DE2823155C2 - Treiberschaltung für einen piezoelektrischen Schwinger - Google Patents

Description

ebenfalls einen Transistor Tr 1, an den das in Fig.6A dargestellte Steuersignal angelegt wird, sowie eine Wicklung L1, eine Spannungsquelle + E und einen Schwinger P1. Im Gegensatz zu F i g. 1 ist jedoch eine Diode d nicht vorgesehen. Wie aus F i g. 6B ersichtlich ist, tritt deshalb im Gegensatz zu F i g. 2B eine wirksame Kraft vergleichbarer Größe nur während einer vergleichsweise geringen Zeitdauer im Bereich der dargestellten Spitzenspannung an dem Schwinger P1 auf.

F i g. 4 zeigt eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Schalldrucks P von der Frequenz / entsprechend Meßergebnissen bei Verwendung einer Treiberschaltung gemäß der Erfindung in F i g. 1 beziehungsweise einer bekannten Treiberschaltung in F i g. 5. Beide Schaltungen enthielten gleichdimensionierte Elemente, is so daß sich die beiden Schaltungen nur dadurch unterschieden, daß bei der Schaltung in F i g. 1 die Diode d zusätzlich vorgesehen war.

Der Schalldruck als Funktion der Frequenz des Impulssignals, das dem Transistor TrI beziehungsweise Tr 2 zugeführt wird, wurde in einer Entfernung von 10 cm von dem betreffenden Resonanzgehäuse gemessen. Aus einem Vergleich der eine Treiberschaltung gemäß der Erfindung betreffenden Kurve A mit der die bekannte Schaltung betreffenden Kurve B ist ersiehtlieh, daß der Schalldruckpegel des piezoelektrischen Wandlers bei Verwendung der Treiberschaltung gemäß der Erfindung wesentlich größer als bei Verwendung der bekannten Treiberschaltung in F i g. 5 ist

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann anstelle des Transistors Tr2 in Fig. 1 auch ein anderes Schaltglied bekannter Art Verwendung finden. Ferner geht aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor, daß die Erfindung vorteilhaft in Quarzarmbanduhren verwendbar ist, weil es im Vergleich zu der bekannten Treiberschaltung zur Erhöhung des Schalldrucks nicht erforderlich ist, Elemente wie einen Transformator zu verwenden, die einen unerwünschten zusätzlichen Raumbedarf verursachen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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mit einer Diode in Serie zur Wicklung ist deshalb kein

Patentanspruch: elektrischer Schwingkreis aus Wicklung und Kapazität

des Schwingers gegeben. Vielmehr wird die Eigenkapa-

Treiberschaltung für einen piezoelektrischen zität des Schwingers abwechselnd im Takt des Steuersi-Schwinger, mit einer mit einer Gleichspannungs- 5 gnals auf die Versorgungsgleichspannung und auf den quelle verbundenen Serienschaltung aus einer Wick- Spitzenwert der gegeninduzierten Spannung umgelalung und einem Schaltglied, wobei das Schaltglied den. Der Schwinger führt deshalb eine erzwungene durch zugeführte Impulssignale ein- und ausgeschal- Schwingung aus und die wirksame Kraft ist in jedem tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu- Teilzyklus während dessen gesamter Zeitdauer nahezu sätzlich eine Diode (d) in Serie zur Wicklung (L 2) to konstant, woraus sich eine höhere Schallenergie ergibt
vorgesehen ist, daß der Schwinger (P2) parallel an Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsder Serienschaltung aus der Diode (d) und der Wick- weise näher erläutert werden. Es zeigt
lung (L 2) angeschlossen ist, daß dem Schwinger F i g. 1 eine bevorzugte Ausfühningsform einer Trei- (P2) während des ausgeschalteten Zustande des berschaltung gemäß der Erfindung;
Schaltglieds (Tr2) eine in der Wicklung (L 2) gegen- 15 F i g. 2 ein Zeildiagramm zur Erläuterung von in der induzierte Spannung zugeführt wird, und daß die Treiberschaltung in F i g. 1 auftretenden Signalen;
Diode (d) durch die gegeninduzierte Spannung und F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Schwinger, der in die Spannung der Gleichspannungsquelle (+ E) in Verbindung mit der Treiberschaltung in Fig. 1 verDurchlaßrichtung vorgespannt wird. wendbar ist;

20 Fig.4 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit

des Schalldrucks P von der Frequenz / entsprechend

Meßergebnissen bei Verwendung einer bekannten bzw. einer Treiberschaltung gemäß der Erfindung;

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für einen F i g. 5 eine bekannte Treiberschaltung; und

piezoelektrischen Schwinger entsprechend dem Ober- 25 F i g. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung von in der

begriff des Patentanspruchs. Schaltung in F i g. 5 auftretenden Wellenformen.

Derartige Schwinger sind ais elektroakustische An das in F i g. 1 da/gestellte Ausführungsbeispiel ei-

Wandler beispielsweise für die Alarmeinrichtung einer ner Treiberschaltung gemäß der Erfindung wird ein

Quarzarmbanduhr verwendbar. Bei einer bekannten Steuersignal an den Anschluß a angelegt, das in F i g. 2

Treiberschaltung dieser Art (F i g. 5) für einen piezo- 30 dargestellt ist F i g. 2 zeigt den Zeitverlauf des an den

elektrischen Schwinger bilden die Wicklung und die Ka- Anschluß a in F i g. 1 angelegten Steuerspannungssi-

■ pazität des piezoelektrischen Wandlers einen elektri- gnals, gemessen gegen den Emitter des als Schaltglied

sehen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz in der dienenden Transistors Tr 2. An der Abszisse ist die Zeit t

Regel weder mit der mechanischen Eigenfrequenz des und an der Ordinate die Spannung ν angetragen. Das

Wandlers noch mit der Frequea" des Steuersignals 35 Impulssignal A wird über einen Widerstand R der Basis

übereinstimmt. Dieser Schwingkreis wird durch das des Transistors Tr 2 zugeführt Wenn der Transistor

Steuersignal beim Abschalten des Schakgiieds zu ge- Tr 2 durch das impulssigna! eingeschaltet wird, fließt ein

dämpften Schwingungen (F i g. 6B) angeregt Dabei Strom von der Gleichspannungsquelle + E durch die

wird als nachteilig angesehen, daß eine Schallabstrah- Diode«/und die Wicklung L 2. Wenn der Transistor Tr 2

lung mit der Frequenz des Steuersignals nur einen ver- 40 während des Fehlens der Steuerspamiiing ausgeschaltet

hältnismäßig niedrigen Schalldruck ermöglicht Zur Er- wird, wird in der Wicklung L 2 eine gegeninduzierte

höhung des Schalldrucks ist es deshalb erforderlich, die Spannung erzeugt, die in F i g. 2 durch die Wellenform B

Windungszahl der Wicklung zu erhöhen oder einen. dargestellt ist und an dem piezoelektrischen Schwinger

Transformator in der Treiberschaltung vorzusehen. P 2 gemessen relativ zu +E auftritt Durch die in der

Derartige Maßnahmen sind aber wegen des erhöhten 45 Wicklung L 2 induzierte Spannung wird die Diode d in

Raumbedarfs bei Quarzarmbanduhren od. dgl. kleinen Durchlaßrichtung vorgespannt. Ein Vergleich der WeI-

elektronischen Geräten nicht wünschenswert. lenformen B in F i g. 2 und 6 zeigt, daß die wirksame

Es sind ferner bereits Treiberschaltungen für piezo- Antriebskraft für den piezoelektrischen Schwinger P2

elektrische Schwinger bekannt (DE-OS 27 07 524), bei in jedem Teilzyklus während dessen gesamter Zeitdauer

denen zur Ansteuerung des Schaltglieds, an das die 5C nahezu konstant ist, während bei der bekannten Trei-

Wicklung angeschlossen ist, in einer Regelschaltung berschaltung entsprechend Fig.6B eine wirksame

vorgesehene Schalter betätigt werden, um über eine an Kraft vergleichbarer Größe nur während einer ver-

die Gleichspannungsquelle angeschlossene Potentiome- gleichsweise geringen Zeitdauer im Bereich der darge-

terschaltung und einen Verstärker das Schaltglied anzu- stellten Spitzenspannung auftritt Deshalb kann mit ei-

steuern. Die bei derartigen Treiberschaltungen vorge- 55 ner Treiberschaltung gemäß der Erfindung ein höherer

schl?genen Maßnahmen sind jedoch nicht ohne weite- Schalldruckpegel erzielt werden,

res geeignet, die erwähnten Schwierigkeiten bei der ein- F i g. 3 zeigt einen Schwinger A, der aus einer metalli-

gangs genannten Treiberschaltung zu vermeiden. sehen Schwingplatte π besteht, auf der ein piezoelektri-

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Treiber- scher Keramikkörper m befestigt ist. Die Schwingplatte

schaltung entsprechend dem Oberbegriff des Patentan- 60 η besteht aus rostfreiem Stahl und ihr Durchmesser be-

spruchs derart zu verbessern, daß sich eine höhere trägt 14 mm und ihre Dicke 0,1 mm. Der Keramikkör-

Schallenergie im gewünschten Frequenzbereich ergibt, per hat eine Länge von 10 mm, eine Breite von 2 mm

ohne daß Maßnahmen wie die Verwendung höherer und eine Dicke von 0,2 mm. Die Wicklung L 2 weist

Windungszahlen oder eines Transformators erforder- 1400 Windungen auf und der Drahtdurchmesser beträgt

lieh sind, die einer Miniaturisierung entgegenstehen 65 0,05 mm. Die Spannungsquelle E liefert eine Spannung

würden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch von 1,5 V. Die Schwingplatte ist in ein Resonanzgehäuse

den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst. eingesetzt.

Bei Verwendung einer derartigen Treiberschaltung Die in F i g. 5 dargestellte bekannte Schaltung enthält