Die Erfindung betrifft eine Lautstärken-Regeleinrichtung für eine Audio- anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lautstärken-Regeleinrichtungen bei Audioaniagen dienen für eine auto matische Regulierung der vorgegebenen maximalen Spitzen der Laut- stärken, welche insbesondere bei grossen Anlagen bei Events in Hallen, Open Airs oder in Diskotheken, Aufnahmestudios oder dergleichen ein- gesetzt werden. Damit kann eine Begrenzung des Schalldruckpegels als Lärmschutz oder es kann auch zum Schutz der verwendeten Audiogeräte insbesondere der Lautsprecher dienen. Durch die Pegelbegrenzung des Durchschnittpegels kann eine thermische bzw. bei kurzzeitigen Pegel- spitzen eine mechanische Überlastung der Lautsprecher verhindert wer den.

Es sind beispielsweise Breitbandkompressorschaltungen in der Tontech nik für Audioanlagen bekannt, bei denen Einzelsignale einer Musikmi schung veränderbar sind. Damit können auch Lautstärken geregelt wer- den, wenn diese bestimmte Maximalwerte übersteigen. Nachteilig bei solchen Kompressoren sind die Verformung der Tonsignale und der An- reicherung von Obertönen, welche von einem Hörer als störend empfun den werden.

Bei ebenfalls bekannten Limitern oder Begrenzern als Komponenten von Audioanlagen wird der Ausgangspegel durch Begrenzen der Amplitude einer Spannung des Audiosignals auf einen bestimmten Wert verändert. Dieser wird durch den Schwellenwert der Amplitude festgelegt, d.h. der Limiter lässt die Signale bis zu diesem Schwellenwert unverändert. Bei starker Übersteuerung entstehen statt sinusförmige Signale annähernd Rechtecksignale und durch die harmonischen Verzerrungen unerwünsch- te Obertöne. Je stärker diese Übersteuerung erfolgt, umso rechteckiger wird das reduzierte Ausgangssignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautstärken- Regeleinrichtung für eine Audioanlage zu schaffen, mit der die obigen Nachteile behoben werden und mittels der die Begrenzungssteuerung des Audiosignals auf analoger Basis erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Mit dieser wenigstens einen vorzugsweise zwischen die Primärwicklun gen einsetzbaren erfindungsgemässen Schalteinrichtung mit einer An- zahl von Widerständen, die durch Schalter zuschaltbar oder überbrück- bar sind, und dieser elektronischen Steuervorrichtung mit einem Mikro- prozessor kann die festlegbare maximale Lautstärke der Audioanlage in Abhängigkeit der gemessenen Lautstärke auf analoger Basis praktisch ohne Veränderung seiner Form reguliert werden.

Im Prinzip könnte wenigstens je eine Schaiteinrichtung bei den Leitungen vor bzw. nach statt eine Schalteinrichtung zwischen den Primärwicklun- gen vorgesehen sein.

Sehr vorteilhaft umfasst diese Schaiteinrichtung eine Anzahl von seriell durch Leitungen miteinander verbundenen ohmschen Widerstände, wo bei jedem Widerstand ein Schalter zugeordnet ist. Durch diese von der elektronischen Steuervorrichtung betätigbaren Schalter können die Wi derstände einzeln zugeschaltet oder überbrückt werden und damit der Gesamtwiderstand vom Ein- zum Ausgang der Schaiteinrichtung stufen- weise in Abhängigkeit der erforderlichen Lautstärkenänderung verändert werden.

Dieser elektronischen Steuervorrichtung ist im Rahmen der Erfindung ein Multiplexer zugeordnet, welcher vom Mikroprozessor angesteuert wird und der die Schalter der Schaiteinrichtung einzeln öffnet oder schliesst. Aufgrund der Anzahl von Schaltern und Widerständen ist die mögliche Anzahl von Stufen mit je einem unterschiedlichen Gesamtwiderstand von dem Multiplexer erfasst und von diesem die entsprechende Stufe durch eine selektive Ansteuerung der Schalter wählbar ist. Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Audioaniage mit einer erfindungsge- mässen Lautstärken-Regeleinrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Lautstärken-Regeleinrichtung mit einer

Schalteinrichtung integriert in einem Signalübertrager nach Fig. 1

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung der Lautstärken- Regeleinrichtung nach Fig. 2; und

Fig. 4 zwei Diagramme mit dem annähernd sinusförmigen Verlauf ei- nes Audiosignais der Klangquelle links über und rechts auf dem Maximalwert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Audioaniage 10, bei der es sich im voriie- genden Ausführungsbeispiel um eine solche in einer Diskothek handelt. Sie besteht aus einer Klangquelle 11 , zum Beispiel einem CD-Player, aus einem Mischpult 12, einem Signalübertrager 21 mit einer Lautstär- ken-Regeleinrichtung, einer aktiven Frequenzweiche 13, aus Endverstär kern 14a, 14b, 14c, 14d und aus Lautsprechern 15a, 15b, 15c, 15d. Die Audioaniage kann selbstverständlich mit einer unterschiedlichen Anzahl von Komponenten, wie Lautsprecher etc., aufgebaut sein.

Das Mischpult 12 kann von einem DJ bedient und die Klänge auf her- kömmliche Weise in verschiedener Hinsicht verändert und dabei auch der Lautstärkenpegel wunschgemäss eingestellt werden. Anstelle eines CD-Players kann auch eine andere Speicherart als Klangquelle benutzt werden, wie beispielsweise ein Laptop, Smartphone oder andere Speä- chergeräte. Eine solche Audioanlage 10 eignet sich selbstverständlich auch für ande- re Anwendungen primär im professionellen Bereich, wie bei Veranstal- tungen in Hallen oder Open Airs mit Live-Musikauftritten oder in Musik- Aufnahmestudios oder dergleichen mit Mikrophonen als Klangquellen.

Der Aufbau dieser Audioanlage kann anders als gezeigt ausgestaltet sein. So können die Anzahl als auch die Leistung der Verstärker sowie der Lautsprecher unterschiedlich sein. Mit der Frequenzweiche 13 wer den die Lautsprecher 15a bis 15d in Abhängigkeit von ihren Tonhöhen, den Frequenzen oder andern Faktoren unterschiedlich gespiesen. Vorteilhaft ist sie als digitale Weiche 13 vorgesehen. Sie könnte aber auch als eine analoge und damit als passiv wirkende Weiche ausgebildet sein, die aber eher für kleinere Anlagen im Homebereich geeignet wäre. Mit dieser Weiche 13 werden die Frequenzen vor den Endstufen ausgefiltert und den Endstufen zur Verstärkung zugeführt.

Gemäss Fig. 2 ist der Signalübertrager 21 als ein galvanisch getrennter Transformator mit eingangsseitig zwei Primärwicklungen 24, 24‘ und ausgangsseitig zwei Sekundärwicklungen 25, 25' ausgebildet. Dabei ist er beim Eingang via Leitungen 22, 23 mit der Klangquelle 11 verbunden. Die Lautstärken-Regeleinrichtung 20 ist zwischen den beiden Primärwicklungen 24, 24' des Signalübertragers 21 einsetzbar.

Erfindungsgemäss ist für die Lautstärken-Regeleinrichtung 20 wenigstens eine vorzugsweise zwischen die Primärwicklungen 24, 24' ersetzbare Schalteinrichtung 30 mit einer Anzahl von Widerständen 31 _a bis 31 _n , 32 _a bis 32 _n , die durch Schalter 33 _ai bis 33 _bn zuschalt- oder über- brückbar sind, und eine elektronische Steuervorrichtung 26 mit einem Mikroprozessor 27 vorgesehen, wie dies auch aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Diese vom Mikroprozessor 27 steuerbare Steuervorrichtung 26 betätigt in Abhängigkeit der gemessenen Lautstärke die Schalter 33 _ai bis 33 _bn der Schalteinrichtung 30 derart, dass vorzugsweise die festlegbare maximale Lautstärke bei den Lautsprechern 15a bis 15d der Audioanlage 10 nicht oder nur kurzzeitig überschritten wird im Prinzip kann aber auch eine bestimmte Lautstärke, die nicht maximal sein muss, eingeregelt werden.

Es ist zu diesem Zwecke eine Messeinrichtung 28A, 28B und Auswer- teeinrichtung 31 des Audiosignals integriert, die mehrere Operationsver stärker, einen Komparator 29, der als Fensterdiskriminator aufgebaut ist und einen Optokoppler umfasst. Es wird dabei von den Operationsver stärkern die Spannung UE des erzeugten Eingangssignals der Klangquel le bei den Primärwicklungen 24, 24' gemessen und vom Komparator 29 mit Referenzspannungen (Sollwerten) in einem Fensterbereich vergli chen und bei Übersteigen eines Maximalwertes vom Optokoppler ein entsprechendes Signal an den Mikroprozessor 27 geliefert.

Der Mikroprozessor 27 setzt sich vorzugsweise aus einem Hauptprozes sor für die eigentliche Regelung der Lautstärke der Klangquelle der Au- dioaniage sowie aus weiteren mit dem Hauptprozessor kommunizierenden Prozessoren zusammen, für die vorteilhaft Mikrocontroller verwend- bar sind. Bei diesen handelt es sich insbesondere um RISC-Controller, die jeweils mit einem reduzierten Befehlssatz und damit schnell und übersichtlich arbeiten. Solche RISC-Controller sind auch für ein Display zur Anzeige der Lautstärken und zudem je einer für die zwei Signalüber- trager 21 mit je zwei Primärwicklungen 24, 24‘ und je einer Schalteinrich tung 30 vorgesehen.

Der elektronischen Steuervorrichtung 26 ist ein Multiplexer zugeordnet, welcher vom Mikroprozessor 27 angesteuert wird und dabei die Schalter 33 _ai bis 33 n der Schalteinrichtung 30 einzeln öffnet oder schliesst. Vor- zugsweise werden diese Schalter durch den Multiplexer in einem einfa chen Vorgang vor- oder rückwärts gezählt, so dass die Schalteinrichtung 30 mit den Widerständen je nach der Stärke des Audiosignals hochoh- miger bzw. niederohmiger wird.

Der die Lautstärke bzw. deren Spannung UE beim Signalübertrager 21 auswertende Mikroprozessor 27 ist derart programmiert, dass er den Multiplexer ansteuert und durch diesen die Schalter stufenweise den Ge- samtwiderstand vom Eingang A zum Ausgang B der Schalteinrichtung 30 verändern, wobei sich aufgrund der Anzahl von Schaltern 33 _ai bis 33 _b n und Widerständen die mögliche Anzahl von Stufen mit je einem unter- schiedlichen Gesamtwiderstand ergibt, welche im Mikroprozessor in Wirkverbindung mit dem Multiplexer erfasst und von letzterem die ent- sprechenden Stufen durch eine selektive Steuerung der Schalter wählbar sind.

Fig. 3 zeigt die Schalteinrichtung 30 mit einer Anzahl von seriell durch Leitungen 34 miteinander verbundenen ohmschen Widerständen 31 _a bis 31 ^, 32 _a bis 32 _n sowie diesen zugeordneten Schaltern 33 _ai bis 33 _b n, wo ^¬ bei nur ein Teil von diesen Widerständen und Schaltern veranschaulicht sind. Jedem Widerstand 31 _a bis 31 _n , 32 _a bis 32 _n ist dabei ein Schalter 33 _a bis 33 _b n zugeordnet. Durch diese von der elektronischen Steuervor- richtung 26 einzeln betätigbaren Schaltern und entsprechenden Lei- tungsführungen 35, 36, 37 können die Widerstände zugeschaltet oder überbrückt werden.

In der Schalteinrichtung 30 sind eine bestimmte Anzahl, beispielsweise 31 Widerstände 31 _a bis 31 _n , 32 _a bis 32 _n allesamt reihenweise in Serie miteinander durch Leiter 34 verbunden und es erstreckt sich je eine Lei- tungsführung 35, 37 entlang und nebenan bei diesen Widerständen. Da von sind eine Anzahl von Widerständen 31 _a bis 31 _n , als eine erste Kas- kade beispielsweise 31 mit 320 Ohm, und nachfolgend eine Anzahl von Widerständen 32 _a bis 32 _n als eine zweite Kaskade zum Beispiel 15 mit 20 Ohm, vorgesehen, die von den Schaltern 33 _ai bis 33 _bn jeweils einzeln zuschaltbar oder überbrückbar sind.

Die hochohmigeren Widerstände 31 _a bis 31 _n sind als erste Kaskade in Reihe und einer parallel zu diesen verlaufenden Leitungsführung 35 piat- ziert. Es sind dabei Schalter 33 _ai bis 33 _an jeweils zwischen der Leitungs führung 35 und dem Leiter 34 zwischen den Widerständen diese verbin dend angeordnet.

Die niederohmigeren Widerstände 32 _a bis 32 _n als zweite Kaskade sind gleichermassen in ihrer Längsrichtung hintereinander in einer koaxialen Achse angeordnet und es ist eine parallel zu dieser gebildeten Achse verlaufende Leitungsführung 37 platziert, wobei die Schalter 33^ ₁ bis 33 _bn jeweils zwischen der Leitungsführung 37 und einem Leiter 34 zwi schen zwei Widerständen diese verbindend angeordnet sind.

Der erste Widerstand 31 _a und die eine Leitungsführung 35 sind mit dem Eingang A, indes der letzte Widerstand 32 _n sowie die Leitungsführung 37 mit dem Ausgang B gekoppelt. Durch diesen vom Mikroprozessor 26 gesteuerten Multiplexer der Schalt- einrichtung 30 können folgende Umschaltungen bzw. Schaltzustände der Widerstände herbeigeführt werden:

Im Normalzustand sind die Schalter mit Vorteil ausser dem ersten Schal- ter 33 _ai der Widerstände 31 _a bis 31 _n und dem ersten Schalter 33 _bi der nachfolgenden Widerstände 32 _a bis 32 _n ausgeschaltet. Damit wird das Audiosignal bei normaler Lautstärke ohne Widerstand durch die Lei- tungsführungen 35, 37 der Schalteinrichtung 30 geleitet.

Der Mikroprozessor 26 ist so programmiert, dass stets ein Vor- und Rückwärtszählen beim Betätigen der Schalter erfolgt. Es werden dabei immer zuerst die niederohmigeren Widerstände 32 _ai bis 32 _an durch die Schalter 33 _bi bis 33 _bn einer nach dem andern zugeschaltet, und erst wenn diese alle eingeschaltet sind, wird ein hochohmiger Widerstand 31 _n via den Schalter 33 _an zugeschaltet und gleichzeitig die niederohmigeren Widerstände wieder überbrückt. In der Folge werden wiederum einer nach dem andern der niederohmigeren Widerstände zugeschaltet, bis diese alle wirken, und dann wird der zweite hochohmige Widerstand ein geschaltet und gleichzeitig die niederohmigeren Widerstände wieder überbrückt.

Dies kann folglich bis zum Erreichen eines Maximalwiderstandes aller zugeschalteten hochohmigen Widerstände 31 _a bis 31 _n und der niede rohmigen Widerstände 32 _a bis 32 _n in einer entsprechenden Anzahl von Stufen herbeigeführt werden. Bei dem genannten Beispiel mit 5 niede- rohmigen ä je 20 Ohm und 31 hochohmigen Widerständen ä je 320 Ohm ergeben sich somit insgesamt 16 x 32, also 512 Stufen, wobei die 16. Stufe jeweils durch das Einschalten des Widerstandes mit 320 Ohm nach den 15 Stufen der 20 Ohm Widerstände, und die 32 Stufen durch die nach dem Einschalten aller Widerstände mit 320 Ohm plus dem nochmaligen Zuschaiten der 15 niederohmigen Widerstände ermöglicht wird. Alle diese 512 Stufen sind jeweils um 20 Ohm, so dass eine annähernd analoge Veränderung des Audiosignals erzielt werden kann.

Bei einem Überschreiten der maximalen Lautstärke schaltet der Multiple- xer in den anderen Zustand mit dem höchsten Widerstandswert, bei dem einzig diese beiden ersten Schalter 33 _ai und 33 _bi ausgeschaltet werden müssen und die übrigen Schalter ebenfalls im ausgeschalteten Zustand verbleiben. Dies hat den Vorteil, dass diese Schalteinrichtung sehr schnell vom Normalzustand auf den maximalen Widerstandswert wech- seln kann, bei dem das Audiosignal durch alle Widerstände fliesst und damit ausreichend abgeschwächt wird.

Wenn nun von diesem maximalen Widerstandswert langsam zurückge stuft werden soll, so kann dies durch Einschaiten des Schalters 33 _an und damit wird der Widerstand 31 _n überbrückt und/oder durch Einschalten des Schalters 33 _b n und damit der Überbrückung des letzten Widerstan des 32 _n erfolgen.

Für die weitere Reduktion des Gesamtwiderstandes kann jeweils der be- nachbarte Schalter ein- und der eingeschaltete Schalter ausgeschaltet werden, so dass wiederum jeweils nur zwei Schalter betätigt werden müssen.

Diese ganze Regulierung kann je nach Rückgang bzw. Erhöhung des Audiosignals vom Mikroprozessor 27 aufgrund der laufend gemessenen Signaispannung UE festgetegt werden. Mittels eines Monoflops können die sehr kurzen Signalspitzen um Millisekunden verlängert und damit vom Mikroprozessor sicher erfasst werden.

Mit dieser Anordnung und Schaltung der Schalteinrichtung durch den Multiplexer kann eine annähernd analoge Abschwächung einer überschrittenen maximalen Lautstärke in Zusammenwirkung mit dem Signal- Übertrager mit den Primär- und Sekundärwicklungen erzielt werden. Die- se maximale Lautstärke kann auf den Standardpegel oder aber auf einen beliebigen Wert verstellbar sein.

Die Regeleinrichtung 20 ist derart in der Anlage integriert, dass sie bei Erzeugung von Klängen automatisch einschaltet und selbsttätig funktio niert. Je nach Bedarf könnte sie aber auch manuell ein- und ausschalt bar sein.

Fig. 4 zeigt zwei Diagramme mit der Zeit t als Abszisse und der Spannung U _E als Ordinate mit einem annähernd sinusförmigen Verlauf eines Audiosignals der Kiangquelle 11 , bei dem im linken Diagramm ein Spit zensignal 40 über dem Maximalwert m, indes im rechten Diagramm das Spitzensignal 40' auf den Maximalwert m reduziert ist. Andeutungsweise ist noch dargestellt, wie ein Spitzensignal 41 beim Stand der Technik durch Kompression reduziert ist, bei dem das Signal nicht mehr sinus- förmig, sondern abgeflacht ist.

Die Erfindung ist mit den obigen Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber noch durch weitere Varianten ausgestaltet sein. So könnten zum Beispiel die Anzahl und die Stärke der Widerstän- de in der Schalteinrichtung je nach Audioanlage variiert werden. Auch könnte die Anordnung der Widerstände bzw. der Schalter anders vorge- sehen sein, zum Beispiel, dass alle gleich angeordnet sind. Es könnten auch mehrere Widerstände jeweils mit einem Schalter verbunden sein. im Prinzip könnte statt eine Schalteinrichtung zwischen den Primärwicklungen wenigstens je eine Schalteinrichtung den beiden Leitungen 22, 23 zugeordnet sein. Damit würde auch eine Primär- bzw. Sekundärwicklung genügen.