Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zur Ausgabe von akustischen Signalen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausgabe von akustischen Signalen, z. B. Tonsignalen und/oder Sprachsignalen .

üblicherweise werden akustische Signale mittels akustischer Wandler oder Schallwandler, wie z. B. Lautsprecher, Piezoelemente, ausgegeben. Dabei wandelt der Lautsprecher als elektromechanischer Wandler elektrische Signale in Luftschallsignale um. Insbesondere in technischen Anlagen, wie z. B. in einem Fahrzeug, insbesondere in einem

Personenkraftfahrzeug, ist der verfügbare Bauraum zur Aufnahme von Lautsprechern begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und Bauraum sparende Vorrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen anzugeben. Darüber hinaus ist ein geeignetes Verfahren zur Ausgabe von akustischen Signalen anzugeben. Des Weiteren ist eine geeignete Verwendung der Vorrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen anzugeben.

Die Vorrichtung betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das Verfahren betreffend wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen sieht vor, dass mindestens ein Anlagenteil einer technischen Anlage als Schallwandler dient, indem eine elektrische Größe des Anlagenteils derart steuerbar ist, dass das Anlagenteil unter Nutzung eines parasitären Effekts ein

Schallfeld im hörbaren Frequenzbereich von 16 Hz bis 20000 Hz ausstrahlt .

Mit anderen Worten: Für die akustische Ausgabe werden bereits in der Anlage vorhandene Anlagenteile oder -komponenten verwendet, die im Allgemeinen nicht der Wandlung von elektrischen Größen in Schall dienen. Somit sind keine zusätzlichen bestimmungsgemäß Schall aussendende Komponenten oder Bauteile, wie Lautsprecher, erforderlich. Eine derartige Vorrichtung ist einfach und kostengünstig sowie Bauraum sparend. Bevorzugt erfolgt die Erzeugung des Schallfelds unter Ausnutzung von parasitären Effekten des Anlagenteils zusätzlich zum bestimmungsgemäßen Gebrauch ohne die bestimmungsgemäße Wirkung oder den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Anlagenteils zu verändern oder zu begrenzen.

In einer möglichen Ausführungsform ist das Anlagenteil ein Motor, eine Induktivität, ein Steuergerät, ein Schaltnetzteil oder ein anderes Anlagenteil, das geeignet ist eine elektrische Größe in ein Schallfeld im hörbaren

Frequenzbereich zu wandeln. Dabei kann das Anlagenteil gleichzeitig oder sequentiell zum bestimmungsgemäßen Gebrauch als Schallwandler dienen.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Größe mit einer steuerbaren Schaltfrequenz schaltbar. Beispielsweise wird die Schaltfrequenz eines Motors oder einer Pumpe entsprechend verändert. So kann die Schaltfrequenz in einer möglichen Ausführungsform auf eine oder mehrere Frequenzen im hörbaren Frequenzbereich, z. B. 5 kHz, absenkbar sein. Befindet sich das Anlagenteil, z. B. der Motor oder die Pumpe, im Schaltbetrieb und somit im bestimmungsgemäßen Gebrauch, so ist bzw. sind der Schaltfrequenz eine oder mehrere Frequenzen im hörbaren Frequenzbereich überlagerbar. Durch überlagerung beispielsweise durch Modulation einer hörbaren Frequenz von 5 kHz auf die Schaltfrequenz eines Motors, die üblicherweise im nicht hörbaren Bereich von größer 20 kHz liegt, wird der

bestimmungsgemäße Gebrauch des Motors nicht beeinflusst. Insbesondere tritt kein merklicher Effekt auf das mittlere Drehmoment des Motors ein, da die mechanische Eigenfrequenz des Motors wesentlich geringer ist.

Zur überlagerung der hörbaren Frequenz auf die Schaltfrequenz oder Absenkung der Schaltfrequenz auf die hörbare Frequenz sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Frequenzgenerator und ein Modulator vorgesehen, welche die Frequenz/en im hörbaren Frequenzbereich erzeugen und diese als Schaltfrequenz nutzen oder diese der Schaltfrequenz überlagern. Dabei kann der Frequenzgenerator auch als ein in einem MikroController hinterlegter Algorithmus ausgebildet sein .

Je nach gewünschter Anwendung kann/können die Frequenz/en im hörbaren Frequenzbereich als mindestens ein Tonsignal oder als Sprachsignal ausgebbar sein.

Bei einer Ausgabe in Form eines Sprachsignals umfasst die Vorrichtung mindestens einen Sprachsyntheziser, der Informationsdaten in Sprachsignale umsetzt, deren Frequenzen dann der Schaltfrequenz überlagerbar sind oder auf deren Frequenzen die Schaltfrequenz absenkbar ist.

Zweckmäßigerweise dienen als Schallaustrittsfläche mindestens eine Wandung und/oder eine andere geeignete Komponente des Anlagenteils. Dabei kann das Schallfeld als Körperschallfeld und/oder Luftschallfeld ausgestrahlt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausgabe von akustischen Signalen wird mindestens ein Anlagenteil einer technischen Anlage als Schallwandler verwendet, indem eine elektrische Größe des Anlagenteils derart gesteuert wird, dass vom Anlagenteil unter Nutzung eines parasitären Effekts ein

Schallfeld im hörbaren Frequenzbereich von 16 Hz bis 20000 Hz ausgestrahlt wird.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei elektrisch betriebenen Türen, wie z. B. automatisch schwenk-, dreh- und/oder schiebbare Türen. Somit betrifft die Erfindung auch eine elektrisch betriebene Tür. Dabei umfasst die elektrisch betriebene Tür mehrere Anlagenteile, z. B. einen Motor und ein Schaltnetzteil, zum öffnen oder Schließen der Tür. Erfindungsgemäß wird eines der Anlagenteile, wie z. B. der Motor als Vorrichtung zur Ausgabe von akustischen Signalen verwendet, indem das Anlagenteil als Schallwandler dient und eine elektrische Größe des Anlagenteils derart steuerbar ist, dass das Anlagenteil unter Nutzung eines parasitären Effektes ein Schallfeld im hörbaren Frequenzbereich von 16 Hz bis 20000 Hz ausstrahlt. Vorzugsweise handelt es sich bei der elektrisch betriebenen Tür insbesondere um eine Aufzugstür einer Aufzugsanlage.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 schematisch ein Fahrzeug als technische Anlage mit einem Motor und einem Steuergerät als Anlagenteile, welche als Schallwandler zur Ausgabe von akustischen Signalen dienen, und

FIG 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine

Steuerung einer elektrischen Größe eines Motors, so dass dieser als Schallwandler zur Ausgabe von akustischen Signalen dient.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Ausgabe von akustischen Signalen, die in Form von Schallfeldern SFl, SF2 von mindestens einem Anlagenteil 2 einer technischen Anlage 3 abgestrahlt werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind als Anlagenteile 2 ein Motor M und ein Steuergerät SG dargestellt. Bei der technischen Anlage 3 nach Figur 1 handelt es sich um ein Fahrzeug. Auch kann es sich beispielsweise bei der Anlage 3 um eine Aufzugsanlage mit steuerbaren Aufzugstüren oder andere technische Anlagen mit elektrisch und motorisch betriebenen Steuerungen handeln. Auch kann jedes andere, insbesondere schaltbare oder getaktete Anlagenteil 2, wie z. B. eine Induktivität, insbesondere eine Stromversorgung, ein Schaltnetzteil, ein DC/DC-Wandler, verwendet werden.

Kern der Erfindung ist es, dass mindestens ein Anlagenteil 2 als Schallwandler dient, indem eine elektrische Größe, z. B. Strom I oder Spannung U, des Anlagenteils 2 derart steuerbar ist, dass das Anlagenteil 2 unter Nutzung eines parasitären Effekts ein Schallfeld SFl oder SF2 im hörbaren Frequenzbereich von 16 Hz bis 20000 Hz ausstrahlt.

Dazu ist das Anlagenteil 2, z. B. der Motor M oder das Steuergerät SG, derart ausgelegt, dass durch Steuerung einer der elektrischen Größen, z. B. der Spannung U oder des Stroms I, das Anlagenteil 2 selbst ein Schallfeld SFl oder SF2 im hörbaren Frequenzbereich ausstrahlt und somit die elektrische Größe in das Schallfeld SFl oder SF2 gewandelt wird.

Je nach Art des Anlagenteils 2 kann dieses dabei gleichzeitig oder sequentiell zum bestimmungsgemäßen Gebrauch als Schallwandler eingesetzt werden. Ein Beispiel für eine gleichzeitige oder sequentielle Nutzung des Anlagenteils 2 als Schallwandler wird nachfolgend an einem mit einer Schaltfrequenz f schaltbaren oder getakteten Anlagenteil 2, z. B. einem schaltbaren Motor M, näher beschrieben.

In Figur 2 ist ein Schaltungsbild zur Ansteuerung des Motors M und mindestens einer elektrischen Größe, insbesondere eines mit einer Schaltfrequenz f _s schaltbaren Stroms I, gezeigt. Dabei dient der Motor M zeitweise oder

fortlaufend als Schallwandler zur Ausgabe von akustischen Signalen in Form eines ausstrahlbaren Schallfeldes SFl.

Zur Nutzung des Motors M, z. B. eines pulsweitenmodulierten Elektromotors, als Schallwandler unter Nutzung eines parasitären Effekts werden die zur Steuerung des Motors M vorhandenen Komponenten, wie ein MikroController 4, ein Pulsweitenmodulator 5 und Transistorsteuerstufen 6 eines Wechselrichters verwendet.

Dabei kann zur Ausgabe von akustischen Signalen die Schaltfrequenz f _s der Steuersignale S des Stroms I für die Pulsweitenmodulation PWM des Motors M auf eine oder mehrere Frequenzen f _h im hörbaren Frequenzbereich abgesenkt werden. üblicherweise ist die Schaltfrequenz f _s wesentlich größer als 20 kHz und liegt somit außerhalb des menschlichen Hörbereiches. Zur Nutzung des Motors M als Schallwandler und Ausgabe von akustischen Signalen unter Nutzung eines parasitären Effekts wird die Schaltfrequenz f _s beispielsweise im schaltfreien Zustand auf eine hörbare Frequenz f _h von kleiner 10000 Hz, insbesondere auf 5000 Hz abgesenkt, so dass beispielsweise durch das in diesem Frequenzbereich ausgestrahlte oder abgestrahlte Schallfeld SFl vom Motor M ein Warn- oder Signalton ausgebbar ist. Dabei kann die Schaltfrequenz f _s für einen vorgebbaren Zeitraum abgesenkt werden, so dass beispielsweise ein kurzer Warnton ausgebbar ist .

Dient der Motor M beispielsweise zur Steuerung einer Aufzugstür einer Aufzugsanlage oder einer Automatiktür in einem Gebäude, einem Fahrzeug, z. B. einer Bahn, und befindet sich eine Person beim Schließen der Aufzugstür bzw. Automatiktür im Gefahrenbereich, so kann durch Steuerung des Motors M und Absenken der Schaltfrequenz f _s auf die hörbare Frequenz f _h für einen kurzen Zeitbereich der Motor M selbst eine kurzen Warnton durch Aussendung eines Schallfelds SFl mit der hörbaren Frequenz f _h ausgeben. Somit ist eine

einfache akustische Ausgabe mit Signalisierung, dass ein Gefahrenzustand vorliegt oder bevorsteht, ermöglicht.

Alternativ zur Absenkung und insbesondere zeitlich begrenzten Ausgabe von akustischen Signalen des Motors M kann für eine frei steuerbare akustische Signalausgabe über den Motor M unter Nutzung eines parasitären Effekts der Schaltfrequenz f _s eine hörbare Frequenz f _h von beispielsweise 5000 Hz überlagert werden. Hierzu wird beispielsweise die hörbare Frequenz f _h auf die Schaltfrequenz f moduliert. Hierdurch ist auch im geschalteten Zustand des Motors M eine entsprechende Schallemission durch Ausstrahlung oder Abstrahlung des Schallfeldes SFl vom Motor M mit Schallwellen im hörbaren Frequenzbereich, z. B. mit hörbaren Frequenzen fh um 5000 Hz, möglich ist.

Sowohl zur zeitlich begrenzten als auch zur frei steuerbaren akustischen Signalausgabe durch Schallemission über den Motor M umfasst der MikroController 4 einen entsprechenden Steuer- und Regelungsalgorithmus zur Steuerung einer der elektrischen Größen, z. B. des Stroms I, des Motors M, mit der hörbaren Frequenz f _h , wobei diese erzeugt wird und anschließen der Schaltfrequenz f _s überlagert wird oder alternativ die Schaltfrequenz f _s auf die hörbare Frequenz f _h abgesenkt wird.

Je nach Art der Steuerung und Signalerzeugung der elektrischen Größe, des Strom I oder der Spannung U, des Anlagenteils 2 kann dabei das Schallfeld SFl oder SF2 ein Tonsignal, z. B. ein Warnton oder eine Sirene, oder ein Sprachsignal, z. B. eine Sprachausgabe, aussenden.

Zur Aussendung eines Sprachsignals kann die Vorrichtung in nicht näher dargestellter Art und Weise mindestens einen Sprachsyntheziser umfassen, der Informationsdaten in

Sprachsignale umsetzt, deren hörbare Frequenzen f _h der Schaltfrequenz f _s überlagerbar sind oder auf deren Frequenzen f _h die Schaltfrequenz f _s absenkbar ist. Dabei kann

der Sprachsyntheziser beispielsweise integraler Bestandteil des MikroControllers 4 sein.

Je nach Art und Aufbau des als Schallwandler dienenden Anlagenteils 2 kann als Schallaustrittsfläche mindestens eine Wandung und/oder eine andere geeignete Komponente des Anlagenteils 2 benutzt werden. Dabei kann das jeweilige Schallfeld SFl, SF2 als Körperschallfeld und/oder Luftschallfeld vom Anlagenteil 2 abgestrahlt werden.

Darüber hinaus ist die Erfindung auch für andere Anlagenteile 2, wie z. B. getaktete Stromversorgungen, Schaltnetzteile, DC/DC-Wandler, einsetzbar.