JP4032833B2 - ブザー駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用電化機器などで報知音を発生する圧電ブザーのブザー駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のブザー駆動回路は、図4または図5に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【0003】
図4に示すように、圧電ブザー1とコイル3を直列接続し、圧電ブザー1の容量とコイル3により直列共振回路を構成し、これらの両端に並列に抵抗4を接続し、抵抗4の両端に発振回路5を接続している。
【0004】
上記構成において発振回路5の出力から、圧電ブザー1の共振周波数を出力すると、圧電ブザー1とコイル3には圧電ブザー1の共振周波数電圧が印加され、圧電ブザー1は駆動される。このとき、共振現象により圧電ブザー1に印加されるピーク電圧は発振回路5の電圧より高い電圧が発生し、コイル(共振コイル)3がない場合に比べ、圧電ブザー1は高い音圧を得ることができる。
【0005】
また、図5に示すように、圧電ブザー1とコイル3を並列接続し、圧電ブザー1の容量とコイル3により並列共振回路を構成し、その一端に抵抗4を接続し、圧電ブザー1の他端と抵抗4の他端に発振回路5を接続している。
【0006】
上記構成において発振回路5から圧電ブザー1の共振周波数を出力すると、圧電ブザー1には発振回路5の電圧より高い電圧が発生し、コイル(共振コイル)3がない場合に比べ、圧電ブザー1は高い音圧を発生させることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、通常、圧電ブザー1の容量成分(以下、ブザー容量という)が小さく、コイル3との共振周波数を、圧電ブザー1の共振周波数と一致させるためにはコイル3のインダクタンス値を大きい値とする必要があった。
【0008】
例えば、ある品種においては、ブザー容量は32ナノファラッドであり、その推奨振動周波数は2kHzとなっており、これと共振させるコイル3のインダクタンスは198mHとなる。このように、コイル3のインダクタンス値が大きくなるため、コイル3のサイズが大きくなり、価格が高くなる等の問題を有していた。
【0009】
ここで、圧電ブザー1に流れる駆動電流は微少であるため、電流値的にこれに適合するコイルの線径は細いものでよい。したがって、コイル3を小型化しようとすると線径を細くするなどの手段があるが、線径が細くなると、機械的振動などによる断線など、信頼性の問題が生じてくる。このため、一定以上線径を細くすることは信頼性の低下につながるため、コイルサイズの小型化にも限界があり、一定以上小さくすることができないという問題を有していた。
【0010】
このため、コイル3のインダクタンス値を圧電ブザー1との共振周波数に適合しない小さいインダクタンス値を採用して、無理矢理圧電ブザー1の共振周波数電圧を印加して駆動させるなどの方法が採られていた。しかしながら、この方法によると波形歪みが大きく、高調波が含まれ、歪みが多い音となったり、圧電ブザー1に印加されるピーク電圧が高くなるが音圧は低い等の問題を有していた。
【0011】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、コイルのインダクタンス値を半分にして安価、小型にするとともに、高調波歪みが少なく正弦波に近いブザー音にし、ピーク電圧を低くして音圧を高くすることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、圧電ブザーにコイルを直列に接続し、圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、コイルのインダクタンス値をコンデンサがないときの圧電ブザーとコイルによる圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、コンデンサの容量値は圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、圧電ブザーとコイルの直列接続の両端に圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたものである。
【0013】
これにより、コンデンサを1つ追加することとなるが、コイルのインダクタンス値を半分にすることができて、トータルでみれば、安価、小型にできるとともに、高調波歪みが少なく正弦波に近いブザー音にすることができ、ピーク電圧を低くして音圧を高くすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続の両端に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたものであり、圧電ブザーの共振周波数で圧電ブザーを駆動できるコイルのインダクタンス値を半分にすることができ、小型で安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みが少ない正弦波に近い音にすることができる。また、高調波が少ない分、圧電ブザーに印加される電圧のピーク電圧も小さくなり、圧電ブザーの電圧定格に対しても余裕を持つことができる。
【0015】
請求項2に記載の発明は、圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーと前記コイルの直列接続に前記抵抗を並列に接続した回路の一端にトランジスタの出力を接続し、他端を直流電源に接続し、前記トランジスタの入力に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたものであり、圧電ブザーの共振周波数で圧電ブザーを駆動できるコイルのインダクタンス値を半分にすることができ、小型で安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みが少ない正弦波に近い音にすることができるとともに、圧電ブザーの共振周波数を出力する信号源を、電圧、電流ともに小さなものとすることができ、また、直流電源電圧の設定により圧電ブザーの出力レベルを自由に変えることができる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、上記請求項2に記載の発明において、トランジスタの入力に接続したマイクロコンピュータを備え、前記マイクロコンピュータの出力から、圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたものであり、マイクロコンピュータからの出力周波数をマイクロコンピュータプログラムのソフト設計のみにより、共振周波数電圧を作成することができ、これをトランジスタに印加することができる。近年の電化機器は、その制御のためにマイクロコンピュータを搭載することが多く、機器の制御とともに共振周波数を出力することができ、発振回路を設けることなく、ブザーを駆動することが可能となる。また、マイクロコンピュータの出力は基本周波数が共振周波数の矩形波でもよく、単なるハイ、ローの出力でもよいため、マイクロコンピュータプログラムのソフトも簡単なものでよくなる。
【0017】
請求項4に記載の発明は、上記請求項1〜3に記載の発明において、圧電ブザーの共振周波数電圧に代えて、圧電ブザーの共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにしたものであり、圧電ブザーの音圧対周波数特性から圧電ブザーの音圧を調整することができ、直流電源電圧、または機器における電子回路を実装する位置などの関係から音圧が高すぎて使用者にとって耳障りなときに、マイクロコンピュータのソフト変更のみにより音圧調整が可能となる。
【0018】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
(実施例1)
図1に示すように、圧電ブザーは、振動板にセラミック振動子を貼り付け、セラミック振動子に交流電圧を印加することで、振動板を振動させて吹鳴するもので、容量成分1aを有している。この圧電ブザー1に並列にコンデンサ2を接続している。圧電ブザー1にコイル3を直列に接続し、圧電ブザー1とコイル3の直列接続の両端に抵抗4を接続し、圧電ブザー1の容量成分1aとコンデンサ2との並列合成容量値とコイル3のインダクタンス値により、直列共振回路を構成している。
【0020】
ここで、圧電ブザー1とコンデンサ2の並列合成容量値とコイル3のインダクタンス値によるLC共振周波数が圧電ブザー1の共振周波数となるようコンデンサ2およびコイル3の値を設定している。例えばコイル3のインダクタンス値を、コンデンサ2がないときの圧電ブザー1とコイル3による圧電ブザー1の共振周波数となるインダクタンス値の半分の値となるように設定すると、コンデンサ2の容量値は圧電ブザー1の容量成分1aと同じ値にすればよい。
【0021】
発振回路5は、その出力を抵抗4の両端に接続し、圧電ブザー1とコイル3の直列接続の両端に圧電ブザー1の共振周波数電圧を印加するようにしている。
【0022】
上記構成において動作を説明する。発振回路5から圧電ブザー1の共振周波数電圧を出力すると、共振現象により圧電ブザー1には発振回路5の出力より大きな出力を得ることができ、歪みの少ない正弦波に近い波形を得ることができる。
【0023】
これにより、コンデンサ2を追加することとなるが、圧電ブザー1の共振周波数で圧電ブザー1を駆動できるコイルのインダクタンス値を小さくすることができ、小型で安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みが少ない正弦波に近い音にすることができる。また、高調波が少ない分、圧電ブザー1に印加される電圧のピーク電圧も小さくなり、圧電ブザー1の電圧定格に対しても余裕を持つことができる。
【0024】
(実施例2)
図2に示すように、圧電ブザーは、振動板にセラミック振動子を貼り付け、セラミック振動子に交流電圧を印加することで、振動板を振動させて吹鳴するもので、容量成分1aを有している。この圧電ブザー1に並列にコンデンサ2を接続している。圧電ブザー1にコイル3を直列に接続し、圧電ブザー1とコイル3の直列接続の両端に抵抗4を接続し、圧電ブザー1の容量成分1aとコンデンサ2との並列合成容量値とコイル3のインダクタンス値により、直列共振回路を構成している。
【0025】
ここで、圧電ブザー1とコンデンサ2の並列合成容量値とコイル3のインダクタンス値によるLC共振周波数が圧電ブザー1の共振周波数となるようコンデンサ2およびコイル3の値を設定している。例えばコイル3のインダクタンス値を、コンデンサ2がないときの圧電ブザー1とコイル3による圧電ブザー1の共振周波数となるインダクタンス値の半分の値となるように設定すると、コンデンサ2の容量値は圧電ブザー1の容量成分1aと同じ値にすればよい。
【0026】
抵抗4の一端にトランジスタ6のコレクタを接続し、抵抗4の他端に直流電源8を接続している。トランジスタ6のベースにマイクロコンピュータ7を接続し、マイクロコンピュータ7のマイナス側電位とトランジスタ6のエミッタおよび電源のマイナス端子を接続し、マイクロコンピュータ7の出力から、トランジスタ6のベースに圧電ブザー1の共振周波数電圧を印加するようにしている。
【0027】
上記構成において動作を説明する。マイクロコンピュータ7より圧電ブザー1の共振周波数電圧を出力すると、トランジスタ6により電流増幅されて、圧電ブザー1、コンデンサ2およびコイル3、抵抗4からなる回路に印加され、圧電ブザー4を駆動する。トランジスタ6がオフのときは、圧電ブザー1とコンデンサ2の並列合成容量値とコイル3のインダクタンス値によるLCと、抵抗4による共振ループで、共振周波数で自由振動する。
【0028】
このとき、共振現象により圧電ブザー1には直流電源8の電圧より大きなピーク電圧の圧電ブザー電圧が得られ、コイル3がないときに比べ、高い音圧の圧電ブザー出力が得られる。また、周波数が共振周波数となっているため、高調波歪みの少ない正弦波に近い電圧波形を得ることができる。
【0029】
これにより、圧電ブザー1の共振周波数で圧電ブザー1を駆動できるコイル3のインダクタンス値を小さくすることができ、小型で安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みが少ない正弦波に近い音にすることができるとともに、圧電ブザー1の共振周波数を出力する信号源を、電圧、電流ともに小さなものとすることができ、また、直流電源電圧の設定により圧電ブザーの出力レベルを自由に変えることができる。
【0030】
また、マイクロコンピュータ7の出力から、圧電ブザー1の共振周波数電圧を印加するので、マイクロコンピュータプログラムのソフト設計のみにより、共振周波数電圧を作成することができ、これをトランジスタに印加することができる。近年の電化機器は、その制御のためにマイクロコンピュータを搭載することが多く、機器の制御とともに共振周波数を出力することができ、発振回路を設けることなく、ブザーを駆動することが可能となる。また、マイクロコンピュータの出力は基本周波数が共振周波数の矩形波でもよく、単なるハイ、ローの出力でもよいため、マイクロコンピュータプログラムのソフトも簡単なものでよくなる。
【0031】
(実施例3)
図2に示すマイクロコンピュータ7は、トランジスタ6のベースに圧電ブザー1の共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにしている。他の構成は上記実施例2と同じである。
【0032】
上記構成において動作を説明する。図3において、曲線aは圧電ブザー1の音圧対周波数特性の一例を示している。frは圧電ブザー1の共振周波数であり、最も高い音圧を得ることのできる周波数である。
【0033】
マイクロコンピュータ7からの出力周波数をマイクロコンピュータプログラムにより、圧電ブザー1の共振周波数からずれた周波数に変更することにより、音圧を変化させることができる。ここで、共振周波数からの周波数のずれがあまり大きくない範囲では、圧電ブザー1の出力波形の歪みも少なく、上記実施例2と同様に、正弦波に近い波形を得ることができる。
【0034】
通常、マイクロコンピュータ7より圧電ブザー1の共振周波数電圧を印加するが、電子回路の直流電源電圧、または機器における電子回路を実装する位置などの関係から音圧が高すぎることがあり、使用者にとって音が大きすぎるなどのとき、音圧を下げる必要がある。この場合、コンデンサ2の容量または抵抗4の値を変えることにより、音圧を変化させることができるが、定数の変更が必要である。
【0035】
これに対して、周波数を変化させるにはマイクロコンピュータ7のソフトを変更するのみで対応することができ、設計の自由度を高めることができる。
【0036】
なお、本実施例では、図2に示すマイクロコンピュータ7により、トランジスタ6のベースに圧電ブザー1の共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにしているが、上記実施例1の発振回路5により、圧電ブザー1の共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにしてもよく、同様に作用効果を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1に記載の発明によれば、圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続の両端に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたから、半分のコイルインダクタンス値で圧電ブザーの共振周波数で圧電ブザーを駆動することができ、小型で、安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みの少ない正弦波に近い音にすることができる。また、高調波が少ない分、圧電ブザーに印加される電圧のピーク電圧も小さくすることができて、音圧を高めることができ、また、圧電ブザーの電圧定格に対しても余裕を持つことができる。
【0038】
請求項2に記載の発明によれば、圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーと前記コイルの直列接続に前記抵抗を並列に接続した回路の一端にトランジスタの出力を接続し、他端を直流電源に接続し、前記トランジスタの入力に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたから、圧電ブザーの共振周波数で圧電ブザーを駆動できるコイルのインダクタンス値を半分にすることができ、小型で安価なコイルとすることができ、ブザー音も高調波歪みが少ない正弦波に近い音にすることができるとともに、圧電ブザーの共振周波数を出力する信号源を、電圧、電流ともに小さなものとすることができ、また、直流電源電圧の設定により圧電ブザーの出力レベルを自由に変えることができる。
【0039】
請求項3に記載の発明によれば、トランジスタの入力に接続したマイクロコンピュータを備え、前記マイクロコンピュータの出力から、圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたから、マイクロコンピュータからの出力周波数をマイクロコンピュータプログラムのソフト設計のみにより、共振周波数電圧を作成することができ、これをトランジスタに印加することができ、発振回路を設けることなく、ブザーを駆動することが可能となる。また、マイクロコンピュータの出力は基本周波数が共振周波数の矩形波でもよく、単なるハイ、ローの出力でもよいため、マイクロコンピュータプログラムのソフトも簡単なものでよくなる。
【0040】
請求項4に記載の発明によれば、圧電ブザーの共振周波数電圧に代えて、圧電ブザーの共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにしたから、圧電ブザーの音圧対周波数特性から圧電ブザーの音圧を調整することができ、直流電源電圧、または機器における電子回路を実装する位置などの関係から音圧が高すぎて使用者にとって耳障りなときに、マイクロコンピュータのソフト変更のみにより音圧調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例のブザー駆動回路の回路図
【図2】 本発明の第2の実施例のブザー駆動回路の回路図
【図3】 本発明の第3の実施例のブザー駆動回路の圧電ブザーの周波数対音圧を示す図
【図4】 従来のブザー駆動回路の一例の回路図
【図5】 従来のブザー駆動回路の他の例の回路図
【符号の説明】
1 圧電ブザー
2 コンデンサ
3 コイル
4 抵抗
Claims (4)
- 圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続の両端に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたブザー駆動回路。
- 圧電ブザーにコイルを直列に接続し、前記圧電ブザーとコイルの直列接続に抵抗を並列に接続し、前記圧電ブザーにコンデンサを並列に接続し、前記コイルのインダクタンス値を前記コンデンサがないときの前記圧電ブザーとコイルによる前記圧電ブザーの共振周波数となるインダクタンス値の半分の値に設定し、かつ、前記コンデンサの容量値は前記圧電ブザーの容量成分と同じに設定し、前記圧電ブザーと前記コイルの直列接続に前記抵抗を並列に接続した回路の一端にトランジスタの出力を接続し、他端を直流電源に接続し、前記トランジスタの入力に前記圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにしたブザー駆動回路。
- トランジスタの入力に接続したマイクロコンピュータを備え、前記マイクロコンピュータの出力から、圧電ブザーの共振周波数電圧を印加するようにした請求項2記載のブザー駆動回路。
- 圧電ブザーの共振周波数電圧に代えて、圧電ブザーの共振周波数からずれた周波数電圧を印加するようにした請求項1〜3のいずれか1項に記載のブザー駆動回路。
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