DK164950B - Aktiveringskobling for piezoelektriske lydgivere - Google Patents

Description

DK 164950 B

Den foreliggende opfindelse angår en aktiveringskobling, som den er angivet i indledningen til krav 1.

Fra DE 28 23 155A, fig. 5, GB 2 104 257A, fig.

5 1, GB 2 104 273, fig. 1, GB 2 054 238A, US 3 989 963A, DE 2 329 740A og fra Terman "Radio Engineers' Handbook", s. 494-497, Mc Graw-Hill, Copyright 1943, kendes, som teknisk stade for nærværende opfindelse, kredsløb til svingningsaktivering af en piezoelektrisk 10 lydgiver.

En relevant del af et sådant kredsløb er vist i fig. 1 i nærværende beskrivelse som kendt teknik, idet denne kredsløbsdel fungerer på følgende måde. I serie med tilslutningerne 2 og 3 for strømforsyningen 15 ligger den piezo-elektriske lydgiver 1 og en kobler 5. Så snart der mellem tilslutningerne 2 og 3 ligger en elektrisk spænding, og kobleren er sluttet, oplades selvinduktionen 14 med elektrisk energi. Hvis den af et styreorgan 6 betjente kobler 5 åbnes, 20 bryder den selvinduktionen 14 gennemløbende elektrisk strøm brat sammen. Dette resulterer i en elektrisk im-pulsstødaktivering for lydgiveren 1, som derved aktiveres til svingninger. Aktiveret bliver ikke blot svingningen med frekvensen for lydgiveren l's grund-25 bølgeresonans, men der aktiveres også andre svingningstyper. Dette er en ulempe ved denne kendte kobling. Det er en yderligere ulempe, at der skal påtrykkes en forholdsvis høj elektrisk spænding mellem tilslutningerne 2 og 3 for overhovedet at frembrin-30 ge nævneværdig lydeffekt.

Den ovennævnte kendte teknik (DE-A-2707 524 og DE-A-2329 740) beskriver også et sådant kredsløb, der ved hjælp af en diode foretager en ensretning af den ved hjælp af selvinduktionen frembragte højspænding.

35 Omsætteren polariseres kun med denne spænding, men aktiveres ikke deraf. Med henblik på at opnå elektro- 2

DK 164950 B

akustiske svingninger i den forpolariserede omsætter bliver den i og for sig allerede kendte kobler her imidlertid aktiveret med omsætterens forudgivne svingningsfrekvens, dvs. der frembringes tvungne svingninger 5 af omsætteren. Dermed opstår imidlertid det problem at bestride den gensidige afstemning af denne styrefrekvens og en sådan omsætters egenfrekvens, der ændrer sig afhængigt af de øjeblikkelige driftsbetingelser, forudsat at der sker en sådan afstemning, hvilket på 1 o grund af det nævnte problem på ingen måde altid kan forudsættes. Til løsning af dette problem anvendes ifølge tysk fremlæggelsesskrift nr. 2 219 761 yderligere en tilbagekobling, som er forbundet med et tilsvarende koblingsteknisk ekstra opbud.

15 Aktiveringskoblingen ifølge DE-A-2 219 761 er ligeledes udstyrét med et tilbagekoblingskredsløb. Der anvendes der en håndkobler til ind- og udkobling af apparatet, eftersom det der drejer sig om et håndapparat. Denne aktiveringskobling indeholder også endnu en 20 drossel, som tjener til under driften at forhindre højfrekvensspændinger, som opstår i omformerkredsen, i at nå frem til jævnstrøms for syningen. Denne drossel er en radiostøjdæmpning. En funktion i den i det følgende beskrevne foreliggende opfindelses betydning kan denne 25 drossel ikke udøve, eftersom der der ikke sker en taktvis kobling og droslens selvinduktion ikke er afstemt til lydgiverens kapacitet.

Por koblingen ifølge DE-A-2 329 740 er en styring med forskellige vekselstrømsfrekvenser forudbe-30 stemt, for at udsende ultralydbølger med tilsvarende forskellige frekvenser, som tjener som forskellige kommandosignaler, således at en sådan afstemning til omformerens egenfrekvens bortfalder.

Den ovenfor angivne, kendte grundkobling er i 35 nogle af de i indledningen nævnte skrifter fra den kendte teknik videreudviklet i retninger, som tydeligt

DK 164950 B

3 afviger fra den i det følgende beskrevne opfindelse. Således er f.eks. i US-A-3 989 963 beskrevet en sådan grundkobling, som mellem selvinduktionen og flere omformere har yderligere zenerdioder og spærredioder.

5 Disse dioder tjener til at give en afkobling mellem koblingsselvinduktionen og hver af de benyttede omformere. I GB-A-2 054 238 er det beskrevet, at drive koblingen ifølge fig. 1 uden indbyrdes afstemning af selvinduktion og omformer og sågar at aktivere omformeren 10 med en, ved hjælp af en timer finindstillet, frekvens, som er omtrent op til 3% større end den naturlige svingningsfrekvens for omformeren.

Den foreliggende opfindelse har til opgave at angive en enkel aktiveringskobling, med hvilken en 15 piezo-elektrisk lydgiver kan aktiveres hhv. drives med såvidt muligt kun en svingningstype.

Denne opgave løses med en aktiveringskobling af den i krav 1's indledning omhandlede art ifølge opfindelsen ved hjælp af de træk, der er angivet i krav l's 20 kendetegnende del. yderligere udførelsesformer for og videreudviklinger af opfindelsen fremgår af de uselvstændige krav.

Opfindelsen bygger på den ide at forlægge den egentlige på kendt vis anvendte spændingsforsyningskil-25 de med afstemt frekvens funktionsmæssigt til aktiveringskoblingen ifølge opfindelsen. Hertil kræves blot en selvinduktion, som mellem tilslutningerne 2 og 3 ligger i serie med parallelkoblingen af lydomsætteren og elementet med den taktvise koblerfunktion.

30 Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere eksempelvis med henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser den forannævnte kendte kobling, fig. 2 en kobling ifølge opfindelsen, fig. 3-5 videreudviklinger af en kobling ifølge 35 opfindelsen, og fig. 6 kredsløbet over en tilbygning til en kobling ifølge opfindelsen.

4

DK 164950B

Pig. 2 viser selvinduktionen, der er betegnet med 14, sammen med de i fig. 1 allerede beskrevne elementer .

Til forklaring af virkemåden og funktionen af 5 den i fig. 2 viste aktiveringskobling gås der ud fra, at forsyningsspændingen allerede er påtrykt tilslutningerne 2 og 3. Kobleren 5 er sluttet. Gennem selvinduktionen 14 og over den sluttede kobler 5 går der en elektrisk strøm I. Så snart kobleren 5, styret 10 af elementet 6's funktion, åbnes, optræder der en ekstrem stor strømændring i s elv induktionen 14, som fører til, at der opstår en høj elektrisk spænding over kobleren 5 og dermed over lydgiveren 1.

Da imidlertid resonansfrekvensen for den af lyd-15 giveren 1 og selvinduktionen 14 bestående serieresonanskreds er valgt således, navnlig ved passende dimensionering af denne selvinduktion 14, at den stemmer overens med den udvalgte mekaniske resonansfrekvens for lydgiveren l, sker der en resonansfrekvensaktivering 20 af lydgiveren 1. Lydgiveren får praktisk taget kun sin elektriske aktivering på denne udvalgte resonansfrekvens, hvilket fører til, at uønskede sidebåndssvingningstyper undgås.

Den ved åbning af kobleren 5 over lydgiveren 25 l's tilslutninger optrædende maksimale elektriske spænding har en i forhold til forsyningsspændingen, som ligger over tilslutningerne 2 og 3, betydelig spændingsforøgelse.

Principielt gælder for opfindelsen de efterføl-30 gende fysiske relationer:

DK 164950B

5

T

I(t) = 1/L J U_ (t) dt » 0 · T/L (1) o " W = 1/2 · L · I2 = 1/2 x U2-T2/L (2) 5 uc = 1 ~\Jl7c (3)

Uc = U/Rl"Vl/C (4) U /U = 2 · Π · f · L/Rl (5) 10 - 2 Π fo = ωο = 1/“VL.Co (6)

Uc/U = 1/ ωο - Rl - Co (7) 15

Her er: I (t) = den tidsafhængige strømværdi, L = værdien af selvinduktionen 14, U_(t) = den over kobleren 5 tidsafhængigt op trædende forøgede spænding, 20 T = den tidsmæssige varighed hhv. slutteti den , W = den i selvinduktionen 14 lagrede energi, C = lydgiveren 1's elektriske kapacitets værdi , 25 U = den over lydgiveren 1 liggende elek triske spænding, når kobleren 5 er sluttet, R = selvinduktionen 14's ohmske modstand, L og f = den resonansfrekvens, der skal aktive- 30 ° res.

m 35

DK 164950 B

6

Elementet 6 kan være et tidsorgan, med hvilket igen sluttetiden T kan bestemmes hhv. er givet. En videreudvikling af opfindelsen består i at styre sluttetiden T automatisk ved udnyttelse af ladestrømfor-5 løbet i selvinduktionen 14. Dette er vist i fig. 3. Kobleren 5 betjenes af en lager-flip-flop-kobling 26. Flip-floppen indstilles ved hjælp af en ekstern "til-" impuls. Derved sluttes kobleren 5, og selvinduktionen 14 gennemløbes af en strøm I (t), som til-10 tager lineært med tiden t (indtil tiden T er gået). Strømmen I gennem selvinduktionen 14 overvåges ved hjælp af en strømføler 27. Ved overskridelse af en forudbestemt grænsestrøm tilbagestilles flip-floppen 26 ved hjælp af en tærskelkobler 28. Kobleren 5 åb-15 ner og afbryder dermed strømmen I (t) ved t = T.

Med opfindelsen opnås en række betydelige fordele. Bl.a. er aktiveringskoblingen ifølge fig. 2 og også ifølge fig. 3 meget enkel at realisere. Aktiveringsenergien W er indenfor vide grænser uafhængig af 20 den driftsspænding, der påtrykkes tilslutningerne 2 og 3. Tilkoblingsvarigheden T kan fremkomme automatisk og behøver ingen særlige foranstaltninger. Aktiveringen af lydgiveren 1 sker med høj aktiveringsspænding, uden at der dertil kræves noget særligt opbud.

25 Ydermere er det særlig vigtige fordele ved op findelsen, at der ikke optræder støj svingningstyper i lydgiveren l's svingningsaktivering. Højfrekvente støj svingningstyper aktiveres ikke, fordi spændingsændringen over lydgiveren 1 ved opfindelsen ikke sker 30 brat. Lavfrekvente støj svingningstyper aktiveres ikke, fordi det elektriske spændingsstød indenfor en svingningsperiode af en lavfrekvent svingningstype kompenseres af et yderligere spændingsstød med modsat polaritet. En særlig balancering er ikke nødvendig for opfin-35 delsen.

DK 164950 B

7

Opfindelsen resulterer endog i fordele for en anvendelse af lydgiveren l (også) som lydmodtager. Lydgiveren l's egenkapacitet C og den ifølge opfindelsen forhåndenværende selvinduktion L danner en se-5 lektionskreds for den ønskede nyttesvingningstype af den mekaniske modtagesvingning, der skal frembringes ved modtagelse i lydgiveren.

En aktiveringskobling ifølge opfindelsen kan f.eks. drives med 12 V jævnspænding på tilslutningerne 10 2 og 3. I fig. 4 er der indeholdt sådanne kredsløbs angivelser, som sætter den sagkyndige i stand til at efterbygge et udførelseseksempel ifølge opfindelsen.

Fig. 5 viser det praktiske kredsløb for en yderligere udførelsesform for opfindelsen, idet fig. 5 li-15 geledes indeholder de for den sagkyndige nødvendige dataangivelser. Med henblik på ved gennemsvingning af den elektriske spænding over lydgiveren at undgå en kortslutning af spændingen over den da inverteret drevne transistor Tx sker tilkoblingen til spolen over en 20 koblingsdiode, f.eks. BAW 76. Denne diode afkobler ved negative spændinger lydgiveren fra transistoren 1^. Med denne viste aktiveringskobling frembringes der en spænding på 150 V over lydgiveren 1.

I fig. 6 vises yderligere en forkoblingskreds, 25 som består af en modstand Rv og en kondensator Cv, for forsyningsspændingen mellem tilslutningern 2 og 3.

Denne koblingskreds, der kan anvendes valgfrit, tjener til at undgå, at forsyningsspændingen mellem tilslutningerne 2 og 3 ved en under driften optrædende 30 kortslutning over lydgiveren 1 kortsluttes af selvinduktionen 14. For kapaciteten Cv anbefales en værdi på 2xW/U2. "Black boxen" i fig. 6 er en kobling iflg. fig.

4 eller fig. 5 med lydgiveren 1.

Claims (4)

1. Aktiveringskobling med en piezoelektrisk lydgiver og med tilslutninger (2, 3) for en strømforsyning, og som yderligere indeholder en selvinduktion (14) og et element (5) med koblerfunktion, hvorhos på 5 den ene side lydgiveren (1) og selvinduktionen (14) og på den anden side denne selvinduktion (14) og elementet (5) med koblerfunktionen ligger i serie med tilslutningerne (2, 3)-for strømforsyningen, og hvor elementet (5) med koblerfunktionen ligger parallelt med lydgive-10 ren (l), kendetegnet ved, at til taktvis enkelttypesvingningsimpulsudsendelse er selvinduktionen (14) og lydgiverens (1) kapacitet afstemt således efter hinanden, at den resulterende svingningskredsfrekvens er lig med lydgiverens (1) udvalgte resonansfrekvens og 15 at elementet (5) med koblerfunktion kobles taktvis med denne resonansfrekvens ved hjælp af en elektronisk betjeningsstyring fra et koblingsorgan (6)..

2. Aktiveringskobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at koblingsorganet (6) er en flip- 20 flop-kobling (26) (fig. 3).

3. Aktiveringskobling ifølge krav 2, kendetegnet ved, at flip-flop-koblingen (26) er styret af en tærskelkobler (28), som reagerer på en forudbestemt strømværdi I (fig. 3). 25

4. Aktiveringskobling ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at en forkoblingskreds, som består af en seriemodstand (-Ry) og en kondensator (Cv) anbragt mellem tilslutningerne (2, 3), hvorved den under drift over lydgiveren (1) optrædende kortslutning 30 ikke giver en kortslutning via selvinduktionen (14).