JP3310279B2 - 警音装置 - Google Patents
警音装置Info
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- JP3310279B2 JP3310279B2 JP07545990A JP7545990A JP3310279B2 JP 3310279 B2 JP3310279 B2 JP 3310279B2 JP 07545990 A JP07545990 A JP 07545990A JP 7545990 A JP7545990 A JP 7545990A JP 3310279 B2 JP3310279 B2 JP 3310279B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧電素子などの電気音響変換器を用いた音
響装置に関するものである。
響装置に関するものである。
（発明の背景） 警報用ブザーとして音圧の高い圧電セラミックスなど
の圧電素子が従来より用いられている。このような圧電
素子には自励振方式のものと他励振方式のものとがあ
る。
の圧電素子が従来より用いられている。このような圧電
素子には自励振方式のものと他励振方式のものとがあ
る。
自励振方式のものは発音体自身の一部を発音体自身の
変形を検出するセンサとし、このセンサの出力によって
直流印加電圧を断続して発音させるものである。従って
この場合には、圧電素子自身あるいはこれを取付けた共
鳴箱を含む全体の共振周波数で圧電素子は振動すること
になる。すなわち警報音はこの共振周波数のみを含むも
のとなり、刺激的で、潤いに欠ける音となる。このため
自動二輪車などの車両の警報器としては適さない音とな
る。
変形を検出するセンサとし、このセンサの出力によって
直流印加電圧を断続して発音させるものである。従って
この場合には、圧電素子自身あるいはこれを取付けた共
鳴箱を含む全体の共振周波数で圧電素子は振動すること
になる。すなわち警報音はこの共振周波数のみを含むも
のとなり、刺激的で、潤いに欠ける音となる。このため
自動二輪車などの車両の警報器としては適さない音とな
る。
また他励振方式は、発振回路が発生する所定の単一周
波数の断続電気信号を圧電素子に印加し、この周波数で
圧電素子を振動させるものである。従ってこの場合も警
報音は単一周波数となり、前記自励振方式のものと同様
な問題がある。また自励振方式の場合には発振回路の製
品のバラツキのため、発振回路が発生する周波数と圧電
素子の共振周波数とが異なる場合がある。その場合には
音量が小さくなり発振回路を調整して音量を調整するな
どの必要が生じるという問題もあった。
波数の断続電気信号を圧電素子に印加し、この周波数で
圧電素子を振動させるものである。従ってこの場合も警
報音は単一周波数となり、前記自励振方式のものと同様
な問題がある。また自励振方式の場合には発振回路の製
品のバラツキのため、発振回路が発生する周波数と圧電
素子の共振周波数とが異なる場合がある。その場合には
音量が小さくなり発振回路を調整して音量を調整するな
どの必要が生じるという問題もあった。
（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
電気音響変換器が発生する警報音を刺激的でなく潤いを
持ったものとして音質を向上させ、車両用の警報器にも
使用できるようにすると共に、発振回路の製品のバラツ
キによる音量のバラツキを小さくできる警音装置を提供
することを目的とする。
電気音響変換器が発生する警報音を刺激的でなく潤いを
持ったものとして音質を向上させ、車両用の警報器にも
使用できるようにすると共に、発振回路の製品のバラツ
キによる音量のバラツキを小さくできる警音装置を提供
することを目的とする。
（発明の構成） 本発明によればこの目的は、ほぼ数KHzの単一の共振
点をもつ圧電素子に、断続する電気信号を印加して発音
させる警音装置において、前記圧電素子を自励振方式の
圧電素子で形成し、前記圧電素子に供給する電気信号を
約100Hzの周波数で繰り返す同一鋸歯状波形の電圧と
し、前記電気信号のフーリエ展開成分を前記共振周波数
に重乗させることにより前記圧電素子を前記共振周波数
とこれに近接した異なる複数の周波数とで同時に振動さ
せることを特徴とする警音装置、により達成される。
点をもつ圧電素子に、断続する電気信号を印加して発音
させる警音装置において、前記圧電素子を自励振方式の
圧電素子で形成し、前記圧電素子に供給する電気信号を
約100Hzの周波数で繰り返す同一鋸歯状波形の電圧と
し、前記電気信号のフーリエ展開成分を前記共振周波数
に重乗させることにより前記圧電素子を前記共振周波数
とこれに近接した異なる複数の周波数とで同時に振動さ
せることを特徴とする警音装置、により達成される。
（実施例） 第１図は本発明ではない自励振方式の一実施例の回路
図、第２図はその各部電圧波形図、第３図は警報音の音
圧の周波数スペクトル図である。
図、第２図はその各部電圧波形図、第３図は警報音の音
圧の周波数スペクトル図である。
第１図で符号10は短形波発生回路である。電池12の電
圧はスイッチ14を介し、抵抗16、18で分圧されてオペア
ンプ20の非反転入力端に入力される。オペアンプ20の反
転入力端と接地との間にはコンデンサ22が接続され、こ
のコンデンサ22の反接地端にはオペアンプ20の出力端か
らの充電電流がダイオード24、可変抵抗26を介して供給
される。またコンデンサ22の放電電流は可変抵抗28、ダ
イオード30を介してオペアンプ20の出力端に導かれるよ
うに接続されている。この結果コンデンサ22の放電状態
ではオペアンプ20の出力端は所定電圧のＨレベルにな
り、この出力端から電流はダイオード24、抵抗26を通っ
てコンデンサ22に導かれ、このコンデンサ22の充電電圧
が上昇してゆく。この充電電圧が抵抗16、18の分圧電圧
を超えるとオペアンプ20の出力端電圧が反転してＬレベ
ルになる。すると今度はコンデンサ22は逆に抵抗28、ダ
イオード30を介して放電される。コンデンサ22の電圧が
抵抗16、18の分圧電圧以下になると、オペアンプ20の出
力端はＨレベルに反転する。この結果オペアンプ20の出
力端電圧Vaは第２図に示すように例えば100Hzの一定周
期で繰り返す矩形波Ａとなる。ここにこの矩形波Ａのデ
ューティ比は抵抗26、28により制御可能である。
圧はスイッチ14を介し、抵抗16、18で分圧されてオペア
ンプ20の非反転入力端に入力される。オペアンプ20の反
転入力端と接地との間にはコンデンサ22が接続され、こ
のコンデンサ22の反接地端にはオペアンプ20の出力端か
らの充電電流がダイオード24、可変抵抗26を介して供給
される。またコンデンサ22の放電電流は可変抵抗28、ダ
イオード30を介してオペアンプ20の出力端に導かれるよ
うに接続されている。この結果コンデンサ22の放電状態
ではオペアンプ20の出力端は所定電圧のＨレベルにな
り、この出力端から電流はダイオード24、抵抗26を通っ
てコンデンサ22に導かれ、このコンデンサ22の充電電圧
が上昇してゆく。この充電電圧が抵抗16、18の分圧電圧
を超えるとオペアンプ20の出力端電圧が反転してＬレベ
ルになる。すると今度はコンデンサ22は逆に抵抗28、ダ
イオード30を介して放電される。コンデンサ22の電圧が
抵抗16、18の分圧電圧以下になると、オペアンプ20の出
力端はＨレベルに反転する。この結果オペアンプ20の出
力端電圧Vaは第２図に示すように例えば100Hzの一定周
期で繰り返す矩形波Ａとなる。ここにこの矩形波Ａのデ
ューティ比は抵抗26、28により制御可能である。
この矩形波Ａは結合トランス32、スイッチングトラン
ジスタ34を介して、電気音響変換器としての圧電素子36
の駆動回路38に供給される。駆動回路38はNPNトランジ
スタ40を備え、このトランジスタ40のコレクタ・エミッ
タ間に圧電素子36の駆動電圧印加端子が接続される。ま
た圧電素子36のセンサ端子はトランジスタ40のベースに
接続されている。従って圧電素子36に電圧が印加されな
い状態ではセンサ端子電圧がＬレベルになり、この時に
はトランジスタ40はオフとなっている。このためトラン
ジスタ40のコレクタ・エミッタ間に一定の電圧が連続し
て印加された時には、この電圧が圧電素子36に加わり、
この電圧により圧電素子36が歪む。この歪みによりセン
サ端子出力電圧がＨレベルに変化し、トランジスタ40が
オンとなる。このため圧電素子36への印加電圧がなくな
り、圧電素子36は復帰する。従ってセンサ端子電圧がＬ
レベルに復帰し、トランジスタ40は再びオフとなる。以
上の動作を繰り返すことにより圧電素子36はその共振周
波数f0で振動を続ける。この共振周波数f0は圧電素子36
を共鳴箱に固定した場合には共鳴箱を含む全体の共振系
の固有振動数f0であり、この周波数f0は例えば約2.8kHz
に設定される。第２図のＢはトランジスタ40に連続電圧
を印加した時の圧電素子36の駆動電圧変化を示す。
ジスタ34を介して、電気音響変換器としての圧電素子36
の駆動回路38に供給される。駆動回路38はNPNトランジ
スタ40を備え、このトランジスタ40のコレクタ・エミッ
タ間に圧電素子36の駆動電圧印加端子が接続される。ま
た圧電素子36のセンサ端子はトランジスタ40のベースに
接続されている。従って圧電素子36に電圧が印加されな
い状態ではセンサ端子電圧がＬレベルになり、この時に
はトランジスタ40はオフとなっている。このためトラン
ジスタ40のコレクタ・エミッタ間に一定の電圧が連続し
て印加された時には、この電圧が圧電素子36に加わり、
この電圧により圧電素子36が歪む。この歪みによりセン
サ端子出力電圧がＨレベルに変化し、トランジスタ40が
オンとなる。このため圧電素子36への印加電圧がなくな
り、圧電素子36は復帰する。従ってセンサ端子電圧がＬ
レベルに復帰し、トランジスタ40は再びオフとなる。以
上の動作を繰り返すことにより圧電素子36はその共振周
波数f0で振動を続ける。この共振周波数f0は圧電素子36
を共鳴箱に固定した場合には共鳴箱を含む全体の共振系
の固有振動数f0であり、この周波数f0は例えば約2.8kHz
に設定される。第２図のＢはトランジスタ40に連続電圧
を印加した時の圧電素子36の駆動電圧変化を示す。
ここに駆動回路38には矩形波Ａが入力されるから圧電
素子36の印加電圧は第３図の離散した周波数成分を持つ
ことになる。すなわち矩形波Ａは、フーリエ展開により
奇数項のみの級数に展開できるから、これを共振周波数
f0に重乗させることにより、この共振周波数f0を中心と
して所定の周期間隔で離散する周波数成分に分けること
ができるからである。この離散した周波数成分の大きさ
は、中心周波数f0を中心にして離れるにつれフーリエ展
開した級数の係数の大きさと圧電素子の周波特性に従っ
て減少する。第３図は横軸にこの周波数ｆ（Hz）を、縦
軸に音圧（dB）をとって示すものである。
素子36の印加電圧は第３図の離散した周波数成分を持つ
ことになる。すなわち矩形波Ａは、フーリエ展開により
奇数項のみの級数に展開できるから、これを共振周波数
f0に重乗させることにより、この共振周波数f0を中心と
して所定の周期間隔で離散する周波数成分に分けること
ができるからである。この離散した周波数成分の大きさ
は、中心周波数f0を中心にして離れるにつれフーリエ展
開した級数の係数の大きさと圧電素子の周波特性に従っ
て減少する。第３図は横軸にこの周波数ｆ（Hz）を、縦
軸に音圧（dB）をとって示すものである。
従って中心周波数f0を中心とする３あるいは５つ程度
の周波数が音色に主として寄与し、音質の刺激を弱め、
音色に潤いを与える。
の周波数が音色に主として寄与し、音質の刺激を弱め、
音色に潤いを与える。
第４図は本発明に係る実施例の回路図、第５図はその
鋸歯状波Ｂの波形図、第６図は圧電素子36の音圧のスペ
クトル図である。
鋸歯状波Ｂの波形図、第６図は圧電素子36の音圧のスペ
クトル図である。
この実施例は第１図の実施例における矩形波発生回路
10に代えて、三角波発生回路10Aを用いたものである。
すなわちオペアンプ20Aの反転入力端に接続されたコン
デンサ22Aは、オペアンプ20Aの出力端電圧がＨレベルに
なるとダイオード50を通して速やかに充電され、充電電
圧が抵抗16、18による分圧電圧を超えるとオペアンプ20
Aの出力端がＬレベルに反転する。このためコンデンサ2
2Aは抵抗52を介してゆっくりと放電する。従ってコンデ
ンサ22Aの充電端電圧をバッファアンプ54を介して取出
した電圧波形は第５図のように鋸歯状波Ｂとなる。この
鋸歯状波Ｂはフーリエ展開すれば、離散周波数成分に分
けることができ、この時の音圧は第６図のようになる。
10に代えて、三角波発生回路10Aを用いたものである。
すなわちオペアンプ20Aの反転入力端に接続されたコン
デンサ22Aは、オペアンプ20Aの出力端電圧がＨレベルに
なるとダイオード50を通して速やかに充電され、充電電
圧が抵抗16、18による分圧電圧を超えるとオペアンプ20
Aの出力端がＬレベルに反転する。このためコンデンサ2
2Aは抵抗52を介してゆっくりと放電する。従ってコンデ
ンサ22Aの充電端電圧をバッファアンプ54を介して取出
した電圧波形は第５図のように鋸歯状波Ｂとなる。この
鋸歯状波Ｂはフーリエ展開すれば、離散周波数成分に分
けることができ、この時の音圧は第６図のようになる。
このように駆動回路38に入力する周期関数に展開可能
な波形Ａ、Ｂを種々に変えることにより、圧電素子36の
音に含まれる周波数成分の種類と大きさを変えることが
でき、この結果音色を変えることができる。
な波形Ａ、Ｂを種々に変えることにより、圧電素子36の
音に含まれる周波数成分の種類と大きさを変えることが
でき、この結果音色を変えることができる。
ここに波形Ａ、Ｂは、圧電素子の共振点（約2.8KHz）
に対して十分に低い周波数（約100Hz）である。波形
Ａ、Ｂはフーリエ展開された時に０次、１次、２次の高
調波になり、０次の波は基本波であって波形Ａと同じ周
波数を持ち、１次、２次、…の波はその整数倍の周波数
を持つ。従って基本波の周波数すなわち波形Ａ、Ｂの周
波数を例えば100Hzに設定すれば、共振周波数f0を中心
として、この基本波の整数倍の周波数間隔（数100Hz）
に離散する周波数成分に分けることができ、音質の向上
に好適となる。
に対して十分に低い周波数（約100Hz）である。波形
Ａ、Ｂはフーリエ展開された時に０次、１次、２次の高
調波になり、０次の波は基本波であって波形Ａと同じ周
波数を持ち、１次、２次、…の波はその整数倍の周波数
を持つ。従って基本波の周波数すなわち波形Ａ、Ｂの周
波数を例えば100Hzに設定すれば、共振周波数f0を中心
として、この基本波の整数倍の周波数間隔（数100Hz）
に離散する周波数成分に分けることができ、音質の向上
に好適となる。
以上の実施例では電気音響変換器として圧電素子を用
いているが、これに変えて磁気ひずみ振動子、電気ひず
み振動子など他の変換器を用いてもよいのは勿論であ
る。
いているが、これに変えて磁気ひずみ振動子、電気ひず
み振動子など他の変換器を用いてもよいのは勿論であ
る。
（発明の効果） 請求項１の発明は以上のように、自励振方式の圧電素
子が持つほぼ数KHzの共振周波数よりも低い約100Hzの周
波数で繰り返す同一鋸歯状波形の電圧をもつ電気信号に
よって圧電素子を駆動するものであるから、この電気信
号のフーリエ展開成分を共振周波数に重乗させることが
でき、圧電素子を共振周波数とこれに近接した異なる周
波数とで同時に（時間的に重ねて）振動させることがで
きる。このため単一の共振周波数以外の多くの周波数成
分の振動が重乗することになり、警報音の音質が刺激的
でなくなり、潤いのある美しい警報音とすることができ
る。このため車両などの警報ブザーとして使用すること
が可能になる。
子が持つほぼ数KHzの共振周波数よりも低い約100Hzの周
波数で繰り返す同一鋸歯状波形の電圧をもつ電気信号に
よって圧電素子を駆動するものであるから、この電気信
号のフーリエ展開成分を共振周波数に重乗させることが
でき、圧電素子を共振周波数とこれに近接した異なる周
波数とで同時に（時間的に重ねて）振動させることがで
きる。このため単一の共振周波数以外の多くの周波数成
分の振動が重乗することになり、警報音の音質が刺激的
でなくなり、潤いのある美しい警報音とすることができ
る。このため車両などの警報ブザーとして使用すること
が可能になる。
また他励振方式の場合には、周波数を所定範囲内で連
続的に変動させることもでき、この時には変換器の製品
バラツキによる音量の変動を防ぐことができる（請求項
２）。
続的に変動させることもでき、この時には変換器の製品
バラツキによる音量の変動を防ぐことができる（請求項
２）。
第１図は本発明ではない自励振方式の一実施例の回路
図、第２図はその各部電圧波形図、第３図は音圧の周波
数スペクトル図、第４図は本発明に係る実施例の回路
図、第５図はその鋸歯状波Ｂの波形図、第６図は音圧の
スペクトル図である。 10……矩型波発生回路、 10A……三角波発生回路、 36……電気音響変換器としての圧電素子、 f0……中心周波数。
図、第２図はその各部電圧波形図、第３図は音圧の周波
数スペクトル図、第４図は本発明に係る実施例の回路
図、第５図はその鋸歯状波Ｂの波形図、第６図は音圧の
スペクトル図である。 10……矩型波発生回路、 10A……三角波発生回路、 36……電気音響変換器としての圧電素子、 f0……中心周波数。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 邦夫 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−11094（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−111987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−196697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−38259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10K 9/122
Claims (1)
- 【請求項１】ほぼ数KHzの単一の共振点をもつ圧電素子
に、断続する電気信号を印加して発音させる警音装置に
おいて、 前記圧電素子を自励振方式の圧電素子で形成し、前記圧
電素子に供給する電気信号を約100Hzの周波数で繰り返
す同一鋸歯状波形の電圧とし、前記電気信号のフーリエ
展開成分を前記共振周波数に重乗させることにより前記
圧電素子を前記共振周波数とこれに近接した異なる複数
の周波数とで同時に振動させることを特徴とする警音装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07545990A JP3310279B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 警音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07545990A JP3310279B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 警音装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276191A JPH03276191A (ja) | 1991-12-06 |
| JP3310279B2 true JP3310279B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=13576904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07545990A Expired - Fee Related JP3310279B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 警音装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310279B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2388995B (en) * | 2002-05-23 | 2004-06-30 | Gent Ltd | Improvements in and relating to alarms |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP07545990A patent/JP3310279B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03276191A (ja) | 1991-12-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |