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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf akustische Vorrichtungen, akustische Steuervorrichtungen und Programme. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf eine akustische Vorrichtung, die ein piezoelektrisches Element beinhaltet, eine akustische Steuervorrichtung und ein Programm.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Die Patentliteratur 1 offenbart eine Rumbling-Vorrichtung oder Vibrations-Akustik-Vorrichtung (eine akustische Vorrichtung), die eine Konfiguration aufweist, bei welcher ein Signal, dessen Tastverhältnis in einem identischen Zyklus gewechselt wird, an einen Klangkörper ausgegeben wird, um einen Schalldruck zu ändern. Die Rumbling-Vorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben wird, beinhaltet Folgendes: einen Klangkörper, der konfiguriert ist, um einen Ton zu produzieren; einen Klangkörperantriebsverstärker, der konfiguriert ist, um einen Strom mit einem Pegel, der ausreicht, um den Klangkörper anzutreiben, zuzuführen; und eine Schalldrucksteuerschaltung. Die Schalldrucksteuerschaltung wechselt das Tastverhältnis eines Schall-Rumbling-Signals gemäß einem Schalldrucksteuersignal.
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Gemäß der Rumbling-Vorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben wird, kann zum Beispiel das Antreiben des Schallkörpers (ein piezoelektrisches Element) mit höchstem Schalldruck die Temperatur einer Umgebung erhöhen, in welcher das piezoelektrische Element angeordnet ist, was zu einem verringerten Schalldruck eines Schalls führen kann, der von dem piezoelektrischen Element erzeugt wird.
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Literaturliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP H11-153994 A -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Angesichts des Vorherigen ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine akustische Vorrichtung, eine akustische Steuervorrichtung und ein Programm bereitzustellen, welche mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit den Schalldruck eines Schalls verringern, der von einem piezoelektrischen Element in der akustischen Vorrichtung produziert wird.
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Eine akustische Vorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein piezoelektrisches Element und eine Steuerung. Das piezoelektrische Element ist konfiguriert, um durch Erhalten einer Antriebsspannung, welche zyklisch ist, zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung auszugeben. Die Steuerung ist konfiguriert, um die Antriebsspannung zu steuern. Die Steuerung steuert die Antriebsspannung, so dass ein vorgeschriebener Zyklus einschließlich eines ersten Zeitraums und eines zweiten Zeitraums wiederholt wird. Der erste Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element platziert ist, ausgibt.
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Eine akustische Steuervorrichtung eines anderen Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, um eine Antriebsspannung zu steuern, welche zyklisch ist und welche an einem piezoelektrischen Element anzulegen ist. Das piezoelektrische Element ist konfiguriert, um durch Erhalten der Antriebsspannung zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung auszugeben. Die akustische Steuervorrichtung weist eine Funktion des Steuerns der Antriebsspannung, so dass ein vorgeschriebener Zyklus einschließlich eines ersten Zeitraums und eines zweiten Zeitraums wiederholt wird, auf. Der erste Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element platziert ist, ausgibt.
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Ein Programm eines anderen Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist ein Programm zum Steuern einer Antriebsspannung, die an einem piezoelektrischen Element anzulegen ist, das konfiguriert ist, um durch Erhalten der Antriebsspannung, welche zyklisch ist, zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung auszugeben. Das Programm bewirkt, dass ein Computersystem einen Prozess des Steuerns der Antriebsspannung, so dass ein vorgeschriebener Zyklus einschließlich eines ersten Zeitraums und eines zweiten Zeitraums wiederholt wird, ausführt. Der erste Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element platziert ist, ausgibt.
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Figurenliste
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- 1A ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration einer akustischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, und
- 1B ist eine Konzeptansicht, die eine Veränderung einer Antriebsfrequenz der akustischen Vorrichtung veranschaulicht;
- 2 ist eine Ansicht, die schematisch Konfigurationen einer Antriebsschaltung und eines piezoelektrischen Elements der akustischen Vorrichtung veranschaulicht;
- 3A ist eine Ansicht, die eine Wellenform einer Antriebsspannung in einem Fall veranschaulicht, wo ein Tastverhältnis jeweils eines ersten Antriebssignals und eines zweiten Antriebssignals 50% in der akustischen Vorrichtung beträgt, und 3B ist eine Ansicht, die eine Wellenform einer Antriebsspannung in einem Fall veranschaulicht, wo ein Tastverhältnis jeweils eines ersten Antriebssignals und eines zweiten Antriebssignals 40% in der akustischen Vorrichtung beträgt;
- 4 ist ein Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals in einem Fall, wo sich eine Umgebungstemperatur in einer ersten Phase in der akustischen Vorrichtung befindet;
- 5A ist ein Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals während einem zweiten Zeitraum in einem Fall, wo sich die Umgebungstemperatur in einer zweiten Phase in der akustischen Vorrichtung befindet, und 5B ist ein Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals während einem zweiten Zeitraum in einem Fall, wo sich die Umgebungstemperatur in einer dritten Phase in der akustischen Vorrichtung befindet;
- 6A ist ein Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals während einem zweiten Zeitraum in einem Fall, wo sich die Umgebungstemperatur in einer vierten Phase in der akustischen Vorrichtung befindet, und 6B ist ein Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals während einem zweiten Zeitraum in einem Fall, wo sich die Umgebungstemperatur in einer fünften Phase in der akustischen Vorrichtung befindet; und
- 7 ist ein anderes Wellenformdiagramm des ersten Antriebssignals und des zweiten Antriebssignals in einem Fall, wo sich eine Umgebungstemperatur in einer vierten Phase in der akustischen Vorrichtung befindet.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Schema
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Ein Schema einer akustischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben. Die akustische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ton (z. B. ein Alarmton) auszugeben. Wie in 1A veranschaulicht ist, beinhaltet die akustische Vorrichtung 1 ein piezoelektrisches Element 11 und eine Steuerung 14.
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Das piezoelektrische Element 11 vibriert durch Erhalten einer Antriebsspannung V1, welche zyklisch ist (siehe 2), und gibt einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung V1 aus. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn das piezoelektrische Element 11 die Antriebsspannung VI, die eine rechteckige Wellenform aufweist, von einer Antriebsschaltung 13 erhält, welche weiter unten beschrieben werden wird, vibriert das piezoelektrische Element 11 aufgrund einer Spannungswirkung und gibt einen Schall mit einem Schalldruck gemäß einem Pegel (Amplitude) der Antriebsspannung V1 und einer Zeit, während welcher das piezoelektrische Element 11 die Antriebsspannung V1 erhält, aus.
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Die Steuerung 14 steuert die Antriebsspannung V1. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerung 14 eine Erhöhungsschaltung 12, welche weiter unten beschrieben werden wird, wobei sie den Pegel der Antriebsspannung V1 steuert. Ferner steuert die Steuerung 14 die Antriebsschaltung 13, um einen Arbeitszyklus der Antriebsspannung V1, d. h., eine Zeit, während welcher die Antriebsspannung V1 an dem piezoelektrischen Element 11 angelegt wird, zu steuern.
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Wie in 1B veranschaulicht ist, steuert die Steuerung 14 die Antriebsspannung V1, so dass ein vorgeschriebener Zyklus T0 einschließlich eines ersten Zeitraums T1 und eines zweiten Zeitraums T2 wiederholt wird. Der erste Zeitraum T1 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel der erste Schalldruck der höchste Schalldruck, den das piezoelektrische Element 11 ausgeben kann, wenn angenommen wird, dass eine Antriebsfrequenz, welche weiter unten beschrieben werden wird, konstant ist. Der zweite Zeitraum T2 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element 11 platziert ist, ausgibt. D. h, während dem zweiten Zeitraum T2 variiert der zweite Schalldruck, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, gemäß der Umgebungstemperatur.
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So wie er hierin verwendet wird, kann sich der Begriff „Umgebungstemperatur“ auf die Temperatur des piezoelektrischen Elements 11 selbst beziehen. Ferner kann sich der Begriff „Umgebungstemperatur“, so wie er hierin verwendet wird, zum Beispiel, wenn das piezoelektrische Element 11 in einem Gehäuse gelagert wird, auf die Temperatur innerhalb des Gehäuses oder die Temperatur außerhalb des Gehäuses beziehen. D. h., die „Umgebungstemperatur“ ist mindestens eine Temperatur, die direkt oder indirekt die Temperatur des piezoelektrischen Elements 11 selbst anzeigt.
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Wie zuvor beschrieben wurde, gibt in der vorliegenden Ausführungsform das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit dem ersten Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1 des vorgeschriebenen Zyklus T0 aus und gibt einen Schall mit dem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß der Umgebungstemperatur während dem zweiten Zeitraum T2 aus. Somit ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, weiter eine Erhöhung einer Umgebungstemperatur zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, wo das piezoelektrische Element 11 weiterhin einen Schall ausgibt, der den höchsten Schalldruck aufweist, welchen das piezoelektrische Element 11 ausgeben kann, zu unterdrücken und folglich wird ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit verringert.
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Details
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Die akustische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1A bis 3B beschrieben. Die akustische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das piezoelektrische Element 11, die Erhöhungsschaltung 12, die Antriebsschaltung 13, die Steuerung 14 und einen Temperatursensor 15. In der vorliegenden Ausführungsform sind das piezoelektrische Element 11, die Erhöhungsschaltung 12, die Antriebsschaltung 13, die Steuerung 14 und der Temperatursensor 15 in einem identischen Gehäuse aufgenommen. Ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, wird durch ein Schallloch, das zum Beispiel in dem Gehäuse gebildet ist, von dem Gehäuse nach draußen ausgegeben.
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Das piezoelektrische Element 11 ist ein piezoelektrischer Signaltongeber, und, wie in 2 veranschaulicht ist, ist das piezoelektrische Element 11 ein piezoelektrisches Element vom bimorphen Typ, das derart konfiguriert ist, dass eine erste piezoelektrische Platte 111 und eine zweite piezoelektrische Platte 112 auf jeder Oberfläche in einer Dickenrichtung einer Membran 113 angeordnet sind. Die erste piezoelektrische Platte 111 und die zweite piezoelektrische Platte 112 sind elektrisch mit einer Verbindungsstelle eines ersten Schaltelements Q1 und eines dritten Schaltelements Q3 der Antriebsschaltung 13 verbunden, welche weiter unten beschrieben werden wird. Mit anderen Worten sind die erste piezoelektrische Platte 111 und die zweite piezoelektrische Platte 112 elektrisch über das erste Schaltelement Q1 mit einem Hochdruckseitenende der Erhöhungsschaltung 12 verbunden. Die Membran 113 ist elektrisch mit einer Verbindungsstelle eines zweiten Schaltelements Q2 und eines vierten Schaltelements Q4 der Antriebsschaltung 13 verbunden, welche weiter unten beschrieben werden wird. Mit anderen Worten ist die Membran 113 elektrisch über das vierte Schaltelement Q4 mit einem Niederdruckseitenende (Referenzpotential) der Erhöhungsschaltung 12 verbunden. Ferner vibriert die Membran 113, wenn die Antriebsspannung VI, die eine rechteckige Wellenform aufweist, zwischen der Membran 113 und jeweils der ersten piezoelektrischen Platte 111 und der zweiten piezoelektrischen Platte 112 angelegt wird. Das piezoelektrische Element 11 gibt einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung V1 aus, wenn die Membran 113 gemäß der Antriebsspannung V1 vibriert.
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Die Erhöhungsschaltung 12 ist ein DC/DC-Wandler, erhöht die Gleichspannungseingabe, um eine Erhöhungsgleichspannung zu erhalten, und gibt die Erhöhungsgleichspannung an die Antriebsschaltung 13 aus. Die Erhöhungsschaltung 12 beinhaltet ein Schaltelement. Die Erhöhungsschaltung 12 schaltet das Schaltelement basierend auf einem Steuersignal von der Steuerung 14, welche weiter unten beschrieben werden wird, ein/aus, wobei eine Gleichspannung mit einem Pegel gemäß dem Steuersignal ausgegeben wird. In der vorliegenden Ausführungsform erhält die Erhöhungsschaltung 12 die Gleichspannung von einer Batterie als eine Stromversorgung der akustischen Vorrichtung 1.
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Wie in 2 veranschaulicht ist, ist die Antriebsschaltung 13 ein Vollwegbrückenwechselrichter, der vier Schaltelemente Q1 bis Q4 beinhaltet. In der folgenden Beschreibung werden die vier Schaltelemente Q1 bis Q4 auch jeweils als ein „erstes Schaltelement Q1“, ein „zweites Schaltelement Q2“, ein „drittes Schaltelement Q3“ und ein „viertes Schaltelement Q4“ bezeichnet. Die Antriebsschaltung 13 schaltet die Schaltelemente Q1 bis Q4 basierend auf einem ersten Antriebssignal S1 und einem zweiten Antriebssignal S2 von der Steuerung 14, welche weiter unten beschrieben werden wird, ein/aus, wobei die Ausgangsspannung der Erhöhungsschaltung 12 in die Antriebsspannung V1 gewandelt wird, die eine rechteckige Wellenform aufweist, und die Antriebsschaltung 13 gibt die Antriebsspannung V1 in das piezoelektrische Element 11 ein. Das erste Antriebssignal S1 und das zweite Antriebssignal S2 sind Pulsweitenmodulations(PWM)-signale, die Phasen aufweisen, die um 180 Grad zueinander verschoben sind. Somit erhält das piezoelektrische Element 11 abwechselnd die Ausgangsspannung der Erhöhungsschaltung 12 und eine Spannung, die durch Umkehren der Polarität der Ausgangsspannung erhalten wird.
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Die Steuerung 14 beinhaltet einen Mikrocomputer, der zum Beispiel einen Prozessor und einen Speicher als Hauptkomponenten beinhaltet. D. h., die Steuerung 14 ist durch ein Computersystem realisiert, das einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet. Der Prozessor führt ein geeignetes Programm aus, und dadurch fungiert das Computersystem als die Steuerung 14. Das Programm kann vorab in dem Speicher gespeichert werden, über ein Telekommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, bereitgestellt werden, oder von einem nichtflüchtigen Speichermedium, wie etwa eine Speicherkarte, die das Programm speichert, bereitgestellt werden.
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Die Steuerung 14 steuert die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13, um die Antriebsspannung V1 zu steuern. Insbesondere gibt die Steuerung 14 ein Steuersignal S0 an ein Schaltelement aus, das in der Erhöhungsschaltung 12 enthalten ist, und schaltet das Schaltelement ein/aus, um den Pegel der Ausgangsspannung der Erhöhungsschaltung 12 zu steuern. Der Pegel der Ausgangsspannung der Erhöhungsschaltung 12 entspricht im Wesentlichen einem maximalen Wert des Pegels der Antriebsspannung V1. Ferner gibt die Steuerung 14 das erste Antriebssignal S1 an das erste Schaltelement Q1 und das vierte Schaltelement Q4 der Antriebsschaltung 13 aus und gibt das zweite Antriebssignal S2 an das zweite Schaltelement Q2 und das dritte Schaltelement Q3 der Antriebsschaltung 13 aus. Somit schaltet die Steuerung 14 die Schaltelemente Q1 bis Q4 der Antriebsschaltung 13 ein/aus, um die Antriebsspannung VI, die die rechteckige Wellenform aufweist, an dem piezoelektrischen Element 11 anzulegen.
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3A zeigt zum Beispiel die Wellenform der Antriebsspannung V1 in einem Fall, wo das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 50% beträgt. 3B zeigt zum Beispiel die Wellenform der Antriebsspannung V1 in einem Fall, wo das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 40% beträgt.
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In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Frequenz der Antriebsspannung V1 der Schaltfrequenz der Antriebsschaltung 13, d. h., der Frequenz des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2. In der folgenden Beschreibung wird die Frequenz der Antriebsspannung V1 (Frequenz des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2) auch als eine „Antriebsfrequenz“ bezeichnet. Ferner bezieht sich der Ausdruck „das Tastverhältnis der Antriebsspannung V1“, so wie er hierin verwendet wird, auf ein Verhältnis eines Zeitraums, während welchem die Antriebsspannung V1 an dem piezoelektrischen Element 11 in einem Zyklus der Antriebsspannung V1 angelegt wird (d. h., ein Zeitraum, während welchem die Antriebsspannung V1 nicht Null ist). Das Tastverhältnis der Antriebsspannung V1 entspricht einem Tastverhältnis, welches das Doppelte des Tastverhältnisses jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 beträgt. D. h., das Tastverhältnis der Antriebsspannung VI, die in 3A gezeigt ist, beträgt 50 × 2 = 100%, und das Tastverhältnis der Antriebsspannung VI, die in 3B gezeigt ist, beträgt 40 × 2 = 80%. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Pegel der Antriebsspannung V1 konstant ist, ist der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, am höchsten, wenn das Tastverhältnis der Antriebsspannung V1 100% beträgt (d. h., das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 50 % beträgt).
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Der Temperatursensor 15 ist ein Thermistor und ist auf einem Substrat montiert, das in dem Gehäuse aufgenommen ist. Die Erhöhungsschaltung 12, die Antriebsschaltung 13, die Steuerung 14 sind auch auf dem Substrat montiert. Der Temperatursensor 15 erfasst die Temperatur innerhalb des Gehäuses, wobei er direkt oder indirekt eine Temperatur einer Umgebung erfasst, in welcher das piezoelektrische Element 11 platziert ist. Ein Erfassungsergebnis durch den Temperatursensor 15 wird an die Steuerung 14 ausgegeben.
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Die akustische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird zum Beispiel als eine Vorrichtung innerhalb eines Fahrzeugs verwendet, die einem Fahrzeug, wie etwa einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt wird. In diesem Fall ist die akustische Vorrichtung 1 ein Alarm bei einem Einbrucherkennungssystem und ist an einer Stelle installiert, welche nicht die Aufmerksamkeit von Personen auf sich zieht, zum Beispiel ein Radkasten eines Fahrzeugs. Wenn ein Einbrucherkennungssensor, der in einem Fahrzeug installiert ist, den Einbruch eines verdächtigen Individuums erfasst, erzeugt die akustische Vorrichtung 1 ein Alarmgeräusch, um dem Einbrecher zu drohen oder den Nachbarn die Anwesenheit des Einbrechers mitzuteilen.
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Betrieb
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Der Betrieb der akustischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1B und 4 bis 6B beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Steuerung 14 eine vorgeschriebene Bedingung erfüllt, steuert die Steuerung 14 die Antriebsspannung VI, so dass der vorgeschriebene Zyklus T0 einschließlich des ersten Zeitraums T1 und des zweiten Zeitraums T2 wiederholt wird, wodurch bewirkt wird, dass das piezoelektrische Element 11 einen Schall (hier ein Alarmton) ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorgeschriebene Bedingung, dass der Einbrucherkennungssensor den Einbruch durch ein verdächtiges Individuum erfasst. Ferner bewirkt in der vorliegenden Ausführungsform die Steuerung 14, dass das piezoelektrische Element 11 einen Schall für mehrere zehn Sekunden ausgibt, nachdem die vorgeschriebene Bedingung erfüllt ist. Ferner beinhaltet in der vorliegenden Ausführungsform der vorgeschriebene Zyklus T0 einen ersten Zeitraum T1 und einen zweiten Zeitraum T2. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerung 14 die Antriebsspannung VI, um abwechselnd den ersten Zeitraum T1 und den zweiten Zeitraum T2 zu wiederholen.
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Wie in 1B und 4 veranschaulicht ist, ändert die Steuerung 14 die Antriebsfrequenz für jeden von dritten Zeiträumen T3 jeweils während dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2, wodurch die Antriebsfrequenz kontinuierlich von einer ersten Frequenz f11 zu einer zweiten Frequenz f12 geändert wird. Jeder dritte Zeitraum T3 entspricht jeweils einem Zyklus des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 und weist eine Länge auf, die sich gemäß der Antriebsfrequenz ändert. D. h., jeder dritte Zeitraum T3 nimmt ab, wenn die Antriebsfrequenz von der ersten Frequenz f11 zu der zweiten Frequenz f12 zunimmt. Somit wiederholt die Steuerung 14 das Steuern des kontinuierlichen Änderns eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, von einem relativ niederfrequenten Schall zu einem relativ hochfrequenten Schall für jeden Abtastzeitraum T11. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Abtastzeitraum T11 dem ersten Zeitraum T1 und auch dem zweiten Zeitraum T2. Ferner beträgt in der vorliegenden Ausführungsform die erste Frequenz f11 zum Beispiel 2,6 kHz und beträgt die zweite Frequenz f12 zum Beispiel 3,4 kHz. Es sei darauf hingewiesen, dass es in 1B scheint, als ob sich die Antriebsfrequenz während dem dritten Zeitraum T3 geändert hat, jedoch ist die Antriebsfrequenz nur so gezeichnet, um ihre kontinuierliche Veränderung auszudrücken, und ist in der Praxis die Antriebsfrequenz während dem dritten Zeitraum T3 konstant.
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Wie zuvor beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, kontinuierlich von einem relativ niederfrequenten Schall zu einem relativ hochfrequenten Schall geändert, was folgende Vorteile aufweist. Wenn zum Beispiel die akustische Vorrichtung 1 eine Vorrichtung in einem Fahrzeug ist, wird ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, durch einen Körper und dergleichen, der in dem Fahrzeug enthalten ist, nach draußen ausgegeben. Somit wird, wenn die Antriebsfrequenz im Wesentlichen mit einer Resonanzfrequenz übereinstimmt, die von dem piezoelektrischen Element 11 und dem Fahrzeug bestimmt wird, ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, am effizientesten von dem Fahrzeug nach draußen ausgegeben. Die Resonanzfrequenz beträgt zum Beispiel ungefähr 3 kHz.
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Hier variiert die Resonanzfrequenz je nach den Arten von Fahrzeugen. Daher wird, wenn angenommen wird, dass ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, ein einziger Schall, d. h., ein Schall mit einer konstanten Antriebsfrequenz, ist, der Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, möglicherweise nicht von einigen Fahrzeugen einfach nach draußen ausgegeben. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsfrequenz kontinuierlich von einer ersten Frequenz, die niedriger als die Resonanzfrequenz ist, zu der zweiten Frequenz geändert, um effizient und einfach den Schall, der von dem piezoelektrischem Element 11 ausgegeben wird, von dem Fahrzeug nach draußen unabhängig von den Arten von Fahrzeugen auszugeben.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerung
14 die Erhöhungsschaltung
12 und die Antriebsschaltung
13 basierend auf Daten, wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt ist, die in dem Speicher gespeichert sind, um die Antriebsspannung
V1 zu steuern. In der Tabelle 1 steht „Antriebsspannung“ für die Antriebsspannung
V1 in dem zweiten Zeitraum
T2, und beträgt die Antriebsspannung
V1 während dem ersten Zeitraum
T1 65 V und ist konstant. Es sei darauf hingewiesen, dass die Daten, die in der Tabelle 1 gezeigt sind, nur ein Beispiel sind und die Steuerung
14 die Antriebsspannung
V1 basierend auf Daten, die sich von den in der Tabelle 1 gezeigten Daten unterscheiden, steuern kann.
[Tabelle 1]
| | Umgebungstemperatur (°C) | Tastverhältnis [%] | Antriebsspannung [V] |
| Erster Zeitraum | Zweiter Zeitraum |
| Erste Stufe | -40 bis 40 | 50 | 50 | 65 |
| Zweite Stufe | 41 bis 50 | 50 | 40 |
| Dritte Stufe | 51 bis 60 | 50 | 30 | 55 |
| Vierte Stufe | 61 bis 75 | 50 | 20 |
| Fünfte Stufe | 76 oder höher | 50 | 10 | 40 |
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In dem ersten Zeitraum T1 steuert die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13, so dass unabhängig von der Umgebungstemperatur das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 50% beträgt und der Pegel der Antriebsspannung V1 65 V beträgt. Somit gibt während dem ersten Zeitraum T1 das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem Schalldruck (erster Schalldruck), welcher als eine Referenz dient, unabhängig von der Umgebungstemperatur aus.
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Während dem zweiten Zeitraum T2 steuert die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13 gemäß der Umgebungstemperatur, um das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 und den Pegel der Antriebsspannung V1 zu ändern. Somit gibt während dem zweiten Zeitraum T2 das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß der Umgebungstemperatur aus.
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Insbesondere verringert die Steuerung 14 den zweiten Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2, wenn die Umgebungstemperatur, die von dem Temperatursensor 15 erfasst wird, zunimmt. Hier ist die Umgebungstemperatur in mehrere (hier fünf) Stufen klassifiziert, wie in der Tabelle 1 veranschaulicht ist.
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Die erste Stufe ist eine Stufe, bei welcher die Umgebungstemperatur -40°C bis 40°C beträgt. In der ersten Stufe steuert die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13, so dass während dem zweiten Zeitraum T2 das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 5% beträgt und der Pegel der Antriebsspannung V1 65 V beträgt (4). D. h., in der ersten Stufe führt die Steuerung 14 auch während dem zweiten Zeitraum T2 eine Steuerung durch, die ähnlich wie die Steuerung während dem ersten Zeitraum T1 ist. Somit entspricht in der ersten Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 dem ersten Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1.
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Die zweite Stufe ist eine Stufe, bei welcher die Umgebungstemperatur 41°C bis 45°C beträgt. In der zweiten Stufe steuert die Steuerung 14 die Antriebsschaltung 13 während dem zweiten Zeitraum T2, so dass das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 auf 40% verringert wird (siehe 5A). Ferner steuert in der zweiten Stufe die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 während dem zweiten Zeitraum T2, so dass der Pegel der Antriebsspannung V1 in der ersten Stufe beibehalten wird. Somit ist in der zweiten Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 niedriger als jener in der ersten Stufe. Somit ist in der zweiten Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum niedriger als der erste Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1.
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Die dritte Stufe ist eine Stufe, bei welcher die Umgebungstemperatur 51°C bis 60°C beträgt. In der dritten Stufe steuert die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13, so dass während dem zweiten Zeitraum T2 das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 auf 30% verringert wird und der Pegel der Antriebsspannung V1 auf 55 V verringert wird (siehe 5B). Somit ist in der dritten Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 niedriger als der erste Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1 und ist der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 viel niedriger als jener in der zweiten Stufe.
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Die vierte Stufe ist eine Stufe, bei welcher die Umgebungstemperatur 61°C bis 75°C beträgt. In der vierten Stufe steuert die Steuerung 14 die Antriebsschaltung 13 während dem zweiten Zeitraum T2, so dass das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 auf 20% verringert wird (siehe 6A). Ferner steuert in der vierten Stufe die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 während dem zweiten Zeitraum T2, so dass der Pegel der Antriebsspannung V1 in der dritten Stufe beibehalten wird. Somit ist in der vierten Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 niedriger als der erste Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1 und ist der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 viel niedriger als jener in der dritten Stufe.
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Die fünfte Stufe ist eine Stufe, bei welcher die Umgebungstemperatur 76°C oder mehr beträgt. In der fünften Stufe steuert die Steuerung 14 die Erhöhungsschaltung 12 und die Antriebsschaltung 13, so dass während dem zweiten Zeitraum T2 das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 auf 10% verringert wird und der Pegel der Antriebsspannung V1 auf 40 V verringert wird (siehe 6B). Somit ist in der fünften Stufe der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 niedriger als der erste Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1 und ist der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 viel niedriger als jener in der vierten Stufe.
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Vorteile
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Wie zuvor beschrieben wurde, gibt in der vorliegenden Ausführungsform das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit dem ersten Schalldruck während dem ersten Zeitraum T1 des vorgeschriebenen Zyklus T0 aus, und gibt einen Schall mit dem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß der Umgebungstemperatur während dem zweiten Zeitraum T2 aus. Somit ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Erhöhung einer Umgebungstemperatur zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, wo das piezoelektrische Element 11 weiterhin einen Schall ausgibt, der den höchsten Schalldruck aufweist, welchen das piezoelektrische Element 11 ausgeben kann, weiter zu erhöhen, und folglich wird ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 in der akustischen Vorrichtung 1 ausgegeben wird, mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit verringert.
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Der Vorteil wird nachstehend spezifisch beschrieben. Die Umgebungstemperatur nimmt hauptsächlich aufgrund der Wärmeerzeugung durch das piezoelektrische Element 11 und die Antriebsschaltung 13 zu. In einem Zustand, wo die Umgebungstemperatur übermäßig erhöht ist, ist die Temperatur des piezoelektrischen Elements 11 auch übermäßig erhöht. Somit kann zum Beispiel eine Differenz zwischen Wärmeausdehnungskoeffizienten einen Riss in der piezoelektrischen Platte (hier die erste piezoelektrische Platte 111 und die zweite piezoelektrische Platte 112) bilden. Wenn ein Riss in der piezoelektrischen Platte gebildet wird, kann ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, verringert werden.
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Hier erzeugt das piezoelektrische Element 11 Wärme hauptsächlich durch mechanische Vibration. Somit wird der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, mit zunehmender Vibration höher. D. h., wenn der Schalldruck des Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, zunimmt, nimmt die Menge an Wärme, die von dem piezoelektrischen Element 11 erzeugt wird, zu.
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Ferner erzeugt die Antriebsschaltung 13 Wärme hauptsächlich aufgrund des Fließens eines Stroms. Mit zunehmendem Schalldruck des Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, nimmt die Stärke eines Stroms, der durch die Antriebsschaltung 13 fließt, zu. D. h., mit zunehmendem Schalldruck des Schalls, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, nimmt die Menge an Wärme, die von der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, zu.
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Wie in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das piezoelektrische Element 11 und die Antriebsschaltung 13 in einem Gehäuse aufgenommen sind, ist es wahrscheinlicher, dass Wärme, die von dem piezoelektrischen Element 11 und der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, in dem Gehäuse bleibt. Somit nimmt die Umgebungstemperatur zu, wenn die Menge an Wärme, die von dem piezoelektrischen Element 11 und der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, zunimmt. Somit ist es notwendig, dass kontrolliert wird, dass die Menge an Wärme, die von dem piezoelektrischen Element 11 und der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, nicht übermäßig erhöht ist, so dass die Umgebungstemperatur nicht in so einem Maße übermäßig erhöht wird, dass ein Riss in der piezoelektrischen Platte gebildet wird.
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Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsspannung V1 derart gesteuert, dass der vorgeschriebene Zyklus T0 wiederholt wird. Der vorgeschriebene Zyklus T0 beinhaltet den ersten Zeitraum T1 und den zweiten Zeitraum T2. Während dem ersten Zeitraum T1 wird der erste Schalldruck als eine Referenz ausgegeben. Während dem zweiten Zeitraum T2 wird der zweite Schalldruck gemäß der Umgebungstemperatur, der niedriger als der erste Schalldruck ist, ausgebeben. Somit ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine Verringerung der Menge an Wärme, die von dem piezoelektrischen Element 11 und der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, und einer Erhöhung der Umgebungstemperatur, ohne einen Spitzenschalldruck (der erste Schalldruck) zu dämpfen (d. h., während ein Zeitraum zum Ausgeben eines Schalls, der den ersten Schalldruck aufweist, in dem vorgeschriebenen Zyklus T0 gesichert ist).
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Variation
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Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist nur ein Beispiel von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Es sind verschiedene Abänderungen je nach der Gestaltung und dergleichen möglich, solange das Ziel der vorliegenden Offenbarung erreicht werden kann. Zum Beispiel kann die akustische Vorrichtung 1 die akustische Steuervorrichtung 100 (siehe 1A) sein, die nur die Steuerung 14 beinhaltet. D. h., eine akustische Steuervorrichtung 100 eines Aspekts ist konfiguriert, um eine Antriebsspannung V1 zu steuern, die an einem piezoelektrischen Element 11 anzulegen ist. Das piezoelektrische Element 11 ist konfiguriert, um durch Erhalten der Antriebsspannung VI, welche zyklisch ist, zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung V1 auszugeben. Die akustische Steuervorrichtung 100 weist eine Funktion des Steuerns der Antriebsspannung VI, so dass ein vorgeschriebener Zyklus T0 einschließlich eines ersten Zeitraums T1 und eines zweiten Zeitraums T2 wiederholt wird, auf. Der erste Zeitraum T1 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum T2 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element 11 platziert ist, ausgibt.
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Ferner können Funktionen, die ähnlich wie jene der Steuerung 14 sind, zum Beispiel von einem Computerprogramm oder einem nichtflüchtigen Speichermedium, das das Computerprogramm speichert, realisiert werden. D. h., ein Programm eines anderen Aspekts ist ein Programm zum Steuern einer Antriebsspannung V1, die an einem piezoelektrischen Element 11 anzulegen ist. Das piezoelektrische Element 11 ist konfiguriert, um durch Erhalten der Antriebsspannung VI, welche zyklisch ist, zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung V1 auszugeben. Das Programm bewirkt, dass ein Computersystem einen Prozess des Steuerns der Antriebsspannung VI, so dass ein vorgeschriebener Zyklus T0 einschließlich eines ersten Zeitraums T1 und eines zweiten Zeitraums T2 wiederholt wird, ausführt. Der erste Zeitraum T1 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum T2 ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element 11 einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element 11 platziert ist, ausgibt.
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Variationen der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Variationen können dementsprechend in Kombination angewendet werden.
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Die akustische Vorrichtung 1 in der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Computersystem in der Steuerung 14. Das Computersystem beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher als Haupthardwarekomponenten. Der Prozessor führt ein Programm aus, das in dem Speicher des Computersystems gespeichert ist, wobei er Funktionen wie die Steuerung 14 in der vorliegenden Offenbarung realisiert. Das Programm kann vorab in dem Speicher des Computersystems gespeichert werden, über ein Telekommunikationsnetzwerk bereitgestellt werden oder als ein nichtflüchtiges Aufnahmemedium, wie etwa eine von einem Computersystem lesbare Speicherkarte, optische Platte oder Festplatte, die das Programm speichert, bereitgestellt werden. Der Prozessor des Computersystems beinhaltet eine oder mehrere elektronische Schaltungen, die eine integrierte Halbleiterschaltung (IC, Integrated Circuit) oder eine hochintegrierte Schaltung (LSI, Large-Scale Integrated Circuit) beinhalten. Die mehreren elektronischen Schaltungen können auf einem Chip gesammelt sein oder können auf mehrere Chips verteilt sein. Die mehreren Chips können in einer Vorrichtung gesammelt sein oder können in mehreren Vorrichtungen verteilt sein.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist das piezoelektrische Element 11 nicht auf ein piezoelektrisches Element vom bimorphen Typ beschränkt, sondern kann ein piezoelektrisches Element vom unimorphen Typ sein, das durch Bereitstellen einer Membran auf einer Oberfläche in einer Dickenrichtung einer piezoelektrischen Platte konfiguriert ist. In diesem Fall ist die Steuerung 14 mindestens konfiguriert, um das Tastverhältnis von nur einem Antriebssignal des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 zu verdoppeln, um das verdoppelte Tastverhältnis der Antriebsschaltung 13 zuzuführen.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ändert die Steuerung 14 die Tastverhältnisse des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 und den Pegel der Antriebsspannung V1 gemäß der Umgebungstemperatur, um den zweiten Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 zu ändern, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 14 nur die Tastverhältnisse des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 gemäß der Umgebungstemperatur ändern, ohne die Antriebsspannung V1 zu ändern, um den zweiten Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 zu ändern. Alternativ kann die Steuerung 14 nur den Pegel der Antriebsspannung V1 gemäß der Umgebungstemperatur ändern, ohne die Tastverhältnisse des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 zu ändern, um den zweiten Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 zu ändern.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ändert die Steuerung 14 die Antriebsfrequenz für jeden der dritten Zeiträume T3 jeweils in dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Steuerung 14 den Schalldruck gleichzeitig mit dem dritten Zeitraum T3 ändern, wie in 7 veranschaulicht ist.
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In dem in 7 gezeigten Beispiel beträgt jeweils während dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2 das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 50% während einem erstmaligen dritten Zeitraum T3. Dagegen beträgt während einem zweitmaligen dritten Zeitraum T3 das Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 20%. Somit steuert die Steuerung 14 die Antriebsspannung VI, so dass jeweils während dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2, dritte Zeiträume T3, in welchen sich die Schalldrücke voneinander unterscheiden, abwechselnd wiederholt werden. D. h., in dieser Ausführungsform ändert die Steuerung 14 den Schalldruck für jeden dritten Zeitraum T3. Natürlich kann die Steuerung 14 den Schalldruck für mehrere dritte Zeiträume T3 ändern.
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Ferner kann in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Steuerung 14 das Verhältnis des ersten Zeitraums T1 zu dem zweiten Zeitraum T2 in dem vorgeschriebenen Zyklus T0 gemäß der Umgebungstemperatur (im Folgenden auch einfach „Verhältnis“ genannt) ändern, um den zweiten während dem zweiten Zeitraum T2 zu ändern. Zum Beispiel kann mit zunehmender Umgebungstemperatur die Steuerung 14 das Verhältnis des zweiten Zeitraums T2 in dem vorgeschriebenen Zyklus T0 erhöhen. In diesem Fall kann die Steuerung 14 nicht nur das Verhältnis ändern, sondern auch jeweils das Tastverhältnis des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 und den Pegel der Antriebsspannung V1 gemäß der Umgebungstemperatur. D. h., die Steuerung 14 kann mindestens eines bzw. einen des Tastverhältnisses jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2, des Pegels der Antriebsspannung V1 und des Verhältnisses gemäß der Umgebungstemperatur ändern, wobei der zweite Schalldruck während dem zweiten Zeitraum T2 geändert wird.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ändert die Steuerung 14 kontinuierlich die Antriebsfrequenz von der ersten Frequenz f11 zu der zweiten Frequenz f12 jeweils während dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 14 jeden dritten Zeitraum T3 auf einen relativ langen Zeitraum jeweils während dem ersten Zeitraum T1 und dem zweiten Zeitraum T2 verlängern, um die Antriebsfrequenz diskret von der ersten Frequenz f11 zu der zweiten Frequenz f12 zu ändern.
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Ferner kann in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Steuerung 14 die Antriebsspannung V1 steuern, um eine konstante Antriebsfrequenz jeweils während des ersten Zeitraums T1 und des zweiten Zeitraums T2 zu erzielen. D. h., die Steuerung 14 kann die Antriebsspannung V1 derart steuern, dass ein Schall, der von dem piezoelektrischen Element 11 ausgegeben wird, ein einziger Schall ist.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform beinhaltet die akustische Vorrichtung 1 den Temperatursensor 15, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. D. h., die akustische Vorrichtung 1 kann den Temperatursensor 15 aufnehmen oder kann konfiguriert sein, um ein Detektionssignal von einem Temperatursensor zu empfangen, der außen befestigt ist. In letzterem Fall steuert die Steuerung 14 mindestens die Antriebsspannung V1 basierend auf einer Erfassungstemperatur von dem Temperatursensor, der außen befestigt ist, als die Umgebungstemperatur.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform beinhaltet die akustische Vorrichtung 1 die Erhöhungsschaltung 12, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel wird die Erhöhungsschaltung 12 nicht benötigt, wenn eine Spannung, die zum Antreiben des piezoelektrischen Elements 11 benötigt wird, direkt der Antriebsschaltung 13 zugeführt werden kann, und wird das Steuern des Änderns des zweiten Schalldrucks während dem zweiten Zeitraum T2 nur basierend auf dem Tastverhältnis jeweils des ersten Antriebssignals S1 und des zweiten Antriebssignals S2 durchgeführt.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Antriebsschaltung 13 ein Vollbrückenwechselrichter, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Wie zuvor beschrieben wurde, wenn zum Beispiel das piezoelektrische Element 11 ein piezoelektrisches Element vom unimorphen Typ ist, muss die Antriebsschaltung 13 kein Vollbrückenwechselrichter sein.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Antriebsschaltung 13 in einem Gehäuse der akustischen Vorrichtung 1 aufgenommen, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel kann die Antriebsschaltung 13 außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. In diesem Fall wird Wärme, die von der Antriebsschaltung 13 erzeugt wird, mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auf das Gehäuse übertragen, und daher ist es möglich, eine Erhöhung der Umgebungstemperatur zu verringern. Es sei darauf hingewiesen, dass, um die akustische Vorrichtung 1 zu verkleinern, bevorzugt wird, die Antriebsschaltung 13 in dem Gehäuse anzuordnen.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die akustische Vorrichtung 1 in einem Fahrzeug installiert, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Die akustische Vorrichtung 1 ist vorzugsweise in einer Umgebung installiert, zum Beispiel an einer sehr luftdichten Stelle, in welcher das Antreiben der akustischen Vorrichtung 1 leicht die Temperatur einer Umgebung erhöht, in welcher die akustische Vorrichtung 1 platziert ist.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die akustische Vorrichtung 1 als ein Alarm verwendet, jedoch sollte dies nicht als einschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel kann die akustische Vorrichtung 1 als ein Alarm für mobile Gegenstände, wie etwa mobile Gegenstände einschließlich elektrischer Triebwagen, Magnetschwebebahnen und Automatikfahrtroboter, die auf dem Land fahren, oder bewegliche Gegenstände einschließlich fliegender Gegenstände, wie etwa Drohnen und Flugzeuge, Schiffe oder dergleichen, verwendet werden.
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(Kurzdarstellung der Erfindung)
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Wie zuvor beschrieben wurde, beinhaltet eine akustische Vorrichtung (1) eines ersten Aspekts ein piezoelektrisches Element (11) und eine Steuerung (14). Das piezoelektrische Element (11) ist konfiguriert, um durch Erhalten einer Antriebsspannung (V1), welche zyklisch ist, zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung (V1) auszugeben. Die Steuerung (14) ist konfiguriert, um die Antriebsspannung (V1) zu steuern. Die Steuerung (14) steuert die Antriebsspannung (V1), so dass ein vorgeschriebener Zyklus (T0) einschließlich eines ersten Zeitraums (T1) und eines zweiten Zeitraums (T2) wiederholt wird. Der erste Zeitraum (T1) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum (T2) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element (11) platziert ist, ausgibt.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) in der akustischen Vorrichtung (1) ausgegeben wird, verringert wird.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) eines zweiten Aspekts bezüglich des ersten Aspekts ist die Steuerung (14) konfiguriert, um ein Tastverhältnis der Antriebsspannung (V1) zu ändern, um den zweiten Schalldruck zu ändern.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass das einfache Steuern des Änderns des Tastverhältnisses der Antriebsspannung (V1) ermöglicht, dass der zweite Schalldruck geändert wird.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) gemäß einem dritten Aspekt bezüglich des ersten oder zweiten Aspekts ist die Steuerung (14) konfiguriert, um einen Pegel der Antriebsspannung (V1) zu ändern, um den zweiten Schalldruck zu ändern.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass das einfache Steuern des Änderns des Pegels der Antriebsspannung (V1) ermöglicht, dass der zweite Schalldruck geändert wird.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) eines vierten Aspekts bezüglich eines des ersten bis dritten Aspekts ist die Steuerung (14) konfiguriert, um eine Frequenz der Antriebsspannung (V1) (Antriebsfrequenz) für jeden der dritten Zeiträume (T3) jeweils in dem ersten Zeitraum (T1) und dem zweiten Zeitraum (T2) zu ändern und den Schalldruck gleichzeitig mit den dritten Zeiträumen (T3) zu ändern.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, gemäß einer Änderung der Frequenz des Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, geändert werden kann.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) gemäß einem fünften Aspekt bezüglich des vierten Aspekts ist die Steuerung (14) konfiguriert, um den Schalldruck für jeden der dritten Zeiträume (T3) zu ändern.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, gemäß einer Änderung der Frequenz des Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, geändert werden kann.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) gemäß einem sechsten Aspekt bezüglich eines des ersten bis fünften Aspekts ist die Steuerung (14) konfiguriert, um ein Verhältnis des ersten Zeitraums (T1) zu dem zweiten Zeitraum (T2) in dem vorgeschriebenen Zyklus (T0) gemäß der Umgebungstemperatur zu ändern.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass eine Erhöhung der Umgebungstemperatur verringert wird, ohne den zweiten Schalldruck zu verringern.
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Bei einer akustischen Vorrichtung (1) eines siebten Aspekts bezüglich eines des ersten bis sechsten Aspekts ist die Umgebungstemperatur in eine von mehreren Stufen klassifiziert. Die Steuerung (14) verringert den zweiten Schalldruck mit zunehmender Umgebungstemperatur.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass die Steuerung der Antriebsspannung (V1) im Vergleich zu einem Fall, wo der zweite Schalldruck kontinuierlich gemäß einer Änderung der Umgebungstemperatur verringert wird, einfach wird.
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Eine akustische Steuervorrichtung (100) eines achten Aspekts ist konfiguriert, um eine Antriebsspannung (V1) zu steuern, welche zyklisch ist und welche an einem piezoelektrischen Element (11) anzulegen ist. Das piezoelektrische Element (11) ist konfiguriert, um durch Erhalten der Antriebsspannung (V1) zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung (V1) auszugeben. Die akustische Steuervorrichtung (100) weist eine Funktion des Steuerns der Antriebsspannung (V1), so dass ein vorgeschriebener Zyklus (T0) einschließlich eines ersten Zeitraums (T1) und eines zweiten Zeitraums (T2) wiederholt wird, auf. Der erste Zeitraum (T1) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum (T2) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) gemäß einer Temperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element (11) platziert ist, einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, ausgibt.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass selbst in einem Fall einer steigenden Temperatur einer Umgebung, in welcher das von der akustischen Steuervorrichtung (100) zu steuernde piezoelektrische Element (11) platziert ist, es weniger wahrscheinlich ist, dass der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, verringert wird.
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Ein Programm eines neunten Aspekts ist ein Programm zum Steuern einer Antriebsspannung (V1), welche zyklisch ist und welche an einem piezoelektrischen Element (11) anzulegen ist. Das piezoelektrische Element (11) ist konfiguriert, um durch Erhalten der Antriebsspannung (V1) zu vibrieren und einen Schall mit einem Schalldruck gemäß der Antriebsspannung (V1) auszugeben. Das Programm bewirkt, dass ein Computersystem einen Prozess des Steuerns der Antriebsspannung (V1), so dass ein vorgeschriebener Zyklus (T0) einschließlich eines ersten Zeitraums (T1) und eines zweiten Zeitraums (T2) wiederholt wird, ausführt. Der erste Zeitraum (T1) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) einen Schall mit einem ersten Schalldruck als eine Referenz ausgibt. Der zweite Zeitraum (T2) ist ein Zeitraum, während welchem das piezoelektrische Element (11) einen Schall mit einem zweiten Schalldruck, der niedriger als der erste Schalldruck ist, gemäß einer Umgebungstemperatur einer Umgebung, in welcher das piezoelektrische Element (11) platziert ist, ausgibt.
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Dieser Aspekt bietet den Vorteil, dass selbst in einem Fall einer steigenden Temperatur einer Umgebung, in welcher das von dem Programm zu steuernde piezoelektrische Element (11) platziert ist, es weniger wahrscheinlich ist, dass der Schalldruck eines Schalls, der von dem piezoelektrischen Element (11) ausgegeben wird, verringert wird.
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Die Konfigurationen gemäß dem zweiten bis siebten Aspekt sind keine wesentlichen Konfigurationen der akustischen Vorrichtung (1) und können dementsprechend weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- AKUSTISCHE VORRICHTUNG
- 11
- PIEZOELEKTRISCHES ELEMENT
- 14
- STEUERUNG
- 15
- TEMPERATURSENSOR
- 100
- AKUSTISCHE STEUERVORRICHTUNG
- T0
- VORGESCHRIEBENER ZYKLUS
- T1
- ERSTER ZEITRAUM
- T2
- ZWEITER ZEITRAUM
- T3
- DRITTER ZEITRAUM
- V1
- ANTRIEBSSPANNUNG
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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