DD239103A1 - Schaltungsanordnung zum betreiben piezoelektrischer summer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Erzeugung von Tonsignalen mittels piezoelektrischer Summer. Es wird bezweckt, dass die Tonsignale hinsichtlich der Lautstaerke bei geringstem Aufwand beeinflussbar werden. Dahingehend wird die Aufgabe geloest, eine Treiberschaltung fuer piezoelektrischer Summer derart auszufuehren, dass sowohl eine Verstellung als auch eine Modulation der Amplitude der Treiberspannung moeglich ist. Die Loesung erfolgt, indem am Schleiferanschluss eines Potentiometers ein Betriebsgleichpotential und die Ausgangsspannung eines Verstaerkers ueberlagert und ueber eine Endstufe mit der Resonanzfrequenz des Summers gegen ein Bezugspotential geschaltet werden. Die Verstaerkerausgangspannung wird durch Signalquellen an Verstaerkereingaengen zeitvariant gestaltet. Zur Anwendung gelangt die Erfindung in Geraeten, die akustische Signale aussenden wie beispielsweise Uhren mit Weck- und/oder Alarmfunktion. Figur

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt

ein Blockschaltbild des bevorzugten Ausführungsbeispieles.

An eine Gleichspannungsquelle Q mit dem Betriebspotential UB und dem Bezugspotential BB ist ein Generator G angeschlossen, der eine Rechtecksignalfolge mit einer Frequenz liefert, die der Resonanzfrequenz eines piezoelektrischen Summers PS entspricht. Ebenfalls zwischen das Betriebspotential UB und das Bezugspotentiai BB der Gleichspannungsquelle Q ist eine Endstufe E geschaltet, deren Eingang mit dem Generator G verbunden ist.

Die Endstufe E ist als TTL-Gatter ausgeführt und verfügt über einen open-collektor-Ausgang, der über einen ohmschen Festwiderstand R an den Schleifer eines Potentiometers P angeschlossen ist. Das Potentiometer P ist mit der ersten Anschlußklemme an das Betriebspotential UB und mit der zweiten Anschlußklemme über einen Kondensator C an den piezoelektrischen Summer PS geschaltet. Dazu in Reihe befindet sich der Ausgang eines Verstärkers V, der als Operationsverstärker ausgeführt und als Differenzverstärker gechaltet ist. Als Versorgungsspannungen für den Verstärker V dienen das Betriebspotential UB und das Bezugspotential BB der Gleichspannungsquelle Q.

Anden nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers V ist eine erste Signalquelle S1 angeschlossen, die eine Sägezahnspannung mit Großer Zeitkonstante liefert. Der Anstieg der Sägezahnspannung zwischen Minimum und Maximum dauert etwa eine Minute. Mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers V ist eine zweite Signalquelle S2 verbunden, deren Ausgangssignal eine Sinusspannung ist, deren Frequenz des piezoelektrischen Summers PS. Beide Signalquellen S1 und S2 sind an das Betriebspotential UB und das Bezugspotential BB der Gleichspannungsquelle Q angeschlossen.

Der piezoelektrische Summer PS erhält seine Betriebspannung aus der Überlagerung des Betriebspotentials UB und der Verstärkerausgangsspannung am Potentiometer P. Die Stellung des Schleifers beinhaltet das Überlagerungsverhältnis, da der Schleifer über den Festwiderstand R und den open-collector-Ausgang der Endstufe E gegen das Bezugspotential BB geführt ist.

Der Ausgang der Endstufe E arbeitet als Schalter im Takt der von dem Generator G erzeugten Rechtecksignale, also mit einer der Resonzanzfrequenz des piezoelektrischen Summers PS entsprechenden Frequenz, so daß die Betriebsspannung des Summers PS am Schleifer des Potentiometers P im genannten Takt verändert und derart ein Tonsignal erzeugt wird, dessen Lautstärke direkt von der Schleiferstellung bedingt wird. Die Verstärkerausgangsspannung weist jedoch zeitlich Veränderungen auf. Einmal wird sie aufgrund der ersten Signalquelle S1 sägezahnartig gestaltet. Daraus folgt, daß die Betriebsspannung des Summers mit der Zeitkonstanten der ersten Signalquelle S1 ihre Spitzenwerte verändert und derart ein relativ langsames Anschwellen der Lautstärke der Tonsignale erzielt wird. Da die extrem niederfrequente Sägezahnspannung mit der Sinusspannung der zweiten Signalquelle 52 überlagert wird, kommt es dazu, daß die Sägezahnspannung zu einer ansteigenden Sinusschwingung abgewandelt wird. Der Sinusanteil der Verstärkerausgangsspannung moduliert die Energiesignale des Summers PS, wodurch das Klangbild der Tonsignale verändert wird.

Zusammenfassend beinhaltet die beschriebene Schaltungsanordnung also, daß mittels der Schleiferstellung am Potentiometer P die Maximallautstärke, mittels der zugemischten Sägezahnspannung eine von deren Zeitkonstante abhängige Momentlautstärke und mittels der aufmodulierten Sinusspannung das Klangbild der von dem piezoelektrischen Summer PS erzeugten Tonsignale beeinflußbar sind.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Schaltungsanordnung zum Betreiben piezoelektrischer Summer für die Erzeugung von Tonsignalen, die an eine Gleichspannungsquelle und einen Generator zur Erzeugung einer die Resonanzfrequenz des Summers wenigstens annähernd aufweisenden Signalfolge angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an ein Betriebspotential (UB) der Gleichspannungsquelle (Q) ein Potentiometer (P) angeschlossen ist, dessen andere Anschlußklemme mit dem piezoelektrischen Summer (PS) verbunden ist, der piezoelektrische Summer (PS) andererseits an den Ausgang eines Verstärkers (V) geschaltet ist, wobei der Verstärker (V) über wenigstens einen Eingang verfügt, der mit Signalen mit zeitvarianter Amplitude beaufschlagbar ist, der Schleifer des Potentiometers (P) über einen ohmschen Widerstand (R) am Ausgang einer Endstufe (E) und die Endstufe (E) an den Generator (G) zur Erzeugung der Signalfolge, die wenigstens annähernd die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Summers (PS) aufweist, angeschlossen ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (E) als binäres Schaltelement ausgeführt ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (E) über einen open-collector-Ausgang verfügt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft die Erzeugung von Tonsignalen mittels eines elektroakustischen Wandlers, insbesondere eines piezoelektrischen Summers.

   Zur Anwendung gelangen solche Summer und die dazugehörigen Treiberschaltungen in Geräten mit akustischer Ausgabefunktion wie beispielsweise Uhren mit Weck- und/oder Alarmfunktion.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Treiberschaltungen für piezoelektrische Summer sind in vielfältiger Ausführung bekannt. Ein wesentliches Kriterium des Standes der Technik ist, daß ein sehr begrenzter Tonfrequenzumfang erzeugt wird. Dadurch wird die Anwendungsbreite der piezoelektrischen Summer stark eingeengt, da die erzeugbaren Töne oftmals dem Hörempfinden widersprechen. Die Beseitigung dieses Nachteiles gelingt nach der DE-OS 3327 764 da mit, daß die Tonsignale mit einer gedämpften Signal hüllkurve überlagert werden, wodurch ein dem Hörempfinden entgegenkommendes Klangbild erzeugt wird. Zur Realisierung sowohl der Tonfrequenz- als auch der Hüllkurvensignale wird eine Schaltungsanordnung angegeben, die aus den Komplexen Spannungstransformierer, Pegelfühler, mehreren Hülikurvenzellen, Treiber, Schutzschaltung und elektroakustischer Wandler besteht. Die Komplexe sind bis auf die Schutzschaltung in MOS-Technik realisiert und werden in der Erfindungsbeschreibung als integrierbar bezeichnet.

   Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, daß trotz des beträchtlichen schaltungstechnischen Aufwandes keine Möglichkeit besteht, die Lautstärke der Tonsignale beeinflussen zu können.

   Ziel der Erfindung

   Durch die Erfindung soll erreicht werden, daß die Tonsignale piezoelektrischer Summer hinsichtlich der Lautstärke bei geringstem Aufwand beeinflußbar werden.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Treiberschaltung für piezoelektrische Summer derart auszuführen, daß sowohl eine Verstellung als auch eine Modulation der Amplitude der Treiberspannung möglich ist. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels der im Erfindungsanspruch dargelegten Merkmale. Die an dem piezoelektrischen Summer anliegende Spannung ergibt sich aus der Überlagerung des Betriebspotentials der Gleichspannungsquelle mit der Ausgangsspannung des Verstärkers am Potentiometer. Die Ausgangssspannungsamplitude des Verstärkers ist zeitabhängig, so daß auch die Spannung am piezoelektrischen Summer zeitabhängig ihren Wert ändert. Auf diese Weise erfolgt eine Modulation der den piezoelektrischen Summer erregenden Tonsignalfolge, die der Generator erzeugt und über die Endstufe, den Festwiderstand und das Potentiometer dem Summer zugeführt wird, da die Frequenz der Verstärkerausgangsspannung klein ist gegenüber der Tonsignalfrequenz. Die Schleiferstellung des Potentiometers legt die Maximallautstärke fest, da die Stellung des Potentiometerschleifers den in Reihe zum Summer geschalteten Wechselstromwiderstandswert festgelegt. Die Form des Tonsignals ist dabei völlig ohne Bedeutung. Je nach Formung, Frequenz und Amplitude der Verstärkerausgangsspannung lassen sich vorteilhaft Momentanlautstärke, Lautstärkeänderungscharakteristik und somit Klangbild der Tonsignale beeinflussen. Die Verstärkerausgangsspannung als Funktion der Zeit wird verändert durch wenigstens eine eingangsseitig am Verstärker angeschlossene Signalquelle. Als derartige Signalquellen eignen sich Generatoren für Sägezahn-, Dreieck-, Sinus- oder Rechtecksignalfolgen.