SE528998C2 - Högtalarsystem - Google Patents

Description

528 998 höja hörbarheten avsevärt.

Vill man förbättra ljudets utbredning ytterligare kan det relativt lätt reflekteras och brytas eftersom materialet för detta skall ha cylindriska ytor.

Den låga effekten per ytenhet hos högtalaren gör det möjligt att använda drivsystem med reducerad styrka t.ex. med reducerade magnetfält i elektrodynamiska drivsystem.

T.o.m. jordens svaga geomagnetiska fält kan användas efter att ha koncentrerats.

Kort beskrivning av figurema Högtalama av den långa och smala typen, benämns ibland bara högtalaren och högtalarelementet om inte missuppfattning kan uppstå. De beskrivas med hjälp av figurema: Fig. 1 visar från sidan ett exempel pà en horisontellt uppsatt lång och smal högtalare.

Fig. 2 visar högtalaren på Fig. 1 sedd uppifrån.

Fig. 3 visar en högtalare på en vägg i ett rum med reflexionsfritt golv, tak och motstående vägg.

Fig. 4 visar ljudintensiteten i ett rum från högtalare med sfärisk utbredning, cylindrisk utbredning och med plan våg.

Fig. 5 visar den långa och smala högtalaren i ett verkligt eller virtuellt rum och personers uppfattning av ljudkällans riktning.

Fig. 6 visar hur högtalaren används på tre ställen för att ge stereofonisk återgivning och personers uppfattning av de olika ljudkällomas riktning är indikerade.

F ig. 7 visar hur fördröjningselement mellan högtalarelement kan reducera utrymmet för stereohögtalare.

F ig. 8 visar vilka egenskaper vertikala högtalare har som stereohögtalare.

Fig. 9 visar hur ljudet kan reflekteras och riktas i en cylindriskt parabolisk vägg.

Fig. 10 visar hur ljudet reflekteras och riktas nedåt i en cylindrisk parabol på en vägg.

Fig. 11 visar hur ljudet bryts till plan våg genom brytning i ett ruteroid-prisma ( akustisk fokuserare, koncentrerare; konkavt profilerad platta, analogt med ljus: konvext prisma, om den vore rund konvex lins). _ F ig. 12 visar hur en fokuserare av anisotropt material koncentrerar cylindrisk ljudvåg till plan våg.

F ig. 13 och 14 visar heltäckande högtalare på en arena med ljudspridning horisontellt och koncentration vertikalt.

F ig. 15 visar hur högtalama passerar utskott på väggen och matas med tidsfördröjd signal. _ F lg. 16 visar hur indragen scen passeras och cylindriska paraboler gör plana ljudvagor, så att högtalarna utanför scenen kan tidsfördröjas och fasas ihop med högtalama pa scenen.

Fig. 17 visar hur högtalama passerar hinder på väggen med hjälp av högtalarelement, som matas med olika tidsfördröjd signal.

F ig. 18 visar hur högtalarelement placeras på väggen i en passage och matas med olika tidsfördröjd signal, så att rak fasfront uppstår.

F ig. 19 visar hur långa, smala och böjda högtalare placeras längs och tvärs vägg i en passage och matas med olika tidsfördröjd signal, så att vågor med böjd fasfront men ändå jämn ljunivå uppstår.

Fig. 20 visar hur högtalare och högtalarelment placeras på vägg och tak i en passage och matas med olika tidsfördröjd signal, så att böjd fasfront uppstår. _ Fig. 21 visar hur långa böjda högtalare och högtalarelment placeras på vägg i en sal, sa att virtuella stereofoniska ljudkällor uppstår då de matas med olika tidsfördröjd signal. 528 998 3 Fig. 22 visar hur cylindriskt paraboliska reflektorer och långa böjda högtalare och _ högtalarelment istället används i salen på Fig. 21, så att vågomas utbredning plattas till.

Fig. 23 visar hur ljudet från långa raka och smala högtalare reflekteras i en böjd cylindriskt parabolisk reflektor, så att virtuella stereofoniska ljudkällor uppstår.

Fig. 24 visar hur långa drivelement driver membran i form av pentagoner, hexagoner, trapetser och trianglar sammansatta till sfärisk eller halvsfärisk högtalare.

F ig. 25. visar högtalarelement med ökad Ijudspridning F ig. 26 visar ett högtalarsystem där ett drivsystem via ljudledare påverkar ett konkavt membran så att plan våg erhålls för ett stort tonomfàng.

F ig. 27 visar två långa membran från vägg till vägg matade på tvären med lalströmmefi. så att en kraft uppkommer på membranen beroende på att de omges av magnetfält fran långa spolar.

Fig. 28 visar en högtalare där membranet är en lång folie längs vilken tonströmmen går.

Den omges av ett magnetfält från strömmen i en spole, vars lindningsvarv är uttänjda till membranets längd.

Fig. 29 visar ett dubbelsnitt tvärs membranet och trâdama i spolen hos högtalaren på Fig. 28.

Fig. 30 visar två långsträokta membran mellan tre jämplattor, som tillför magnetfältet frán jåmstavar, flwdedare anslutna till jämplattoma.

Fig. 31 visar principen för hur de yttre fluxledama på Fig. 30 får sina magnetfält från jordmagnetiska fältet uppfångat med stora fluxfångare av t.ex. jämplåt eller band av transformatorplåt.

Fig. 32 visar hur fluxfångare kan tillämpas i ett högtalarsystem på jämvägsstationer, som har regnskydd på perrongema med plåttak av jäm.

Fig. 33 visar en delförstoring av högtalaren i Fig. 34.

F lg. 34 visar hur fluxfångamas magnetfält kan fördelas längs ett membran, som sträcker sig mellan fluxfångama. _ F lg. 35 visar hur magnetisk malm kan utgöra fluxfàngare liksom byggnationer av järn kring gruvor.

F ig. 36 visar hur fluxledare förgrenas för att ge magnetfält till ett antal luftspalter.

Beskrivning av högtalama _ En lång högtalare kan naturligtvis tillverkas enligt alla hittills kända principer, men en elektrodynamisk högtalare är oftast att föredra och kommer att vara utgångspunkt för beskrivningen.

Det som då behövs är luftgap med magnetiskt fält vari en ledare med ström ligger och påverkar ett membran, som har flexibla anslutningar till en låda eller en baffel.

För att även returledningen skall bli verksam behövs två luftgap, varför magnetiska kretsen byggs upp som på Fig. 1, som visar änden på ett horisontellt uppsatt högtalarelement och F lg. 2, som visar högtalarelementet sett uppifrån.

Bottnen på en U-balk av jäm består av ett bottenplattjäm 1. Sidoma består av sidoplattjämen 2 och 3. l U-balken på bottenplatljämet sitter en smal lång permanentmagnet 4 med ena polen mot bottenplattjåmet . På permanentmagnetens andra pol sitter en fyrkantig jämstång 5, som når upp till sidoplattjämens kant, men lämnar ett luftgap 6 mot dessa. 528 998 I luftgapen 6 ligger ledare i form av band 7 och 8 av ett lätt material t.ex. aluminium. Fig. 2 visar övre bandet 7 med många skåror 9 tvärs bandet i yttre halvan, som sticker upp ur luftgapet. Skåroma förhindrar att ström går i bandens yttre halva där de inte passeras av något magnetfält.

Strömmen ansluts via en anslutningstråd 10 i bandets början och går längs bandet i dess inre halva till andra änden av bandet där en anslutningstråd i regel ansluts till nästa högtalarelement.

Banden 7 och 8 hålls på rätt avstånd från varandra av en stav 11 av isolerat material mellan flikama 12, som uppstått i bandens yttre halva. Kraften, som uppstår från magnetfältet och strömmen, förs över till ett långt och smalt membran 13 via flikama 12 och staven 11.

Bandens flikar kan naturligtvis också vikas och fästas ihop isolerade, varvid staven 11 kan undvaras.

Membranets 13 kanter är fjädrande upphângt i t.ex. veckat material 14 och 15 i övre och undre skivoma 16 och 17, vilka via stavar 18 är fästa i U-balken 1, 2 och 3.

Magnetiska flödet kan också åstadkommas med ström i en spole i utrymmena 19 under banden 7 och 8. l en baffel eller låda kan ett antal högtalarelement enligt beskrivningen ovan fästas i skivoma 16 och 17. Elementen kopplas samman med anslutningstrådama 10. Tva yttre anslutningstrådar kortsluts och de andra ansluts ev. via en transformator till en audioförstärkare.

Funktionen hos långa och smala högtalare speciellt för stereofoniskt ljud behöver beskrivas på grund av annorlunda funktionssätt än konventionella högtalare, så att de nya tillämpningama blir uppenbara. F ig. 3 visar ett rum med tak, golv och motstående vägg akustiskt dämpade. En lång och smal högtalare 22 år placerad på väggen.

Sidoväggama, varav sidoväggen 20 syns, behöver inte vara reflexionsfria. Däremot är det en fördel att motstående vägg 21 är reflexionsfri.

Fig. 4 är ett diagram som visar ljudnivån i dB pà olika avstånd från olika högtalare. En ordinär rund högtalare med sfärisk utbredning avger en ljudnivå enligt linjen 23. Ljudnivån avtar med kvadraten på avståndet. En horisontell lång och smal högtalare längs hela väggen avger en ljudnivå enligt dubbellinjen 24. Ljudnivån avtar omvänt proportionellt med avståndet. En plan högtalare över hela väggen skulle avge en plan våg, som skulle ge konstant ljudnivå enligt linjen 25.

Den långa och smala högtalaren ger en avsevärd förbättring av ljudnivån på olika avstånd. Dessutom ger den en önskvärd konstant nivå tvärs över ett rum. Som visas på F ig. 5, där den långa och smala högtalaren 26 sitter på väggen till vänster, hör alla 3 personema 27, 28 och 29 ljudet komma rakt från vänster. Går man i rummet följer alltså ljudet med ända till hömoma, vilket är en stor fördel i t. ex. väntsalar och hörsalar.

Rummets väggar är ritade som gömda linjer, därför att det kan vara virtuellt d.v.s. 528 998 5 begränsat av ljudets utbredning". För att reducera ljudets' spridning' utåt sidoma kan gavlar 30 sättas på högtalaren. l och med detta finns det ett sätt att göra stereoåtergivnlng med distinkta riktningar varifrån ljudet kammar, oberoende av var manbefinner sig i rummet. Fig. '6 visar detta med 3 långa och smala högtalare på en vägg. Högtalaren 26 följer väggen och avger _ ljudet rakt fram. Högtalaren 31 har vänstra änden framskjuten, så att ljudet riktas något till höger. Högtalaren 32 har högra änden framskjuten, så att ljudet riktas något till vänster.

Alla åhörama 27, 28 och 29 får samma vinkel till de 3 ljuden oberoende var de befinner sig. Dessutom varierar ljudnivån mycket litet.

Om högtalama inkräktar på utrymmet kan man montera högtalarelementen 33 riktade i samma vinkel men i rad mot väggen och med tunna väggar mot gavlama som på F ig. 7.

Ljudet fördröjs mellan högtalarelementen med t. ex. en elektronisk fördröjare 34 mellan dem, så att vågfrcnten blir rak, men riktad snett framåt. Signalen går in i första högtalarelementet via en förstärkare 35 och till varje högtalarelement finns lämpligen förstärkare 36. Nu får alla åhörarna 27, 28 och 29 ytterligare en -ljudkålla i en ännu snedare riktning.

Om högtalarelementen t.ex. byggs från golv till tak i 3 rader 37, 38 och 39 kan stereofoniskt ljud av ljudkälletyp åstadkommas, som på Fig. 8, med ganska jämn ljudnivå i rummet eftersom utbredningen är cylindrisk Stor stereoeffekt uppkommer för 28 nära högtalama och liten stereoeffekt för 29 långt från högtalaren. Högtalaren 40 som sitter längs väggen gör att alla åhörare upplever att ljudet kommer från sidan.

Reflexioner av ljud från högtalare förvränger originalljudet. För att reducera reflexionema kan ljudet från långa och smala högtalare ges ändrad riktning för att gå längs sidoväggar, olv och tak. En lång högtalare från vägg till vägg ger ljud, som inte reflekteras i _ sidoväggama. För att även förhindra retlexioner i tak och golv kan ljudet koncentreras, sa att det löper jäms med tak och golv som på F ig. 9. Högtalaren 41 riktar där ljudet mot en cylindrisk parabol 42 på en vägg, så att ljudet följer tak och golv.

Cylindriska parabolen 42 behöver inte alltid täcka hela väggen, som på Fig. 10 och högtalaren 41 kan höjas något, så att ljudet riktas neråt mot åhörama, som då sitteri ett virtuellt akustiskt rum.

Ljudet från en lång högtalare kan i princip brytas ihop, som» på Fig. 11, genom-fokusering i ett ruteroidprisma 43 d.v.s. ett prisma där materialet sitter mellan två cylindrar.

En akustisk koncentrerare kan göras av t. ex cellplast Det är ett isotropt material. En konoentrerare där materialet är anisotropt, d.v.s. det leder ljudet bättre 'i »den önskade riktningen än vinkelrätt däremot, visas på Fig. 12. Den är uppbyggd av ett stort konkavt cylindriskt membran 44, som tar emot ljudvàgoma från en lång ooh smal högtalare 22 och för ljudet fram via ljudledare 45 av t. ex. plattor, stänger, rör, fackverk eller balkar till ett konkavt cylindriskt membran 46. Eftersom ljudledama blir längre utåt kantema på membranen och ljudhastigheten i dessa är högre än i luften, så ändras vågfrcnten från cylindrisk till t.ex. plan då den går uti luften.

Det år inte att hindra att ljudet också reflekteras av koncentreraren. 'Finnsvägg bakom 528 998 6 högtalaren kan den därför behöva förses med ljuddämpande material 47.

Ljuddämpande material 48 i cellema mellan membranen kan vara en fördel.

Fig. 13 och Fig. 14 visar en idrottsarena eller liknande med läktare 50 och plan 51. En _ lång högtalare skulle optimalt kunna gå i en brygga mitt över arenan, men för att inte bli utsatt för t.ex. vind, så är högtalaren 52 placerad under taket på den ena långsidan.

Ljudet riktas bakåt in på samma läktare och mot planen och motsatta läktaren. Ljudet mot läktama på kortsidoma kan med den flexibilitet, som en lång högtalare 52 har, riktas längs kortsidoma, och för att kompensera för spridningen görs högtalama där lämpligen bredare, så att ljudet koncentreras i höjdled. Som alternativ kan ljudet spridas med en breddning och sväng uppåt av högtalaren 53.

Finns utskjutande delar i ett rum såsom på Fig. 15, kan högtalare 55 och 56 placeras på rummets vägg och högtalare 57 på den utskjutande delen. Den långa och smala högtalaren 57 matas via en fördröjare 58 med den tid som ljudet tar att gå sträckan 59.

Beroende på om åhörama sitter eller står placeras högtalama -lärnpligen på en motsvarande varvid interferensen där högtalama har gemensam täckning reduceras. l konsertsalar vill man kanske att interferensen skall vara extra låg och det åstadkoms genom att Lex. göra plana vågor, så att olika högtalarsystem kan samverka där de angränsar till varandra. På Fig. 16 används cylindriskt paraboliska reflektorer 60 på scenen, 61* på höger flygel och 62 på vänster flygel. På scenen framför reflektorn och i dess brännlinje sitter en lång direktdriven högtalare 63 och på flyglama, som är närmare publiken, sitter fördröjt drivna högtalarna 64 respektive 65. -Högtalama 'tvingar varandra att avge plana rätt fasade vågor ända intill gränsytoma 66 och 67 för deras utbredningsområden. Ljudvågen från reflektom 60 styrs först av väggama till vänster och höger och skulle om ljudvågoma från reflektorema 61 och 62 inte funnits spridas åt sidoma. När ljudvågorna från 'reflektorema finns med kommer ljudtrycket från dessa längs gränsytoma 66 och 67 att fungera som en effektiv vägg så att ljudvågoma från reflektom 60 går rakt fram. Gränsytorna är då virtuella väggar för alla vågoma. Motsatta väggen 68 görs ljudabsorberande. l utrymmen där väggar 70, 71, 72 och 73 har olika vinklar där högtalama skall sitta, som på Fig. 17, används högtalarelement på väggama 71 och 72, som inte sitter tvärs den _ valda utbredningsriktningen. Signalema till högtalarsystemen och högtalama trdsfördröjs med fördröjama 76 så att rak vàgfront erhålls i rummet. Det hela blir då en virtuellt rak högtalare.

På F ig. 18 visas hur högtalarelement täcker väggama i en krokig gång där den streckade linjen 81 visar var personema går. Med lämplig tidsfördröjning och reflexionsdämpning 82 har fasfronten 83 emåtts, så att god hörbarhet erhålls.

Före ingången till gången sitter en rad högtalarelement 84 riktade till höger. De saknar tidsfördröjningar varför exempelvis en fasfront 87 till höger uppkommer för rimligt höga frekvenser. En åhörare kommer att uppfatta ljudet som en cylindrisk våg, som kommer från en lång högtalare 88. Det är en virtuell högtalare därför att »där finns ingen» högtalare.

Ljudet hörs även i andra riktningar än mot fasfronten 87 men är svagare. 528 998 En till synes enklare metod att sätta samman ljud i en gång med krökar och raka avsnitt finns påFig. 19. Gângen börjar längst ner med ett rakt avsnitt 90, där en cylindrisk parabolisk reflektor 91 sitter på vänster vägg med en rak högtalare 92 i brännlinjen.

Där gången svänger till höger 93 sitter horisontellt en lång krökt högtalare 94 byggd av svagt böjda eller raka högtalarelement. En rak högtalare skulle avge en ljudnivå, som sjunker med avståndet. Krökningen fokuserar ljudet, så att åtminstone inom ett visst avståndsområde blir ljudnivån konstant och passar bättre ihop med den plana vågen i det tidigare avsnittet 90, men också till nästa avsnitt 95, som är rakt och 'har en cylindrisk parabolisk reflektor 96 och en lång högtalare 97 till vänster.

Nästa avsnitt 98 är en krök till vänster. Där står till vänster en lång framåtböjd högtalare 99 med' kvartscirkelrundat membran och koncentrerar ljudet en bit utanför den motstàende böjda väggen. Det leder dock bara till att reduceringen av ljudnivån p.g. a. att högtalaren är smal -kompenseras av koncentrationen.

Den nästan konstanta ljudnivån passar till plana. vågen i raka avsnittet 95, men också till det sista avsnittet 101, som är rakt och har en cylindrisk parabolisk reflektor 102 och en rak högtalare 103 till vänster.

T. ex. konsertsalar kan få ljudintensiteten konstantare i salen genom att använda en svagt böjd lång och smal högtalare, som något koncentrerar ljudet. Som en följd därav bör salen vara avsmalnande.

Det kanske inte alltid är lämpligt att hålla fasfronten rak, så pà F ig. 20 är den avrundad framför en vrå 105 och en höma 106. I vrån sitter ett antal högtalarelement 107 koncentrerade, varför både tidsfördröjning 108 och dämpning 109 skall variera med placeringen för att vågoma skall samverka bäst för de personer som går genom passagen i spåren 110 och hör ljudet från fasfronten 111. Alla högtalarelementen på höman 106 har lidsfördröjning och dämpning, men det är inritat endast för ett element.

De båda samlingama av högtalarelement är exempel på virtuellt böjda högtalare. De tvärgående linjema i gången visar de olika områden som högtalarsystemen täcker.

Det kan vara enklare att placera en lång högtalare såsom pelare 112 i en nisch, eftersom den ensam klarar ett avsnitt där ljudspridning önskas.

Om man vill ha sterecljud av den typ som har ett fåtal punktkållor, så kan det åstadkommas med krökta långa högtalare 120 och ett antal högtalarelement 121 och 122, som på Fig. 21, riktade så att de ger en sfärisk eller ellíptisk våg med källan, markerad med en cirkel, långt bakom .högtalama Med hjälp av flera krökta långa högtalare 123 och 124, på figuren framflyttade för att synas, samt flera grupper av högtalarelement 125, 126, 127 och 128 erhålls flera ljudkällor.

Vänds raderna av högtalare mot en cylindriskparabolisk reflektor 130 på väggen, som på Fig. 22, erhålls en koncentration av ljudet i vertikalled. Om högtalarradema 131, 132 och 133 sitter i brännlinjen uppkommer en cylindrisk våg med cylinderaxeln vertikalt. En spegelbild av krökta högtalaren 131 visar hur ljudvågoma breder ut sig i rummet. Med en högtalarrad förskjuten till höger 134, 135 och 136 och en högtalarrad förskjuten till 528 998 8 vänster 137, 138 och 139 erhålls stereoeffekt.

För att slippa högtalarelement med fördröjningar av signalema kan en krökt cylindrisk parabolisk reflektor användas som på Fig. 23. Reflektom har sin vertikala krökningsakel 141 långt utanför rummet. En lång och smal högtalare 142 sitter i reflektoms brånnlinje.

Det kräver att parabelformen varierar längs reflektom så att fokalavståndet blir det rätta.

Ljudet hörs komma från vertikala centrumlinjen 143 ungefär halwägs till reflektoms krökningsaxel 141. En andra lång och smal högtalare 144 är vriden medurs kring en vertikalaxel och vrider då sitt ljud moturs, så att det förefaller att komma från vertikala centrumlinjen 145. En tredje lång och smal högtalare 146 är vriden moturs kring en vertikalaxel och vrider då sitt ljud medurs, så att det förefaller att komma från vertikala centrumlinjen 147.

Gigantiska sfäriska högtalare, som visas på F ig. 24, kan byggas av långa parallella högtalarelement sammansatta till hexagoner 150 och pentagoner 151. De kan pà sedvanligt sätt i sin tur approximera en sfär. Hexagonema och pentagonema kan vändas så att deras högtalarelement 152, som i flguren bara antyds med streckade linjer, tillsammans bildar polygoner, vilket eliminerar långa anslutningstrådar. Hexagonemas och pentagonemas ytor kan göras buktiga genom att läget hos membranema pa högtalarelementen modifieras tillräckligt för att en så perfekt sfär skall uppstå, att det inte uppkommer interferenser i ljudets diskant.

En lång och smal högtalare sprider ljudet bra eftersom den är smal, men mankan ganska lätt öka spridningen även till rundstrålande, vilket visas på Fig. 25. Där finns till att börja med långa parallella membran 13, som riktar ljudet i var sin riktning .

En lång företrädesvis permanent magnet 4 matar sitt flöde från sin ena långa sida, som ligger mot ena sidan på en lika lång flödesfördelande stäng 159, till mittremsan pa ett snedkantat plattjäm 160. Halva flödet går via ena sneda kanten och ett Iuftgap 6 till ett likadant och lika vänt plattjäm 161, men vridet något så att luflgapet blir jämntjockt.

Magnetfältet går ut genom den andra snedställda kanten och passerar ett likadant Iuftgap till en profilerat plattjäm 162 med snedställda kanter. Andra kanten på profilerade plattjämet 162 vetter i samma riktning, som den andra sidan på den flödesfördelande stången 159, så att fyrkantstånger 163 kan utan Iuftgap föra tillbaka magnetfältet till den sidan och sluta magnetfältet. Även andra sneda kanten på plattjämet 160 på permanentmagneten har en liknande magnetisk krets, vars magnetfält återmatas via de andra ändama på de fyrkantiga stängema 163. l luftgapen sitter ledare i form av T-profiler 164 med slitsar mot taket på T-et, så att inte ström kan gå där. Taken på T-na är fästa i membranen 13, vars kanter med elastiska remsor 165 år fästa i stöd 166 på utsidan av de snedkantade plattjämen 160. De yttersta remsoma 167 år fä-sta i omagnetiska reglar 168 på fyrkantiga stängemas 163 ändar.

De snedkantade plattjämen är fästa i skivor eller bågar 169 av omagnetiskt material mot fyrkantiga stângema 163. l de snedkantade plattjämen finns hål 170 genom vilka ljudvågoma från membranens baksida kan gå bakåt mellan bågama 169 och fyrkantiga stängema 163. 528 998 Tonströmmama matas in i de övre ledama och återgår genom de undre ledama.

Permanentmagnetema kan placeras var som helst i de magnetiska kretsama tex två permanentmagneter 171 och 172 i fyrkantiga stängema eller en permanentmagnet 173 i de snedkantade plattjämen.

Magnetiska flödet kan även åstadkommas med elektrisk ström, som går i en spole, som går i längsled kring profilerade stången 159, och har tvärsnitten 174 och 175.

Konstruktionsprincipen är flexibel, varför en rundstrålande högtalare, som t. ex. kan gå från golv till tak, illustreras med att bågen 169 får sluta sig till en ring på vilken flera snedkantade plattjärn fästs. Fortsatta uppbyggnaden inses lätt och är på gång i högtalarens översida 176. Då kan perrnanentmagnetema 177 sitta i snedkantade plattjämen eller också kan en slags toroidspole, som går i centrum med tvårsnittet 178 och i stöden med tvårsnitten 179, användas. Tonströmmen går då genom ledama och återvänder i närliggande snedkantade plattjäm, som dä mäste vara fästa i isolerande material.

Membranen till den långa och smala högtalaren kan göras styva genom att byggas som fackverk Membranet 13 kan göras böjt genom att placera en balk 180 utanpå mittlinjen och ytterligare en skiva 181 däröver och fästa ihop de längsgående kantema på skivorna.

Mellan plattoma kan också spant 182 placeras, varefter något som liknar en flygplansvinge uppstår.

Ljudledama i fokuseraren (mteroidprismat) på Fig. 12 kan föras tillbaka till drivsystemet i högtalaren för att göra ljudöverföringen effektivare, som på F ig. 26 där en högtalare, som avger en nästan plan våg, uppkommer. Den består av ett drivsystem 190 från tex Fig. 1 varifrån ljudledare 191 går fram till ett svagt konkavt cylindriskt membran 192. Membranet är i övre och nedre kantema fäst via flexibla remsor 193 till yttre kantema på ett övre respektive nedre membranfäste 194, 195. Membranfåstenas inre kanter är fästa i drivsystemet 190. Ljudhastigheten i fast material är mycket högre än i luften varför membranet blir nästan plant för att ge en plan våg. Högtalarstmkturen har flera resonanser, som kan dämpas t.ex. med uppstyvande kammar 196 och pinnar 197.

Ljudledama kan göras styvare genom att de får formen av master 198. De kan också bestå av rör 199 som mot membranet är cirkulärt och mot drivenheten är starkt elliptiskt.

Principen kan naturligtvis användas på t.ex. en rund högtalare, men tyngden hos membransystemet blir relativt drivkraften tyngre.

Efiersom varje del av en lång och smal högtalare bara behöver avge sitt ljudtryck till en tunn skiva av luften i rummet, så fordras inte så stora krafter på membranet. Då kan andra principer för kraftalstringen än de som hittills utnyttjats komma till användning.

En lång och smal högtalare kan tillämpa principer, som år alltför ineffektiva att användas i små högtalare såsom konhögtalare. Kraften mellan parallella strömförande trådar och band kan ge tillräckligt starkt ljud. Likaså' kan relativt svaga magnetfält i stora luftgap i tunna magneter kombineras med relativt starka strömmari band i luftgapet. 528 998 10 Ett brett membran, som drivs längs en linje, behöver vara styvt för att inte få dåliga egenskaper p.g.a. starka egenresonanser vid höga toner. Då är det en fördel att hela membranet ges krafter tex. elektrostatiska, magnetiska eller elektromagnetiska krafter.

En högtalare, som kan täcka hela det hörbara tonomfånget finns på Fig. 27. Den består av två spolar 201 och 202, som är glest lindade för att ljud skall kunna passera. Spolama ligger intill varandra. Uttagen är sammankcpplade 203 i ena änden. Uttagen 204 i andra änden matas med likström. Ett tillräckligt starkt magnetfält går då i den ena spolen och återvänder i den andra spolen utan att tråden i spolama blir orimligt tjocka eller varma.

För att magnetfältet skall bli homogent även i ändama på spolama träffar magnetfältet från den ena spolen en jämplåt 205 och gåri denna och rakt ut till den andra spolen. l spolama sitter ledande membran 206. Längs kantema på membranen sitter ledare 207 tjocka nog för att fördela tonströmmen tvärs membranen utefter hela deras längd.

Ledama till membranen är sammankopplade 208 t.ex. i serie, så att inmatningen av strömmen sker till anslutningama 209. Kraftverkan mellan membranets strömmar och spolamas magnetfält driver membranen i takt.

Det kan vara en fördel att strömmen i ett ledande membran gär i längsled och horisontellt.

Magnetfältet skall då gå vertikalt och återvända vertikalt. En- spole skall då ha långa horisontella trådar. Med plattor av jäm över och under spolama homogeniseras magnetfälten. Mellan dessa kommer returfältet att gå. Spolamas trådar behöver stagas.

Returfältet kan hjälpas fram med stag av jäm mellan jâmplattoma. Med permanentmagrteter i stagen eller spolar med likström kring stagen kan magnetfältet ytterligare stärkas. Spole kring allt kan reducera ytter magnetfält.

En lång och smal högtalare, vars funktion i grunden bygger på kraftverkan mellan strömmar visas framifrån pà F ig. 28 och med vertikalt dubbelsnitt (bakomliggande delar syns inte) på F ig. 29. Den är gjord av en cylindrisk spole 211, som ger vertikalt magnetfält och är tillplattad framifrån och bakifrån, så att lika långa horisontella trådar 212 uppkommer. lnuti spolen sitter ett membran 213, som är något kortare än trådama och lika högt som spolen. Tonström matas horisontellt genom membranet via vertikala skenor 214 i membranets kortsidor.

En likström fömtsätts tillföras spolen så att konstant magnetfält erhålls. En tonström förutsätts tillföras membranet, men man skulle i princip få samma effekt om strömmama bytte plats. lmpedansförhållandena favoriserar i regel det första matningssättet. Kryssen i trådamas tvärsnitt anger strömriktningen inåt papperet.

Membranet har flexibla fästen 215 i de långa kantema till en undre baffel 216 och övre baffel 217. Skenoma 214 är också i sina ändar fästa i bafflama. Trådama i spolen sitter fast i tvärgående isolerande stag 218. För att vända och homogenisera magnetfältet sitter plattor 219 av jäm över och under membranet och spolen. lhop med isolerande stagen 218 sitter stag av jäm 220, som går mellan jåmplattoma 219. Stagen står oregelbundet för att inte alla trådama skall få samma resonansfrekvens. Magnetfältet återvänder genom stagen och luften, vilket kan underlättas med spolar 221 med likström eller 528 998 11 permanentmagneter 222 i stagen.

Alla magnetiseringsmöjlighetema behöver inte användas samtidigt.

På F ig. 30 visas hur tre plattor 219 över varandra fått rollen att tillföra magnetfält.

Plattoma får flödet från tre stänger 227, 228 och 229, som kommer utifrån. En stång 228 tillför en nordpol till mittenplattan. Två stänger 227 och 229 tillför sydpoler till den undre resp. den övre plattan. Mellan plattoma går då flöden i motsatta riktningar där membran 213 med tonströmmar gående i motsatta riktningar sitter. Genom att kupa membranen och fixera kupningen med tunna stag och tippa övre och undre plattorna kan ljudvagoma med diskanttoner spridas. Flödena kan tillföras från permanentmagneter eller elektromagneter, men det finns en mera fascinerande metod att tillföra magnetfältet. .lordmagnetiska fältet är svagt, men kan ändå användas i en högtalare och med fördel i en lång och smal högtalare.

Ett mycket stort membran, som med fördel är genomskinligt, förses med trådar eller band med jämna mellanrum. De parallellkopplas och en returledning införs. Tonstrommen matas in i trådama och returledningen.

Naturligen spänner man upp membranet vertikalt. På 60 breddgrader lutar magnetfältet 70 grader mot marken, varför membranet får god akustisk verkan med horisontella trådar.

Vid ekvatom skall trådama gå vertikalt och membranet sitta i nord ~ sydlig riktning.

Trådama är lämpligen supraledande.

En lång och smal högtalare, som utnyttjar jordmagnetiska fältet, blir effektiv därför att magnetfältet låter sig koncentreras.

Om jordmagnetiska fältet fångas aven fluxfångare av en jämplåt 231 som på F ig. 31 med stor yta och sedan förs vidare med en fluxledare av en jämstäng 232 till en fluxplatta av en liten jämplåt 233 till ett luftgap 234 där det ledande membranet 235 sitter och till en annan fluxplatta av en liten jämplåt 236, en andra fluxledare av en jämstäng 237 och en andra fluxfångare av en stor jämplåt 238, så ökar magnetfältet i luftgapet nästan i proportion till stora och lilla jämplåtamas ytor, under förutsättning att permeabiliteten hOS jämstången är mycket stor.

Denna princip tillämpas på en lång högtalare på en perrong på en jämvägsstation.

Perrongen 241 visas i snitt på Fig. 32. På perrongen står ett långt tak 242 på pelare.

Taket skall vara fluxfångare och täcks därför med jämplåt 243. Jordmagnetiska fältet antas vara nära lodrätt. Jordmagnetiska fältet 244, som fångas av jämplåten på taket, förs, som syns på förstorlngen Fig. 33 med en fluxledare av ett längsgående horisontellt vinkeljäm 245 ner till en fluxplatta av en övre horisontell jämstång 246, som har ett luftgap med membran 247 till en andra fluxplatta av en undre horisontell jämstâng 248.

Med jämna mellanrum går från undre jämstången fluxledare 249 av t.ex. buntar av band av transformatorplàt längs pelama 250 och i perrongen till undersidan 251 på rälema 252, som utgör den andra fluxfångaren. Jordmagnetiska fältet går från rälema ner i marken 253. 528 998 12 För att rikta och förstärka ljudet åstadkoms ett cylindriskt hom med en platta 254 från undre jämstången och en bit nedåt samt en profil 255 från övre jämstången. Profilen har det tvärsnitt, som ger homet den önskade formen tex. ränna med plana sidor, ränna med exponentiellt ökande öppning eller som på figuren en ränna sammansatt av cirkulärt cylindriska ytor.

Skulle jordens magnetfält 261, som på Fig. 34, vara nära horisontellt kan fluxledama 262 och 263 också utgöra de plattor mellan vilka membranet sitter, eftersom fluxledama blir horisontella. Två jämplåtar 264 och 265, vilka kan sitta på var sin vägg vända mot norr och söder matar flöde till fluxledama, som trappas av i tjocklek allteftersom flödet går över till luftgapet 266 där ett långt ledande membran 267 sitter. Olika satt att föra över flödet från fluxledama till jämplåtama visas.

När jordens magnetfält varken är nära lodrätt eller nära vertikalt kan mellanting och kombinationer av de nämnda lösningama användas. Så kan t.ex. olika delar av taket på en perrong förses med jämplàt, medan mellanliggande delar förses med icke magnetisk material. Där kan magnetfältet tas ut för koncentrering i ett luftgap.

Där jämmalm, magnetit finns nära marken kan den utgöra fluxfångare 271, som på F ig. 35, genom att en fluxledare 272 borras in i malmen och går upp till en fluxplatta 273.

Magnetfältet gär förbi det ledande membranet 274 till en andra fluxplatta 275 och via en andra fluxledare 276 till en andra fluxfångare 277 som t.ex. ett uppfordringsverk eller linbana. Detta är ett exempel på ett tillfälle då högtalare kan placeras och riktas att avge ljud underifrån.

Fördelningen av fångat flöde kan liknas vid ett elektriskt nät t.ex. ett ställverk med skenor.

Det framgår av F ig. 36, som visar ett tvärsnitt av en lång högtalare, som sprider ljudet tvärs högtalaren. Där kommer flödet in från vänster från en vänstra fluxfångare via en fluxledare 280 och fördelas pä fyra klena fluxledare 281, 282, 283 och 284 innan det når fyra vänstra fyrkantiga stänger 285, 286, 287 och 288. Där passerar flödena luftgap till ett spegelvänt nät av fluxledare. Det nätet börjar med fyra högra fyrkantiga stänger. I luftgapen placeras ledare med tonström. Ledama, som inte visas, driver var sitt membran. Magnetfältet går sedan från högra stängema via var sin fluxledare till gemensam fluxledare och ut till höger till en högra fluxfångare.

Claims (20)

528 998 13 Patentkrav

1. Högtalarsystem för rum k ä n n e t e c k n at av en eller flera långa och för frekvensomfånget lagom smala högtalare företrädesvis hopsatta av relativt korta högtalarelement med membran till hela sin längd och gående mellan begränsningar" t.ex. från vägg till vägg eller golv till tak, vilket medför att ljudvågor som är mycket nara cylindriska avges i hela utrymmet.

2. Högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av att utrymmet, som täcks med cylindriska vågor frän en eller flera långa och smala högtalare begränsas av _ cylindriska vågen i sig, gavlar på högtalarsystemet, sceners vänstersida till högersida, estraders och arenors kanter, skådeplatsers begränsningar, perrongers och o vänthallars början och slut samt avsmalnande rum och expanderande rum da högtalaren görs böjd.

3. Högtaiarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av att en vriden cylindrisk vågfront approximativt åstadkoms med en rad av högtalarelement med frontema vridna | samma vinkel matade med signaler tidsfördröjda i steg, som motsvarar tiden för en ljudvåg att gå mellan änden på ett element och till änden på nästa element och att approximationen förfinas genom att högtalarelementen ges samma akustiska axel i sina cylindriska vågor genom att elementen ges en bredd, som okar med deras avstånd från axeln och att approximationen förfinas ytterligare genom att högtalarelementens membran ges formen av en del av en cylinderyta, som ansluter till den önskade cylindriska vägens form på fronten.

4. Högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av att två långa och smala högtalare går mellan begränsningarna och har sina fronter i olika vinklar, så att de avger vågor, som för alla åhörare hörs komma från ljudkällor under samma inbördes vinkel och som därför ger samma stereoeffekt av vinkeltyp för alla oberoende av var de befinner sig inom högtalamas täckningsområde.

5. Högtalarsystem enligt 1, 2 och 3 k ä n n e t e c k n at av att högtalarsystemen sitter väsentligen i brännlinjen bakom en långsträckt fokuserare t.ex. av lätta olika breda skivor mellan cylindriska membran.

6. Högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av att högtalarna och högtalarelementen i sammansatta rum görs långa och inåtböjda så att de tillsammans med raka högtalare åstadkommer ljud med inom rimliga krav sammanhängande fasfronter.

7. Högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n a t av att högtalaren sitter framför u reflektor av parabolisk cylinderyta och omformar ljudet till en i det närmaste plan vag.

8. . Högtalarsystem enligt 1, 2 och 3 k ä n n et e c k n at av att högtalarna och högtalarelementen tillsammans åstadkommer ljud med inom rimliga krav sammanhängande fasfronter med stereoeffekter av alla slag 528 998 141 genom att högtalama och högtalarelementen placeras fristående, på raka, vinklade och/eller utskjutande väggpartier, tak och/eller golv, orienteras horisontella, vertikala och/eller lutande, utformas kupade, breddade, utåtböjda, inätböida, uppdelade i element och tidsfördröjda samt att fasfronterna modifieras med spegling i raka, inåtböjda och/eller utåtböjda reflektorer och brytning i fokuserare.

9. Högtalarsystem enligt 8 k ä n n e t e c k n at av att placeringen, orienteringen, utformningen, tidsfördröjningen och modifieringen i reflektorer och fokuserare görs för att åstadkomma virtuella ljudkällor, som är både punktformade och linjeformade och kan finnas var som helst såsom bakom, på sidan om, hitom, över och under de verkliga ljudkällorna.

10. Högtalarelement av elektrodynamiskt slag till högtalarsystem enligt 1 k ä n n et e c k n at av en långsträckt permanentmagnet med magnetiseringen på tvären liggande med ena polen längs mittlinjen på ett bottenplattjärn och andra polen längs mittlinjen på en fyrkantig stång med luftgap åt sidoma mot plattjäm, som ligger på kanterna till bottenplattjärnet, som är fäst vid ett glest bakstycke med gavlar, som när upp till och är flexibelt fäst vid kanterna på ett membran på vars mittlinje två platta ledare med sina fingerskurna ena kant är fästa och sticker ner i luflgapen med sin hela kant.

11. Högtalarelement till högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av magnetisk krets som driver ett flöde på tvären genom ett antal plattjärn med sneda kanter, vilka kanter överför magnetfältet via plana luftgap till varandra och bildar cylinder med bâgformad generatris, vars cylinderkanter sluter magnetfältet via struktur av jäm och är magnetiserad på något känt sätt; ledare av band med ena kanten flikad för att förhindra längsgående tonström och med andra kanten liggande i luftgapen och med flikama vikta; samt långsträckt membranstruktur, fäst i banden via vikta flikarna, bestående av buktiga plattor med mellanliggande balkar och spant av lätt material såsom balsaträ.

12. Högtalarsystem enligt 1 k ä n n e t e c k n at av att det är uppbyggd av långa och smala högtalarelement sammansatta till t.ex. femkantiga och sexkantiga ytelement med ledama och magnetema arrangerade så att, då ytelementen i sin tur är sammansatta till sfär approximerad med polyeder, ledama kan sammankopplas till _ ringar.

13. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n a t a v att det består av ett långsträckt drivsystem vars rörelse förs fram till ett membran med hjälp av ljudledare såsom stänger, rör, balkar, fackverk, och plattor. 528 998 15

14. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n at a v att två långa intill varandra _ liggande parallella spolar matade med likström alstrar gemensamt magnetfält, vilket i vändningen i spolamas ändar homogeniseras med järnplattor samt långa ledande membran liggande inuti spolarna matade med tvärgående tonström i motsatta riktningar.

15. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n at a v en kort spole med långsmalt tvärsnitt matad med likström alstrar ett magnetfält vari sitter ett långt ledande membran matad med längsgående tonström och att utanför spolens ändar sitter plåtar vilka koncentrerat vänder magnetfältet när det går tillbaka i ferromagnetiska stavar magnetlserade på något känt sätt utanför spolen.

16. Högtalarelement enligt 1 k å n n e t e c k n at a v att ett långsträckt membran med längsgående tonström liggeri ett magnetfält mellan två längsgående ferromagnetiskaplattor, som sammanbinds med permanentmagneter och att magnetfältet homogeniseras med spole med likström kring högtalarelementet.

17. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n a t a v att ett långsträckt membran med längsgående tonström driver en långsträckt impedansanpassare såsom tva långsträckta skivor med exponentiellt böjda tvärsnitt och liggeri ett magnetfält mellan två längsgående ferromagnetiska plattor, som från utsidan matas med magnetfält via fluxledare företrädesvis av bunt av band av transformatorplåt från fluxfångare såsom plattor, plåttak, master, kontaktbryggor, linbanor och malmfyndigheter, som tar upp geomagnetiska fält såsom jordmagnetiska fältet.

18. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n at a v att det drivs av drivsystem såsom piezoelektriska, elektromagnetiska, elektrostatiska och pneumatiska.

19. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n at a v att det är approximerat med hjälp av tätt sittande konhögtalare.

20. Högtalarelement enligt 1 k ä n n e t e c k n a t a v ett ledandelsupraledande membran matat med tonström är uppsatt i geomagnetiskt fält.