DE2446360A1

DE2446360A1 - Akustischer alarmgeber

Info

Publication number: DE2446360A1
Application number: DE19742446360
Authority: DE
Inventors: James Davis Pirtle; Louis Pierre Sweany
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1974-09-27
Publication date: 1975-06-19
Also published as: BR7407440D0; FR2246148B3; US3890612A; CA1031450A; GB1480414A; JPS5062400A; FR2246148A1; IT1020895B

Description

Patentanwälte Dipl-Ing. EWeickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XPR

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MGHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

P. R. Mallory & Co. Inc.
3029 East Washington Street,
Indianapolis, Indiana/V ^St.A.

Akustischer Alarmgeber

Die Erfindung betrifft einen akustischen Alarmgeber mit piezoelektrischem Wandler, dem mit Abstand eine akustische Belastung zugeordnet ist.

Akustische Alarmgeber mit piezoelektrischen Wandlern sind für viele unterschiedliche Anwendungszwecke bereits bekannt. Diese Vorrichtungen werden immer dann eingesetzt, wenn ein akustisches Warnsignal beispielsweise bei Fehlerzuständen, Feuer- und Rauchentwicklung sowie zur Überwachung medizinischer Geräte erzeugt werden soll. Bei vielen anderen Anwendungen, beispielsweise bei Einbruchsalarm, werden piezoelektrische Alarmgeber nicht eingesetzt, da mit ihnen keine ausreichend starke Schallabgabe für diesen Anwendungszweck erzeugt werden kann. Durch die Erfindung wird es nun möglich, dieses Problem der unzureichenden Schallabgabe zu lösen, indem eine höhere Lautstärke als bei bisherigen Alarmgebern mit piezoelektrischen Wandlern derselben Größe erzeugt wird.

Durch die Erfindung wird ein akustischer Alarmgeber geschaffen, der unter Verwendung eines piezoelektrischen Wandlers zur Um-

509825/0659

Setzung elektrischer in akustische Energie und einer diesem Wandler zugeordneten akustischen Belastung mit einer Festkörper-Verstärkerschaltung zur Erzeugung eines akustischen Signals arbeitet. Die Verstärkerschaltung enthält eine mit dem piezoelektrischen Wandler verbundene Aktivierungsschaltung, einen mit dieser Schaltung verbundenen Spannungsregler und eine daran angeschlossene Stromquelle. Mit diesem Alarmgeber werden hohe Alarmsignal-Lautstärken erzeugt» Der Alarmgeber kann auch so aufgebaut sein, daß er die Stromquelle nicht enthält, sondern über eine besondere Verbindung an sie angeschlossen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die elektrische Schaltung einer Verstärkerschaltung für einen piezoelektrischen Wandler und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Alarmgebers nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Verstärker- bzw. Treiberschaltung 10 dargestellt, die eine Aktivierungsschaltung 12, eine Spannungsreglerschaltung 14 und einen Anschluß 16 zur Verbindung mit einer Stromquelle umfaßt. Die Schaltung 10 ist mit einem piezoelektrischen Wandler 18 verbunden.

Die Aktivierungsschaltung 12 enthält einen npn-Transistor 20, dessen Emitter E mit der Spannungsreglerschaltung 14 und mit dem ersten Anschluß eines Widerstandes 22 verbunden ist. Die Basis B des Transistors 20 ist mit dem ersten Anschluß eines zweiten Widerstandes 24, mit dem ersten Anschluß eines dritten Widerstandes 26 und mit dem ersten Anschluß eines ersten Kondensators 28 verbunden. Der Kollektor C des Transistors

509825/0659

ist mit dem zweiten Anschluß des ersten Kondensators 28 und mit der Primärwicklung Jl eines Transformators 30 verbunden. Der zweite Anschluß des dritten Widerstandes 26 ist mit der Spannungsreglerschaltung 14, mit dem ersten Anschluß eines zweiten Kondensators J2 und mit einer Anzapfung T am Transformator 30 zwischen der Primärwicklung Jl und einer Sekundärwicklung 29 verbunden. Die Sekundärwicklung 29 des Transformators 50 ist mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators 52 und mit dem ersten Anschluß 24 des piezoelektrischen Wandlers 18 verbunden. Der zweite Anschluß des ersten Widerstandes 22 ist mit dem zweiten Anschluß des zweiten Widerstandes 24 und mit dem zweiten Anschluß J>6 des piezoelektrischen Wandlers 18 verbunden.

Die Spannungsreglerschaltung 14 enthält einen zweiten npn-Transistor 38, dessen Emitter E2 mit der Aktivierungsschaltung 12 und mit dem ersten Anschluß eines Filterkondensators 40 verbunden ist. Die Basis B2 des npn-Transistors 58 ist mit dem ersten Anschluß eines vierten Widerstandes 42 und mit der Kathode einer Zenerdiode 44 verbunden. Der Kollektor C2 des Transistors J>Q ist mit dem positiven Anschluß 46 einer Anschlußvorrichtung 16 und mit dem zweiten Anschluß eines vierten Widerstandes 42 verbundene Ein zweiter Anschluß des Filterkondensators 4o ist mit dem negativen Anschluß 48 der Anschlußvorrichtung 16, mit der Anode der Zenerdiode 44 und mit der Aktivierungsschaltung 12 verbunden. Die Anschlußvorrichtung 16 mit den Anschlüssen .46 und 48 kann mit einer Gleichstromquelle 50 verbunden werden. Die Anschlüsse .46 und 48 können Anschlußdrähte 52 und 54 sein. Die Widerstände 22, 24, 26 und 42 können durch ohm'sche Widerstände 21, 25, 25 und 41 gebildet sein. Die Kondensatoren 28 und 32 sind durch Kapazitäten 27 und JJ gebildet. -

Beim Betrieb der Verstärker- und Treiberschaltung 10 wird

509825/0659

Gleichstrom von der Spannungsquelle 50 zugeführt. Der Widerstand 26 liefert eine Vorspannung für den Transistor 20, so daß die Schaltung beim Anschluß an die Spannungsquelle 50 Schwingungen erzeugt. Der erste Kondensator 28 erleichtert das Anschwingen der Schaltung innerhalb eines großen Spannungsbereichs der Spannungsquelle 50. Der zweite Kondensator 32 erleichtert das Anschwingen innerhalb eines weiteren Bereichs der Verstärkung des Transistors 20. Die in der Sekundärwicklung 29 des Transformators 30 durch Stromfluß in der Primärwicklung Jl über den Kollektor C des Transistors 20 induzierte Spannung wird dem piezoelektrischen Wandler 18 und dem negativen Anschluß 48 über den ersten Widerstand 22 zugeführt. Der Transformator erzeugt eine positive Rückkopplung über den piezoelektrischen Wandler 18 und den zweiten Widerstand 24 zur Basis des Transistors 20, so daß die Schwingungen aufrechterhalten werden.

Wenn die der Aktivierungsschaltung 12 durch die Spannungsquelle 50 zugeführte Spannung die Arbeitsspannung des Transistors 20 überschreitet, so kann dieser beschädigt, oder es kann seine Lebensdauer verkürzt werden. Bei einigen Anwendungsfällen kann die Spannungsquelle 50 nicht konstant sein. Es können hingegen Spannungsspitzen auftreten. Zum Schutz des Transistors 20 verhindert die Spannungsreglerschaltung 14, daß die Aktivierungsschaltung 12 eine höhere Spannung als die Arbeitsspannung des Transistors 20 erhält.

Der Spannungsreglerschaltung 14 wird gleichfalls die Spannung der Stromquelle 50 zugeführt. Der Transistor 38 wird durch die mit dem vierten Widerstand 42 erzeugte Vorspannung leitend gesteuert. Wenn die Spannung der Stromquelle 50 eine vorbestimmte Spannung überschreitet, die praktisch gleich dem oberen Grenzwert der optimalen Arbeitsspannung für den Transistor 20 ist, so wird der Strom zur Erzeugung der Vor-

509825/0659

spannung des Transistors J58 über eine Zenerdiode 44 geführt. Dadurch wird an dem Emitter E2 des Transistors J58 eine nahezu konstante Spannung erzeugt. Der Kondensator 4o speichert Energie während des impulsförmigen Stroms, der von der Aktivierungsschaltung 12 verbraucht wird.

In Fig. 2 ist ein akustischer Alarmgeber 56 dargestellt, der an einer Platte 58 befestigt ist. Diese kann eine Platte oder Halterung sein, die speziell zum Einsetzen eines akustischen Alarmgebers 56 vorgesehen ist. Der Alarmgeber 56 umfaßt eine akustische Belastung 60, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hornstrahler 62 ist. Das kleine Ende des Horns 62 ist in eine öffnung 64 eines Gehäuses 66 eingesetzt. Ein Gewinde 68 ist am Gehäuse 66 an der Außenseite der öffnung 64 vorgesehen. Ferner ist ein Gewinde 70 auf einem Gewindeträger 68 vorgesehen. ·

Beim Zusammensetzen wird der Gewindeteil 68 des Gehäuses 66 durch eine öffnung 72 der Platte 58 hindurchgeführt. Das Gewinde 70 wird auf den Gewindeteil 68 aufgeschraubt, wodurch das Gehäuse 66 fest an der Platte 58 montiert wird. Das kleine Ende des Horns 62 wird dann in die öffnung 64 eingedrückt. Das Horn kann durch Reibung oder Klebstoff oder andere geeignete Maßnahmen befestigt sein.

Der piezoelektrische Wandler 18 wird an einem ringförmigen Vorsprung 74 mit einem elastischen Kleber 76 befestigt. Dieser ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein bei Zimmertemperatur vulkanisierender Silikonkautschuk 78. Der piezoelektrische Wandler 18 ist elektrisch mit einer gedruckten Schaltung 80 über Drähte 82 verbunden. Die Bestandteile der Verstärker- und Treiberschaltung 10 sind auf einer gedruckten Schaltungskarte angeordnet. Ein zweites Gehäuseelement 88 ist an dem Gehäuse 66 befestigt, und ein Klebemittel 84

509825/0659

wie z.B. Epoxyharz 86 schließt die Komponenten der Schaltung 10 innerhalb des Gehäuses 66 und des zweiten Gehäuseteils 88 ein. Anschlußdrähte 52 und 5^ verlaufen durch das Epoxyharz 86 zur Außenseite der Vorrichtung, wo sie in geeigneter Weise mit der Gleichspannungsquelle 50 verbunden sein können.

509825/0659

Claims

P_a_t_e_n t_a n_s p_r ü c h e

l.J Akustischer Alarmgeber mit einem piezoelektrischen Wandler, dem mit Abstand eine akustische Belastung zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Festkörper-Verstärker- und Treiberschaltung (10)-für den piezoelektrischen Wandler (18) zur Erzeugung eines akustischen Signals, die eine Äktivierungsschaltung (12), eine Spannungsreglerschaltung (14) in Verbindung mit der Aktivierungsschaltung (12) und eine in der Spannungsreglerschaltung (14) verbundene Anschlußvorrichtung (16) für den Anschluß einer Stromquelle (50) umfaßt.

2. Alarmgeber nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Aktivierungsschaltung (12) einen Transformator (50) zur Erhöhung der Spannung zwischen Stromquelle (50) und piezoelektrischem Wandler (18) enthält.

5. Alarmgeber nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen in der Aktivierungsschaltung (12) angeordneten ersten npn-Transistor (20), dessen Emitter (E) mit der Spannungsreglerschaltung (14) und mit dem ersten Anschluß eines ersten Widerstandes (22) verbunden ist, dessen Basis (B) mit dem ersten Anschluß eines zweiten Widerstandes (24), mit dem ersten Anschluß eines' dritten Widerstandes (26) und mit dem ersten Anschluß eines ersten Kondensators (28) verbunden ist und dessen Kollektor (C) mit dem zweiten Anschluß des ersten Kondensators (28) und mit der Primärwicklung (Jl) des Transformators (50) verbunden ist, durch die Verbindung des zweiten Anschlusses des dritten Widerstandes (26) mit der Spannungsreglerschaltung (14), mit dem ersten Anschluß eines zweiten Kondensators (52) und mit einer Anzapfung (T) des Transformators (50), durch eine Verbindung der

5 09825/0659

Sekundärwicklung (29) des Transformators (30) mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators (32) und mit dem ersten Anschluß (34) des piezoelektrischen Wandlers (18), durch eine Verbindung des zweiten Anschlusses des ersten Widerstandes (22) mit dem zweiten Anschluß des zweiten Widerstandes (24) und mit dem zweiten Anschluß (36) des piezoelektrischen Wandlers.

4. Alarmgeber nach Anspruch 3* gekennzeichnet durch einen in der Spannungsreglerschaltung (14) angeordneten zweiten npn-Transistor (38), dessen Emitter (E2) mit der Aktivierungsschaltung (12) und mit dem einen Anschluß eines Filterkondensators (4o) verbunden ist, dessen Basis (B2) mit dem ersten Anschluß eines vierten Widerstandes (42) und mit der Kathode einer Zenerdiode (44) verbunden ist, dessen Kollektor (C2) mit dem zweiten Anschluß des vierten Widerstandes (42) und mit einem Anschluß (46) der Anschlußvorrichtung (16) verbunden ist, durch eine Verbindung des anderen Anschlusses des Pilterkondensators (4o) mit dem zweiten Anschluß (48) der Anschlußvorrichtung (16), mit der Anode der Zenerdiode (44) und mit der Aktivierungsschaltung (12).

5. Alarmgeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußvorrichtung (16) zwei Anschlußleitungen (52, 54) zur Verbindung mit der Stromquelle (50) umfaßt.

6. Alarmgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Belastung (60) ein Hornstrahler (62) ist.

7. Verstärker- und Treiberschaltung für einen akustischen Alarmgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit dem piezoelektrischen Wandler (18) verbundene

509825/0659

.2A46360'

.Aktivierungsschaltung (12), durch eine mit dieser verbundene Spannungsreglerschaltung (14) und durch eine Anschlußvorrichtung (16), die eine Stromquelle (50) mit der Spannungsregler schaltung (14) verbindet.

8„ Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsschaltung (12) einen Transformator (50) zur Erhöhung der Spannung zwischen Stromquelle (50) und.piezoelektrischem Wandler (18) enthält.

9. Schaltung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen in der Aktivier.ungsschaltung (12) angeordneten ersten npn-Transistor (20), dessen Emitter (E) mit der Spannungsreglerschaltung (14) und mit dem ersten Anschluß eines ersten Widerstandes (22) verbunden ist, dessen Basis (B) mit dem ersten Anschluß eines zweiten Widerstandes (24), mit dem ersten Anschluß eines dritten Widerstandes (26) und mit dem ersten Anschluß eines ersten Kondensators (28) verbunden ist und dessen Kollektor (G) mit dem zweiten Anschluß des ersten Kondensators (28) und mit der Primärwicklung (51) des Transformators (JO) verbunden ist, durch die Verbindung des zweiten Anschlusses des dritten Widerstandes (26) mit der Spannungsreglerschaltung (14), mit dem ersten Anschluß eines zweiten Kondensators (32) und mit einer Anzapfung (T) des Transformators (30), durch eine Verbindung der Sekundärwicklung (29) des Transformators (30) mit dem zweiten Anschluß des zweiten Kondensators (32) und mit dem ersten Anschluß (34) des piezoelektrischen Wandlers (18), durch eine Verbindung des zweiten Anschlusses des ersten Widerstandes (22) mit dem zweiten Anschluß des zweiten Widerstandes (24) und mit dem zweiten Anschluß (36) des piezoelektrischen Wandlers.

50982 5/0659

10. Schaltung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen in der Spannungsreglerschaltung (14) angeordneten zweiten npn-Transistor (38), dessen Emitter (E2) mit der Aktivierungsschaltung (12) und mit dem einen Anschluß eines Filterkondensators (4o) verbunden ist, dessen Basis (B2) mit dem ersten Anschluß eines vierten Widerstandes (42) und mit der Kathode einer Zenerdiode (44) verbunden ist, dessen Kollektor (C2) mit dem zweiten Anschluß des vierten Widerstandes (42) und mit einem· Anschluß (46) der Anschlußvorrichtung (16) verbunden ist, durch eine Verbindung des anderen Anschlusses des Filterkondensators (4o) mit dem zweiten Anschluß (48) der Anschluß vorrichtung (.16), mit der Anode der Zenerdiode (44) und mit der Aktivierungsschaltung (12).

11. Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußvorrichtung (16) zwei Anschlußleitungen (52, 54) zur Verbindung mit der Stromquelle (50) umfaßt.

509825/0659