DE2925134A1 - Ear protecting muffs - have microphone sound reproducer and amplifier to regulate sound reaching ear - Google Patents

Ear protecting muffs - have microphone sound reproducer and amplifier to regulate sound reaching ear

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Abstract

Ear muffs which protect the ears from excessive noise have the disadvantage that they produce a sensation of isolation. In some active systems a compensating sound is produced which, however, suffers from resonance effects. This device introduces an almost continuous note in the earmuffs which is independent from the external noise. A microphone (3) in the space between the muffs and the ear picks up some external noise and the compensating note emitted by a small sound reproducer (2) included in the same space. The total sound level is regulated by a small battery driven amplifier (4) in the muffs which may be preset to any tolerable sound level. The system thus is independent of phase shifts and resonance effects.

Description

GehörschutzvorrichtungHearing protection device

Gegenstand der Erfindung ist eine vor dem menschlichen Ohr angeordnete Gehörs chutzvorri chtung, welche aus eineRDSchaligeber und einen Schallempfänger tragenden Abstandsmittel sowie einer elektrischen Schaltung besteht.The subject of the invention is one arranged in front of the human ear Hearing protection device, which consists of an RDS bell transducer and a sound receiver supporting spacer and an electrical circuit.

Als Gehörschutzvorrichtungen werden vorzugsweise am Ohr und/oder Kopf dicht anliegende Schutzkappen verwendet, die mit schalldämmenden Material ausgekleidet sind. Da die Schalldämmung stark von der Frequenz des Störschalls abhängig ist und im tieffrequenten Bereich eine ausreichende Schalldämmung nur schwer zu erreichen ist, sind bereits Verfahren angegeben worden, die beschriebene sogenannte passive Dämmung durch aktive Maßnahmen zu ergänzen.Hearing protection devices are preferably used on the ear and / or head Close-fitting protective caps are used, which are lined with sound-absorbing material are. Since the sound insulation is heavily dependent on the frequency of the background noise and It is difficult to achieve adequate sound insulation in the low-frequency range is, methods have already been specified, the so-called passive described To supplement insulation with active measures.

In der DE-OS 24 01 523 ist eine Einrichtung offenbart, bei welcher der Störschall durch ein Mikrofon aufgenommen und elektronisch aufbereitet dem Ohr über einen Schallgeber als Kompensationssignal zugeführt wird. Auch in der DE-OS 20 06 354 und in der DE-OS 25 02 536 sind Wege aufgezeigt, wie der Stör- bzw. auch der Nutzschall über eine elektroakustische Obertragungsstrecke zu dem mehr oder weniger vollkommen durch eine Schutzkappe abgeschlossenen Ohr gelangen kann. Durch diese Maßnahmen soll auch das unangenehme Gefijhl der Abgeschlossenheit für den Träger gemindert werden. Eine Zuführung von Informationen über den in der Schutzkappe eingebauten Schallwandler ist ebenfalls möglich.In DE-OS 24 01 523 a device is disclosed in which the background noise is picked up by a microphone and electronically processed to the ear is supplied as a compensation signal via a sound generator. Also in the DE-OS 20 06 354 and in DE-OS 25 02 536 ways are shown how the Stör- or also the useful sound via an electroacoustic transmission line to the more or less can reach the ear, which is closed off completely by a protective cap. By These measures should also reduce the uncomfortable feeling of isolation for the Carriers are reduced. A feed of information about the in the protective cap built-in transducer is also possible.

Bei den bekannten Verfahren wird über eine durch Schallempfänger, OenrVerstärker und e*#Schallgeber gebildete Obertragungsstrecke ein Kompensationssignal dem Ohr zugeführt. Die Anatomie des Ohres, die Anordnung des Schallgebers sowie die Ausbildung und Abdichtung der Schutzkappe verändern jedoch den Frequenz- und Phasengang des Störschalls auf den Weg zum Ohr so nachhaltig, daß die Kompensationsbedingungen kaum zu erreichen sind und die aktive Schalldämmung mangelhaft wird. Eine Gehörschutzkappe wirkt als Helmholtzresonator mit Resonanzfrequenzen und Dämpfungen, welche von Träger zu Träger durch unterschiedliches Aufsetzen und dadurch bedingte nicht definierte Undichtigkeiten unbestimmt sind.In the known method, a sound receiver, OenrVerstärker and e * # Sounder form a compensation signal supplied to the ear. The anatomy of the ear, the placement of the sounder as well however, the formation and sealing of the protective cap change the frequency and The phase response of the interfering sound on the way to the ear is so lasting that the compensation conditions can hardly be reached and the active sound insulation is inadequate. A hearing protection cap acts as a Helmholtz resonator with resonance frequencies and attenuations caused by the carrier to carrier by different putting on and not caused by it defined Leaks are indefinite.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine aktive Gehörschutzvorrichtung zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet und auch zur Verbesserung passiver Gehbrschutzsysteme beiträgt, indem ein nahezu konstanter, ierträglicher und von der Intensität des Störschalles unabhänglycr Schallziegel vor dem Ohr erzeugt wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgebe mit einer ½&ehörschutzvorrichtung der oben beschriebenen Art dadurch gelost, daß der Schallgeber und der Schallempfänger akustisch eng miteinander gekoppelt durch das Abstandsmittel nahe dem Ohr angeordnet sind und mit der elektronischen Schaltung einen geschlossenen Wirkungskreis bilden.The object of the invention is to provide an active hearing protection device to create that avoids the disadvantages shown and also to improve passive hearing protection system contributes by providing an almost constant, more tolerable and independent of the intensity of the interfering sound, sound tiles are generated in front of the ear will. According to the invention, the task is with a ½ & ear protection device type described above solved by the fact that the sounder and the sound receiver Acoustically closely coupled to one another by the spacing means arranged close to the ear and form a closed circuit with the electronic circuit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Schallschutzeinheit sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the invention and a soundproofing unit are described in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiexs und einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen Fig. 1 im Prinzip den Stand der Technik Fig. 2 eine Gehörschutzvorrichtung nach der Erfindung Fig. 3 eine systematische Darstellung des in der Gehörschutzvorrichtung ausgebildeten Regelkreises Fig. 4 eine Abwandlung der Gehörschutzvorrichtung In Fig. 1 ist im Prinzip die Arbeitsweise bisher bekannter aktiver Gehörschutzvorrichtungen dargestellt. Ein Abstandsmittel 1 trägt einen vor dem Ohr angeordneten Schallgeber 2, der letztes Glied einer im weiteren von dem Schallempfänger 3 und einer elektronischen Schaltung 4 gebildeten elektroakustischen Obertragungsstrecke ist. Das Abstandsmittel 1 kann eine dicht am Kopf des Trägers abschließende und mit geeigneten Dämpfungsmaterial ausgekleidete Schutzkappe sein. Der Störschall Z erreicht das Ohr über die mehr oder weniger dämmende Schallkappe 1 sowie über Undichtigkeiten am Kopf. Ferner wird der Störschall, wobei Nutzsignale nicht ausgeschlossen sind, über die elektoakustische Obertragungsstrecke 2, 3 und 4 dem Ohr als Kompensationssignal, also phasengedreht, zugeführt.The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment and described in a drawing. 1 shows in principle the prior art. 2 shows a hearing protection device according to the invention. FIG. 3 shows a systematic representation of the control circuit formed in the hearing protection device FIG. 4 is a modification of the hearing protection device In Fig. 1, the principle of operation is known so far active hearing protection devices shown. A spacer 1 carries one forward the ear arranged sounder 2, the last member of a further of the Sound receiver 3 and an electronic circuit 4 formed electroacoustic Transmission path is. The spacing means 1 can be close to the head of the wearer be a final protective cap lined with suitable damping material. The interfering sound Z reaches the ear via the more or less insulating sound cap 1 as well as leaks in the head. Furthermore, the background noise, with useful signals are not excluded via the electroacoustic transmission line 2, 3 and 4 fed to the ear as a compensation signal, i.e. phase-rotated.

Die erfindungsgemäße Anordnung der in der Fig. 1 gezeigten Elemente wird in Fig. 2 dargestellt. Hier befinden sich der Schallgeber 2 und der Schallempfänger 3 akustisch eng miteinander gekoppelt in der Nähe des Ohres durch ein Abstandsmittel 1 gehalten. Dieses kann in vorzugsweiser Ausgestaltung eine Schallschutzkapsel bekannter Bauart oder auch die Schale eines geschlossenen Kopfhörers mit einem abdichtenden Ohrpolster sein. Der Störschall Z erreicht in der bereits beschriebenen Weise das Ohr und die vor demselben angeordneten elektroakustischen Wandler. Aufgabe der Erfindung ist es, den Störschall um einen bestimmten Betrag zu dämpfen bzw. den Schalldruck in nächster Nähe des Ohrs klein und unabhängig vom Störpegel nahezu konstant zu halben.The inventive arrangement of the elements shown in FIG is shown in FIG. The sound generator 2 and the sound receiver are located here 3 closely acoustically coupled to one another in the vicinity of the ear by a spacing means 1 held. In a preferred embodiment, this can be a soundproof capsule known Design or the shell of a closed headphone with a sealing Be ear pads. The interfering sound Z achieves this in the manner already described Ear and the electroacoustic transducers arranged in front of it. Object of the invention is to attenuate the background noise by a certain amount or the sound pressure in the immediate vicinity of the ear becomes small and almost constant regardless of the noise level half.

Durch die Kopplung von Schallgeber und Schallempfänger vor dem Ohr bildet sich über die elektronische Schaltung 4,die im einfachsten Fall ein Verstärker sein kann1 ein geschlossener Wirkungskreis aus.By coupling the sounder and sound receiver in front of the ear is formed via the electronic circuit 4, which in the simplest case is an amplifier can be 1 a closed sphere of activity.

-Regelungstechnisch betrachtet und mit den Begriffen der Regelungstechnik beschrieben entspricht der Raum vor dem Ohr mit den elektroakustischen Wandlern der Regelstrecke S in Fig. 3. Auf diese Regelstrecke S wirkt der Störschall Z als Störgröße. Die Regelgröße kann alternativ entweder die in der Gehörschutzvorrichtung durch die Erfindung bewirkte Dämpfung sein oder der sich vor dem Ohr einstellende Schalldruck P. Durch eine geeignete Einstellung der elektronischen Schaltung 4 - hier als Regler R angegeben - kann die jeweilige Regelgröße stabilisiert werden. Durch diese Anordnung ist es unbeachtlich, mit welchen Phasendrehungen und Resonanzeffekten der Störschall in den Raum vor dem Ohr gelangt. Innerhalb des Regelbereichs der Vorrichtung erfolgt eine Stabilisierung auf den gewünschten Dämpfungswert oder Schallpegel.- Regarding control technology and using the terms of control technology described corresponds to the space in front of the ear with the electroacoustic transducers the controlled system S in Fig. 3. On this controlled system S, the noise Z acts as Disturbance. The controlled variable can alternatively either be that in the hearing protection device the attenuation brought about by the invention or the attenuation that occurs in front of the ear Sound pressure P. By a suitable setting of the electronic circuit 4 - specified here as controller R - the respective controlled variable can be stabilized. This arrangement makes it irrelevant with which phase rotations and resonance effects the background noise gets into the room in front of the ear. Within the control range of the The device is stabilized to the desired damping value or sound level.

Um den Regler - also die elektronische Schaltung 4 - der Regelstrecke anpassen zu können, das heißt , die Eigenschaften der elektroakustischen Wandler und des Abstandsmittels zu berücksichtigen, können in vorteilhafter Weise einstellbare Hoch- und/oder Tiefpässe sowie ein Pegelsteller in der elektronischen Schaltung 4 eingeschaltet sein. Diese Ausführungsform entspricht in bekannter Weise einem elektronischen PID-Regler Zweckmäßig werden zwei Gehörschutzvorrichtungen nach der Erfindung zum Beispiel durch einen Kopfbügel miteinander verbunden, so daß sich eine Schallschutzeinheit in der Art eines Kopfhörers ergibt. Die einzelnen Gehörschutzvorrichtungen können jedoch in die Seiten eines Schutzhelms eingebaut werden.To the controller - i.e. the electronic circuit 4 - of the controlled system to be able to adapt, that is, the properties of the electroacoustic transducers and to take into account the spacing means can advantageously be adjustable High and / or low pass filters and a level control in the electronic circuit 4 must be switched on. This embodiment corresponds to one in a known manner electronic PID controller. It is advisable to use two hearing protection devices according to the Invention, for example, connected to one another by a headband, so that results in a soundproofing unit in the manner of a headphone. The individual hearing protection devices however, can be built into the sides of a hard hat.

Da eine Abdichtung am Ohr oder am Kopf des Trägers durch das Abstandsmittel nicht notwendig ist, ist die Erfindung nicht auf schalldichte Gehörschutzkappen als Abstandsmittel beschränkt. Vielmehr kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Halter für die elektroakustischen Wandler und als Abstandmittel auch ein schalldurchlässiges offenes Element, beispielsweise eine Schaumstoffscheibe in der Größenordnung des Ohres verwendet werden. Die elektroakustischen Wandler 2 und 3 sind, wie in Fig. 4 gezeigt, in das Schaumstoffmaterial eingebettet, das von einer Haube 5 gehalten wird, in der sich die elektronische Schaltung 4 befindet. Ein Kopfbügel 6 verbindet in bekannter Weise zwei solchermaßen gebildete Systeme zu einer Schallschutzeinheit. Die Betriebsspannungsversorgung für die elektronische Schaltung kann in bekannter Weise und wie hier nicht gezeigt zu werden braucht, durch beispielsweise in der Haube der Schaltung zugeordnete kleine Batterien erfolgen.As a seal on the wearer's ear or head by the spacing means is not necessary, the invention does not apply to soundproof earmuffs limited as a spacer. Rather, in a further embodiment of the invention as a holder for the electroacoustic transducer and as a spacer also a sound-permeable one open element, for example a foam disc of the order of magnitude of the Ear can be used. The electroacoustic transducers 2 and 3 are, as shown in Fig. 4, embedded in the foam material held by a hood 5 in which the electronic circuit 4 is located. A headband 6 connects in a known manner two systems formed in this way to form a soundproofing unit. The operating voltage supply for the electronic circuit can be known in Manner and as need not be shown here, by for example in the Small batteries assigned to the hood of the circuit are made.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, leichte, von schweren Dämmaterialien befreite Gehörschutzvorrichtungen zu bauen, die über einen weiten Frequenzbereich hinweg eine Verminderung des Störschalls bewirken und dem Träger den starken Andruck auf den Kopf sowie den akustischen Druck auf das Gehör ersparen, den sogenannte geschlossene Systeme erzeugen. Aber auch passive Systeme werden durch den Einsatz der Erfindung verbessert, indem im tieffrequenten Bereich eine stärkere Verminderung des Störschalls ohne größeren Aufwand erzielt wird, da sehr oft zusätzlich zur Dämmung bereits elektroakustische Obertragungsstrecken zur Vermittlung von Nachrichten vorgesehen sind. Die Einspeisung von zusätzlichen Informationen ist natürlich auch bei einer Gehörschutzvorrichtung nach der Erfindung nicht ausgeschlossen; die elektronische Schaltung 4 erhält hierzu in bekannter Weise einen zusätzlichen Signaleingang, der in Fig. 4 mit der Bezugszahl 7 bezeichnet ist.The invention makes it possible to use lightweight, heavy insulation materials Build exempt hearing protection devices that span a wide frequency range cause a reduction in the background noise and the wearer the strong pressure on the head as well as the acoustic pressure on the hearing, the so-called create closed systems. But passive systems are also made use of of the invention improved by a greater reduction in the low-frequency range of the background noise is achieved without great effort, since very often in addition to the insulation electroacoustic transmission routes for the transmission of messages are already provided are. The feeding of additional information is of course also possible with one Hearing protection device according to the invention not excluded; the electronic Circuit 4 receives an additional signal input for this in a known manner, the is designated by the reference number 7 in FIG.

Dieser Signaleingang kann vorzugsweise mit Empfangselementen - Detektoren -für die drahlose Obertragung von Nachrichten beschaltet werden: So kann z.B.This signal input can preferably be made with receiving elements - detectors -be wired for the wireless transmission of messages: For example,

ein Induktionsempfänger für die induktive Einspeisung von Nachrichten vorgesehen werden. Auch Infrarotdetektoren oder Ultraschallmikrofone können, abgestimmt auf den jeweiligen Nachrichtenträger, neben Empfängern für die HF-Obertragung Einsatz finden. Es kann zweckmäßig sein, mehrere Detektoren wahlweise einschaltbar vorzusehen, damit der Träger der Gehörschutzvorrichtung von einem zum Beispiel induktiv versorgtem Gebiet auf ein Gebiet mit zum Beispiel Infrarot-Versorgung überwechseln kann.an induction receiver for the inductive feed of messages are provided. Infrared detectors or ultrasonic microphones can also be tuned on the respective message carrier, in addition to receivers for HF transmission use Find. It may be useful to have multiple detectors optionally switchable provide so that the wearer of the hearing protection device from an inductive, for example switch the covered area to an area with, for example, infrared supply can.

Claims (9)

Patentansprüche Vor dem menschlichen Ohr angeordnete Gehörschutzvorrichtung, welche aus einem einen Schallgeber und einen Schallempfänger tragenden Abstandsmittel sowie einer elektronischen Schaltung besteht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Schallgeber und der Schallempfä'nger#schmiteinander gekoppelt durch das Abstandsmittel nahe dem Ohr angeordnet sind und mit der elektronischen Schaltung einen geschlossenen Wirkungskreis bilden.Claims hearing protection device arranged in front of the human ear, which consists of a spacing means carrying a sound transmitter and a sound receiver as well as an electronic circuit, d a d u r c h g e n n n -z e i c h n e t that the sounder and the sound receiver are coupled through the spacing means are arranged near the ear and with the electronic circuit form a closed sphere of activity. 2. Gehörschutzvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß über den durch Schallempfänger, elektronische Schaltung und Schallgeber gebildeten geschlossenen Wirkungskreis die Dämpfung der Gehörschutzvorrichtung als Regelgröße stabilisiert wird.2. Hearing protection device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t that about the sound receiver, electronic circuit and Sound generator formed closed circle of action the attenuation of the hearing protection device is stabilized as a controlled variable. 3. Gehörschutzvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß über den durch Schallempfänger, elektronische Schaltung und Schallgeber gebildeten geschlossenen Wirkungskreis ein gehörverträglicher Schallpegel als Regelgröße stabilisiert wird.3. Hearing protection device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t that about the sound receiver, electronic circuit and Sounder forms a closed circle of activity a hearing-compatible sound level is stabilized as a controlled variable. 4. Gehörschutzvorrichtung nach Anspruch~ 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h -net, daß das Abstandsmittel durch eine das Ohr umschließende und nahezu dicht am Kopf anliegende Kappe in der Art bekannter Gehörschutzkappen gebildet wird, in deren inneren Raum der Schallempfänger und der Schallgeber angeordnet sind.4. Hearing protection device according to claim ~ 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h -net that the spacer means by an around the ear and almost a cap that fits closely to the head is formed in the manner of known hearing protection caps, in the inner space of which the sound receiver and the sounder are arranged. 5. Gehörschutzvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hnet, daß das Abstandsmittel aus schalldurchlassigem elastischen Material, beispielsweise Schaumstoff, besteht, in welchem der Schallgeber und der Schallempfänger eingearbeitet sind.5. Hearing protection device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n e i c h indicates that the spacer is made of sound-permeable elastic material, for example foam, consists in which the sounder and the sound receiver are incorporated. 6. Gehörschutzvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die als Regler wirksame elektronische Schaltung ein einstellbares PID-Verhalten aufweist.6. Hearing protection device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the electronic circuit effective as a controller is an adjustable one Has PID behavior. 7. Schallschutzeinheit, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Gehörschutzvorrichtungen nach den Ansprüchen 2 oder 3 über einen Kopfbügel in der Art eines Kopfhörers mechanisch miteinander verbunden sind.7. Soundproofing unit, thereby g e k e n n n z e i c h n e t that two Hearing protection devices according to claims 2 or 3 via a headband in the Type of headphones are mechanically linked. 8. Schallschutzeinheit in der Form eines Helms, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß zwei Gehörschutzvorrichtungen nach Anspruch Sin die ohrseitigen Helmwangen integriert sind.8. A soundproof unit in the shape of a helmet, d u r c h g e k e n n - indicates that two hearing protection devices according to claim Sin the ear-side Helmet cheeks are integrated. 9. Gehörschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß in der elektronischen Schaltung (4) ein Signaleingang (7) vorgesehen ist, der mit mindestens einem Detektor zum Empfang drahtlos übertragen er Nachrichten beschaltet ist.9. Hearing protection device according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n z ei c h n e t that in the electronic circuit (4) a signal input (7) is provided which has at least one detector for reception it is wired to transmit messages wirelessly.
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