DE10340367B4

DE10340367B4 - Method and device for improving the sound pressure level of a sound generator

Info

Publication number: DE10340367B4
Application number: DE2003140367
Authority: DE
Inventors: Prakash Clayton Shrestha; Boris Waverley Spilar; Jayesh Burwood east Modi; Huang Victoria Yu; Rohan Notting Hill Daniel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: DE10340367A1

Abstract

Verfahren zur Verbesserung des Schalldruckpegels eines Schallgebers (12), wobei der Schallgeber (12) mit einem Signal variierender Frequenz (F) angesteuert und eine charakteristische Schalldruckkurve (SPLN) in Abhängigkeit von der Frequenz (F) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Schalldruckpegel (SPLM) der charakteristischen Schalldruckkurve (SPLN) bestimmt wird und diejenigen gemessenen Schalldruckpegel, die vom mittleren Schalldruckpegel (SPLM) abweichen, an diesen angeglichen werden.method for improving the sound pressure level of a sound generator (12), the sounder (12) having a signal of varying frequency (F) controlled and a characteristic sound pressure curve (SPLN) in dependence is measured from the frequency (F), characterized in that a mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) and those measured sound pressure levels, which deviate from the mean SPLM level become.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Schalldruckpegels eines Schallgebers, insbesondere eines als Piezoaktor in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Schallgebers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Ansteuerschaltung für den Schallgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13, einen den Schallgeber umfassenden Sounderschaltkreis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14, sowie einen Schallgeber nach Anspruch 17 und ein Filter nach Anspruch 18.The The invention relates to a method for improving the sound pressure level a sounder, in particular as a piezoelectric actuator in a motor vehicle used sound generator, according to the preamble of claim 1. About that In addition, the invention relates to a drive circuit for the sounder according to the preamble of claim 13, a sounder comprehensive Sounder circuit according to the preamble of claim 14, as well as a A sounder according to claim 17 and a filter according to claim 18.

Alarmsysteme oder Sounderschaltkreise in Kraftfahrzeugen umfassen in der Regel einen als Piezoaktor ausgelegten Schallgeber sowie eine Schaltung, die den Schallgeber mit einem Signal variierender Frequenz innerhalb eines definierten Frequenzbereichs ansteuert. Auf diese Weise wird ein charakteristischer Heulton erzeugt, der andere Verkehrsteilnehmer auf Gefahren im Straßenverkehr aufmerksam machen soll.alarm systems or Sounder circuits in motor vehicles usually include a sound generator designed as a piezoelectric actuator and a circuit, the sounder with a signal of varying frequency within a defined frequency range. This way will generates a characteristic howling sound, the other road users on dangers in traffic to draw attention.

Aus der WO 98/11666 A1 ist ein Kontrollsystem für einen Schallgeber in einem Kraftfahrzeug bekannt, das einen Umwandlungsschaltkreis zur Umwandlung eines pulsweitenmodulierten Treibersignals in ein Schallgeber-Aktivierungssignal und eine Ansteuerschaltung zur Erzeugung des Treibersignals enthält. Die Ansteuerschaltung enthält ihrerseits einen Mikroprozessor, mit dem zumindest ein Eingangssignal, das einen Wert aus einer Mehrzahl von Kontrollparametern des Kontrollsystems repräsentiert, empfangen und verarbeitet werden kann. Zu diesen Kontrollparametern gehören beispielsweise die Temperatur und/oder die Versorgungsspannung des Schallgebers sowie die Frequenz des Treibersignals. Anhand des Eingangssignals ist der Mikroprozessor in der Lage, das Treibersignal derart anzupassen, dass der Schallgeber eine zuvor definierte Schalldruckpegel-Charakteristik aufweist und diese auch bei sich verändernden Umgebungsbedingungen beibehält. Um zum Beispiel eine mögliche Zerstörung des Schallgebers durch eine zu hohe Versorgungsspannung zu verhindert, wird ein konstanter Schalldruckpegel ungeachtet der Versorgungsspannung bereitgestellt. Ebenso kann die Schalldruckpegel-Frequenzgang so eingestellt werden, dass er durch Glättung von Schalldruckspitzen über einen vorgegebenen Frequenzbereich möglichst konstant ist.Out WO 98/11666 A1 is a control system for a sound generator in a Motor vehicle having a conversion circuit for conversion a pulse width modulated driver signal in a sounder activation signal and a drive circuit for generating the drive signal. The Drive circuit contains in turn a microprocessor with which at least one input signal, one value from a plurality of control parameters of the control system represents can be received and processed. To these control parameters belong For example, the temperature and / or the supply voltage of Sounder and the frequency of the driver signal. Based on the input signal the microprocessor is able to adjust the driver signal in such a way the sound generator has a previously defined sound pressure level characteristic and this even under changing environmental conditions maintains. For example, a possible destruction of the sounder due to excessive supply voltage, becomes a constant sound pressure level regardless of the supply voltage provided. Similarly, the sound pressure level response can be so be adjusted by smoothing sound pressure peaks above a given Frequency range as possible is constant.

Mit den bisher bekannten Kontrollsystemen für Schallgeber ist es jedoch nicht möglich, starke Schwankungen des Schalldruckpegels innerhalb des definierten Frequenzbereichs, die auf bauartbedingte Eigenresonanzen des Schallgebers, beispielsweise hervorgerufen durch die Membran oder das Gehäuse, zurückzuführen sind, an einen frequenzunabhängigen Schalldruckpegel anzugleichen, so dass an bestimmten Frequenzstellen Schalldruckpegelspitzen geglättet und/oder Schalldruckpegeleinbrüche angehoben werden.With However, it is the previously known control systems for sounders not possible, strong fluctuations of the sound pressure level within the defined Frequency range, based on design-related natural resonances of the sounder, caused, for example, by the membrane or the housing, to a frequency independent Adjust the sound pressure level, so that at certain frequency points Smoothed sound pressure level peaks and / or sound pressure level drops be raised.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das geschilderte Problem wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie die Ansteuerschaltung nach Anspruch 13 und den Sounderschaltkreis nach Anspruch 14 gelöst.The described problem is solved by the method according to claim 1 as well the drive circuit according to claim 13 and the sounder circuit according to Claim 14 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, dass ein Verfahren zur Verbesserung des Schalldruckpegels eines Schallgebers, vorzugsweise eines als Piezoaktor in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Schallgebers, vorgestellt wird, wobei der Schallgeber mit einem Signal variierender Frequenz angesteuert und eine charakteristische Schalldruckkurve in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen wird. Auf Grundlage der charakteristischen Schalldruckkurve wird ein mittlerer und somit frequenzunabhängiger Schalldruckpegel bestimmt, an dem die von diesem abweichenden, gemessenen Schalldruckpegel an den entsprechenden Frequenzstellen angeglichen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Betriebszyklen und demzufolge auch die Lebensdauer des Schallgebers deutlich zu steigern und die Betriebskosten entsprechend zu senken. Darüber hinaus ergibt sich aufgrund der gleichmäßigeren Abstrahlung über die Frequenz der Vorteil eines verfärbungsärmeren Klanges des Schallgebers.One particular advantage of the invention is that a method for improving the sound pressure level of a Sound generator, preferably one as a piezoelectric actuator in a motor vehicle used, is the sounder driven by a signal of varying frequency and a characteristic sound pressure curve dependent on is measured by the frequency. Based on the characteristic Sound pressure curve becomes a medium and thus frequency-independent sound pressure level determines where the deviating from this, measured sound pressure level be aligned at the appropriate frequency locations. To this Way is it possible the operating cycles and consequently the life of the sounder significantly increase and reduce the operating costs accordingly. Furthermore arises due to the more uniform Radiation over the frequency of the advantage of a discoloration sound of the sounder.

Die charakteristische Schalldruckkurve kann statt mit einem Messmikrofon beispielsweise auch in Form von Auslenkungen einer Membran des Schallgebers in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen werden. Dies bietet den Vorteil eines Ausschlusses von durch das Messmikrofon hervorgerufenen Störungen sowie der Vermeidung von Störungen durch äußere Geräuschfelder.The characteristic sound pressure curve can take place with a measuring microphone for example, in the form of deflections of a diaphragm of the sounder dependent on be measured by the frequency. This offers the advantage of a Exclusion of interference caused by the measuring microphone as well the avoidance of disturbances through external noise fields.

Um die gemessenen Schalldruckpegel an den mittleren Schalldruckpegel der charakteristischen Schalldruckkurve anzugleichen, wird in vorteilhafter Weise der Schallgeber mit einem pulsweitenmodulierten Signal mit variierender oder variabler Frequenz und einem anpassbaren Impuls-Pausen-Verhältnis (Duty Cycle) angesteuert.Around the measured sound pressure levels at the mean sound pressure level to match the characteristic sound pressure curve is in an advantageous Way the sounder with a pulse width modulated signal with varying or variable frequency and an adjustable pulse-duty ratio (Duty Cycle).

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, das Impuls-Pausen-Verhältnis des pulsweitenmodulierten Signals zu erhöhen, wenn der gemessene Schalldruckpegel unterhalb des mittleren Schalldruckpegels der charakteristischen Schalldruckkurve liegt. Andererseits wird das Impuls-Pausen-Verhältnis verringert, wenn der gemessene Schalldruckpegel größer ist als der mittlere Schalldruckpegel der charakteristischen Schalldruckkurve.In a further embodiment, it is provided to increase the pulse-pause ratio of the pulse width modulated signal when the measured sound pressure level below the average sound pressure level of the characteristic sound pressure curve is. On the other hand, the pulse-pause ratio is reduced when the measured sound pressure level is greater than the mean sound pressure level of the characteristic sound pressure curve.

Damit die Ansteuerschaltung den gemessenen Schalldruckpegel nicht permanent bei der geringsten Abweichung an den mittleren Schalldruckpegel angleichen muss, erfolgt dies in vorteilhafter Weise erst dann, sobald ein vorher definierter Toleranzbetrag überschritten wurde.In order to the drive circuit does not permanently affect the measured sound pressure level at the slightest deviation to the mean sound pressure level this has to be done in an advantageous manner, as soon as a previously defined tolerance amount has been exceeded.

Vielfach arbeiten Sounderschaltkreise mit einem Transformator, um das pulsweitenmodulierte Treibersignal für den Betrieb eines als Piezoaktor ausgebildeten Schallgebers zu verstärken. Wird nun das Impuls-Pausen-Verhältnis des pulsweitenmodulierten Treibersignals in Abhängigkeit von der Frequenz stark verändert, so kommt es infolge der Energiespeichereffekte der transformatoreigenen Induktivität zu einer Störung der Ausgangswellenform des Transformators, die wiederum zu hörbaren Störimpulsen des Schallgebers führt. Um diese zu vermeiden, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung das Impuls-Pausen-Verhältnis inkrementell, d.h. schrittweise, erhöht und/oder verringert. Zur Erzeugung der inkrementellen Erhöhung und/oder Verringerung des Impuls-Pausen-Verhältnisses wird ein Filter, insbesondere ein digitales Tiefpass-Filter, eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung der hörbaren Störimpulse des Schallgebers ergibt sich in vorteilhafter Weise durch eine stufenweise Erhöhung und/oder Verringerung des Impuls-Pausen-Verhältnisses zum Beispiel mittels einer als High-Resolution-Prozessor ausgelegten Ansteuerschaltung.frequently Work sounder circuits with a transformer to the pulse width modulated driver signal for the To amplify operation of a designed as a piezoelectric sounder. Becomes now the pulse-pause ratio the pulse width modulated driver signal as a function of the frequency strong changed This is how it comes as a result of the energy storage effects of the transformer's own inductance to a fault the output waveform of the transformer, which in turn leads to audible glitches the sounder leads. To avoid this, is in an advantageous embodiment the pulse-pause ratio incrementally, i. gradually, increased and / or decreased. to Generation of the incremental increase and / or reducing the pulse-pause ratio a filter, in particular a digital low-pass filter, is used. One more way to avoid the audible glitches the sounder results in an advantageous manner by a stepwise Increase and / or Reduction of the pulse-pause ratio for example by means of a drive circuit designed as a high-resolution processor.

Schließlich ist vorgesehen, die erforderlichen Impuls-Pausen-Verhältnisse zur Anpassung der gemessenen Schalldruckpegel an den mittleren Schalldruckpegel der charakteristischen Schalldruckkurve in einem Speichermittel der Ansteuerschaltung, vorzugsweise in einem Speicher eines Mikroprozessors, abzulegen. Somit ist eine Messung der Schalldruckpegel nicht permanent erforderlich, was zu einer schnelleren und einfacheren Ausführung des beschriebenen Verfahrens führt.Finally is provided the required pulse-pause ratios for adapting the measured sound pressure levels to the mean sound pressure level the characteristic sound pressure curve in a storage means the drive circuit, preferably in a memory of a microprocessor store. Thus, a measurement of the sound pressure level is not permanently required, resulting in a faster and easier execution of the method described leads.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ansteuerschaltung für einen Schallgeber, insbesondere für einen als Piezoaktor in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Schallgeber, vorgesehen. Die Ansteuerschaltung erzeugt ein pulsweitenmoduliertes Signal mit variabler oder variierender Frequenz und anpassbarem Impuls-Pausen-Verhältnis zur Ansteuerung des Schallgebers. Weiterhin ist eine charakteristische Schalldruckkurve in Abhängigkeit von der Frequenz messbar, anhand der ein mittlerer Schalldruckpegel bestimmbar ist. Durch die Ansteuerschaltung ist das Impuls-Pausen-Verhältnis des pulsweitenmodulierten Signals derart anpassbar, dass diejenigen gemessenen Schalldruckpegel, die vom mittleren Schalldruckpegel abweichen, an diesen angleichbar sind.According to one Another aspect of the present invention is a drive circuit for one Sounder, especially for a sound generator used as a piezoelectric actuator in a motor vehicle provided. The drive circuit generates a pulse width modulated signal variable or varying frequency and adjustable pulse-pause ratio to Control of the sounder. Furthermore, a characteristic Sound pressure curve in dependence from the frequency measurable, based on the mean sound pressure level is determinable. By the drive circuit, the pulse-pause ratio of pulse width modulated signal adaptable such that those measured sound pressure level, that of the mean sound pressure level deviate, are equal to these.

Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung hat den Vorteil, dass mit ihr eine deutlich erhöhte Anzahl von Betriebszyklen des Schallgebers und somit eine Verringerung der Betriebskosten erzielt werden kann.The has drive circuit according to the invention the advantage that with it a significantly increased number of operating cycles the sounder and thus a reduction in operating costs can be achieved.

Die Erfindung betrifft zudem einen Sounderschaltkreis mit einem Schallgeber, insbesondere einen in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Piezoaktor, mit einer Ansteuerschaltung, vorzugsweise einem Mikroprozessor, zur Erzeugung eines pulsweitenmodulierten Signals mit variabler oder variierbarer Frequenz und anpassbarem Impuls-Pausen-Verhältnis zur Ansteuerung des Schallgebers. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel vorgesehen, zur Messung einer charakteristischen Schalldruckkurve in Abhängigkeit von der Frequenz. In einer weiteren Ausgestaltung sind Mittel vorgesehen, zur Bestimmung eines mittleren Schalldruckpegels der charakteristischen Schalldruckkurve. Weiterhin enthält der Sounderschaltkreis in vorteilhafter Weise Speichermittel, in denen die zur Anpassung der gemessenen Schalldruckpegel an die mittleren Schalldruckpegel der charakteristischen Schalldruckkurve erforderlichen Impuls-Pausen-Verhältnisse ablegbar sind. Schließlich sieht die Ansteuerschaltung ein Filter vor zur inkrementellen Erhöhung und/oder Verringerung des Impuls-Pausen-Verhältnisses des pulsweitenmodulierten Signals.The Invention also relates to a sounder circuit with a sounder, in particular a piezoelectric actuator used in a motor vehicle, with a drive circuit, preferably a microprocessor, for Generation of a pulse width modulated signal with variable or variable frequency and adjustable pulse-pause ratio to Control of the sounder. In an advantageous embodiment means are provided for measuring a characteristic sound pressure curve in dependence from the frequency. In a further embodiment means are provided, for determining a mean sound pressure level of the characteristic Sound pressure curve. Furthermore contains the sounder circuit advantageously memory means, in those for the adaptation of the measured sound pressure level to the middle Sound pressure level of the characteristic sound pressure curve required Pulse-pause ratios can be stored. After all the drive circuit provides a filter for incremental increase and / or Reduction of the pulse-pause ratio of the pulse width modulated Signal.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in der Zeichnung dargestellten Figuren.Further Benefits will become apparent from the following description and the Figures shown in the drawing.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung durch mehrere in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings by several Embodiments shown in the figures explained in more detail, wherein the same reference numerals in the figures with the same components indicate the same functioning. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sounderschaltkreises, 1 a block diagram of an embodiment of a sounder circuit according to the invention,

2 schematische Signalverläufe des Schalldruckpegels eines erfindungsgemäßen Schallgebers in Abhängigkeit von der Frequenz 2 schematic signal waveforms of the sound pressure level of a sound generator according to the invention as a function of the frequency

3 schematische Signalverläufe des Impuls-Pausen-Verhältnisses eines erfindungsgemäßen, pulsweitenmodulierten Treibersignals in Abhängigkeit von der Frequenz, 3 schematic signal waveforms of the pulse-pause ratio of a pulse width modulated driver signal according to the invention as a function of the frequency,

4 gemessene Signalverläufe der Ausgangswellenform eines den Schallgeber vorgeschalteten Transformators sowie des erfindungsgemäßen, pulsweitenmodulierten Signals in Abhängigkeit von der Zeit, 4 Measured signal waveforms of the output waveform of a transformer upstream of the transducer and the pulse width modulated signal according to the invention as a function of time,

5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, 5 a block diagram of an embodiment of a drive circuit according to the invention,

6 gemessene Signalverläufe der Ausgangswellenform eines den Schallgeber vorgeschalteten Transformators sowie des erfindungsgemäßen, pulsweitenmodulierten Signals mit inkrementeller Erhöhung des Impuls-Pausen-Verhältnisses in Abhängigkeit von der Zeit und 6 Measured signal waveforms of the output waveform of a transducer upstream of the transducer and the pulse width modulated signal according to the invention with incremental increase of the pulse-pause ratio as a function of time and

7 schematische Signalverläufe des stufenweise veränderten Impuls-Pausen-Verhältnisses eines erfindungsgemäßen, pulsweitenmodulierten Treibersignals in Abhängigkeit von der Frequenz. 7 schematic signal waveforms of the stepwise changed pulse-pause ratio of a pulse width modulated driver signal according to the invention as a function of the frequency.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

Die 1 zeigt das Blockschaltbild eines Sounderschaltkreises 10 zum Ansteuern eines als Piezoaktor ausgebildeten Schallgebers 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise für einen Schallgeber 12 in einem Martinshorn. Weiterhin umfasst der Sounderschaltkreis 10 einen Transformator 14, einen Transistor 16, sowie eine Ansteuerschaltung 18 mit einem Signaleingang 20, an dem ein Mittel 22 zur Messung eines Schalldruckpegels des Schallgebers angeschlossen ist, einem Signalausgang 24 und einem Speichermittel 26. Statt des Transformators 14 und des Transistors 16 können auch beliebig andere verstärkende, übertragende und/oder schaltende Bauelemente wie beispielsweise MOSFET, Relais oder dergleichen eingesetzt werden.The 1 shows the block diagram of a Sounderschaltkreises 10 for driving a trained as a piezoelectric sounder 12 according to an embodiment of the invention, for example for a sound generator 12 in a siren. Furthermore, the sounder circuit includes 10 a transformer 14 , a transistor 16 , as well as a drive circuit 18 with a signal input 20 in which a means 22 connected to measure a sound pressure level of the sounder, a signal output 24 and a storage means 26 , Instead of the transformer 14 and the transistor 16 Any other amplifying, transmitting and / or switching components such as MOSFET, relays or the like can be used.

Über den Signalausgang 24 der Ansteuerschaltung 18 wird ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal an die als Steuereingang fungierende Basis des Transistors 16 angelegt. Der Transistor 16 ist über seinen Emitter mit einer Masse GND und über seinen Kollektor mit einem ersten Anschluss einer Primärwicklung des Transformators 14 im Sinne einer Reihenschaltung verbunden. Statt dieser so genannten Emitterschaltung ist auch eine Kollektor- oder Basisschaltung bei entsprechender Schaltungsauslegung denkbar. Ein zweiter Anschluss der Primärwicklung des Transformators 14 bildet den direkten Kontakt mit einer Versorgungsspannung V_S. Über eine Sekundärwicklung ist der Transformator 14 mit dem Schallgeber 12 verbunden. Statt eines Transformators 14 können auch andere verstärkende oder übertragende Bauelemente, vorzugsweise mit induktiver Charakteristik, eingesetzt werden.About the signal output 24 the drive circuit 18 is a pulse width modulated drive signal to the acting as a control input base of the transistor 16 created. The transistor 16 is via its emitter with a ground GND and its collector with a first connection of a primary winding of the transformer 14 connected in the sense of a series connection. Instead of this so-called emitter circuit and a collector or base circuit with appropriate circuit design is conceivable. A second terminal of the primary winding of the transformer 14 forms a direct contact with a supply voltage V _S. About a secondary winding is the transformer 14 with the sounder 12 connected. Instead of a transformer 14 It is also possible to use other reinforcing or transmitting components, preferably with inductive characteristics.

Das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal führt zu einer Widerstandsänderung des Transistors 16, insbesondere zu einem Durchschalten oder Sperren des Transistors 16, so dass eine resultierende, sich ändernde Spannung an der Primärwicklung des Transistors 14 anliegt, die um das Verhältnis aus der Anzahl der Wicklungen der Sekundärspule zu der Anzahl der Wicklungen der Primärspule verstärkt wird. Eine Verstärkung auf ca. 200 Volt ist notwendig, da die in Kraftfahrzeugen übliche Versorgungsspannung V_S von 12 Volt für den Betrieb eines als Piezoaktor ausgelegten Schallgebers 12 nicht ausreicht.The pulse width modulated drive signal leads to a change in resistance of the transistor 16 , in particular for turning on or off the transistor 16 , so that a resulting, changing voltage across the primary winding of the transistor 14 which is amplified by the ratio of the number of secondary coil windings to the number of primary coil windings. A gain of about 200 volts is necessary because the usual in motor vehicles supply voltage V _S of 12 volts for the operation of a designed as a piezoelectric sounder 12 not enough.

Die sich ändernde Spannung bewirkt, dass der als Piezoaktor ausgebildete Schallgeber 12 in geeigneter Weise angesteuert wird und ein hörbares akustisches Signal ausgibt. Dabei erfolgt die Ansteuerung derart, dass die Frequenz F des pulsweitenmodulierten Signals zyklisch einen definierten Frequenzbereich von 2400 bis 3200 Hz durchläuft, so dass der Schallgeber 12 einen Heulton mit einer charakteristischen, frequenzabhängigen Schalldruckkurve erzeugt. Alternativ kann natürlich auch jeder andere, an das entsprechende Einsatzgebiet des Schallgebers angepasste Frequenzbereich verwendet werden. Zur Messung der charakteristischen Schalldruckkurve wird ein geeignetes Mittel 22 verwendet, bei dem es sich beispielsweise um ein Messmikrofon handelt. Alternativ können auch sehr präzise Messergebnisse mittels Lasermesstechnik erzielt werden, indem ein Laser eine Membran des Schallgebers bestrahlt und auf diese Weise die Auslenkungen der Membran in Abhängigkeit von der Frequenz misst. Ebenso kann ein optischer oder bewegungsabhängiger Sensor zur Messung der Membranauslenkungen des Schallgebers angedacht sein. In diesem Fall deutet das Bezugszeichen 27 eine direkte Verbindung zwischen dem Schallgeber 12 und dem Messmittel 22 an.The changing voltage causes the trained as a piezoelectric sounder 12 is suitably controlled and outputs an audible acoustic signal. In this case, the control takes place in such a way that the frequency F of the pulse width modulated signal cycles through a defined frequency range from 2400 to 3200 Hz, so that the sound generator 12 produces a howling sound with a characteristic, frequency-dependent sound pressure curve. Alternatively, of course, any other, adapted to the appropriate application of the sounder frequency range can be used. To measure the characteristic sound pressure curve is a suitable means 22 used, which is for example a measuring microphone. Alternatively, very precise measurement results can also be achieved by means of laser measurement technology in that a laser irradiates a diaphragm of the sound transmitter and in this way measures the deflections of the diaphragm as a function of the frequency. Likewise, an optical or motion-dependent sensor for measuring the diaphragm deflections of the sounder can be considered. In this case, the reference sign indicates 27 a direct connection between the sounder 12 and the measuring means 22 at.

Die gemessene charakteristische Schalldruckkurve wird sodann über den Signaleingang 20 an die Ansteuerschaltung 18 zur weiteren Bearbeitung bzw. zur Abspeicherung in dem Speichermittel 26 übergeben.The measured characteristic sound pressure curve is then transmitted via the signal input 20 to the drive circuit 18 for further processing or for storage in the storage means 26 to hand over.

In den 2 und 3 sind die Signalverläufe zweier möglicher, charakteristischer Schalldruckkurven SPLN, SPLC (2) und der entsprechenden Impuls-Pausen-Verhältnisse DCN, DCC (3) in Abhängigkeit von der Frequenz F in einem Frequenzbereich von 2400 bis 3200 Hz dargestellt. Die strichpunktierte Linie in 2 zeigt die charakteristische Schalldruckkurve SPLN eines konventionellen Schallgebers ohne Anwendung des Verfahrens zur Verbesserung des Schalldruckpegels. Die waagerechte gestrichelte Linie in 2 kennzeichnet den frequenzunabhängigen Mittelwert SPLM der charakteristischen Schalldruckkurve SPLN innerhalb des relevanten Frequenzbereichs von 2400 bis 3200 Hz. Es ist deutlich zu erkennen, dass die charakteristische Schalldruckkurve SPLN an bestimmten Frequenzstellen deutlich von ihrem Mittelwert SPLM abweicht, obwohl gemäß 3 das strichpunktiert dargestellte Impuls-Pausen-Verhältnis DCN des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals über die Frequenz F nahezu konstant gehalten wurde. Der Grund für die Schwankungen der charakteristischen Schalldruckkurve SPLN liegt in dem mechanischen Aufbau des Schallgebers, da durch Effekte wie Masse, Dämpfung, Aufhängung und Beschleunigung der Membran sowie Form und Steifheit des Gehäuses ganz bestimmte Eigenresonanzen entstehen können.In the 2 and 3 are the signal curves of two possible, characteristic sound pressure curves SPLN, SPLC ( 2 ) and the corresponding pulse-to-pause ratios DCN, DCC ( 3 ) as a function of the frequency F in a frequency range of 2400 to 3200 Hz. The dash-dotted line in 2 shows the characteristic sound pressure curve SPLN of a conventional sound generator without the use of the method for improving the sound pressure level. The horizontal dashed line in 2 indicates the frequency-independent mean value SPLM of the characteristic sound pressure curve SPLN within the relevant frequency range from 2400 to 3200 Hz. It can be clearly seen that the characteris The SPLN sound pressure curve at certain frequency points deviates significantly from its mean value SPLM, although according to 3 the dot-dashed pulse-pause ratio DCN of the pulse-width-modulated drive signal has been kept almost constant over the frequency F. The reason for the fluctuations of the characteristic sound pressure curve SPLN lies in the mechanical construction of the sounder, since effects such as mass, damping, suspension and acceleration of the diaphragm as well as form and stiffness of the housing can produce quite specific natural resonances.

Passt man nun die Impuls-Pausen-Verhältnisse derart an, dass diese erhöht bzw. verringert werden, wenn die gemessenen Schalldruckpegel der charakteristischen Schalldruckkurve SPLN unterhalb bzw. oberhalb des mittleren Schalldruckpegels SPLM liegen, so kann eine deutliche Verbesserung des Schalldruckpegels und damit eine weitaus höhere Lebensdauer des Schallgebers erreicht werden. Exemplarisch zeigen dies die durchgezogenen Kurven in den 3 und 2. So wird beispielsweise zwischen den Frequenzstellen F₁ und F₂ das Impuls-Pausen-Verhältnis DCC von ursprünglich ca. 20 auf über 30 erhöht, um eine deutliche Anhebung des Schalldruckpegels SPLC zu erreichen. Andererseits führt eine Verringerung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC zwischen den Frequenzstellen F₂ und F₃ von ursprünglich ca. 20 auf ca. 10 zu einer signifikanten Reduzierung des Schalldruckpegels SPLC. Auf diese Weise ist es möglich, den Schalldruckpegel-Verlauf SPLC so gut wie möglich dem mittleren Schalldruckpegel SPLM anzugleichen, d.h. Schalldruckpegelspitzen zu glätten und/oder Schalldruckpegeleinbrüche anzuheben. Die hierzu benötigten Impuls-Pausen-Verhältnisse können in dem Speichermittel 26 der Ansteuerschaltung 18 abgelegt werden. Somit ist die Messung der Schalldruckpegel nicht permanent erforderlich, was zu einer schnelleren und einfacheren Ausführung des Verfahrens führt.If the pulse-pause ratios are adjusted in such a way that they are increased or decreased, if the measured sound pressure levels of the characteristic sound pressure curve SPLN lie below or above the mean sound pressure level SPLM, a clear improvement of the sound pressure level and thus a much higher sound pressure level can be achieved Life of the sounder can be achieved. By way of example, this shows the solid curves in the 3 and 2 , For example, between the frequency locations F ₁ and F _2, the pulse-pause ratio DCC is increased from originally approximately 20 to more than 30 in order to achieve a significant increase in the sound pressure level SPLC. On the other hand, a reduction of the pulse-pause ratio DCC between the frequency locations F ₂ and F ₃ from originally approximately 20 to approximately 10 leads to a significant reduction of the SPLC sound pressure level. In this way, it is possible to match the sound pressure level profile SPLC as well as possible to the mean sound pressure level SPLM, ie to smooth sound pressure level peaks and / or to increase sound pressure level drops. The pulse-pause ratios required for this purpose can be stored in the memory means 26 the drive circuit 18 be filed. Thus, the measurement of the sound pressure level is not permanently required, which leads to a faster and easier execution of the method.

4 zeigt die zeitlichen Verläufe eines pulsweitenmodulierten Signals PWM am Kollektor des Transistors 16 und einer entsprechenden Ausgangswellenform OW der Sekundärspule des Transformators 14. Dabei kennzeichnen I₁ und I₂ Impulse unterschiedlicher zeitlicher Ausdehnung des pulsweitenmodulierten Signals PWM. Um gemäß der 2 und 3 den Schalldruckpegel im Frequenzbereich zwischen F₁ und F₂ an die mittlere Schalldruckkurve SPLM anzugleichen, ist es nötig, das Impuls-Pausen-Verhältnis DCC zu erhöhen. Dies erfolgt beispielsweise durch Verbreiterung des Impulses I₁ an der Stelle t₁ von 0,2 ms auf einen Wert von 0,4 ms des Impulses I₂ an der Stelle t₂. Wird die Verbreiterung, wie in 4 gezeigt, nur innerhalb eines einzigen Taktes mit einer Periodendauer 1/F vorgenommen, so kann es infolge der durch die Induktivität des Transformators 14 hervorgerufenen Energiespeichereffekte zu einer Störung der Ausgangswellenform OW in Form von Überschwingern U, die zu hörbaren Störimpulsen des Schallgebers führen, kommen. Entsprechende Überschwinger U können sich im übrigen auch beim schnellen Übergang von einem breiten auf einen schmalen Impuls, d.h. bei einer deutlichen Verringerung des Impuls-Pausen-Verhältnisses, ergeben. Ebenso sind statt der oben genannten zeitlichen Ausdehnungen der Impulse I₁ und I₂ auch deutlich höhere oder geringere Werte denkbar, da diese unter anderem auch von der Frequenz F bzw. der daraus resultierenden Periodendauer 1/F abhängen. 4 shows the time courses of a pulse width modulated signal PWM at the collector of the transistor 16 and a corresponding output waveform OW of the secondary coil of the transformer 14 , Here, I ₁ and I ₂ pulses of different temporal extent of the pulse width modulated signal PWM. To according to the 2 and 3 To equalize the sound pressure level in the frequency range between F ₁ and F ₂ to the mean sound pressure curve SPLM, it is necessary to increase the pulse-pause ratio DCC. This is done, for example, by broadening the pulse I ₁ at the point t ₁ of 0.2 ms to a value of 0.4 ms of the pulse I ₂ at the point t ₂ . Will the broadening, as in 4 shown only within a single cycle with a period duration 1 / F made, it may result as a result of the inductance of the transformer 14 caused energy storage effects to a disturbance of the output waveform OW in the form of overshoots U, which lead to audible noise pulses of the sounder come. Corresponding overshoots U can, moreover, also result from the rapid transition from a broad to a narrow pulse, ie, a significant reduction in the pulse-pause ratio. Likewise, instead of the above-mentioned time extensions of the pulses I ₁ and I ₂ , significantly higher or lower values are also conceivable, since these include, inter alia, the frequency F or the period duration resulting therefrom 1 / F depend.

Eine für die inkrementelle Änderung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC mögliche Ansteuerschaltung 18 zeigt 5. Dazu enthält diese einen Generator 28, ein Filter 30 und einen Inverter 32. Auf Basis einiger Umgebungsvariablen, wie der Frequenz F, der Versorgungsspannung V_S und/oder der Temperatur T erzeugt der Generator 28 das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal PWM, wobei dessen Frequenz F variierbar und/oder variabel und dessen Impuls-Pausen-Verhältnis DCC anpassbar ist. Mit dem Inverter 32 wird aus der Frequenz F die Periodendauer 1/F berechnet und an eine PWM-Hardware 34, die sich zumindest aus dem Transistor 16 und dem Transformator 14 zusammensetzt, weitergegeben. Parallel dazu wird mittels des Filters 30, das vorzugsweise als digitales Tiefpass-Filter ausgelegt ist, im Falle einer deutlichen Änderung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC von beispielsweise 30 auf 10 das von dem Generator 28 erzeugte, pulsweitenmodulierte Signal PWM in ein pulsweitenmoduliertes Signal PWMS mit inkrementeller Erhöhung oder Verringerung der Impulsbreite bzw. des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC überführt. Vorzugsweise erfolgt die inkrementelle Veränderung der Impulsbreite nach einer in dem Filter 30 ablaufenden Software, die beispielsweise in Form eines zuvor definierten Algorithmus ausgeführt ist.A drive circuit possible for the incremental change of the pulse-duty ratio DCC 18 shows 5 , This contains a generator 28 , a filter 30 and an inverter 32 , Based on some environmental variables, such as the frequency F, the supply voltage V _S and / or the temperature T, the generator generates 28 the pulse width modulated drive signal PWM, wherein the frequency F is variable and / or variable and whose pulse-pause ratio DCC is adjustable. With the inverter 32 the frequency F becomes the period 1 / F calculated and sent to a PWM hardware 34 , at least from the transistor 16 and the transformer 14 composed, passed on. In parallel, by means of the filter 30 , which is preferably designed as a digital low-pass filter, in the event of a significant change in the pulse-pause ratio DCC, for example, 30 to 10 that of the generator 28 generated, pulse width modulated signal PWM into a pulse width modulated signal PWMS with incremental increase or decrease of the pulse width and the pulse-pause ratio DCC transferred. Preferably, the incremental change in the pulse width occurs after one in the filter 30 running software, which is executed for example in the form of a previously defined algorithm.

In 6 sind die zeitlichen Signalverläufe des pulsweitenmodulierten Signals PWMS am Kollektor des Transistors 16 und einer resultierenden Ausgangswellenform OWS an der Sekundärwicklung des Transformators 14 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist die inkrementelle Erhöhung der Breite des Impulses I₃ zum Zeitpunkt t₃ von beispielsweise 0,2 ms in nunmehr sechs Takten der Periodendauer 1/F mit einer Zunahme der Impulsbreite von ca. 0,033 ms auf die Dauer von 0,4 ms des Impulses I₄ zum Zeitpunkt t₄. Infolge dieser inkrementellen Erhöhung der Impulsbreite bzw. des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC weist die Ausgangswellenform OWS keine Überschwinger mehr auf, was zu einer wirkungsvollen Unterdrückung der im Schallgeber 12 hörbaren Störimpulse führt. Ebenso können die Überschwinger und die damit verbundenen Störimpulse des Schallgebers durch eine inkrementelle Verringerung der Impulsbreite bzw. des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC vermieden werden, wobei der Wert für die inkrementelle Änderung unter anderem von der Frequenz F bzw. der Periodendauer 1/F, von der Anzahl der Takte und/oder von der Differenzbreite zwischen dem Startimpuls I₃ und dem Endimpuls I₄ abhängt, und daher stark variieren kann. Ebenso gilt zu bedenken, dass auch die Frequenz F bzw. die Periodendauer 1/F variierbar bzw. variabel sind.In 6 are the temporal waveforms of the pulse width modulated signal PWMS at the collector of the transistor 16 and a resultant output waveform OWS on the secondary winding of the transformer 14 shown. Clearly visible is the incremental increase in the width of the pulse I ₃ at time t _3, for example, 0.2 ms in now six cycles of the period 1 / F with an increase in the pulse width of about 0.033 ms to the duration of 0.4 ms of the pulse I ₄ at time t ₄ . As a result of this incremental increase in the pulse width and the pulse-pause ratio DCC, the output waveform OWS no longer has any overshoot, resulting in an effective suppression of the sound generator 12 audible glitches leads. Likewise, the overshoot ger and the associated interference pulses of the sounder are avoided by an incremental reduction of the pulse width and the pulse-pause ratio DCC, wherein the value for the incremental change, inter alia, of the frequency F and the period 1 / F , depends on the number of clocks and / or on the difference width between the start pulse I ₃ and the end pulse I ₄ , and therefore can vary widely. It is also to be considered that the frequency F or the period duration 1 / F are variable or variable.

Die hörbaren Störimpulse des Schallgebers bei einer starken Veränderung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCC gemäß 3 können alternativ auch durch den in der 7 gezeigten Signalverlauf eines Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS vermieden werden, da hier die Veränderung stufenweise erfolgt. Dies ist beispielsweise möglich, wenn es sich bei der in 1 gezeigten Ansteuerschaltung 18 um einen High-Resolution-Prozessor handelt, der zum Einen eine ausreichende Auflösung und zum Anderen die erforderliche Geschwindigkeit für die Generierung des stufenweise veränderbaren Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS gewährleistet. Statt nun beispielsweise das Impuls-Pausen-Verhältnis zur Reduzierung des gemessenen Schalldruckpegels an der Frequenzstelle F₂ unmittelbar von 30 % auf 10 % zu verringern, wird das in der 5 gezeigte Impuls-Pausen-Verhältnis DCS in kleinen Stufen zu je 5 % herabgesetzt. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Erhöhung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS, wie exemplarisch an der Frequenzstelle F₃ gezeigt. Ebenso ist es möglich, bestimmte Stufenwerte mittels einer Look-up-Tabelle in dem Speicher 26 der Ansteuerschaltung 18 abzulegen, um die entsprechenden Werte dann für die Veränderung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS abrufen zu können. Dabei können die abgespeicherten Impuls-Pausen-Verhältnisse DCS beliebig gewählt werden, so dass zum Beispiel eine Reduzierung von 30 auf 10 zunächst in größeren und dann in kleiner werdenden Stufen erfolgt. Genauso gut kann die Reduzierung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS auch zunächst in kleineren und dann in größer werdenden Stufen vorgenommen werden. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Erhöhung des Impuls-Pausen-Verhältnisses DCS.The audible glitches of the sounder with a strong change of the pulse-pause ratio DCC according to 3 Alternatively, by the in the 7 shown waveform of a pulse-pause ratio DCS are avoided, since the change takes place gradually. This is possible, for example, if the in 1 shown drive circuit 18 is a high-resolution processor, which ensures on the one hand a sufficient resolution and on the other hand, the speed required for the generation of the step-variable pulse-duty ratio DCS. Instead of reducing, for example, the pulse-pause ratio to reduce the measured sound pressure level at the frequency point F ₂ directly from 30% to 10%, which is in the 5 shown impulse-pause ratio DCS reduced in small stages of 5% each. The same naturally also applies to the increase of the pulse-pause ratio DCS, as shown by way of example at the frequency point F ₃ . Likewise, it is possible to have certain level values in the memory by means of a look-up table 26 the drive circuit 18 in order to be able to retrieve the corresponding values for the change of the pulse-pause ratio DCS. In this case, the stored pulse-pause ratios DCS can be selected as desired, so that, for example, a reduction from 30 to 10 takes place first in larger and then in decreasing stages. Equally well, the reduction of the pulse-pause ratio DCS can be carried out initially in smaller and then in increasing stages. Of course, the same applies to the increase of the pulse-pause ratio DCS.

Die genannten Zahlenwerte sind lediglich als Beispiele zu verstehen. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass darüber hinaus auch andere Kombinationen als die oben angegebenen möglich und sinnvoll sein können.The numerical values are to be understood as examples only. It goes without saying the person skilled in the art, that in addition, other combinations as the above indicated possible and can be useful.

Claims

Method for improving the sound pressure level of a sound generator ( 12 ), the sounder ( 12 ) with a signal of varying frequency (F) and a characteristic sound pressure curve (SPLN) as a function of the frequency (F) is measured, characterized in that an average sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) is determined and those measured sound pressure level , which deviate from the mean sound pressure level (SPLM), be adapted to these.

A method according to claim 1, characterized in that the characteristic sound pressure curve (SPLN) in the form of deflections of a diaphragm of the sounder ( 12 ) is measured as a function of the frequency (F).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the sound generator ( 12 ) is driven with a pulse width modulated signal (PWM, PWMS) having a varying or variable frequency (F) and adjustable pulse duty ratios (DCC, DOS).

A method according to claim 3, characterized in that the frequency (F) of the pulse width modulated signal (PWM, PWMS) only in a fixed, for the operation of the sounder ( 12 ) required range is varied.

Method according to claim 3 or 4, characterized that the approximation of those measured sound pressure level, the below the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic Sound pressure curve (SPLN) are such that the pulse-pause ratio (DCC) of the pulse width modulated signal (PWM, PWMS) is increased.

Method according to claim 3 or 4, characterized that the approximation of those measured sound pressure level, the above the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic Sound pressure curve (SPLN) are such that the pulse-pause ratio (DCC) of the pulse width modulated signal (PWM, PWMS) is reduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that those measured sound pressure level at the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) by more than a tolerance amount from the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN).

Method according to claim 5 or 6, characterized that the pulse-pause ratio (DCC) the pulse width modulated signal (PWMS) incrementally increased and / or is reduced.

A method according to claim 8, characterized in that for the incremental increase and / or reduction of the pulse-duty ratio (DCC) a filter ( 30 ) is used.

Method according to claim 5 or 6, characterized that the pulse-pause ratio (DCS) gradually increased and / or reduced.

Method according to one of the preceding claims 3 to 6 or 8 to 10, characterized in that the pulse-pause ratios (DCC, DCS) for adapting the measured sound pressure level to the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) in a storage means ( 26 ) a drive circuit ( 18 ) are stored.

Method according to Claim 10 or 11, characterized in that, for the stepwise increase and / or reduction of the pulse-duty ratio (DCS), the drive circuit ( 18 ) is designed as a high-resolution processor.

Drive circuit ( 18 ) for a sounder ( 12 ), wherein the drive circuit ( 18 ) a pulse width modulated signal (PWM, PWMS) with variable or varying frequency (F) and adjustable pulse-pause ratio (DCC, DCS) for controlling the sounder ( 12 ) and a characteristic sound pressure curve (SPLN) as a function of the frequency (F) is measurable, characterized in that a mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) can be determined and that of the drive circuit ( 18 ) the pulse-pause ratio (DCC, DCS) of the pulse-width modulated signal (PWM, PWMS) is adaptable such that those measured sound pressure levels, which deviate from the mean sound pressure level (SPLM), are equal to these.

Sounder circuit ( 10 ) with a sounder ( 12 ) with a drive circuit ( 18 ) for generating a pulse width modulated signal (PWM, PWMS) with variable or varying frequency (F) and adjustable pulse-pause ratio (DCC, DCS) for controlling the sounder ( 12 ), where means ( 22 ) are provided for measuring a characteristic sound pressure curve (SPLN) as a function of the frequency (F), characterized in that a mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) by means of the drive circuit ( 18 ) is determinable.

Sounder circuit ( 10 ) according to claim 14, characterized in that storage means ( 26 ), in which the pulse-pause ratios (DCC, DCS) required to adapt the measured sound pressure levels to the mean sound pressure level (SPLM) of the characteristic sound pressure curve (SPLN) can be stored.

Sounder circuit ( 10 ) according to claim 14 or 15, characterized in that in the drive circuit ( 18 ) a filter ( 30 ) is provided for incrementally increasing and / or decreasing the pulse-duty ratio (DCC) of the pulse width modulated signal (PWMS).

Sounder ( 12 ) for a method according to one of claims 1 to 12, for use in a drive circuit ( 18 ) according to claim 13 or for a sounder circuit ( 10 ) according to one of claims 14 to 16, characterized in that the sound generator ( 12 ) is a piezoelectric actuator used in a motor vehicle.

Filter ( 30 ) for a method according to claim 9 or for a sounder circuit ( 10 ) according to claim 16, characterized in that the filter ( 30 ) is a digital low-pass filter.