DE3147364A1

DE3147364A1 - Circuit arrangement for an audible signal generator

Info

Publication number: DE3147364A1
Application number: DE19813147364
Authority: DE
Inventors: Henryk Dipl.-Ing. 8033 Krailling Frystacki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1983-06-01

Abstract

The amplitude of the signal voltage of a clock generator is modulated in order to generate a ringing signal. It receives an envelope which is characterised by a steep leading edge and a gently falling trailing edge. The modulator is an operational amplifier (OP) (Fig. 2), at whose inverting input the signal voltage of the clock generator (TG) is continuously present, and whose non-inverting input is connected to ground via a resistor (R4) and a capacitor (C1) connected in parallel. The amplification of the operational amplifier (OP) is selected in such a way that, even when the signal voltage is present, the output remains at zero saturation. If the capacitor (C1) is charged by a pulse generator (IG) via a diode (D), the output of the operational amplifier transmits the amplitude-modulated signal voltage to the audible signal generator. <IMAGE>

Description

Schaltungsanordnung für einen akustischen SignalgeberCircuit arrangement for an acoustic signal generator

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Akustische Signalgeber werden u.a. in Schreib- und Druckmaschinen zu Meldezwecken eingesetzt. Dabei wird vom Bedienungspersonal ein Signal, das ähnlich einem Klingelzeichen ist, als angenehm empfunden. Das Klingelzeichen ist durch einen Hammerschlag zu Beginn, und durch ein langsames Abklingen gekennzeichnet. Bei modernen Maschinen erfolgt die Ansteuerung des akustischen Signalgebers durch elektrische Impulse. Verwendet man Lautsprecher oder Piezokeramiken zur Umwandlung der elektrischen Impulse in akustische Signale, so ist es notwendig, den elektrischen Impulsen eine solche Form zu geben, daß der akustische Signalgeber Signale ähnlich einem Klingelzeichen abgibt.Acoustic signal generators are used in typewriters and printing machines, among other things used for reporting purposes. The operator sends a signal that is similar a ring tone is felt to be pleasant. The bell is through one Hammer strike at the beginning, and characterized by a slow fading away. With modern Machines, the acoustic signal generator is controlled by electrical means Impulses. If one uses loudspeakers or piezo ceramics to convert the electrical Impulses into acoustic signals, so it is necessary to convert the electrical impulses into one to give such a form that the acoustic signal generator signals similar to a bell gives away.

Es ist bekannt, derartige elektrische Impulse durch Verwendung mehrerer integrierter Schaltkreise oder eines hochintegrierten Schaltkreises zu erzeugen. Der Platzbedarf oder die Kosten für solche Schaltungsanordnungen sind hoch.It is known, such electrical pulses by using several integrated circuits or a large scale integrated circuit. The space requirement or the costs for such circuit arrangements are high.

Weiter ist es bekannt, Piezokeramiken als Schallwandler mit einer unmodu-lierten Spannung anzusteuern, z.B. zur Erzeugung von Warnsignalen bei medizinischen Geräten. Hierbei entstehen unangenehme Pfeiftöne und kein als angenehm empfundenes Klingelzeichen, wie es zu Meldezwecken bei Schreib- und Druckmaschinen erwünscht ist.It is also known to use piezo ceramics as a sound transducer to control unmodulated voltage, e.g. to generate warning signals for medical Devices. This creates unpleasant whistling tones and none that are perceived as pleasant Bell signals, as desired for reporting purposes on typewriters and printing machines is.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Klingelzeichens in einem akustischen Signalgeber anzugeben.It is the object of the invention to provide a simple circuit arrangement for To indicate generation of a bell in an acoustic signal generator.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind ein geringer Platzbedarf und eine hohe Betriebssicherheit, die durch die Verwendung weniger, bewährter Bauelemente gewährleistet ist.The main advantages of the circuit arrangement according to the invention are a small footprint and a high level of operational reliability, thanks to the use of less, proven components is guaranteed.

Bei einer besonders vorteilhaften Schaltungsanordnung wird als Modulator ein Operationsverstärker verwendet.In a particularly advantageous circuit arrangement, the modulator an operational amplifier used.

Es ist weiter vorteilhaft, als akustischen Signalgeber eine Piezokeramik zu verwenden.It is also advantageous to use a piezoceramic as the acoustic signal transmitter to use.

Im folgenden wird die Schaltungsanordnung anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 ein Blockschaltb-ild einer Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung mit einem Operationsverstärker und Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung.The circuit arrangement is explained below with reference to the figures. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement, and FIG. 2 shows an exemplary embodiment the circuit arrangement with an operational amplifier and FIG. 3 shows a further exemplary embodiment the circuit arrangement.

Zunächst wird der, der Erfindung zugrundeliegende Gedanke zur Erzeugung eines Klingelzeichens anhand des in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes erläutert. Das Blockschaltbild zeigt einen Taktgenerator TG, einen Impuls IG, einen Impulsformer IF, einen Modulator M mit einem ersten Eingang El, einem zweiten Eingang E2 und einem Ausgang A, und einen akustischen Signalgeber SG. Der Taktgenerator TG ist am ersten Eingang El des Modulators M angeschlossen und liefert kontinuierlich eine Signalspannung mit einer konstanten Frequenz im Hörbereich. Dies ist im einfachsten Fall beispielsweise eine Rechteckspannung. Der Impulsgeber IG gibt einen Auslöseimpuls, beispielsweise einen Rechteckimpuls, an den Impulsformer IF. Dieser bildet aus dieem einen Impuls mit steiler Anstiegs-flanke und einer langsam abfallenden Rückflanke. Die steile Anstiegs-flanke erzeugt den Hammerschlag zu Beginn des Klingelzeichens,und die langsam abfallende Rückflanke bewirkt das langsame Abklingen. Dieser Impuls liegt am zweiten Eingang E2 des Modulators. M an.First of all, the idea on which the invention is based is generated a ringing tone explained with reference to the block diagram shown in FIG. The block diagram shows a clock generator TG, a pulse IG, a pulse shaper IF, a modulator M with a first input El, a second input E2 and an output A, and an acoustic signal generator SG. The clock generator TG is connected to the first input El of the modulator M and delivers continuously a signal voltage with a constant frequency in the audible range. This is at its simplest Case, for example, a square wave voltage. The pulse generator IG gives a trigger pulse, for example a square pulse to the pulse shaper IF. This forms from them a pulse with a steep rising edge and a slowly falling trailing edge. The steep rising edge generates the hammer blow at the beginning of the bell, and the slowly falling trailing edge causes the slow decay. This impulse is at the second input E2 of the modulator. M on.

Der Modulator M moduliert die Amplitude der am ersten Eingang El anliegenden Signalspannung, und gibt ihr eine Hüllkurve, die durch den am zweiten Eingang E2 anliegenden Impuls gegeben ist. Vom Ausgang A des Modulators M wird diese modulierte Signalspannung an den akustischen Signalgeber SG gegeben, wodurch dieser ein Klingelzeichen abgibt.The modulator M modulates the amplitude of the applied to the first input El Signal voltage, and gives it an envelope curve, which is determined by the signal at the second input E2 applied impulse is given. This is modulated by the output A of the modulator M Signal voltage given to the acoustic signal generator SG, causing it to ring gives away.

Der akustische Signalgeber SG ist beispielsweise eine Piezokeramik, er kann aber auch ein Lautsprecher oder ähnliches sein.The acoustic signal generator SG is, for example, a piezoceramic, but it can also be a loudspeaker or the like.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuten im folgenden näher erläutert. Dabei werden der Taktge--nerator TG, der beispielsweise ein RC-Oszillator, eine astabile Kippstufe oder ähnl. sein kann, und der Impulsgeber IG, der im einfachsten Fall ein Schaltkontakt ist, nicht näher beschrieben.Various exemplary embodiments are described below with reference to the figures explained in more detail. The clock generator TG, for example an RC oscillator, an astable flip-flop or similar. can be, and the pulse generator IG, the simplest If a switching contact is, not described in detail.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung mit einem Operationsverstärker OP zur Erzeugung des Klingelzeichens dargestellt.In Fig. 2 is a circuit arrangement with an operational amplifier OP for generating the bell signal is shown.

Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP ist über einen Widerstand R6 mit einem Spannungsteilerpunkt ST1 verbunden. Dieser ist über einen Widerstand R1 mit einer Speisespannung U und über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsver- stärkers OP ist mit einem Spannungsteilerpunkt ST2 verbunden. Dieser ist über einen Widerstand R3 mit der Speisespan nung U und über einen Widerstand R4 mit Masse verbunden. Parallel zu dem Widerstand R4 ist ein Kondensator Cl geschaltet. Durch die Spannungsteilerpunkte ST1 und ST2 werden die positive und die negative Schwelle des Operationsverstärkers OP festgelegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist über ein Potentiometer PO und einen Widerstand R7 auf den invercierenden Eingang rückgekoppelt. Am Ausgang ist eine Piezokeramik P angeschlossen, wobei auch stattdessen ein Lautsprecher über einen Auskoppelkondensator angeschlossen werden kann. Der Taktgenerator TG ist über'einen Widerstand R5 mit dem Spannungsteilerpunkt ST1 verbunden. Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP ist über eine Diode D der Impulsgeber IG angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Impulsformer IF durch die Diode D, den Widerstand R4 und den Kondensator C1 gebildet. Die minimale Verstärkung des Operationsverstärkers OP ist so zu wählen, daß im Ruhezustand, d.h. wenn der Impulsgeber IG kein Signal abgibt, auch bei der am invertierenden Eingang anliegenden Signalspannung aus dem Taktgenerator TG der Ausgang in der Nullsättigung bleibt. Der Ansteuerimpuls aus dem Impulsgeber ç darf in der Dauer zwischen 500/usec und 20msec variieren, ohne daß das Klingelzeichen entscheidend beeinflußt wird. Die maximale Ausgangsverstärkung des Operationsverstärkers OP wird durch die Kenndaten der Piezokeramik P oder eines verwendeten Lautsprechers begrenzt.The inverting input of the operational amplifier OP is via a Resistor R6 connected to a voltage divider point ST1. This one is about one Resistor R1 with a supply voltage U and via a resistor R2 to ground tied together. The non-inverting input of the op- stronger OP is connected to a voltage divider point ST2. This one is about a resistor R3 is connected to the supply voltage U and to ground via a resistor R4. Parallel a capacitor C1 is connected to the resistor R4. Through the voltage divider points ST1 and ST2 become the positive and negative thresholds of the operational amplifier OP set. The output of the operational amplifier OP is via a potentiometer PO and a resistor R7 fed back to the inverting input. At the exit a piezoceramic P is connected, with a loudspeaker over it instead a decoupling capacitor can be connected. The clock generator TG is above one Resistor R5 connected to the voltage divider point ST1. At the non-inverting The input of the operational amplifier OP is connected to the pulse generator IG via a diode D. In this embodiment, the pulse shaper IF is through the diode D, the resistor R4 and capacitor C1 are formed. The minimum gain of the operational amplifier OP is to be selected in such a way that in the idle state, i.e. when the pulse generator IG has no signal outputs, even with the signal voltage applied to the inverting input from the Clock generator TG the output remains in zero saturation. The trigger pulse off the pulse generator ç may vary in duration between 500 / usec and 20msec, without that the ringing tone is decisively influenced. The maximum output gain of the operational amplifier OP is determined by the characteristics of the piezoceramic P or one speakers used.

Zur Erzeugung eines Klingelzeichens wird vom Impulsgeber IG ein positiver Auslöseimpuls abgegeben. Dabei wird der Kondensator C1 aufgeladen und die positive Schwelle des Operationsverstärkers so weit. angehoben, daß er die maximale Amplitude an seinen Ausgang bringt, die begrenzt ist durch die Verstärkung. Diese ist auf den Signalgeber SG und die erwünschte Lautstärke mit dem Potentiometer PO abzustimmen.To generate a bell signal, the pulse generator IG sends a positive one Trigger pulse delivered. The capacitor C1 is charged and the positive one Threshold of the operational amplifier so far. raised that it has the maximum amplitude brings to its output, which is limited by the gain. This is on adjust the signal generator SG and the desired volume with the potentiometer PO.

Entsprechend der Entladung des Kondensators C1 über den Widerstand R4 und gegebenenfalls den Operationsverstärker OP klingt die Amplitude der Signalspannung am Ausgang des Operationsverstärkers OP exponentiell auf den Ruhepegel ab. Entscheidend für einen guten Anklingeffekt des Klingelzeichens ist die Flankensteilheit des Impulses und die Mindestdauer von 500/usec des Auslöseimpulses.Corresponding to the discharge of the capacitor C1 through the resistor R4 and possibly the operational amplifier OP sounds the amplitude of the signal voltage at the output of the operational amplifier OP exponentially to the quiescent level. Decisive the slope of the pulse is essential for a good ringing effect and the minimum duration of 500 / usec of the trigger pulse.

Mit einem Kondensator C2, der mit dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP verbunden ist, können eventuell störende Oberwellen wirksam kurzgeschlossen werden, was bei den meisten Piezokeramiken P bei günstiger Lage der Frequenz der Signalspannung aus dem Taktgenerator TG unnötig ist.With a capacitor C2 connected to the output and the inverting Input of the operational amplifier OP is connected, can possibly interfering harmonics be effectively short-circuited, which is more favorable with most piezoceramics P Location of the frequency of the signal voltage from the clock generator TG is unnecessary.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3.

Dabei ist der Taktgenerator TG am Kollektor eines Transistors T1 angeschlossen. Die Basis eines Transistors T2 ist über einen Widerstand R10 mit der Speisespannung U verbunden. Der Impulsgeber IG ist über ein negierendes Oder-Verknüpfungsglied OD und einen Widerstand R11 ebenfalls mit der Basis des Transistors T2 verbunden. Der Emitter des Transistors T2 ist'mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden.The clock generator TG is connected to the collector of a transistor T1. The base of a transistor T2 is connected to the supply voltage via a resistor R10 U connected. The pulse generator IG is via a negating OR link OD and a resistor R11 also connected to the base of transistor T2. The emitter of the transistor T2 is connected to the collector of the transistor T1.

Zwischen einem Widerstand R12, der mit der Speisespannung- U verbunden ist, und einem Widerstand R14, der mit Masse verbunden ist, befindet sich ein Spannungsteilerpunkt ST3. Pa.-rallel zu dem Widerstand R14 liegt ein Kondensator C1. Die Basis des Transistors T1 ist über einen Widerstand R13 mit dem Spannungsteilerpunkt ST3 verbunden. Der Kollektor des Transistors T2 ist über einen'Kondensator C3 mit der Basis des Transistors T1 und über eine Diode D mit dem Spannungsteilerpunkt ST3 verbunden. Am Emitter des Transistors T1 ist über einen Widerstand R8 die Piezokeramik P angeschlossen.Between a resistor R12, which is connected to the supply voltage - U and a resistor R14 connected to ground is a voltage dividing point ST3. A capacitor C1 is connected in parallel with the resistor R14. The base of the transistor T1 is connected to the voltage divider point ST3 via a resistor R13. Of the The collector of the transistor T2 is connected to the base of the transistor via a capacitor C3 T1 and connected to the voltage divider point ST3 via a diode D. At the emitter of the transistor T1, the piezoceramic P is connected via a resistor R8.

Der Widerstand R13 ist direkt mit der Speisespannung U verbunden, damit der Kondensator C1 möglichst schnell aufgeladen werden kann. Um die Spannung am Spannungsteilerpunkt ST3 möglichst konstant zu halten, ist der Widerstand R12 direkt mit der Speisespannung U verbunden.The resistor R13 is directly connected to the supply voltage U, so that the capacitor C1 can be charged as quickly as possible. About the tension The resistor R12 is to be kept as constant as possible at the voltage divider point ST3 directly connected to the supply voltage U.

Falls der Taktgenerator TG am Ausgang einen offenen Kollektor besitzt, muß der Kollektor des Transistors T1 über einen Widerstand R4 mit der Speisespannung U verbunden werden.If the clock generator TG has an open collector at the output, the collector of the transistor T1 must be connected to the supply voltage via a resistor R4 U be connected.

Das negierende Oder-Verknüpfungsglied OD ist natürlich nicht notwendig, wenn der Impulsgeber IG negative Impulse abgibt.The negating OR link element OD is of course not necessary, if the pulse generator IG emits negative pulses.

Es wird davon ausgegangen, daß der Taktgenerator TG kontinuierlich eine Signalspannung liefert, und die Basis des Transistors T1 so eingestellt ist, daß kein Strom vom Kollektor zum Emitter fließen kann. Zur Erzeugung eines Klingelzeichens wird vom Impulsgeber IG ein psitiver Auslöseimpuls abgegeben. Dieser wird vom negierenden Oder-Verknüpfungsglied OD invertiert, so daß die Spannung an der Basis des Transistors T2 sinkt und der Transistor T2 leitend wird. Dadurch wird erstens durch den über die Diode D aufgeladenen Kondensator C1 und zweitens durch die Spannungseinkopplung über den Kondensator C3 die Spannung an der Basis des Transistors T1 angehoben. Hierdurch wird der Transistor T1 leitend und die Signalspannung aus dem Taktgenerator TG gelangt mit einer modulierten Amplitude über den Transistor T1 und den Widerstand R8 an die Piezokeramik P. Die Amplitude wird dabei auf folgende Weise moduliert. Durch die Spannungseinkopplung über den Kondensator C3 entsteht an der Basis des Transistors T1 eine steile Anstiegsflanke, und durch die Entladung des über die Diode D aufgeladenen Kondensators C1 über den Widerstand R14 wird eine langsam abfallende Rückflanke erzeugt. Bei Verwendung einer sehr hochohmigen Piezokeramik P kann in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Parallelschaltung eines Widerstandes R15 zur Pie- zokeramik P notwendig sein.It is assumed that the clock generator TG is continuous supplies a signal voltage, and the base of transistor T1 is set so that that no current can flow from the collector to the emitter. To generate a bell tone a positive trigger pulse is emitted by the pulse generator IG. This is from the negating OR gate OD inverted, so that the voltage at the base of the transistor T2 drops and transistor T2 becomes conductive. This will firstly through the over the diode D charged capacitor C1 and secondly by the voltage coupling The voltage at the base of the transistor T1 is raised via the capacitor C3. This makes the transistor T1 conductive and the signal voltage from the clock generator TG arrives with a modulated amplitude via transistor T1 and the resistor R8 to the piezoceramic P. The amplitude is modulated in the following way. The voltage coupling across the capacitor C3 creates at the base of the Transistor T1 has a steep rising edge, and by discharging the over the Diode D charged capacitor C1 through resistor R14 becomes a slowly falling Trailing edge generated. When using a very high-resistance piezoceramic P, in the embodiment of FIG. 3, the parallel connection of a resistor R15 to the pie zokeramik P may be necessary.

Bei einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung ist die Spannungsversorgung des Taktgenerators TG anstelle der Piezokeramik P angeschlossen. Hierbei wird vorausgesetzt, daß sich die Amplitude des Taktgenerators TG durch eine variable Speisespannung modulieren läßt. Die Piezokeramik P ist dann mit dem Ausgang des Taktgenerators TG verbunden. In diesem Fall wird durch die variable Speisespannung eine ebenfalls amplitudenmodulierte Signalspannung am Ausgang des Taktgenerators TG erzeugt.In a further, not shown here embodiment of the The circuit arrangement is the voltage supply of the clock generator TG instead of the Piezoceramic P connected. It is assumed that the amplitude of the clock generator TG can be modulated by a variable supply voltage. The piezoceramic P is then connected to the output of the clock generator TG. In this case it will an amplitude-modulated signal voltage due to the variable supply voltage generated at the output of the clock generator TG.

Eine Spannungseinkopplung durch eine Differenzierschaltung, die aus dem Kondensator C3 und dem Widerstand der gesamten Basissteuerleitung (Fig. 3) gebildet wird, ist für das erste Ausführungsbeispiel (Fig. 2) zur Verbesserung des Klangbildes nicht erforderlich.A voltage coupling through a differentiating circuit that consists of the capacitor C3 and the resistance of the entire base control line (Fig. 3) is for the first embodiment (Fig. 2) to improve the sound image not mandatory.

7 Patentansprüche 3 Figuren7 claims 3 figures

Claims

Circuit arrangement for generating a bell signal in an acoustic signal generator, a clock generator is used (TG), which supplies an audio-frequency signal voltage, by means of a trigger pulse generating pulse generator (IG) and a pulse generator connected downstream of the pulse generator (IG) (IF), which from the trigger pulse is a pulse with a steep rising edge and a slowly falling trailing edge forms, and through a modulator (M), at the first Input (El) the clock generator (TG), at its second input (E2) the pulse shaper (IF), to whose output (A) the acoustic signal generator (SG) is connected, and which gives the signal voltage an envelope curve that is given by the pulse.

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the pulse shaper (IF) consists of a diode (D), a capacitor (C1) and a resistor (R4, R14) is formed, the capacitor (C1) across the diode (D) is charged and discharged through the resistor (R4, R13 / R14).

3. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k en n z e i c h n e t that the pulse shaper (IF, Fig. 3) essentially consists of a diode (D); two capacitors (C1, C3) and two resistors (R13, R14) is formed, where the capacitor (C1) is charged via the diode (D) and via the resistors (R13 / R14) is discharged, and by a series circuit located in parallel with the diode (D) of the capacitor (C3) and the resistor (R13), a steep rising edge is generated will.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that as a module lator (M) an operational amplifier (OP, Fig. 2) is provided, at the inverting input of the clock generator (TG) and the pulse shaper (IF) connected to its non-inverting input is.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a transistor (T1, Fig. 3) is used, at its collector the clock generator (TG), at its base the Pulse shaper (IF) and the acoustic signal generator (SG) connected to its emitter is.

6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, d a d u. It is clear that the acoustic signal generator (SG) is a piezoceramic (P) is.

7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h e k e k e n n n n e i c h n e t that the acoustic signal generator (SG) is a loudspeaker is.