Derartige Informations-Systeme sind aus der amerikanischen Patentschrift US 5, 406, 634 im Stand der Technik bekannt.

Dieses bekannte Informations-System beinhaltet eine sogenannte intelligente Lautsprecher-Einheit, die mit digitalen Daten gesteuert und versorgt wird. Die intelligente Lautsprecher-Einheit weist einen digitalen Signalprozessor (DSP) auf, der die Audio-Daten in Übereinstimmung mit den Steuerdaten versorgt. Dabei werden die digitalen Audio-Daten in digitale Analog-Signale mit Hilfe eines D/A-Wandlers gewandelt und analog verstärkt. Die digitalen Audio-Daten werden mit Hilfe eines Zeit-Multiplexers einem Datenbus zugeführt. Dabei werden jedem digitalen Audio-Kanal spezifische, für diesen Kanal bestimmte Informationsdaten zugeteilt, so dass jede Lautsprecher-Einheit ihre spezifisch zugeordnete Information aus der Vielzahl des Gesamtdatenflusses selektieren kann und analog dem Lautsprecher zuführt. Diese sogenannte intelligente Lautsprecher-Einheit weist ferner einen Mischer auf, der feststehende Dateien miteinander vermischt, so dass die gespeicherte neu eingehenden Daten miteinander vermischt werden können.

Ein weiteres Verfahren zur Verbreitung von Audio- Informationen für einen weiten Raum ist aus der WO 96/29779 bekannt. In diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Lautsprechern verwendet, die an verschiedenen Orten aufgestellt sind. Die einzelnen Lautsprecher-Einheiten werden individuell mit Audio-Informationen versorgt, die von einer Zentraleinheit (CPU) gesendet werden. Die Funktion der einzelnen Komponenten, insbesondere der Lautsprecher-Einheit, wird von der CPU gesendet und mittels eines Signals kontrolliert.

Die weiterhin im Stand der Technik bekannten Lautsprecheranlagen, die zur Beschallung von öffentlichen Räumen wie Flughäfen, Bahnhöfen, Stadien oder Betriebsgebäuden eingesetzt werden, sind häufig aus sicherheitstechnischen Gründen analog über Kupferleitungen mit vorgeschalteten, räumlich von Lautsprecher getrennten Verstärkern verbunden. Diesen Verstärkern sind wiederum Steuergeräte vorgeschaltet, über die die Audio-Signale entzerrt und im Pegel angepasst werden können. Weitere vorgelagerte Steuergeräte schalten die verschiedenen Audio- Signale, in der Regel mittels Schaltrelais, auf einzelne Lautsprecherwege. In diesen Anlagen muss jedem einzelnen Lautsprecher oder jeder Lautsprechergruppe, die mit einem gemeinsamen Signal angesteuert wird, ein Verstärker mit der Steuerelektronik fest zugeordnet werden, was dazu führt, dass ein wahlfreies Schalten der Lautsprecher auf andere Signalwege nur mit erheblichem technischen Aufwand möglich ist.

Als nachteilig an diesen vorbekannten Verfahren und der dafür benötigten Elektronik wird es empfunden, dass die Elektronik einen erheblichen Raum beansprucht und ein hohes Gewicht hat.

Oft werden diese Geräte auf einem kleinen Raum konzentriert, wodurch sich eine hohe thermische Belastung ergibt. Als Folge dessen muss die Elektronik meist weit vom eigentlichen Lautsprecher entfernt aufgestellt werden, wodurch sich lange Leitungswege zwischen der Steuer-und Leistungselektronik und dem Lautsprecher ergeben.

Um die Leistungsverluste über lange Strecken zwischen Verstärker und Lautsprecher in derartigen Anlagen zu verringern, werden beim Stand der Technik die Audio-Signale am Verstärker-Ausgang mittels Transformatoren zunächst auf eine höhere Spannung transformiert und am Lautsprecher ebenfalls mittels Transformatoren wieder auf das ursprüngliche Spannungsniveau gebracht, was dazu führt, dass jede Lautsprecher-Einheit einen eigenen Transformator benötigt.

Werden derartige Anlagen in sicherheitsrelevanten Bereichen, z. B. für Evakuierungsmaßnahmen aus öffentlich zugänglichen Räumen, eingesetzt, sind zusätzliche Havariesysteme notwendig, um den etwaigen Ausfall der zentralen Leistungs- oder Steuerelektronik und den daraus resultierenden Ausfall ganzer Lautsprechergruppen zu überbrücken. Hierzu werden parallele Signalwege mit eigener Leistungs-und Steuerelektronik eingerichtet, die von der Leistungs-und Steuerelektronik, die für den Normalbetrieb ausgelegt ist, getrennt sind und gegebenenfalls mittels Relais auf den havarierten Weg geschaltet werden können. Dieses Verfahren und die dazu benötigten elektrischen Einrichtungen sind einerseits kostspielig und andererseits technisch zu aufwendig. Eines der maßgeblichen Nachteile, die allen vorbekannten Verfahren und Anlagen gemeinsam sind, ist der relativ hohe Energieaufwand, der häufig Ursache von unkontrollierbaren Störungen ist.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Audio- Informations-System bereitzustellen, das zur Information einer Mehrzahl von Personen dient und einfach in der Handhabung und kostengünstig in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Senden, Empfangen und Bearbeiten von Signalen eines Informations-Systems, bestehend aus einer Zentrale, die Signale digital und/oder analog empfängt, sendet und steuert und mindestens einer Lautsprecher-Einheit mit mindestens einem Lautsprecher und mindestens einem Datenbus ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Lautsprecher-Einheiten von der Zentrale versorgt und gesteuert werden, wobei die Steuerdaten der Versorgungsspannung aufmoduliert werden.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die Signale im Datenbus mit niedriger elektrischer Leistung übertragen werden und direkt am Lautsprecher in einer einzigen Baugruppe einer Signalverarbeitung unterzogen werden, die eine hohe akustische Leistung und Qualität erzeugt.

Ferner ist es vorteilhaft, eine erste Steuereinrichtung in einer Baugruppe zu installieren, die den Zustand der Lautsprecher-Einheit und der Schaltelektronik überwacht und den Zustand an die Zentraleinheit überträgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist darin zu sehen, dass eine zweite Steuereinrichtung, die die eingehenden Steuersignale aus dem Datenbus in der Zentraleinheit empfängerspezifisch auswertet und in empfängerspezifische Signale wandelt.

Dabei wirkt es sich vorteilhaft aus, dass mittels eines gemeinsamen Datenbusses eine vorgegebene Anzahl von unterschiedlichen Audio-Signalen und Steuersignalen übertragen wird.

Ferner ist es vorteilhaft, die Steuersignale und Steuerdaten durch Funk zu übertragen, wobei die Funkdaten datenkomprimiert mittels einer bestimmten Bandbreite (15 kBaud) übertragen werden.

Vorteilhaft ist es ferner, das Datenformat auf der Basis von RS 485-Signalen zu verwenden, weil dadurch preisgünstige Interface-Bausteine aus einer grossen Familie von vorhandenen Treibern ausgewählt werden können.

Wichtig und vorteilhaft ist es weiterhin, den gesamten Signalfluss zu überwachen, wozu im Datenfluss ein hochfrequentes Signal mitübertragen wird, das außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt und die Funktionen aller Komponenten im Signalfluss, wie Signalprozessor, Endstufe des Lautsprechers und insbesondere die Lautsprecher u. s. w. überwacht.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Steuerungsdaten in Echtzeit übertragen werden.

In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, dass die einzelnen lokalen Lautsprecher-Stationen zu Gruppen zusammengefasst werden und die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher oder Lautsprecher-Gruppen automatisch oder ferngesteuert dem Geräuschpegel der Umgebung angepasst werden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen für das erfindungsgemäße Audio-System zum Senden, Empfangen und Bearbeiten von Informationsdaten eines Informations-Systems mit einer Zentrale, die Signale digital und/oder analog empfängt, sendet und steuert, mit mindestens einer Lautsprecher-Einheit mit mindestens einem Lautsprecher und mindestens einem Datenbus ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Lautsprecher- Einheiten von der Zentrale versorgt und gesteuert werden, wobei die Daten der Versorgungsspannung aufmoduliert werden.

Dabei ist es vorteilhaft, der Lautsprecher-Einheit eingangsseitig einen Stützkondensator parallel zu schalten, dem bei Leistungsspitzen eine gewisse Energie entnommen werden kann.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Leistungsverstärkung für den analog betriebenen Lautsprecher mit einem digitalen Leistungsverstärker durchgeführt wird, wodurch die Wandlung des digitalen Signals in den analogen Bereich vor dem Verstärker entfällt und somit erhebliche Kosten eingespart werden.

Die digitale Endstufe hat weiterhin den Vorteil eines wesentlich besseren Wirkungsgrades im Vergleich zur analogen Endstufe. Damit werden neben den verringerten Energiekosten auch die Abwärme auf der Lautsprecher-Einheit deutlich verringert. Dadurch entfallen große Kühlkörper und die Baueinheit kann deutlich kompakter und effektiver konstruiert werden.

Vorteilhaft ist es, dass die direkt am Lautsprecher angeordnete Lautsprecher-Einheit, die die aus dem Datenbus eingehenden Signale selektiert, digital aufbereitet und erst am Lautsprecher in analoge Signale wandelt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mindestens eine Steuervorrichtung, die den Zustand der Lautsprecher-Einheit und der Schaltelektronik überwacht, diesen Zustand über den Datenbus der Zentral-Einheit überträgt.

Vorteilhaft ist es auch, dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die die in der Zentraleinheit eingehenden Steuersignale individuell für jeden Lautsprecher auswertet und die Ergebnisse einem Prozessor (PC) zuführt.

Dies ist speziell in sicherheitsrelevanten Anlagen von Bedeutung und Vorteil, bei denen die Überwachung der Endstufen und der Lautsprecher gefordert wird. Aufgrund der Wärmeentwicklung der Endstufen und der mechanischen Bewegung in den Lautsprechern sind diese die Hauptkomponenten mit dem höchsten Ausfallrisiko.

Da in sicherheitsrelevanten Systemen jede Einheit mit einer Versorgungsquelle, die redundant ausgeführt und überwacht werden muss, ist es, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar. Jedes Netzteil-bis zu einem Netzteil pro Lautsprecher-muss redundant ausgeführt und überwacht werden. Die Überwachung bedingt in den meisten Fällen zusätzliche Leitungen in die Zentrale, da dort üblicherweise die Fehler-Ausgabe erfolgen muss.

Vorteilhaft für die Erfindung ist es daher, dass die Versorgung aller Lautsprecher-Einheiten von einer Zentrale erfolgt. Dazu wird die Leistung über den Datenbus mitverteilt. Die Daten werden auf die Versorgungsspannung aufmoduliert, um die Anzahl der Leitungen zu reduzieren.

Damit kann die Leistungsversorgung zentral erfolgen, die Überwachung und Redundanz, wie in sicherheitsrelevanten Anlagen gefordert, sind mit einfachen Mitteln erreichbar, da nur ein Netzteil überwacht und redundant ausgelegt werden muss.

Da einerseits häufig im Stand der Technik Übertragungsformate, wie MADI, verwendet werden und hierfür spezielle und teure Interface-Bausteine (TAXI) verwendet werden müssen und zum anderen dieses ein Format ist, dass für 64 Audio-Kanäle mit vorgegebener Auflösung (24 Bit pro Wert) im Zeit-Multiplex ausgelegt wird, werden in der Praxis in den seltensten Fällen alle Kanäle in Anspruch genommen, da damit hohe Datenraten und spezielle Kabel mit maximal begrenzter Länge auf wenige Meter herangezogen werden müssen. Daher ist es vorteilhaft, ein Datenformat auf Basis von RS 485-Signalen zu verwenden. Dadurch können preisgünstige Interface- Bausteine aus einer großen Familie von vorhandenen Treibern ausgewählt werden. Die Anzahl der Kanäle im Zeit-Multiplex- Verfahren sowie die Auflösung der Werte (Bit pro Wert) kann in der vorliegenden Erfindung den gegebenen Anforderungen angepasst werden. Somit können mit einfachen Mitteln preisgünstige Leitungen, die eine maximale Übertragungslänge gewährleisten, optimiert werden.

Im nun Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 : eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Audio-und Steuer-Systems (1) mit den einzelnen Baugruppen (2,12, 20) ; Fig. 2 : ein Blockschaltbild einer Baugruppe (6) in der Zentrale (2) ; Fig. 3 : ein Blockschaltbild der Lautsprecher-Einheit (4) mit einem Lautsprecher (3) ; Fig. 4 : ein Prinzipschaltbild der Lautsprecher-Einheit (4), die an eine Gleichpannungs-Quelle (21) angeschlossen ist.

In Fig. 1 ist ein prinzipielles Blockschaltbild gezeigt, dass das des erfindungsgemäßen Audio-und Steuer-Systems 1 dargestellt. In der Zentrale 2 werden die Audio-Daten, Steuer-Daten von einem Prozessor, in der Regel ein PC 18, sowie die Spannungsversorgung in einem Interface 6 zusammengefasst und auf die Datenbusse 7 gelegt. Die Zentrale kann einen hier nicht gezeigten Datenspeicher 2'aufweisen, in dem Audio-Daten gespeichert werden. Die gespeicherten Daten im Datenspeicher 2'werden von einem Prozessor 18 gesteuert und den zugehörigen Komponenten, wie beispielsweise der Lautsprecher-Einheit 4 zugeführt. Die Lautsprecher- Einheit 4 weist jeweils einen Verstärker 22 auf, der über einen Datenbus 7, 7'bzw. per Funk mit der Zentrale 2 verbunden ist, wobei die Anzahl der Lautsprecher-Einheiten 4 eine vorbestimmte Zahl von 1 bis n annehmen kann und n eine beliebige Zahl ist. Diese Einheiten werden weiter unten näher beschrieben. Die Zentrale 2 kann ihre Daten sowohl per Funk über eine Antenne 24 als auch über fest verdrahtete Leitungen 25, wie beispielsweise einer Telefonleitung.

Wichtig und vorteilhaft ist es dabei, den gesamten Signalfluss zu überwachen, wozu im Datenfluss ein hochfrequentes Signal mitübertragen wird, das außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt und die Funktionen aller Komponenten im Signalfluss, wie Signalprozessor 5, Endstufe 22 des Lautsprechers und insbesondere die Lautsprecher 3 überwacht.

Die Fig. 2 zeigt ein konkretes Blockschaltbild der Baugruppe 6, die für die Selektion der in der Zentrale 2 eingehenden Daten zuständig ist. An die Baugruppe 6 ist ein Personal-Computer (PC) 18 zur Steuerung und Überwachung des gesamten Systems angeschlossen. Der Personal-Computer (PC) 18 weist die Steuerdaten dem Zeit-Multiplexer 17 zu, der darüber hinaus Audio-Daten digital aus verschiedenen Quellen 28, 28' erhält, wobei die Anzahl der Quellen beliebig sein kann.

Ferner ist der Personal-Computer 18 mit der Datenextraktion 9 der Baugruppe 6 verbunden, so dass die vom Datenbus der Steuereinrichtung 9 kommenden Steuer-Daten im PC verarbeitet und aufbereitet werden können. Die vom Zeit-Multiplexer 17 in der Steuereinrichtung 9 eingehenden Daten werden hier im Datenbus-Format aufbereitet und dann einem Datenbus-Treiber 8 zugeführt. Der Datenbus-Treiber 8 gibt die erhaltenen und aufbereiteten Daten auf den bi-direktionalen Datenbus 7, in dem diese Daten den Lautsprecher-Einheiten 4 zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Darüber hinaus werden die einzelnen Einheiten 4 und die gesamte Steuerelektronik wird mit Hilfe eines hochfrequenten, mitübertragenden Signals, das außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt, überwacht und über den Datentreiber 8 und der Steuereinheit 9 dem Personal- Computer 18 zur weiteren Auswertung der Überwachungsdaten zugeführt. Die PSU 5 ist über ein Interface 10 mit dem Datenbus 7 verbunden. Die Leistung des Netzteils wird mittels des Interface 10 auf den Datenbus übertragen, das heißt aufmoduliert, wobei die Modulation mit einem kommerziellen Modulationsgerät vorgenommen wird.

In Fig. 3 ist das Blockschaltbild der Lautsprecher-Einheit 4 mit seinen einzelnen wichtigen Komponenten in einem Blockschaltbild dargestellt. Der bi-direktionale Datenbus 7 überträgt nicht nur die Audio-Daten für den Lautsprecher 3, sondern ebenfalls die zur Versorgung der einzelnen Einheiten notwendige Energie in Form einer niedrigen Spannung von U < 48 Volt, wobei der Versorgungsspannung (U) die Datenflüsse im Datenbus 7 aufmoduliert werden. Jede Lautsprecher-Einheit 4 beinhaltet jeweils einen Eingangs-und Asgangstreiber 30,31, über die der Steuereinheit 11 die Daten zu-und abgeführt werden. Die eingehenden Daten gelangen auf einen Adressen-Decoder 32, der die mitgeführten Adressen decodiert und der Datensteuerung 33 zuführt, falls die Adresse der eingstellten Adresse der Einheit 4 entspricht. Die Datensteuerung 33 weist die entsprechend der Audio- Datenselektion 34 ausgewählten Audio-Daten einem DSP 35 zu, der dann die aufbereiteten Daten einem digitalen Leistungsverstärker 16 zuführt, in dem das digitale Signal in ein analoges Leistungssignal umgewandelt wird. Vom digitalen Verstärker 16 in dem die D/A-Wandlung vorgenommen wird, wird das analoge Signal dem Lautsprecher 3 direkt analog zugeführt. Zusätzlich wird das analoge Signal einer Lautsprecher-und Schaltelektronik 14 zugeführt und überwacht, womit eine zuverlässige Kontrolle gewährleistet ist und die Funktion des Lautsprechers bzw. der Steuerelektronik überwacht wird und dann das Ergebnis der Steuereinrichtung 33 meldet.

In Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild gezeigt, das die Grundelemente der Lautsprecher-Einheit 4 wiedergibt, die über den bi-direktionalen Datenbus 7 an eine Gleichspannungsquelle 21 angeschlossen ist. Die beiden gezeigten Leitungen sind Bestandteil des Datenbus 7, der sowohl die Versorgungsspannung von U < 48 Volt liefert als auch die auf die Versorgungsspannung (U) aufmodulierten Daten überträgt.

Jede Lautsprecher-Einheit 4 umfasst mindestens einen Kondensator 15, der der Versorgung des digitalen Verstärkers 16 des Lautsprechers 3 parallel geschaltet ist, so dass im Falle einer Leistungsspitze dem Kondensator 15 der entsprechende Leistungsüberschuss entnommen werden kann. An dem digitalen Verstärker 16 und dem D/A-Wandler, der eine Wandlung der digitalen Daten in analoge Signale vornimmt, ist der Lautsprecher 3 angeschlossen. Durch eine derartige Schaltungsanordnung, in der der Versorgungsspannung die Datenübertragung aufmoduliert ist und dadurch keine zusätzliche Versorgungsleitung benötigt wird und der Endstufe 16 ein Spitzendämpfungs-Kondensator 15 parallel geschaltet ist, was eine konstante Übertragung der mittleren Leistung ermöglicht. Da die typischen Audio-Signale des Spitzenwertes der Leistung um ca. einen Faktor 8 höher liegt als der mittlere Wert, kann durch den Stütz-Kondesator 15 der Leitungsqueschnitt deutlich geringer ausgelegt werden, da die Spitzen vom Kondensator 15 abgefangen werden.

Dadurch, dass bei der vorliegende Erfindung ein wesentlicher Bestandteil die Lautsprecher-Einheit 4 ist, die direkt am Lautsprecher 3 angebracht wird und eingehende digitale Signale aus einem Datenbus 7 selektiert, diese gegebenenfalls digital bearbeitet und dann in analoge Audio-Signale in eine Form wandelt, dass ein Lautsprecher 3, wie er in elektro- akustischen Anlagen typischerweise eingesetzt wird, direkt mittels der Vorrichtung betrieben werden kann, wird im laufenden Betrieb der Zustand der Audio-Signale jedes einzelnen Lautsprechers individuell und störungsfrei beeinflusst. Durch die weitere Schaltelektronik 14, die, wie erwähnt, den Zustand des Lautsprechers und der gesamten Schaltelektronik überwacht und dieser Zustand über einen Datenbus 7 der Datenspeicher-Zentrale 2 gemeldet wird, sowie aus einer weiteren Steuervorrichtung, die eingehende Steuersignale individuell für jeden Lautsprecher 3 auswertet, ist es für eine beliebige Anzahl von Lautsprecher-Einheiten 4 mit unterschiedlichen Audio-Signalen und Steuersignalen mittels eines gemeinsamen Busses 7 möglich, jede einzelne Lautsprecher-Einheit 4 individuell und störungsfrei zu beeinflussen.

Ferner ist es aufgrund der vorliegenden Erfindung möglich, durch Überwachung des Zustandes des Lautsprechers und der Schaltelektronik eines Lautsprechers 3 die Funktionsfähigkeit permanent zu überprüfen.