine elektromagnetische Schwingeinheit (3) und eine mit der Schwingeinheit (3) gekoppelte Bodenplatte hat, und wobei die Steuereinheit mit einem Verstärker (12) für ein akustisch wiedergegebenes Tonsignal zur Ansteuerung des Vibrationsbodens (1) gekoppelt ist, ist so ausgebildet, dass der Verstärker (12) regelbar ist, um das Steuersignal für den Vibrationsboden (1) unabhängig von einer Lautstärkeregelung für das Tonsignal (9) einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für einen Vibrationsboden zur mechanischen Übertragung von akustischen Schalleffekten auf einen Zuhörer, wobei der Vibrationsboden mindestens eine elektromechanische Schwingeinheit und eine mit der Schwingeinheit gekoppelte Bodenplatte hat, und wobei die Steuereinheit mit einem Verstärker für ein akustisch wiedergegebenes Tonsignal zur Ansteuerung des Vibrationsbodens gekoppelt ist.

Ein solcher Vibrationsboden ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 200 16 603.4 bekannt. Mit Hilfe eines Vibrationsboden werden Schalleffekte als Vibration mechanisch auf einen Zuhörer übertragen. Der Zuhörer nimmt diese Toninformation auf diese Weise nicht nur akustisch wahr, sondern kann diese auch fühlen. Das Klangerlebnis eines Spiels, Videos, Musikstücks oder dergleichen kann hierdurch erheblich gesteigert werden.

Eine an dem Vibrationsboden gekoppelte elektromagnetische Schwingeinheit wird hierbei mit einem Steuersignal angesteuert, das aus dem verstärkten und geeignet bearbeiteten akustisch wiedergegebenen Tonsignal gebildet wird.

Aufgabe der Erfindung war es, eine verbesserte Steuereinheit für einen solchen Vibrationsboden zu schaffen, mit dem eine angepasste und klirrfreie Vibrationsübertragung des Tonsignals möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verstärker der Steuereinheit regelbar ist, um das Steuersignal für den Vibrationsboden unabhängig von einer Lautstärkeregelung für das Tonsignal einzustellen.

Es wurde nämlich erkannt, dass der durch Vibration mechanisch wahrgenommene Eindruck nicht proportional zu der Lautstärke des akustisch wahrgenommenen Tonsignals geregelt werden sollte, um ein harmonisches Klang- und Vibrationsbild zu erzielen. Daher ist die Steuereinheit so ausgebildet, dass das Steuersignal für den Vibrationsboden unabhängig von der Lautstärkeregelung des Tonsignals zur akustischen Wiedergabe eingestellt werden kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit mit einer Resonanzmesseinheit zur Messung der Resonanzfrequenzen des Vibrationsbodens und mit einem Filter zur Filterung des Steuersignals für den Vibrationsboden gekoppelt ist. Das Filter ist hierbei in Abhängigkeit von den gemessenen Resonanzfrequenzen so regelbar, dass das Steuersignal im Bereich der Resonanzfrequenzen gedämpft wird.

Auf diese Weise wird das Ausgangsverhalten des Vibrationsbodens linearisiert und ein Klirren oder Scheppern des Vibrationsbodens im Bereich der Resonanzfrequenzen verhindert.

Bei der Messung der Resonanzfrequenzen wird das gesamte an den Vibrationsboden gekoppelte System berücksichtigt. So verändern sich die Resonanzfrequenzen z. B. durch einen auf dem Vibrationsboden gelagerten Stuhl. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Steuereinheit nicht nur einmalig auf die Resonanzfrequenzen eines zugehörigen Vibrationsbodens kalibriert wird, sondern wenn beispielsweise bei jedem Einschalten der Steuereinheit eine automatische Resonanzmessung mit Filterabgleich vorgenommen wird.

Die Resonanzfrequenzen werden vorzugsweise als Impedanzmessung mit einem Messsignal mit einer definierten Messspannung ermittelt. Hierbei wird die Frequenz des Messsignals innerhalb eines definierten Frequenzbereichs zur Bestimmung der Resonanzfrequenzen variiert. Der definierte Frequenzbereich für einen Vibrationsboden liegt im Bereich von etwa 35 bis 170 Hertz. In diesem Bereich wird das Messsignal beispielsweise in Intervallen beispielsweise von Terzen variiert und für jede Messfrequenz die Impedanz gemessen. Das Filter wird dann proportional zu dem gemessenen Impedanzverlauf eingestellt, wobei das Filter im Bereich einer Resonanzüberhöhung gedämpft wird.

Die Steuereinheit ist vorzugsweise mit einem Mikroprozessor eines das Tonsignal erzeugenden Gerätes koppelbar. Hierbei ist der Mikroprozessor zur Regelung des Verstärkers und/oder zur Steuerung und Auswertung der Messung der Resonanzfrequenzen und/oder zur digitalen Filterung des Steuersignals vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Steuereinheit und/oder das tonerzeugende Gerät einfach durch entsprechende Programmierung angepasst werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Skizze eines Vibrationsbodens mit Blockschaltbild einer Steuereinheit.
Die Fig. 1 lässt einen Vibrationsboden 1 erkennen, der als tragbare Multiplex- Sperrholzplatte ausgeführt ist. Der Vibrationsboden 1 wird mit Dämpfungselementen 2 auf dem Fussboden aufgestellt. Unterhalb oder oberhalb des Vibrationsbodens 1 ist eine elektromagnetische Schwingeinheit 3 angebracht, die im wesentlichen aus einem 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 Vibrationsboden 1 bewegt werden. Der passive Teil bildet das Gehäuse der Schwingeinheit 3 und ist fest an dem Vibrationsboden 1 angeschraubt.
Die Dämfungselemente 2 zum Aufstellen des Vibrationsbodens 1 bestehen im wesentlichen aus Kautschukfüssen 7, die mit einer Zwischenlage 8 aus einer mitteldichten Faserplatte (MDF) oder aus einer Lage aus Filz oder Gummi mit einer weiteren Lage aus Polyuretan-Schaum (PU) an dem Vibrationsboden 1 angeschraubt sind.
Die Ansteuerung der Spule 6 der Schwingeinheit 3 erfolgt durch ein Tonsignal 9, das tiefpassgefiltert 10 wird. Das Tonsignal 9 wird hierbei auf eine Frequenzbandbreite im Bereich von 35 bis 170 Hertz begrenzt. Der Bandbereich sollte in Abhängigkeit von der Art des Tonsignals 9 (Popmusik, Klassik, Spieleffekte oder Filmvertonung oder ähnliches) innerhalb der genannten Frequenzbandbreite ausgewählt werden.
Das tiefbassgefilterte Signal V_T wird anschließend mit einer Delimiterschaltung 11 amplitudenbegrenzt. An den Ausgang der Delimiterschaltung 11 ist ein Leistungsverstärker 12 geschaltet. Dieser Leistungsverstärker 12 ist notwendig, um die Spule 6 der Schwingeinheit 3 ansteuern zu können.
Da die Schwingeinheit 3 eine relativ hohe Induktivität hat und nicht an den Ausgang von Leistungsverstärkern 12 angepasst ist, ist eine Schutzdiodenschaltung 13 am Ausgang des Leistungsverstärkers 12 vorgesehen, um Strom- und Spannungsspitzen auszuregeln.
Das Tonsignal 9 wird über einen weiteren Verstärker 14 akustisch über einen Lautsprecher 15 wiedergegeben.
Erfindungsgemäß ist der Leistungsverstärker 12 unabhängig von der Lautstärkeregelung zur akustischen Wiedergabe des Tonsignals mit Regelungsmitteln 16 einstellbar. Die Intensität der Schwingung des Vibrationsbodens kann somit unabhängig von dem Lautstärkeeindruck eingestellt werden.
Weiterhin ist eine Resonanzmesseinheit 17 in die Steuereinheit 18 integriert. Die Resonanzmesseinheit 17 hat einen Frequenzgenerator zur Erzeugung eines Messsignals M mit einer definierten Messspannung und einer definierten Frequenz innerhalb des definierten Frequenzbereichs des Vibrationsbodens 1. Mit dem Messsignal M wird die elektromagnetische Schwingeinheit 3 angeregt und die Impedanz am Ausgang der Steuereinheit 18 gemessen. Die Frequenz des Messsignals wird dann in Abständen von Terzen innerhalb des definierten Frequenzbereichs variiert. Dabei weisen geringe Impedanzen auf die Resonanzfrequenzen des Vibrationsboden-Systems hin. Das Filter 10 wird in Abhängigkeit von den gemessenen Resonanzfrequenzen durch die Resonanzmesseinheit 17 so eingestellt, dass das Steuersignal für die elektromagnetische Schwingeinheit 3 im Bereich der Resonanzfrequenzen gedämpft wird. Auf diese Weise wird das Ausgangsverhalten der Steuereinheit 18 linearisiert und ein Klirren und Scheppern des Vibrationsbodens 1 bei einer Beaufschlagung mit Resonanzfrequenzen verhindert.
Die Steuereinheit 18 kann auch als Einschubmodul für ein tonerzeugendes Gerät, beispielsweise eine elektronische Spielekonsole, ausgebildet sein. Hierbei wird ein in dem elektronischen Gerät üblicherweise vorhandener Mikroprozessor ausgenutzt, um die Steuereinheit 18 mindestens teilweise zu steuern und digitale Signalverarbeitungsprozesse auszuführen. So kann bei der Messung der Resonanzfrequenzen beispielsweise die Auswertung der Resonanzsignale durch den Mikroprozessor erfolgen. Der Mikroprozessor kann zudem ein Resonanzsignal generieren, das Steuersignal für den Vibrationsboden digital filtern, den Verstärker regeln, etc.

Claims

1. Steuereinheit (18) für einen Vibrationsboden (1) zur mechanischen Übertragung von akustischen Schalleffekten auf einen Zuhörer, wobei der Vibrationsboden (1) mindestens eine elektromechanische Schwingeinheit (3) und eine mit der Schwingeinheit (3) gekoppelte Bodenplatte hat, und wobei die Steuereinheit (18) mit einem Verstärker (12) für ein akustisch wiedergegebenes Tonsignal (9) zur Ansteuerung des Vibrationsbodens (1) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (12) regelbar ist, um das Steuersignal für den Vibrationsboden (1) unabhängig von einer Lautstärkeregelung für das Tonsignal (9) einzustellen.

2. Steuereinheit (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) mit einer Resonanzmesseinheit (17) zur Messung der Resonanzfrequenzen des Vibrationsbodens (1), und einem Filter (16) zur Filterung des Steuersignals für den Vibrationsboden (1) gekoppelt ist, wobei das Filter (10) in Abhängigkeit von den gemessenen Resonanzfrequenzen so regelbar ist, dass das Steuersignal im Bereich der Resonanzfrequenzen gedämpft wird.

3. Steuereinheit (18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzmesseinheit (17) zur Impedanzmessung mit einem Messsignal (M) mit einer definierten Messspannung ausgebildet ist, wobei die Frequenz des Messsignals innerhalb eines definierten Frequenzbereichs zur Bestimmung der Resonanzfrequenz variiert wird.

4. Steuereinheit (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) mit einem Mikroprozessor eines das Tonsignal (9) erzeugenden Gerätes koppelbar ist und der Mikroprozessor zur Regelung des Verstärkers (12) und/oder zur Steuerung und Ausweitung der Messung der Resonanzfrequenzen und/oder zur digitalen Filterung des Steuersignals vorgesehen ist.

5. Steuereinheit (18) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) als Einschubmodul in eine elektronische Spielekonsole ausgebildet ist.