DE2916333A1 - Elektrisches horn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Horn, das durch Schwingenlassen einer Membran mit elektromagnetischen Mitteln einen Ton erzeugt.

Bei herkömmlichen elektrischen Hörnern wird eine Membran durch einen Elektromagneten in Vibration versetzt, der intermittierend durch die intermittierende Zufuhr elektrischen Stromes beaufschlagt wird, wodurch ein Ton hervorgerufen wird. Die Membran wird in ihre Ruheposition durch eine Rückführfeder irgendwelcher Art zurückgeführt.

Deshalb sollte die Stärke des Elektromagneten groß genug sein, um nicht nur die Luft derart zu verdrängen, daß ein Ton erzeugt wird, sondern auch so groß, um die Feder beeinflussen zu können. Dies bedeutet, daß ein schwerer und sperriger Elektromagnet erforderlich ist.

Insbesondere bei einem auf einem Schiff oder Boot montierten Horn, das üblicherweise zur Steigerung eines möglichst großen Ausbreitungsradius des Schalles so hoch wie möglich angeordnet sein sollte, spielen geringes Gewicht und begrenzter Raum eine wichtige Rolle.

Bei einem solchen herkömmlichen Horn wird der durch die Membran erzeugte Schall normalerweise verstärkt oder gerichtet durch eine

Horntrompete, in welche der Schall an deren Basis eingeleitet wird, und die eine Art Resonanzkammer schafft, welche den Schall verstärkt und in eine bestimmte Richtung lenkt. Ein derartiges Horn arbeitet dann am besten, wenn es in besonderer Weise im Hinblick auf den ankommenden Schall abgestaltet ist. Dies bedeutet, daß seine Abmessungen ganz genau im Hinblick auf die Wellenlänge (nicht der Frequenz) des von der Membran erzeugten Schalles gewählt sein müssen. Die Frequenz des von der Membran erzeugten Schalles wird durch die Oszillationsfrequenz der Kombination aus Membran, Rückführfeder und Elektromagnet bestimmt, wenn in üblicher Weise ein einfaches Rückführsystem herkömmlicher Art zum Beaufschlagen des Elektromagneten verwendet wird, wobei die Rückkehr der Membran in ihre vom Elektromagneten entfernte Position durch die Feder den Elektromagneten wieder beaufschlagt. Wählt man ein mehr ausgefeiltes System zum Erzeugen von dem Elektromagneten zuzuführenden Impulsen, so ist diese oszillierende oder "natürliche" Frequenz der oben genannten Kombination hier maßgeblich bezüglich des Bestimmens der Ausgangsfrequenz des Schalles. Deshalb kann der Schall oder Ton nicht von irgendeiner beliebigen Frequenz herkommen sondern muß eine ganz bestimmte, bevorzugte Frequenz aufweisen. Im praktischen Falle wird gemäß dieser bevorzugten Frequenz die Wellenlänge des ausgesandten Schalles berechnet, wobei für Umgebungslufttemperatur und -druck ein Mittelwert zugrundegelegt wird, die die Geschwindigkeit des Schalles und damit das Verhältnis von Frequenz und Wellenlänge des Schalles bestimmen. Insbesondere dann jedoch, wenn die Lufttemperatur von den angenommenen Werten abweicht, so verringern sich Lautstärke und Qualität des von dem Horn ausgesandten Schalles ganz wesentlich, da die Wellenlänge des Schalles, der bei der bevorzugten Vibrationsfrequenz der Membran ausgesandt wird, sich ändert; demgemäß ist sie den physikalischen Abmessungen der Horntrompete nicht gut angepaßt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Horn zu schaffen, das leicht und kompakt ist, wobei ferner keine Rückführfeder für die Membran erforderlich ist, die verschleißen oder ihre Elastizität verlieren könnte.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein elektrisches Horn gelöst, das eine Horntrompete umfaßt, ferner eine schwingende (oszillierende) Einheit, die eine Membran umfaßt, welche ihrerseits an der Basis der Horntrompete derart angeordnet ist, daß der von der Membran erzeugte Schall in die Horntrompete gelangt, und schließlich durch Anordnung zweier Elektromagnete, die derart angeordnet sind, daß sie auf die oszillierende Einheit einwirken und diese in einander entgegengerichteten Richtungen drängen.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein temperaturstabilisiertes Horn der oben genannten Bauart geschaffen, das ferner einen Regler umfaßt, der derart gestaltet und angeordnet ist, daß er die Elektromagnete alternierend und wiederholt beaufschlagt, daß ferner ein Impulsoszillator und ein Temperatursensor vorgesehen sind, deren letzterer die Impulsfrequenz, die von dem Impulsoszillator erzeugt wird, derart regelt, daß die Wellenlängen des von der Membran während der Oszillation in Abhängigkeit von der Beeinflussung der Elektromagneten ausgesandte Schall im wesentlichen unabhängig von der Lufttemperatur über einen gewissen Bereich ist.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt im Aufriß und teilweise in Schnittansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Hornes gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist ein vergrößerter Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie II - II von Figur 1.

Figur 3 ist ein Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie III - III in Figur 2.

Figur 4 ist ein Querschnitt entsprechend der Schnittlinie IV - IV in Figur 3.

Figur 5 zeigt ein elektrisches Schaltbild zum Betreiben des elektrischen Hornes gemäß der Figuren 1 bis 4.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bei dem in der Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäßen Horn erkennt man einen Schalltrichter 1 sowie einen Halsteil 2, der an das Basisende des Schalltrichters 1 angeschlossen ist. Halsteil 2 hat einen Flansch 3 an seinem anderen Ende. Flansch 3 ist in seinem mittleren Bereich mit einer Ringnut 3a versehen (siehe Figuren 2 und 3), in welche eine kreisscheibenförmige Membran 4 eingepaßt ist. Die Membran 4 ist durch einen Haltering 5 sowie durch Schrauben 6 am Flansch 3 des Halsteiles 2 gehalten.

Auf der nach oben gewandten Fläche der unteren Stützplatte 8 sowie an der nach unten gewandten Fläche der oberen Stützplatte 9 sind zwei Elektromagneten 12 und 13 montiert, und zwar durch Befestigen von deren Kernen 12a und 13a, die stationär sind, mittels Schrauben 14 und 15. Auf den Kernen 12a und 13a sind jeweils Spulen 12b und 13b aufgebracht und vervollständigen die einzelne Elektromagnet-Einheit.

Eine bewegliche Kernplatte 16 von rechteckiger Gestalt ist in dem Raum zwischen den beiden Elektromagneten 12 und 13 vorgesehen. Sie ist nachgiebig durch zwei Paare von Federplatten 18 gelagert, die ihrerseits an ihren anderen Enden durch Gewindespindeln 19 getragen sind, die ihrerseits in den Haltering 5 eingeschraubt sind.

Ein Kupplungsstab 17 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch eine Zentralbohrung 12c des Kernes 12a und verbindet die mittleren Bereiche der beweglichen Kernplatte 16 und der Membran 4.

Diese bewegliche Kernplatte ist zwecks zusätzlicher Unterstützung an ihren oberen und unteren mittleren Bereichen durch ein Paar zusätzlicher Schraubenfedern 20 und 21 gehalten. Diese letztgenannten sind in unteren und oberen Zentralbohrungen 12c und 13c der Kerne 12a und 13a angeordnet.

Die Elektromagnete 12 und 13 sind mit einem Deckel 22 abgedeckt, der einen Flansch 22a an seinem unteren Ende trägt und der am Flansch 3 des Halsteiles 2 durch Schrauben 23 befestigt ist.

Ein Thermistor zum Erfassen der Umgebungstemperatur ist an einem geeigneten Teil des Schalltrichters 1 befestigt und an einen im folgenden beschriebenen Impulsoszillator 25 angeschlossen.

Das elektrische Horn arbeitet in folgender Weise: eine Kraftquelle 27 wird eingeschaltet und die Spulen 12b und 13b alternierend und wiederholt durch die Wirkung des in Figur 5 veranschaulichten Kreises beaufschlagt.

Die Kraft von Kraftquelle 27 wird über den Schalter 26 sowie über Thyristoren 28 und 29 und dem Impulsoszillator 25 an die Spulen 12b und 13b übertragen. Dieser Oszillator 25 erzeugt einen Auslöseimpuls von rechtwinkliger Wellenform und von der gewünschten Frequenz. Dieser Impuls löst ein Gatter 28a des Thyristors 28 direkt aus sowie ein Gatter 29a des Thyristors 29 über einen Inverter. Somit werden die Thyristorgatter 28a und 29a in entgegengesetzten Phasen betätigt. Zwischen den Anoden der Thyristoren 28 und 29 ist ein Übertragungskondenser 31 geschaltet, so daß diese abgeschaltet werden, wenn sie eingeschaltet sind.

Auf diese Weise sind die Spulen 12b und 13b alternierend und wiederholt mit der gewünschten Frequenz beaufschlagt, und die bewegliche Kernplatte 16 wird alternierend von den Elektromagneten 12 und 13 angezogen und dabei Schall der gewünschten Frequenz erzeugt.

Die charakteristische Frequenz der gesamten Einheit, bestehend aus Membran 4, Federplatten 18 und Federn 20 und 21 ist derart bemessen, daß sie etwa gleich der mittleren Frequenz der gewünschten Frequenzen entspricht. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Frequenz des Impulsoszillators jedoch von Temperaturerfassungsthermistor 24 dergestalt bestimmt, daß die Wellenlänge des erzeugten Schalles annähernd konstant bleibt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Temperatur. Dies bedeutet, daß mit zunehmender Lufttemperatur die Frequenz des Oszillators 25 geringer wird, und umgekehrt. Bei einer solchen Anordnung ist der erzeugte Schall stets derart bemessen, daß er sich mit dem Schalltrichter 1 in guter Resonanz befindet. Es ließen sich weitere Möglichkeiten ausdenken, um diese Flexibilität bezüglich der Ausgangsschaltfrequenz noch zu steigern. So könnte ein Horn geschaffen werden, das verschiedene Tonlagen wie Harmonische einer fundamentalen erzeugt. Es würde ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen, die Frequenz des Oszillators 25 im Hinblick auf den Druck der Umgebungsluft zu korrigieren. Diese Korrektur läßt sich natürlich nur über einen gewissen Bereich vornehmen.

Das grundlegende Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Rückstellkraft für die Membran des elektrischen Hornes durch einen Elektromagneten anstelle durch lediglich einer Feder zu schaffen. Dieses Merkmal beinhaltet, daß ein Horn gebaut werden kann, das wesentlich mehr flexible Eigenschaften in Bezug auf den möglichen Bereich der Frequenzen des Schalles hat, den es aussendet. Das weitere Merkmal der temperaturbezogenen Stabilisierung der Wellenlänge des ausgesendeten Schalles nutzt dieses grundlegende Merkmal in vorteilhafter Weise aus, um ein elektrisches Horn größerer Lautstärke zu schaffen. Darüberhinaus sind die gesamten Betätigungsorgane wie die Elektromagnete 12 und 13 usw. von Deckel 22 und Membran 4 in oben beschriebener Weise abgeschlossen, so daß die durch die Oszillation der Membran 4 erzeugte akustische Energie zum Aussenden von Schall wirkungsvoll ausgenutzt werden kann.

Claims (3)

1. Elektrisches Horn, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die folgenden Elemente umfaßt:

a) einen Schalltrichter;

b) eine Membran, die an der Basis des Schalltrichters derart angeordnet ist, daß durch die Membran erzeugter Schall in den Schalltrichter eintritt;

c) zwei Elektromagnete;

d) eine oszillierende Kernplatte, die zwischen den Elektromagneten angeordnet und durch einen Verbindungsstab an die Membran angeschlossen ist; und

e) einen Regler, der derart gestaltet und angeordnet ist, daß er die Elektromagnete alternierend und wiederholt beaufschlagt.

2. Elektrisches Horn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillierende Kernplatte von Federplatten getragen ist.

3. Elektrisches Horn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler einen Impulsoszillator umfaßt, ferner einen Temperatursensor, der die Frequenz der von dem Impulsoszillator erzeugten Impulse derart regelt, daß die Wellenlänge des von der Membran während deren Oszillation in Abhängigkeit des Bewegens der Elektromagnete erzeugten Schalles im wesentlichen unabhängig von der Lufttemperatur über einen gewissen Bereich ist.