EP1740014A1 - Device comprising an adaptive bending actuator for emitting a signal tone - Google Patents

Device comprising an adaptive bending actuator for emitting a signal tone Download PDF

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EP1740014A1
EP1740014A1 EP06114060A EP06114060A EP1740014A1 EP 1740014 A1 EP1740014 A1 EP 1740014A1 EP 06114060 A EP06114060 A EP 06114060A EP 06114060 A EP06114060 A EP 06114060A EP 1740014 A1 EP1740014 A1 EP 1740014A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
signal
base plate
useful signal
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06114060A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Fischer
Andre Gerlach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1740014A1 publication Critical patent/EP1740014A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B06B1/0269—Driving circuits for generating signals continuous in time for generating multiple frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • the present invention relates to a device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone.
  • the technical field of the invention relates to the generation of sound or beeps.
  • mechanically very robust piezoelectric bending transducers are frequently used.
  • the construction of a piezoelectric bending transducer consists essentially of a metal or plastic plate, to which a piezoceramic is glued, which excites a bending vibration of the base plate.
  • the thickness and thus the bending stiffness can be adjusted such that the entire structure has its first mechanical bending resonance frequency exactly at the desired frequency.
  • Such methods are used for example in the conventional ultrasonic signalers for parking aids.
  • the device according to the invention with the features of claim 1 has over the known approach the advantage that also broadband signals with high power or high level can be generated.
  • the structure of the device according to the invention is very simple, it has optimum performance over a wide frequency range.
  • the device according to the invention is always in the optimal resonance range for the sound conversion and generates high sound levels with low power consumption.
  • the core of the present invention is adaptive to adjust the natural frequency of the bending transducer to the desired frequency of the sound to be emitted.
  • the idea underlying the present invention is thus to provide a device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone and with a control device for its adaptation.
  • the bending transducer has a base plate, which emits a signal tone when vibrated, and a first actuator provided on the base plate, which can be actuated to excite the oscillation of the base plate by means of a basic signal with different useful signal frequencies.
  • the control device according to the present invention generates a control signal as a function of the useful signal with which the natural frequency of the bending transducer is adaptively adjustable to the respective useful signal frequency of the useful signal.
  • the control device adds the useful signal and the control signal and thus controls the first actuator.
  • this ensures that both the natural frequency is adapted to the desired payload signal frequency over a single electrical line, and the signal tone is generated.
  • the bending transducer has a second actuator, wherein the control device controls the second actuator by means of the control signal and the first actuator by means of the desired signal.
  • the separate provision of a first actuator for generating the signal tone and a second actuator for adapting the natural frequency of the bending transducer allows the first actuator can be mounted centrally on the base plate and the second actuator on the edge of the base plate.
  • the arrangement of the first actuator in the center of the base plate is very advantageous for the generation of the signal.
  • a memory device in which the control signal is stored, which is generated once by the control device in the case of a known time profile of the useful signal.
  • control device derives the control signal directly from the useful signal by means of a frequency-voltage conversion.
  • control signal can be derived, even if the time course of the useful signal is unknown.
  • control device amplifies the derived control signal with a correction value for adaptation to a necessary signal level.
  • the useful signal as a sine wave signal and the control signal as a voltage ramp signal are formed.
  • a sinusweep signal is known to be very advantageous, especially in motor vehicle applications.
  • the voltage ramp signal as a control signal then results as a derivative of the sine wave signal.
  • the first actuator and / or the second actuator are each formed as a piezoelectric element.
  • Fig. 1 is a schematic illustration of a first embodiment of the device according to the invention is shown.
  • the device according to the invention has an adaptive bending transducer 1 for emitting a signal tone and a control device 4 for adapting it.
  • the bending transducer 1 has a base plate 2, which emits a signal tone when vibrated, and a first actuator 3 provided on the base plate, which can be driven to excite the oscillation of the base plate 2 by means of a useful signal N with different useful signal frequencies.
  • the control device 4 generates a control signal S as a function of the useful signal N.
  • the natural frequency of the bending transducer 1 is adaptively set to the respective desired useful signal frequency of the useful signal N.
  • One way of controlling the bending transducer 1 by the control device 4 is to add the useful signal N with the control signal S and thus to drive the first actuator. Another actuator is not necessary in such an application.
  • Another possibility is to provide a second actuator 5 on the base plate 2 of the bending transducer 1, in which case the control device 4 activates the second actuator 5 by means of the control signal S and the first actuator 3 by means of the useful signal N.
  • the control device 4 activates the second actuator 5 by means of the control signal S and the first actuator 3 by means of the useful signal N.
  • Particularly advantageous is an attachment of the second actuator 5 in the edge region of the clamping of the base plate 2, since here allows a stiffening by the piezoelectric forces particularly large resonance shifts.
  • the first actuator 3 and / or the second actuator 5 are particularly advantageous in each case as a piezoelectric element.
  • control device 4 has a memory device (not shown) in which the control signal S is stored, which is generated once by the control device 4 in the case of a known time profile of the useful signal N.
  • control signal S Another possibility for generating the control signal S by the control device 4 is to derive the control signal S by means of a frequency-voltage conversion of the useful signal N. This possibility ensures that the control signal S can also be generated when the useful signal N is unknown.
  • the useful signal N is designed as a sine wave signal and the control signal S is accordingly embodied as a voltage ramp signal.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view A-A 'of the first exemplary embodiment of the device according to the invention according to FIG. 1.
  • FIG. 2 shows that the first actuator 3 and the second actuator are arranged on a common side of the base plate 2.
  • the first actuator 3 is preferably arranged concentrically in the middle region of the base plate 2 and the second actuator 5 around the central region, in particular in the edge region of the base plate.
  • Particularly advantageous is an arrangement of the second actuator 5 near the storage 6, which is designed in particular as a torque-free storage.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a second preferred embodiment of the device according to the invention.
  • the control device 4 according to FIG. 1 is no longer shown. Shown, however, are the two signals generated by the control device 4, the useful signal N and the control signal S.
  • the second embodiment according to FIG. 3 of the bending transducer 1 according to the invention differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the second actuator 5 arranged concentrically around the first actuator 3 no longer forms a closed ring. At predetermined locations material is saved on the second actuator 5 and thus advantageously weight for the bending transducer 1.
  • Figures 4 and 5 show two further embodiments in which the ring of the second actuator 5 is further reduced for further advantageous material savings.
  • Fig. 6 shows a fifth embodiment of the device according to the invention with the bending transducer 1.
  • the fifth embodiment of FIG. 6 differs from the first embodiment 1 to the effect that the first actuator 3 is arranged on one side of the base plate 2 and the second actuator 5 on the opposite side of the base plate 2. This embodiment is particularly advantageous in space-critical applications.
  • Fig. 7 is a sectional view B-B 'of the fifth embodiment shown in FIG. 6.
  • Fig. 7 illustrates that the first actuator 3 is arranged on one side of the base plate 2 and the second actuator 5 on the other side of the base plate 2.
  • the base plate 2 is supported in particular by means of torque-free mounting 6.

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Abstract

An adaptive bending transducer has a baseplate (2) that shifts an audio signal by oscillating. An actuator (3) on the baseplate is controllable to swing the baseplate based on an information signal (N) e.g. sinusoidal sweep signal having different information signal frequencies. A controller (4) adjusts the natural frequency of the bending transducer based on the information signal frequency.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die vorliegende Erfmdung betrifft eine Vorrichtung mit einem adaptiven Biegewandler zur Abgabe eines Signaltons.The present invention relates to a device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone.

Das technische Gebiet der Erfindung betrifft die Erzeugung von Schall oder Signaltönen. Häufig werden neben elektrodynamischen Schallwandlern auch mechanisch sehr robuste piezoelektrische Biegewandler eingesetzt. Der Aufbau eines piezoelektrischen Biegewandlers besteht im Wesentlichen aus einer Metall- oder Kunststoffplatte, auf die eine Piezokeramik aufgeklebt wird, die eine Biegeschwingung der Grundplatte anregt.The technical field of the invention relates to the generation of sound or beeps. In addition to electrodynamic transducers, mechanically very robust piezoelectric bending transducers are frequently used. The construction of a piezoelectric bending transducer consists essentially of a metal or plastic plate, to which a piezoceramic is glued, which excites a bending vibration of the base plate.

Soll ein rein sinusförmiger, also monofrequenter Signalton generiert werden, so lässt sich die Dicke und damit die Biegesteifigkeit derart einstellen, dass der gesamte Aufbau exakt an der gewünschten Frequenz seine erste mechanische Biegeresonanzfrequenz aufweist. Solche Verfahren werden beispielsweise bei den gebräuchlichen Ultraschall-Signalgebern für Einparkhilfen eingesetzt.If a purely sinusoidal, that is to say monofrequent beeps are generated, then the thickness and thus the bending stiffness can be adjusted such that the entire structure has its first mechanical bending resonance frequency exactly at the desired frequency. Such methods are used for example in the conventional ultrasonic signalers for parking aids.

Sollen aber breitbandige Signale, wie bandbegrenzte Sinussweep-Signale oder sogar Sprach- oder Musiksignale erzeugt werden, so ist die Grundplatte eher weich auszulegen, so dass im gewünschten Frequenzbereich eine ausreichend hohe Zahl von Resonanzfrequenzen erzeugt werden kann, um die einzelnen Resonanzüberhöhungen zu verschmieren (modale Überlappung). Diese Resonanzfrequenzen sind aber nicht mehr optimal in Bezug auf eine effiziente Schallerzeugung, da sie einen zu geringen Pegel aufweisen. Somit sind Signalgeber einer solche Bauart von geringer Leistung.But if broadband signals, such as band-limited sinusweep signals or even voice or music signals are generated, the base plate is rather soft interpreted, so that in the desired frequency range, a sufficiently high number of resonant frequencies can be generated to smear the individual resonance peaks (modal Overlap). However, these resonance frequencies are no longer optimal in terms of efficient sound generation, since they have too low a level. Thus, signalers of such a type of low power.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, dass auch breitbandige Signale mit hoher Leistung bzw. hohem Pegel erzeugbar sind. Obwohl der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach ist, besitzt sie eine optimale Leistung über einen breite Frequenzbereich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich stets im für die Schallwandlung optimalen Resonanzbereich und erzeugt hohe Schallpegel bei geringer Leistungsaufnahme.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Eigenfrequenz des Biegewandlers adaptiv auf die gewünschte Frequenz des abzustrahlenden Signaltons einzustellen.The device according to the invention with the features of claim 1 has over the known approach the advantage that also broadband signals with high power or high level can be generated. Although the structure of the device according to the invention is very simple, it has optimum performance over a wide frequency range. The device according to the invention is always in the optimal resonance range for the sound conversion and generates high sound levels with low power consumption.
The core of the present invention is adaptive to adjust the natural frequency of the bending transducer to the desired frequency of the sound to be emitted.

Die der vorliegenden Erfmdung zugrunde liegende Idee besteht somit darin, eine Vorrichtung mit einem adaptiven Biegewandler zur Abgabe eines Signaltons und mit einer Steuervorrichtung zu dessen Adaption vorzusehen. Demnach weist der Biegewandler eine Grundplatte, die in Schwingung versetzt einen Signalton abgibt, und einen auf der Grundplatte vorgesehenen ersten Aktor auf, der zur Anregung des Schwingens der Grundplatte mittels eines Grundsignals mit verschiedenen Nutzsignalfrequenzen ansteuerbar ist. Die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung generiert ein Steuersignal in Abhängigkeit des Nutzsignals, mit welchem die Eigenfrequenz des Biegewandlers auf die jeweilige Nutzsignalfrequenz des Nutzsignals adaptiv einstellbar ist.The idea underlying the present invention is thus to provide a device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone and with a control device for its adaptation. Accordingly, the bending transducer has a base plate, which emits a signal tone when vibrated, and a first actuator provided on the base plate, which can be actuated to excite the oscillation of the base plate by means of a basic signal with different useful signal frequencies. The control device according to the present invention generates a control signal as a function of the useful signal with which the natural frequency of the bending transducer is adaptively adjustable to the respective useful signal frequency of the useful signal.

In den Unteransprüchen fmden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung.In the dependent claims fmden advantageous developments and refinements of the device specified in claim 1.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung addiert die Steuervorrichtung das Nutzsignal und das Steuersignal und steuert damit den ersten Aktor an. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass über eine einzige elektrische Leitung sowohl die Eigenfrequenz auf die gewünschte Nutzsignalfrequenz adaptiert wird, als auch der Signalton generiert wird.According to a preferred embodiment of the invention, the control device adds the useful signal and the control signal and thus controls the first actuator. Advantageously, this ensures that both the natural frequency is adapted to the desired payload signal frequency over a single electrical line, and the signal tone is generated.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Biegewandler einen zweiten Aktor auf, wobei die Steuervorrichtung den zweiten Aktor mittels des Steuersignals und den ersten Aktor mittels des Nutzsignals ansteuert. Vorteilhafterweise wird durch das getrennte Vorsehen eines ersten Aktors zur Generierung des Signaltons und eines zweiten Aktors zur Adaption der Eigenfrequenz des Biegewandlers ermöglicht, dass der erste Aktor mittig auf der Grundplatte und der zweite Aktor am Rand der Grundplatte angebracht werden können. Die Anordnung des ersten Aktors in der Mitte der Grundplatte ist für die Generierung des Signaltons sehr vorteilhaft. Dagegen ist es für die Beeinflussung der Eigenfrequenz von Vorteil, den zweiten Aktor am Rand der Grundplatte vorsehen zu können.According to a further preferred development, the bending transducer has a second actuator, wherein the control device controls the second actuator by means of the control signal and the first actuator by means of the desired signal. Advantageously, the separate provision of a first actuator for generating the signal tone and a second actuator for adapting the natural frequency of the bending transducer allows the first actuator can be mounted centrally on the base plate and the second actuator on the edge of the base plate. The arrangement of the first actuator in the center of the base plate is very advantageous for the generation of the signal. By contrast, it is advantageous for influencing the natural frequency to be able to provide the second actuator at the edge of the base plate.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Speichervorrichtung vorgesehen, in welcher das Steuersignal abgespeichert wird, das bei einem bekannten zeitlichen Verlauf des Nutzsignals einmalig von der Steuervorrichtung generiert wird. Ein besonderer Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass das Steuersignal nur ein einziges Mal generiert werden muss und für alle zukünftigen Anwendungen in der Speichervorrichtung abgelegt ist.According to a further preferred development, a memory device is provided, in which the control signal is stored, which is generated once by the control device in the case of a known time profile of the useful signal. A particular advantage of this development is that the control signal has to be generated only once and stored in the storage device for all future applications.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung leitet die Steuervorrichtung das Steuersignal direkt mittels einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung von dem Nutzsignal ab. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Steuersignal abgeleitet werden kann, auch wenn der zeitliche Verlauf des Nutzsignals unbekannt ist.According to a further preferred embodiment, the control device derives the control signal directly from the useful signal by means of a frequency-voltage conversion. A particular advantage of this embodiment is that the control signal can be derived, even if the time course of the useful signal is unknown.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verstärkt die Steuervorrichtung das abgeleitete Steuersignal mit einem Korrekturwert zur Anpassung an einen notwendigen Signalpegel.According to a further preferred embodiment, the control device amplifies the derived control signal with a correction value for adaptation to a necessary signal level.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das Nutzsignal als ein Sinussweep-Signal und das Steuersignal als ein Spannungsrampen-Signal ausgebildet. Ein Sinussweep-Signal ist insbesondere bei Kfz-Anwendungen bekanntermaßen sehr von Vorteil. Das Spannungsrampen-Signal als Steuersignal ergibt sich danach als Ableitung aus dem Sinussweep-Signal.According to a further preferred embodiment, the useful signal as a sine wave signal and the control signal as a voltage ramp signal are formed. A sinusweep signal is known to be very advantageous, especially in motor vehicle applications. The voltage ramp signal as a control signal then results as a derivative of the sine wave signal.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der erste Aktor und/oder der zweite Aktor jeweils als ein Piezoelement ausgebildet.According to a further preferred embodiment, the first actuator and / or the second actuator are each formed as a piezoelectric element.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description:

Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Abbildung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2
eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;
Fig. 3
eine schematische Abbildung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4
eine schematische Abbildung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5
eine schematische Abbildung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6
eine schematische Abbildung eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 7
eine schematische Schnittansicht des fünften Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6.
Show it:
Fig. 1
a schematic illustration of a first embodiment of the device according to the invention;
Fig. 2
a schematic sectional view of the first embodiment of FIG. 1;
Fig. 3
a schematic illustration of a second embodiment of the inventive device;
Fig. 4
a schematic illustration of a third embodiment of the device according to the invention;
Fig. 5
a schematic illustration of a fourth embodiment of the device according to the invention;
Fig. 6
a schematic illustration of a fifth embodiment of the device according to the invention; and
Fig. 7
a schematic sectional view of the fifth embodiment of FIG. 6th

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components.

In Fig. 1 ist eine schematische Abbildung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen adaptiven Biegewandler 1 zur Abgabe eines Signaltons und eine Steuervorrichtung 4 zur Adaption dessen auf. Der Biegewandler 1 weist eine Grundplatte 2, die in Schwingung versetzt einen Signalton abgibt, und einen auf der Grundplatte vorgesehenen ersten Aktor 3 auf, der zur Anregung des Schwingens der Grundplatte 2 mittels eines Nutzsignals N mit verschieden Nutzsignalfrequenzen ansteuerbar ist.In Fig. 1 is a schematic illustration of a first embodiment of the device according to the invention is shown. The device according to the invention has an adaptive bending transducer 1 for emitting a signal tone and a control device 4 for adapting it. The bending transducer 1 has a base plate 2, which emits a signal tone when vibrated, and a first actuator 3 provided on the base plate, which can be driven to excite the oscillation of the base plate 2 by means of a useful signal N with different useful signal frequencies.

Die Steuervorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Erfindung generiert ein Steuersignal S in Abhängigkeit des Nutzsignals N. Mittels des generierten Steuersignals S wird die Eigenfrequenz des Biegewandlers 1 auf die jeweilige gewünschte Nutzsignalfrequenz des Nutzsignals N adaptiv eingestellt. Eine Möglichkeit der Ansteuerung des Biegewandlers 1 durch die Steuervorrichtung 4 ist, das Nutzsignal N mit dem Steuersignal S zu addieren und damit den ersten Aktor anzusteuern. Ein weiterer Aktor ist bei einer solchen Anwendung nicht notwendig.The control device 4 according to the present invention generates a control signal S as a function of the useful signal N. By means of the generated control signal S, the natural frequency of the bending transducer 1 is adaptively set to the respective desired useful signal frequency of the useful signal N. One way of controlling the bending transducer 1 by the control device 4 is to add the useful signal N with the control signal S and thus to drive the first actuator. Another actuator is not necessary in such an application.

Eine weitere Möglichkeit ist, auf der Grundplatte 2 des Biegewandlers 1 einen zweiten Aktor 5 vorzusehen, wobei dann die Steuervorrichtung 4 den zweiten Aktor 5 mittels des Steuersignals S und den ersten Aktor 3 mittels des Nutzsignals N ansteuert. Besonders vorteilhaft ist eine Anbringung des zweiten Aktors 5 im Randbereich der Einspannung der Grundplatte 2, da hier eine Versteifung durch die piezoelektrischen Kräfte besonders große Resonanzverschiebungen zulässt. Dabei wird ersichtlich, dass der erste Aktor 3 und/oder der zweite Aktor 5 besonders vorteilhaft jeweils als ein Piezoelement ausgebildet sind.Another possibility is to provide a second actuator 5 on the base plate 2 of the bending transducer 1, in which case the control device 4 activates the second actuator 5 by means of the control signal S and the first actuator 3 by means of the useful signal N. Particularly advantageous is an attachment of the second actuator 5 in the edge region of the clamping of the base plate 2, since here allows a stiffening by the piezoelectric forces particularly large resonance shifts. It can be seen that the first actuator 3 and / or the second actuator 5 are particularly advantageous in each case as a piezoelectric element.

Vorzugsweise weist die Steuervorrichtung 4 eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt) auf, in welcher das Steuersignal S abgespeichert wird, das bei einem bekannten zeitlichen Verlauf des Nutzsignals N einmalig von der Steuervorrichtung 4 generiert wird.Preferably, the control device 4 has a memory device (not shown) in which the control signal S is stored, which is generated once by the control device 4 in the case of a known time profile of the useful signal N.

Eine weitere Möglichkeit zur Generierung des Steuersignals S durch die Steuervorrichtung 4 besteht darin, das Steuersignal S mittels einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung von dem Nutzsignal N abzuleiten. Diese Möglichkeit stellt sicher, dass das Steuersignal S auch bei einem unbekannten zeitlichen Verlauf des Nutzsignals N generiert werden kann.Another possibility for generating the control signal S by the control device 4 is to derive the control signal S by means of a frequency-voltage conversion of the useful signal N. This possibility ensures that the control signal S can also be generated when the useful signal N is unknown.

Beispielsweise ist das Nutzsignal N als ein Sinussweep-Signal und das Steuersignal S demnach als ein Spannungsrampen-Signal ausgebildet.For example, the useful signal N is designed as a sine wave signal and the control signal S is accordingly embodied as a voltage ramp signal.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht A-A' des ersten Ausführungsbeispiels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 2 zeigt, dass der erste Aktor 3 und der zweite Aktor auf einer gemeinsamen Seite der Grundplatte 2 angeordnet sind. Der erste Aktor 3 ist vorzugsweise im Mittenbereich der Grundplatte 2 und der zweite Aktor 5 konzentrisch um den Mittenbereich, insbesondere im Randbereich der Grundplatte angeordnet. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung des zweiten Aktors 5 nahe der Lagerung 6, welche insbesondere als momentenlose Lagerung ausgebildet ist.2 shows a schematic sectional view A-A 'of the first exemplary embodiment of the device according to the invention according to FIG. 1. FIG. 2 shows that the first actuator 3 and the second actuator are arranged on a common side of the base plate 2. The first actuator 3 is preferably arranged concentrically in the middle region of the base plate 2 and the second actuator 5 around the central region, in particular in the edge region of the base plate. Particularly advantageous is an arrangement of the second actuator 5 near the storage 6, which is designed in particular as a torque-free storage.

Fig. 3 zeigt eine schematische Abbildung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung. In diesem und allen folgenden Ausführungsbeispielen der erfmdungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuervorrichtung 4 gemäß Fig. 1 nicht mehr abgebildet. Abgebildet sind allerdings die beiden von der Steuervorrichtung 4 generierten Signale, das Nutzsignal N und das Steuersignal S.3 shows a schematic illustration of a second preferred embodiment of the device according to the invention. In this and all following exemplary embodiments of the device according to the invention, the control device 4 according to FIG. 1 is no longer shown. Shown, however, are the two signals generated by the control device 4, the useful signal N and the control signal S.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 des erfindungsgemäßen Biegewandlers 1 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dahingehend, dass der um den ersten Aktor 3 konzentrisch angeordnete zweite Aktor 5 keinen geschlossenen Ring mehr ausbildet. An vorbestimmten Stellen wird Material an dem zweiten Aktor 5 und somit vorteilhafterweise Gewicht für den Biegewandler 1 eingespart.The second embodiment according to FIG. 3 of the bending transducer 1 according to the invention differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the second actuator 5 arranged concentrically around the first actuator 3 no longer forms a closed ring. At predetermined locations material is saved on the second actuator 5 and thus advantageously weight for the bending transducer 1.

Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele, bei denen der Ring des zweiten Aktors 5 zur weiteren vorteilhaften Materialeinsparung weiter reduziert ist.Figures 4 and 5 show two further embodiments in which the ring of the second actuator 5 is further reduced for further advantageous material savings.

Fig. 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Biegewandler 1. Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dahingehend, dass der erste Aktor 3 auf der einen Seite der Grundplatte 2 und der zweite Aktor 5 auf der gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2 angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist bei platzkritischen Anwendungen besonders vorteilhaft.Fig. 6 shows a fifth embodiment of the device according to the invention with the bending transducer 1. The fifth embodiment of FIG. 6 differs from the first embodiment 1 to the effect that the first actuator 3 is arranged on one side of the base plate 2 and the second actuator 5 on the opposite side of the base plate 2. This embodiment is particularly advantageous in space-critical applications.

In Fig. 7 ist eine Schnittansicht B-B' des fünften Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 dargestellt. Fig. 7 verdeutlicht, dass der erste Aktor 3 auf der einen Seite der Grundplatte 2 und der zweite Aktor 5 auf der anderen Seite der Grundplatte 2 angeordnet ist. Die Grundplatte 2 ist insbesondere mittels der momentenfreien Lagerung 6 gelagert.In Fig. 7 is a sectional view B-B 'of the fifth embodiment shown in FIG. 6. Fig. 7 illustrates that the first actuator 3 is arranged on one side of the base plate 2 and the second actuator 5 on the other side of the base plate 2. The base plate 2 is supported in particular by means of torque-free mounting 6.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. So ist beispielsweise eine Modifikation der Anordnung der beiden Aktoren denkbar. Außerdem können neben oder anstelle der piezoelektrischen Aktoren magnetostriktive Aktoren oder dergleichen eingesetzt werden.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in many ways. For example, a modification of the arrangement of the two actuators is conceivable. In addition, magnetostrictive actuators or the like can be used in addition to or instead of the piezoelectric actuators.

Claims (10)

Vorrichtung mit: (a) einem adaptiven Biegewandler (1) zur Abgabe eines Signaltons, welcher aufweist: (a1) eine Grundplatte (2), die in Schwingung versetzt einen Signalton abgibt; und (a2) einen auf der Grundplatte (2) vorgesehenen ersten Aktor (3), der zur Anregung des Schwingens der Grundplatte (2) mittels eines Nutzsignals (N) mit verschiedenen Nutzsignalfrequenzen ansteuerbar ist; (b) und mit einer Steuervorrichtung (4), welche ein Steuersignal (S) in Abhängigkeit des Nutzsignals (N) generiert, mit dem eine Eigenfrequenz des Biegewandlers (1) auf die jeweilige Nutzsignalfrequenz des Nutzsignals (N) adaptiv einstellbar ist. Device with: (a) an adaptive bending transducer (1) for emitting a beep comprising: (a1) a base plate (2) vibrated to emit a beep; and (a2) a first actuator (3) provided on the base plate (2), which can be driven to excite the oscillation of the base plate (2) by means of a useful signal (N) with different useful signal frequencies; (B) and with a control device (4) which generates a control signal (S) in dependence of the useful signal (N), with which a natural frequency of the bending transducer (1) to the respective useful signal frequency of the useful signal (N) is adaptively adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (4) das Nutzsignal (N) und das Steuersignal (S) addiert und damit den ersten Aktor (3) ansteuert.Device according to claim 1,
characterized in that
the control device (4) adds the useful signal (N) and the control signal (S) and thus activates the first actuator (3). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Biegewandler (1) einen zweiten Aktor (5) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (4) den zweiten Aktor (5) mittels des Steuersignals (S) und den ersten Aktor (3) mittels des Nutzsignals (N) ansteuert.Apparatus according to claim 1 or 2,
characterized in that
the bending transducer (1) has a second actuator (5), wherein the control device (4) controls the second actuator (5) by means of the control signal (S) and the first actuator (3) by means of the useful signal (N). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Speichervorrichtung vorgesehen ist, in welcher das Steuersignal (S) abgespeichert wird, das bei einem bekannten zeitlichen Verlauf des Nutzsignals (N) einmalig von der Steuervorrichtung (4) generiert wird.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
a memory device is provided, in which the control signal (S) is stored, which is generated by the control device (4) once in a known time profile of the useful signal (N). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (4) das Steuersignal (S) direkt mittels einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung von dem Nutzsignal (N) ableitet.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
the control device (4) derives the control signal (S) directly from the useful signal (N) by means of a frequency-to-voltage conversion. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (4) das abgeleitete Steuersignal (S) mit einem Korrekturwert verstärkt.Device according to claim 5,
characterized in that
the control device (4) amplifies the derived control signal (S) with a correction value. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Nutzsignal (N) als ein Sinussweep-Signal und das Steuersignal (S) als ein Spannungsrampen-Signal ausgebildet sind.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
the wanted signal (N) is formed as a sine wave signal and the control signal (S) is formed as a voltage ramp signal. Vorrichtung einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass
der erste Aktor (3) und/oder der zweite Aktor (5) jeweils als ein Piezoelement ausgebildet sind.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
the first actuator (3) and / or the second actuator (5) are each designed as a piezoelectric element. Vorrichtung einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass
der erste Aktor (3) im Mittenbereich der Grundplatte (2) angeordnet ist.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
the first actuator (3) is arranged in the middle region of the base plate (2). Vorrichtung einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass
der zweite Aktor (5) im Randbereich der Grundplatte (2) angeordnet ist.Device according to one or more of the preceding claims,
characterized in that
the second actuator (5) in the edge region of the base plate (2) is arranged.
EP06114060A 2005-06-28 2006-05-17 Device comprising an adaptive bending actuator for emitting a signal tone Withdrawn EP1740014A1 (en)

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