JP6775201B2 - Alarm sound sound equipment and sound system - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、警報音の音響装置及び音響システムに関し、より詳細には、圧電ブザーを用いた警報音の音響装置及びそれを用いた音響システムに関する。 The present invention generally relates to an alarm sound acoustic device and an acoustic system, and more particularly to an alarm sound acoustic device using a piezoelectric buzzer and an acoustic system using the same.

従来、圧電ブザー（圧電振動板）と、圧電ブザーを制御する音響制御部と、を備えた警報器が知られている（例えば特許文献１参照）。圧電ブザーは、厚み方向に分極された圧電素子と薄い金属板とを張り合わせて構成されている。音響制御部は、圧電素子に印加する駆動電圧を周期的に変化させることで、圧電ブザーを振動させて音波を発生させる。 Conventionally, an alarm device including a piezoelectric buzzer (piezoelectric diaphragm) and an acoustic control unit for controlling the piezoelectric buzzer is known (see, for example, Patent Document 1). The piezoelectric buzzer is configured by laminating a piezoelectric element polarized in the thickness direction and a thin metal plate. The acoustic control unit periodically changes the drive voltage applied to the piezoelectric element to vibrate the piezoelectric buzzer and generate sound waves.

特開２００９−１５７４４７号公報JP-A-2009-157447

上述したような警報器では、圧電ブザーの出力音が最大音圧となるときの駆動電圧の周波数は、圧電ブザーの特性によって定まっている。そのため、例えば、圧電ブザーの出力音が最大音圧となる周波数よりも低い周波数の警報音を圧電ブザーに出力させる場合、警報音が最大音圧とならず、警報音の音圧レベルを高めることは困難である。 In the alarm device as described above, the frequency of the drive voltage when the output sound of the piezoelectric buzzer reaches the maximum sound pressure is determined by the characteristics of the piezoelectric buzzer. Therefore, for example, when the piezoelectric buzzer outputs an alarm sound having a frequency lower than the frequency at which the output sound of the piezoelectric buzzer becomes the maximum sound pressure, the alarm sound does not become the maximum sound pressure and the sound pressure level of the alarm sound is increased. It is difficult.

本発明は上記課題に鑑みてなされ、比較的低い周波数の警報音を出力する場合でも警報音の音圧レベルを高めることができる警報音の音響装置及び音響システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an alarm sound sound device and an acoustic system capable of increasing the sound pressure level of the alarm sound even when an alarm sound having a relatively low frequency is output.

本発明の一態様に係る警報音の音響装置は、圧電ブザーを機械的に振動させて警報音を出力する警報音の音響装置である。前記警報音の音響装置は、共振回路と、スイッチング回路と、を備える。前記スイッチング回路は、オン期間及びオフ期間からなる期間を周期的に繰り返し、前記オン期間において電圧レベルがハイレベルとなり前記オフ期間において電圧レベルがローレベルとなる第１電圧を前記共振回路に出力する。前記共振回路は、前記オン期間に印加された電気エネルギーを用いて前記オフ期間に振動周波数ｆ１で振動する第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧との合成電圧を駆動電圧として前記圧電ブザーに出力するように構成されている。前記駆動電圧の複数の高調波のうち、前記駆動電圧の基本周波数ｆ０に比べて前記圧電ブザーの前記出力音の音圧レベルが大きくなる１つの高調波をＮ次高調波とする。前記Ｎ次高調波の周波数ｆｎと、前記基本周波数ｆ０と、前記振動周波数ｆ１との関係が、ｆｎ−１／２ｆ０≦ｆ１≦ｆｎ＋１／２ｆ０となる。 The alarm sound acoustic device according to one aspect of the present invention is an alarm sound acoustic device that mechanically vibrates a piezoelectric buzzer to output an alarm sound. The alarm sound acoustic device includes a resonance circuit and a switching circuit. The switching circuit periodically repeats a period consisting of an on period and an off period, and outputs a first voltage to the resonance circuit in which the voltage level becomes a high level in the on period and the voltage level becomes a low level in the off period. .. The resonant circuit uses the electrical energy applied during the on period to generate a second voltage that vibrates at the vibration frequency f1 during the off period, and drives the combined voltage of the first voltage and the second voltage. Is configured to output to the piezoelectric buzzer. Of the plurality of harmonics of the drive voltage, one harmonic in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer is larger than that of the fundamental frequency f0 of the drive voltage is defined as the Nth harmonic. The relationship between the frequency fn of the Nth harmonic, the fundamental frequency f0, and the vibration frequency f1 is fn-1 / 2f0 ≦ f1 ≦ fn + 1 / 2f0.

本発明の一態様に係る音響システムは、上記した警報音の音響装置と、前記圧電ブザーと、を備える。 The acoustic system according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned alarm sound acoustic device and the above-mentioned piezoelectric buzzer.

本発明では、比較的低い周波数の警報音を出力する場合でも警報音の音圧レベルを高めることができる、という利点がある。 The present invention has an advantage that the sound pressure level of the alarm sound can be increased even when the alarm sound having a relatively low frequency is output.

図１は、本発明の実施形態１に係る警報音の音響装置を備えた音響システムの概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of an acoustic system including an alarm sound acoustic device according to the first embodiment of the present invention. 図２は、同上の警報音の音響装置における制御信号及び駆動電圧の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of a control signal and a drive voltage in the same alarm sound acoustic device. 図３は、圧電ブザーの周波数特性と、比較例の駆動電圧の周波数特性と、比較例の警報音の周波数特性とを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer, the frequency characteristics of the drive voltage of the comparative example, and the frequency characteristics of the alarm sound of the comparative example. 図４は、同上の音響システムにおける圧電ブザーの周波数特性と、駆動電圧の周波数特性と、警報音の周波数特性とを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer in the same acoustic system, the frequency characteristics of the drive voltage, and the frequency characteristics of the alarm sound. 図５は、本発明の実施形態２に係る警報音の音響装置における要部の概略ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram of a main part of the alarm sound sound device according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係る警報音の音響装置１及び音響システム１００について図１〜図４を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態１（変形例を含む）及び実施形態２は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。以下の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。 Hereinafter, the alarm sound sound device 1 and the sound system 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. However, Embodiment 1 (including modifications) and Embodiment 2 described below are only one of various embodiments of the present invention. The following embodiments can be modified in various ways depending on the design and the like, provided that the object of the present invention can be achieved.

（実施形態１）
（１）音響システムの概要
音響システム１００は、図１に示すように、警報音の音響装置１（以下、単に音響装置１とも呼ぶ。）と、圧電ブザー１０とを備えている。音響システム１００は、圧電ブザー１０に印加される交流電圧の周波数に基づく警報音を圧電ブザー１０から出力するシステムである。以下、圧電ブザー１０に印加される電圧（交流電圧）を「駆動電圧」と呼ぶ。 (Embodiment 1)
(1) Outline of Acoustic System As shown in FIG. 1, the acoustic system 100 includes an alarm sound acoustic device 1 (hereinafter, also simply referred to as acoustic device 1) and a piezoelectric buzzer 10. The acoustic system 100 is a system that outputs an alarm sound based on the frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric buzzer 10 from the piezoelectric buzzer 10. Hereinafter, the voltage (AC voltage) applied to the piezoelectric buzzer 10 is referred to as a "drive voltage".

圧電ブザー１０は、例えば、バイモルフ構造の２つの円板状の圧電素子と、その圧電素子間に配置された円板状の振動板とを有する。また、圧電ブザー１０は、振動板を保持する筐体を含んでいる。圧電ブザー１０の振動板は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２間に印加された交流電圧によって各圧電素子が伸縮することにより厚さ方向に振動する。圧電ブザー１０は、各圧電素子に印加される駆動電圧の周波数で振動板（及び筐体）が機械的に振動することにより出力音を出力する。なお、圧電ブザー１０は、バイモルフ構造の他にもユニモルフ構造でもよい。 The piezoelectric buzzer 10 has, for example, two disc-shaped piezoelectric elements having a bimorph structure and a disc-shaped diaphragm arranged between the piezoelectric elements. Further, the piezoelectric buzzer 10 includes a housing for holding the diaphragm. The diaphragm of the piezoelectric buzzer 10 vibrates in the thickness direction as each piezoelectric element expands and contracts due to the AC voltage applied between the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10. The piezoelectric buzzer 10 outputs an output sound by mechanically vibrating the diaphragm (and the housing) at the frequency of the drive voltage applied to each piezoelectric element. The piezoelectric buzzer 10 may have a unimorph structure in addition to the bimorph structure.

圧電ブザー１０における出力音の周波数と音圧との関係は、例えば、圧電ブザー１０の２つの圧電素子、振動板、及び筐体の特性（材質、形状、サイズ等による）によって定まる。以下、圧電ブザー１０の出力音の周波数と音圧レベルとの関係を、圧電ブザー１０の周波数特性とも呼ぶ。 The relationship between the frequency of the output sound and the sound pressure in the piezoelectric buzzer 10 is determined by, for example, the characteristics (depending on the material, shape, size, etc.) of the two piezoelectric elements of the piezoelectric buzzer 10, the diaphragm, and the housing. Hereinafter, the relationship between the frequency of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 and the sound pressure level is also referred to as the frequency characteristic of the piezoelectric buzzer 10.

圧電ブザー１０の出力音の周波数と音圧レベルとは、例えば、図３の上段に示すような関係（周波数特性）を有する。音圧レベルは、基準となる音圧（例えば２０×１０-6［Ｐａ］）に対する音圧の大きさを表す。圧電ブザー１０は、一例として、約４［ｋＨｚ］程度で音圧レベルが最大となる周波数特性を有する。 The frequency of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 and the sound pressure level have a relationship (frequency characteristic) as shown in the upper part of FIG. 3, for example. The sound pressure level represents the magnitude of the sound pressure with respect to the reference sound pressure (for example, 20 × 10 -6 [Pa]). As an example, the piezoelectric buzzer 10 has a frequency characteristic in which the sound pressure level is maximized at about 4 [kHz].

圧電ブザー１０の周波数特性は、所定の周波数帯域に近い周波数ほど音圧レベルが大きくなる傾向があり、所定の周波数帯域から離れるにつれて音圧レベルが小さくなる傾向がある。例えば、振幅が同じで周波数の異なる複数の交流電圧が圧電ブザー１０に印加された際に、圧電ブザー１０の出力音は、所定の周波数帯域に近い周波数の出力音ほど音圧レベルが大きいが、所定の周波数帯域から離れた周波数の出力音ほど音圧レベルが小さい。 As for the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10, the sound pressure level tends to increase as the frequency is closer to the predetermined frequency band, and the sound pressure level tends to decrease as the frequency moves away from the predetermined frequency band. For example, when a plurality of AC voltages having the same amplitude but different frequencies are applied to the piezoelectric buzzer 10, the output sound of the piezoelectric buzzer 10 has a higher sound pressure level as the output sound has a frequency closer to a predetermined frequency band. The sound pressure level is smaller as the output sound has a frequency farther from the predetermined frequency band.

ところで、警報音の周波数が約１［ｋＨｚ］である場合、警報音の音圧レベルを高めるためには、約１［ｋＨｚ］付近で音圧レベルがピーク（極大）となる周波数特性を有する圧電ブザーを採用すればよいことになる。一般的に、圧電ブザーは、音圧レベルがピークを示す周波数が低いほど、圧電ブザーのサイズ（例えば直径）が大きくなり、かつ出力音を出力するための消費電力も大きくなる。そのため、圧電ブザーのサイズを大きくできない場合や、消費電力を大きくできない場合などでは、約１［ｋＨｚ］付近で音圧レベルがピークとなる周波数特性の圧電ブザーを採用することが困難である。 By the way, when the frequency of the alarm sound is about 1 [kHz], in order to increase the sound pressure level of the alarm sound, piezoelectric having a frequency characteristic that the sound pressure level peaks (maximum) near about 1 [kHz]. A buzzer should be adopted. In general, the lower the frequency at which the sound pressure level peaks, the larger the size (for example, diameter) of the piezoelectric buzzer and the larger the power consumption for outputting the output sound. Therefore, when the size of the piezoelectric buzzer cannot be increased or the power consumption cannot be increased, it is difficult to adopt a piezoelectric buzzer having a frequency characteristic in which the sound pressure level peaks at around 1 [kHz].

これに対して、本実施形態の音響システム１００は、駆動電圧に含まれる少なくとも１つの高調波を強調することにより、警報音の音圧レベルを高めている。すなわち、駆動電圧は、基本波と、複数の高調波とを含んでいる。本開示でいう「高調波」は、駆動電圧の基本周波数の整数倍の周波数成分のことである。また、本開示でいう「基本周波数」は、基本波の周波数を意味する。駆動電圧の複数の高調波には、駆動電圧の基本周波数に比べて圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが大きくなる高調波が少なくとも１つ含まれている。音響システム１００では、このような少なくとも１つの高調波を強調することにより、警報音の高調波の音圧レベルを高めることができ、結果的に、警報音の音圧レベルを高めることができる。特に、圧電ブザー１０の周波数特性における出力音の音圧レベルのピーク付近の高調波を強調すれば、警報音の音圧レベルを顕著に高めることができる。 On the other hand, the sound system 100 of the present embodiment raises the sound pressure level of the alarm sound by emphasizing at least one harmonic contained in the drive voltage. That is, the drive voltage includes a fundamental wave and a plurality of harmonics. The "harmonic" referred to in the present disclosure is a frequency component that is an integral multiple of the fundamental frequency of the drive voltage. Further, the "fundamental frequency" referred to in the present disclosure means the frequency of the fundamental wave. The plurality of harmonics of the drive voltage include at least one harmonic in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is larger than the fundamental frequency of the drive voltage. In the sound system 100, by emphasizing at least one such harmonic, the sound pressure level of the harmonic of the alarm sound can be increased, and as a result, the sound pressure level of the alarm sound can be increased. In particular, if the harmonics near the peak of the sound pressure level of the output sound in the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10 are emphasized, the sound pressure level of the alarm sound can be remarkably increased.

（２）警報音の音響装置の構成
音響装置１は、圧電ブザー１０を振動させる装置である。音響装置１は、図１に示すように、共振回路２と、スイッチング回路３と、を備える。音響装置１は更に、電圧検出部４と、電圧制御部５と、を備える。 (2) Configuration of Sound Device for Alarm Sound Sound device 1 is a device that vibrates the piezoelectric buzzer 10. As shown in FIG. 1, the sound device 1 includes a resonance circuit 2 and a switching circuit 3. The sound device 1 further includes a voltage detection unit 4 and a voltage control unit 5.

共振回路２は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２間に電気的に接続されている。つまり、共振回路２は圧電ブザー１０と電気的に並列に接続されている。 The resonance circuit 2 is electrically connected between the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10. That is, the resonant circuit 2 is electrically connected in parallel with the piezoelectric buzzer 10.

電圧制御部５は、例えば、三端子レギュレータなどを含む電圧制御回路を有する。電圧制御部５は、電源２００から印加される直流電圧の大きさを制御して直流電圧Ｖ１を出力する。電圧制御部５は、例えば、スイッチング回路３の制御部３１から入力される制御信号に基づいて直流電圧Ｖ１の大きさを制御する。電圧制御部５は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２のうち一方の入力端１１に電気的に接続されている。電圧制御部５は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２のうち他方の入力端１２がスイッチング回路３のトランジスタ３２を介して回路グランドに電気的に接続された状態で、直流電圧Ｖ１を、圧電ブザー１０と共振回路２との並列回路に印加する。なお、電圧制御部５は、三端子レギュレータを有することに限らず、降圧チョッパ回路、又は昇降圧チョッパ回路などを有していてもよい。 The voltage control unit 5 has, for example, a voltage control circuit including a three-terminal regulator and the like. The voltage control unit 5 controls the magnitude of the DC voltage applied from the power supply 200 and outputs the DC voltage V1. The voltage control unit 5 controls the magnitude of the DC voltage V1 based on, for example, a control signal input from the control unit 31 of the switching circuit 3. The voltage control unit 5 is electrically connected to one of the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10. The voltage control unit 5 applies the DC voltage V1 in a state where the other input end 12 of the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10 is electrically connected to the circuit ground via the transistor 32 of the switching circuit 3. , The voltage is applied to the parallel circuit of the piezoelectric buzzer 10 and the resonance circuit 2. The voltage control unit 5 is not limited to having a three-terminal regulator, and may have a step-down chopper circuit, a step-up / down chopper circuit, or the like.

スイッチング回路３は、制御部３１と、トランジスタ３２と、を有する。トランジスタ３２は、例えば、ｎｐｎ型のトランジスタである。トランジスタ３２のコレクタ端は、圧電ブザー１０の入力端１２に電気的に接続されている。トランジスタ３２のエミッタ端は、回路グランドに電気的に接続されている。トランジスタ３２のベース端は、制御部３１と接続されている。トランジスタ３２は、圧電ブザー１０に電圧制御部５から直流電圧Ｖ１が印加される状態と印加されない状態とを切り替えるために設けられている。 The switching circuit 3 includes a control unit 31 and a transistor 32. The transistor 32 is, for example, an npn type transistor. The collector end of the transistor 32 is electrically connected to the input end 12 of the piezoelectric buzzer 10. The emitter end of the transistor 32 is electrically connected to the circuit ground. The base end of the transistor 32 is connected to the control unit 31. The transistor 32 is provided for switching between a state in which the DC voltage V1 is applied from the voltage control unit 5 to the piezoelectric buzzer 10 and a state in which the DC voltage V1 is not applied.

制御部３１は、例えば、音響装置１が有するマイクロコンピュータが、マイクロコンピュータの有するメモリ又は音響装置１が有する外部メモリなどからプログラムを読み込んで実行することにより実現される。制御部３１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式により制御信号ＶＢを出力する。制御信号ＶＢは、図２に示すように、電圧レベルがハイレベルとローレベルとに交互に切り替わる電圧信号である。制御信号ＶＢの電圧波形は、一例として、矩形波である。 The control unit 31 is realized, for example, by the microcomputer of the sound device 1 reading a program from a memory of the microcomputer or an external memory of the sound device 1 and executing the program. The control unit 31 outputs a control signal VB by a PWM (Pulse Width Modulation) control method. As shown in FIG. 2, the control signal VB is a voltage signal in which the voltage level is alternately switched between a high level and a low level. The voltage waveform of the control signal VB is, for example, a rectangular wave.

制御部３１は、制御信号ＶＢをトランジスタ３２のベース端に出力する。制御部３１は、制御信号ＶＢの電圧レベルがハイレベルのときにトランジスタ３２のコレクタ端−エミッタ端間を導通状態（所謂オン状態）にする。制御部３１は、制御信号ＶＢの電圧レベルがローレベルのときにトランジスタ３２のコレクタ端−エミッタ端間を遮断状態（所謂オフ状態）にする。つまり、制御部３１は、制御信号ＶＢをトランジスタ３２のベース端に出力することにより、圧電ブザー１０に直流電圧Ｖ１が印加される状態と、圧電ブザー１０に直流電圧Ｖ１が印加されない状態とを交互に周期的に切り替える。したがって、共振回路２には、電圧レベルがハイレベルとローレベルとに周期的に切り替わる矩形波状の第１電圧が印加される。第１電圧の電圧レベルがハイレベルとなる場合の電圧値は、例えば、直流電圧Ｖ１の電圧値と略同じである。第１電圧の電圧レベルがローレベルとなる場合の電圧値は、例えば、略ゼロである。ただし、本実施形態においては、共振回路２の両端には、後述する第２電圧と第１電圧との合成電圧からなる駆動電圧Ｖ２が現れるのであって、第１電圧のみが共振回路２の両端に現れることはない。 The control unit 31 outputs the control signal VB to the base end of the transistor 32. When the voltage level of the control signal VB is high, the control unit 31 puts the collector end and the emitter end of the transistor 32 in a conductive state (so-called on state). When the voltage level of the control signal VB is low, the control unit 31 sets a cutoff state (so-called off state) between the collector end and the emitter end of the transistor 32. That is, by outputting the control signal VB to the base end of the transistor 32, the control unit 31 alternates between a state in which the DC voltage V1 is applied to the piezoelectric buzzer 10 and a state in which the DC voltage V1 is not applied to the piezoelectric buzzer 10. Periodically switch to. Therefore, a rectangular wavy first voltage whose voltage level is periodically switched between a high level and a low level is applied to the resonance circuit 2. The voltage value when the voltage level of the first voltage becomes a high level is, for example, substantially the same as the voltage value of the DC voltage V1. The voltage value when the voltage level of the first voltage becomes a low level is, for example, substantially zero. However, in the present embodiment, a drive voltage V2 composed of a combined voltage of the second voltage and the first voltage, which will be described later, appears on both ends of the resonance circuit 2, and only the first voltage is across the resonance circuit 2. Does not appear in.

すなわち、スイッチング回路３は、オン期間及びオフ期間からなる期間を周期的に繰り返し、オン期間において電圧レベルがハイレベルとなりオフ期間において電圧レベルがローレベルとなる第１電圧を、共振回路２に出力するように構成されている。 That is, the switching circuit 3 periodically repeats a period consisting of an on period and an off period, and outputs a first voltage having a high voltage level in the on period and a low voltage level in the off period to the resonance circuit 2. It is configured to do.

共振回路２は、一例として、コイルＬ１を有する。コイルＬ１は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２間に接続されており、圧電ブザー１０と電気的に並列に接続されている。圧電ブザー１０は、圧電素子と振動板とからなる容量成分を有しているため、コイルＬ１と圧電ブザー１０の容量成分とによりＬＣ共振回路が形成されている。つまり、圧電ブザー１０は、警報音を鳴らすブザーと、ＬＣ共振回路の容量成分とを兼ねている。共振回路２は、オン期間に印加された電気エネルギーを用いてオフ期間に振動周波数ｆ１で振動する第２電圧を生成する。共振回路２は、この第２電圧と第１電圧との合成電圧を、駆動電圧Ｖ２として、圧電ブザー１０に出力する。第２電圧の振動周波数ｆ１は、例えば、コイルＬ１の誘導成分等によって調整される。 The resonant circuit 2 has a coil L1 as an example. The coil L1 is connected between the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10, and is electrically connected in parallel with the piezoelectric buzzer 10. Since the piezoelectric buzzer 10 has a capacitance component composed of a piezoelectric element and a diaphragm, an LC resonance circuit is formed by the capacitance component of the coil L1 and the piezoelectric buzzer 10. That is, the piezoelectric buzzer 10 serves both as a buzzer for sounding an alarm and a capacitance component of the LC resonance circuit. The resonant circuit 2 uses the electrical energy applied during the on period to generate a second voltage that vibrates at the vibration frequency f1 during the off period. The resonance circuit 2 outputs the combined voltage of the second voltage and the first voltage as the drive voltage V2 to the piezoelectric buzzer 10. The vibration frequency f1 of the second voltage is adjusted by, for example, the induction component of the coil L1.

共振回路２は、圧電ブザー１０の容量成分を利用するによりコンデンサを別に設けることなく第２電圧を発生させることができるので、共振回路２は音響装置１の小型化及び製造コストの低減を実現する。 Since the resonance circuit 2 can generate a second voltage by using the capacitance component of the piezoelectric buzzer 10 without separately providing a capacitor, the resonance circuit 2 realizes miniaturization of the acoustic device 1 and reduction of manufacturing cost. ..

電圧検出部４は、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２間に接続されており、共振回路２と電気的に並列に接続されている。電圧検出部４は、例えば、音響装置１が有するマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換機能により共振回路２の両端電圧をＡ／Ｄ変換してその電圧値を検出する。電圧検出部４は、例えば、第２電圧の１周期以上の期間中の電圧値を検出することにより、第２電圧のピークピーク値（Peak-to-peak value）を検出する。ピークピーク値は、第２電圧の１周期中の最大値と最小値との差の絶対値のことを意味する。 The voltage detection unit 4 is connected between the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10, and is electrically connected in parallel with the resonance circuit 2. The voltage detection unit 4 detects the voltage value by A / D converting the voltage across the resonance circuit 2 by, for example, the A / D conversion function of the microcomputer of the acoustic device 1. The voltage detection unit 4 detects the peak-to-peak value of the second voltage, for example, by detecting the voltage value during a period of one cycle or more of the second voltage. The peak peak value means the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in one cycle of the second voltage.

ここで、スイッチング回路３の制御部３１は、電圧検出部４が検出した第２電圧のピークピーク値に基づいて、電圧制御部５が出力する直流電圧Ｖ１の大きさをフィードバック制御する。制御部３１は、例えば、第２電圧のピークピーク値が規定値よりも大きい場合には直流電圧Ｖ１の大きさを小さくして第２電圧のピークピーク値を規定値に近づけるように電圧制御部５を制御する。これにより、電圧制御部５は、少なくとも、電圧検出部４が検出した第２電圧のピークピーク値が小さくなるにつれて、オン期間の第１電圧の電圧レベル（つまり直流電圧Ｖ１）を大きくする。 Here, the control unit 31 of the switching circuit 3 feedback-controls the magnitude of the DC voltage V1 output by the voltage control unit 5 based on the peak value of the second voltage detected by the voltage detection unit 4. For example, when the peak peak value of the second voltage is larger than the specified value, the control unit 31 reduces the magnitude of the DC voltage V1 so that the peak peak value of the second voltage approaches the specified value. 5 is controlled. As a result, the voltage control unit 5 increases the voltage level of the first voltage during the on period (that is, the DC voltage V1) at least as the peak value of the second voltage detected by the voltage detection unit 4 decreases.

なお、第２電圧が交流電圧でない場合のピークピーク値は、例えば、第２電圧が周期的に変化する場合における１周期中の最大値と最小値との差の絶対値のことを意味する。 The peak peak value when the second voltage is not an AC voltage means, for example, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in one cycle when the second voltage changes periodically.

（３）警報音の音響装置の動作
次に、上述した音響装置１の動作の詳細について図２〜図４を参照して説明する。以下では、音響装置１の基本動作、比較例の動作、及び本実施形態に係る音響装置１の動作について、順に説明する。ここでいう比較例は、本実施形態に係る音響装置１の共振回路２に代えて抵抗成分が接続された構成の音響装置である。 (3) Operation of Sound Device for Alarm Sound Next, the details of the operation of the sound device 1 described above will be described with reference to FIGS. 2 to 4. Hereinafter, the basic operation of the sound device 1, the operation of the comparative example, and the operation of the sound device 1 according to the present embodiment will be described in order. The comparative example referred to here is an audio device having a configuration in which a resistance component is connected instead of the resonance circuit 2 of the audio device 1 according to the present embodiment.

（３．１）基本動作
制御部３１は、圧電ブザー１０から警報音を数秒（２〜３秒）程度周期的に出力させることができるが、以下の説明では、圧電ブザー１０が所定時間中（例えば１秒間）に出力する警報音について説明する。 (3.1) Basic Operation The control unit 31 can periodically output an alarm sound from the piezoelectric buzzer 10 for about several seconds (2 to 3 seconds). However, in the following description, the piezoelectric buzzer 10 is in the predetermined time ( For example, an alarm sound output for 1 second) will be described.

制御部３１は、経過時間を計測するタイマを有しており、タイマが計測した経過時間に基づいて、図２に示すように、期間Ｔ０、オン期間Ｔ１、及びオフ期間Ｔ２を設定する。期間Ｔ０は、オン期間Ｔ１とオフ期間Ｔ２とを合計した期間である。図２では、横軸を時間軸として、制御信号ＶＢ及び駆動電圧Ｖ２の波形を表している。 The control unit 31 has a timer for measuring the elapsed time, and sets the period T0, the on period T1, and the off period T2 based on the elapsed time measured by the timer, as shown in FIG. The period T0 is the total period of the on period T1 and the off period T2. In FIG. 2, the waveforms of the control signal VB and the drive voltage V2 are shown with the horizontal axis as the time axis.

制御部３１は、オン期間Ｔ１中において制御信号ＶＢの電圧レベルをハイレベル（図２に「Ｈ」で示す）に維持する。スイッチング回路３のトランジスタ３２は、ベース端に入力される制御信号ＶＢの電圧レベルがハイレベルになると、コレクタ端−エミッタ端間を導通状態にする。その結果、オン期間Ｔ１中において圧電ブザー１０及び共振回路２には、電圧レベルがハイレベル（直流電圧Ｖ１）の第１電圧が印加され、圧電ブザー１０に印加される駆動電圧Ｖ２の大きさは直流電圧Ｖ１の大きさと略等しくなる。 The control unit 31 maintains the voltage level of the control signal VB at a high level (indicated by “H” in FIG. 2) during the on period T1. The transistor 32 of the switching circuit 3 makes the collector end and the emitter end conductive when the voltage level of the control signal VB input to the base end becomes high. As a result, the first voltage having a high voltage level (DC voltage V1) is applied to the piezoelectric buzzer 10 and the resonance circuit 2 during the on period T1, and the magnitude of the drive voltage V2 applied to the piezoelectric buzzer 10 is increased. It is substantially equal to the magnitude of the DC voltage V1.

制御部３１は、期間Ｔ０中において、オン期間Ｔ１の後にオフ期間Ｔ２を設定して制御信号ＶＢの電圧レベルをハイレベルからローレベル（図２に「Ｌ」で示す）に切り替える。オフ期間Ｔ２の長さは、期間Ｔ０の長さからオン期間Ｔ１の長さを引いた長さとなる。オフ期間Ｔ２の長さは、一例として、第２電圧の１周期以上であり、第２電圧が複数周期含まれる長さに設定されている。 During the period T0, the control unit 31 sets the off period T2 after the on period T1 to switch the voltage level of the control signal VB from the high level to the low level (indicated by “L” in FIG. 2). The length of the off period T2 is the length obtained by subtracting the length of the on period T1 from the length of the period T0. As an example, the length of the off period T2 is set to be one cycle or more of the second voltage and a length including a plurality of cycles of the second voltage.

制御部３１は、オフ期間Ｔ２中において制御信号ＶＢの電圧レベルをローレベルに維持する。スイッチング回路３のトランジスタ３２は、ベース端に入力される制御信号ＶＢの電圧レベルがローレベルになると、コレクタ端−エミッタ端間を遮断する。その結果、オフ期間Ｔ２中において圧電ブザー１０及び共振回路２には、電圧レベルがローレベルの第１電圧が印加される。言い換えれば、オフ期間Ｔ２には、圧電ブザー１０及び共振回路２には直流電圧Ｖ１が印加されなくなる。 The control unit 31 maintains the voltage level of the control signal VB at a low level during the off period T2. The transistor 32 of the switching circuit 3 cuts off between the collector end and the emitter end when the voltage level of the control signal VB input to the base end becomes low level. As a result, a first voltage having a low voltage level is applied to the piezoelectric buzzer 10 and the resonance circuit 2 during the off period T2. In other words, during the off period T2, the DC voltage V1 is not applied to the piezoelectric buzzer 10 and the resonance circuit 2.

つまり、スイッチング回路３は、オン期間Ｔ１及びオフ期間Ｔ２からなる期間Ｔ０を周期的に繰り返し、オン期間Ｔ１において電圧レベルがハイレベルとなりオフ期間Ｔ２において電圧レベルがローレベルとなる第１電圧を、共振回路２に出力する。 That is, the switching circuit 3 periodically repeats the period T0 including the on period T1 and the off period T2, and sets the first voltage at which the voltage level becomes high level in the on period T1 and the voltage level becomes low level in the off period T2. Output to the resonance circuit 2.

本実施形態では、第１電圧の電圧レベルがローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングの周期、つまり期間Ｔ０の長さは、一例として、１／１，０００［秒］に設定されている。言い換えれば、第１電圧の周期は１／１，０００［秒］であり、第１電圧の周波数は１［ｋＨｚ］となる。ここで、第１電圧の周波数は、圧電ブザー１０に印加される駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０であるので、駆動電圧Ｖ２の周期である期間Ｔ０（＝１／ｆ０）は１／１，０００［秒］となり、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０は１［ｋＨｚ］となる。また、オン期間Ｔ１の長さは、一例として、１／８，０００［秒］である。 In the present embodiment, the period of the timing at which the voltage level of the first voltage switches from the low level to the high level, that is, the length of the period T0 is set to 1/1000 [second] as an example. In other words, the period of the first voltage is 1/1000 [second], and the frequency of the first voltage is 1 [kHz]. Here, since the frequency of the first voltage is the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2 applied to the piezoelectric buzzer 10, the period T0 (= 1 / f0), which is the period of the drive voltage V2, is 1/1000 [. Seconds], and the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2 is 1 [kHz]. Further, the length of the on period T1 is 1 / 8,000 [seconds] as an example.

ところで、共振回路２に直流電圧Ｖ１が印加されなくなるオフ期間Ｔ２においては、オン期間Ｔ１にコイルＬ１に印加された電気エネルギーがコイルＬ１から圧電ブザー１０に供給されて、振動周波数ｆ１で振動する第２電圧が生成される。第２電圧は、共振回路２（コイルＬ１）の両端間に発生する。そのため、圧電ブザー１０に対しては、第１電圧と第２電圧との合成電圧が、駆動電圧Ｖ２として印加されることになる。したがって、図２に示すように、駆動電圧Ｖ２は、オフ期間Ｔ２において振動周波数ｆ１で振動することになる。 By the way, in the off period T2 in which the DC voltage V1 is not applied to the resonance circuit 2, the electric energy applied to the coil L1 in the on period T1 is supplied from the coil L1 to the piezoelectric buzzer 10 and vibrates at the vibration frequency f1. Two voltages are generated. The second voltage is generated between both ends of the resonance circuit 2 (coil L1). Therefore, the combined voltage of the first voltage and the second voltage is applied to the piezoelectric buzzer 10 as the drive voltage V2. Therefore, as shown in FIG. 2, the drive voltage V2 vibrates at the vibration frequency f1 during the off period T2.

本実施形態では、一例として、第２電圧の振動周波数ｆ１は４［ｋＨｚ］であり、第２電圧の周期Ｔ３（＝１／ｆ１）は１／４，０００［秒］である。オフ期間Ｔ２には、第２電圧が複数周期（ここでは少なくとも３周期）含まれている。また、スイッチング回路３及びコイルＬ１は昇圧回路として機能するので、第２電圧のピークピーク値は第１電圧のピークピーク値に比べて相対的に大きくなる。ただし、この例に限らず、第２電圧のピークピーク値は第１電圧のピークピーク値に比べて相対的に小さくてもよい。 In the present embodiment, as an example, the vibration frequency f1 of the second voltage is 4 [kHz], and the period T3 (= 1 / f1) of the second voltage is 1 / 4,000 [seconds]. The off period T2 includes a plurality of cycles (here, at least 3 cycles) of the second voltage. Further, since the switching circuit 3 and the coil L1 function as a booster circuit, the peak peak value of the second voltage is relatively larger than the peak peak value of the first voltage. However, not limited to this example, the peak peak value of the second voltage may be relatively smaller than the peak peak value of the first voltage.

（３．２）比較例の動作
次に、本実施形態に係る音響装置１の共振回路２に代えて抵抗成分が接続された比較例の動作について、図３を参照して説明する。比較例に係る音響装置は、共振回路２に代えて抵抗成分を備える点以外については、本実施形態に係る音響装置１と同様の構成であるため、以下、本実施形態に係る音響装置１と同様の点については、本実施形態と共通の符号を付して適宜説明を省略する。図３の上段、中段、下段は、それぞれ圧電ブザー１０の周波数特性、比較例の駆動電圧Ｖｃ２の周波数特性、比較例の警報音の周波数特性を表している。 (3.2) Operation of Comparative Example Next, the operation of the comparative example in which a resistance component is connected instead of the resonance circuit 2 of the acoustic device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Since the acoustic device according to the comparative example has the same configuration as the acoustic device 1 according to the present embodiment except that it includes a resistance component instead of the resonance circuit 2, the acoustic device 1 according to the present embodiment will be described below. The same points will be referred to in common with the present embodiment and the description thereof will be omitted as appropriate. The upper, middle, and lower stages of FIG. 3 show the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10, the frequency characteristics of the drive voltage Vc2 of the comparative example, and the frequency characteristics of the alarm sound of the comparative example, respectively.

第１電圧は共振回路２と圧電ブザー１０との並列回路に印加される電圧であるので、共振回路２が無ければ、第１電圧が駆動電圧Ｖｃ２と一致する。この場合において、第１電圧の電圧波形は矩形波であるため、駆動電圧Ｖｃ２には、周波数が「ｆ０」となる基本波と、複数の高調波とが含まれている。この場合の基本周波数（基本波の周波数）ｆ０は、１［ｋＨｚ］である。また、駆動電圧Ｖｃ２の複数の高調波には、図３に示すように、周波数が「２ｆ０」となる２次高調波、及び周波数が「３ｆ０」となる３次高調波が含まれている。駆動電圧Ｖｃ２には、他にも例えば、周波数が「４ｆ０」となる４次高調波、周波数が「５ｆ０」となる５次高調波、及び周波数が「６ｆ０」となる６次高調波が含まれている。ここで、本比較例では基本周波数ｆ０は１［ｋＨｚ］であるため、２ｆ０，３ｆ０，４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０はそれぞれ２［ｋＨｚ］，３［ｋＨｚ］，４［ｋＨｚ］，５［ｋＨｚ］，６［ｋＨｚ］となる。図３に示すように、駆動電圧Ｖｃ２に含まれる周波数成分のうち基本周波数ｆ０の成分のピークピーク値が最も大きく、各高調波成分は高調波の次数が大きくなるにつれてピークピーク値が小さくなっている。 Since the first voltage is a voltage applied to the parallel circuit of the resonance circuit 2 and the piezoelectric buzzer 10, the first voltage matches the drive voltage Vc2 if there is no resonance circuit 2. In this case, since the voltage waveform of the first voltage is a square wave, the drive voltage Vc2 includes a fundamental wave having a frequency of "f0" and a plurality of harmonics. The fundamental frequency (frequency of the fundamental wave) f0 in this case is 1 [kHz]. Further, as shown in FIG. 3, the plurality of harmonics of the drive voltage Vc2 include a second harmonic having a frequency of "2f0" and a third harmonic having a frequency of "3f0". The drive voltage Vc2 also includes, for example, a fourth harmonic having a frequency of "4f0", a fifth harmonic having a frequency of "5f0", and a sixth harmonic having a frequency of "6f0". ing. Here, since the fundamental frequency f0 is 1 [kHz] in this comparative example, 2f0, 3f0, 4f0, 5f0, and 6f0 are 2 [kHz], 3 [kHz], 4 [kHz], 5 [kHz], respectively. It becomes 6 [kHz]. As shown in FIG. 3, among the frequency components included in the drive voltage Vc2, the peak peak value of the component of the fundamental frequency f0 is the largest, and the peak peak value of each harmonic component becomes smaller as the order of the harmonics increases. There is.

ここで、圧電ブザー１０の周波数特性によれば、図３に示すように、駆動電圧Ｖｃ２の２次〜６次高調波の周波数２ｆ０，３ｆ０，４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０において、駆動電圧Ｖｃ２の基本周波数ｆ０に比べて、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルは大きくなる。言い換えれば、駆動電圧Ｖｃ２には、基本周波数ｆ０に比べて圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが大きくなる高調波が含まれている。図３の例では、基本周波数ｆ０での圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが所定値ｆＮであるとすれば、周波数２ｆ０，３ｆ０，４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０のいずれにおいても、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルは所定値ｆＮよりも大きい。特に、図３の例では、４次高調波の周波数４ｆ０（＝４［ｋＨｚ］）付近で音圧レベルがピーク（極大）となる。ここで、周波数特性において音圧レベルがピークとなる周波数は、所定の周波数範囲（例えば０［ｋＨｚ］〜６ｆ０）内において圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが最大となる周波数と同義である。 Here, according to the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10, as shown in FIG. 3, at the frequencies 2f0, 3f0, 4f0, 5f0, 6f0 of the second to sixth harmonics of the drive voltage Vc2, the fundamental frequency of the drive voltage Vc2. The sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is higher than that of f0. In other words, the drive voltage Vc2 contains harmonics in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is higher than that of the fundamental frequency f0. In the example of FIG. 3, assuming that the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 at the fundamental frequency f0 is a predetermined value fN, the piezoelectric buzzer 10 is used at any of the frequencies 2f0, 3f0, 4f0, 5f0, and 6f0. The sound pressure level of the output sound is larger than the predetermined value fN. In particular, in the example of FIG. 3, the sound pressure level peaks (maximum) near the frequency 4f0 (= 4 [kHz]) of the fourth harmonic. Here, the frequency at which the sound pressure level peaks in the frequency characteristics is synonymous with the frequency at which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is maximized within a predetermined frequency range (for example, 0 [kHz] to 6f0). ..

そのため、駆動電圧Ｖｃ２が圧電ブザー１０に印加された際に圧電ブザー１０から出力される警報音の周波数特性は、図３の下段に示すようになる。すなわち、比較例の警報音には、４次高調波の周波数４ｆ０にて、４次高調波以外の高調波の周波数又は基本周波数ｆ０に比べて音圧レベルが大きくなる。 Therefore, the frequency characteristics of the alarm sound output from the piezoelectric buzzer 10 when the drive voltage Vc2 is applied to the piezoelectric buzzer 10 are shown in the lower part of FIG. That is, in the alarm sound of the comparative example, the sound pressure level is higher at the frequency 4f0 of the 4th harmonic than the frequency of the harmonics other than the 4th harmonic or the fundamental frequency f0.

（３．３）本実施形態に係る音響装置の動作
次に、本実施形態に係る音響装置１の動作について、図４を参照して説明する。図４の上段、中段、下段は、それぞれ圧電ブザー１０の周波数特性、駆動電圧Ｖ２の周波数特性、警報音の周波数特性を表している。 (3.3) Operation of Audio Equipment According to the Present Embodiment Next, the operation of the audio equipment 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The upper, middle, and lower stages of FIG. 4 show the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10, the frequency characteristics of the drive voltage V2, and the frequency characteristics of the alarm sound, respectively.

第２電圧の振動周波数ｆ１は、上述したようにコイルＬ１の誘導成分等によって調整される。本実施形態では、第２電圧の振動周波数ｆ１は、Ｎ次高調波の周波数ｆｎ、及び基本周波数ｆ０との関係が、下記の式１を満たすように設定されている。 The vibration frequency f1 of the second voltage is adjusted by the induction component of the coil L1 or the like as described above. In the present embodiment, the vibration frequency f1 of the second voltage is set so that the relationship between the frequency fn of the Nth harmonic and the fundamental frequency f0 satisfies the following equation 1.

ｆｎ−１／２ｆ０≦ｆ１≦ｆｎ＋１／２ｆ０…（式１）
ここで、「Ｎ次高調波」は、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０に比べて圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが大きくなるいずれか１つの高調波である。図４の例では、基本周波数ｆ０での圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが所定値ｆＮであるとすれば、周波数２ｆ０，３ｆ０，４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０のいずれにおいても、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルは所定値ｆＮよりも大きい。そのため、駆動電圧Ｖ２の２次〜６次高調波のいずれもが、特定周波数のＮ次高調波に該当し得る。本実施形態では、４次高調波の周波数４ｆ０（＝４［ｋＨｚ］）付近で音圧レベルがピーク（極大）となるので、４次高調波をＮ次高調波とする。要するに、第２電圧の振動周波数ｆ１は、基本周波数ｆ０との関係が、下記の式２を満たすように設定されている。 fn-1 / 2f0 ≦ f1 ≦ fn + 1 / 2f0 ... (Equation 1)
Here, the "Nth harmonic" is any one of the plurality of harmonics of the drive voltage V2 in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is larger than that of the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2. It's a wave. In the example of FIG. 4, assuming that the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 at the fundamental frequency f0 is a predetermined value fN, the piezoelectric buzzer 10 is used at any of the frequencies 2f0, 3f0, 4f0, 5f0, and 6f0. The sound pressure level of the output sound is larger than the predetermined value fN. Therefore, any of the second to sixth harmonics of the drive voltage V2 may correspond to the Nth harmonic of a specific frequency. In the present embodiment, the sound pressure level peaks (maximum) near the frequency 4f0 (= 4 [kHz]) of the 4th harmonic, so that the 4th harmonic is the Nth harmonic. In short, the vibration frequency f1 of the second voltage is set so that the relationship with the fundamental frequency f0 satisfies the following equation 2.

４ｆ０−１／２ｆ０≦ｆ１≦４ｆ０＋１／２ｆ０…（式２）
すなわち、第２電圧の振動周波数ｆ１は、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０の整数倍（本実施形態では４倍）となるように調整されている。ここでいう「整数倍」は、厳密な整数倍を意味することに限らず、誤差を含んでいてもよい。つまり、第２電圧の振動周波数ｆ１は、第１電圧の振動周波数（基本周波数ｆ０）の厳密な整数倍であることに限らず、誤差を含んでいてもよい。ここでは一例として、基本周波数ｆ０が１［ｋＨｚ］であって、振動周波数ｆ１が、基本周波数ｆ０の４倍である約４［ｋＨｚ］となるように調節されている。そのため、振動周波数ｆ１は、駆動電圧Ｖ２の４次高調波の周波数と略等しい（つまりｆ１＝４ｆ０）。これにより、圧電ブザー１０に印加される駆動電圧Ｖ２においては、図４に示すように、Ｎ次高調波（ここでは４次高調波）が強調されることになる。 4f0-1 / 2f0 ≦ f1 ≦ 4f0 + 1 / 2f0 ... (Equation 2)
That is, the vibration frequency f1 of the second voltage is adjusted to be an integral multiple (four times in this embodiment) of the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2. The term "integer multiple" here does not necessarily mean an exact integer multiple, but may include an error. That is, the vibration frequency f1 of the second voltage is not limited to an exact integral multiple of the vibration frequency of the first voltage (fundamental frequency f0), and may include an error. Here, as an example, the fundamental frequency f0 is adjusted to 1 [kHz], and the vibration frequency f1 is adjusted to be about 4 [kHz], which is four times the fundamental frequency f0. Therefore, the vibration frequency f1 is substantially equal to the frequency of the fourth harmonic of the drive voltage V2 (that is, f1 = 4f0). As a result, in the drive voltage V2 applied to the piezoelectric buzzer 10, the Nth harmonic (here, the 4th harmonic) is emphasized as shown in FIG.

そのため、駆動電圧Ｖ２が圧電ブザー１０に印加された際に圧電ブザー１０が出力する警報音の周波数特性は、図４の下段に示すようになる。すなわち、本実施形態に係る音響装置１では、比較例の警報音（図３参照）に比べて、周波数４ｆ０の４次高調波が強調された警報音が、圧電ブザー１０から出力されることになる。また、図４に示すように、本実施形態に係る音響装置１では、警報音は、４次高調波だけでなく、その周辺の３次高調波及び５次高調波も強調されている。 Therefore, the frequency characteristics of the alarm sound output by the piezoelectric buzzer 10 when the drive voltage V2 is applied to the piezoelectric buzzer 10 are shown in the lower part of FIG. That is, in the sound device 1 according to the present embodiment, the alarm sound in which the fourth harmonic of the frequency 4f0 is emphasized is output from the piezoelectric buzzer 10 as compared with the alarm sound of the comparative example (see FIG. 3). Become. Further, as shown in FIG. 4, in the sound device 1 according to the present embodiment, not only the 4th harmonic but also the 3rd and 5th harmonics around the alarm sound are emphasized.

ところで、警報音における基本周波数ｆ０の整数倍となる高調波の音圧レベルが大きくなると、警報音を聞いた人が、基本周波数ｆ０の音を感じやすい、という効果がある。この効果は、音響心理学のミッシング・ファンダメンタル（Missing Fundamental）として知られている。言い換えると、警報音の高調波が強調されることにより、警報音を聞いた人にとっては、基本周波数ｆ０の警報音が疑似的に大きく聞こえることになる。したがって、上述したように警報音のＮ次高調波（ここでは４次高調波）が強調された結果、音響心理学のミッシング・ファンダメンタルにより、警報音を聞いた人が基本周波数ｆ０の警報音を認識しやすくなる。言い換えれば、圧電ブザー１０の出力音が最大音圧となる周波数（ここでは４［ｋＨｚ］）よりも低い周波数（ここでは１［ｋＨｚ］）の警報音を圧電ブザー１０に出力させる場合でも、警報音の音圧レベルを高めることができる。 By the way, when the sound pressure level of the harmonic which is an integral multiple of the fundamental frequency f0 in the alarm sound becomes large, there is an effect that the person who hears the alarm sound can easily feel the sound of the fundamental frequency f0. This effect is known as the Missing Fundamental of Psychoacoustics. In other words, by emphasizing the harmonics of the alarm sound, the alarm sound having the fundamental frequency f0 sounds pseudo-loud to the person who hears the alarm sound. Therefore, as a result of emphasizing the Nth harmonic (here, the 4th harmonic) of the alarm sound as described above, the person who hears the alarm sound produces the alarm sound of the fundamental frequency f0 due to the missing fundamental of psychoacoustics. It will be easier to recognize. In other words, even when the piezoelectric buzzer 10 outputs an alarm sound having a frequency lower than the frequency at which the output sound of the piezoelectric buzzer 10 becomes the maximum sound pressure (here, 4 [kHz]) (here, 1 [kHz]), an alarm is issued. The sound pressure level of the sound can be increased.

ところで、駆動電圧Ｖ２のＮ次高調波を強調するためには、第２電圧の振動周波数ｆ１は、上記式１を満たすように設定されていればよく、上述したように振動周波数ｆ１は、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０の整数倍であることは必須でない。すなわち、上述したように４次高調波を強調する場合であれば、振動周波数ｆ１は、「４ｆ０±１／２ｆ０」の範囲内にあればよい。つまり、振動周波数ｆ１は、図４に「Ａ１」で示す範囲内にあればよい。図４において、「ｆａ」は「４ｆ０−１／２ｆ０」を表し、「ｆｂ」は「４ｆ０＋１／２ｆ０」を表す。すなわち、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、振動周波数ｆ１に最も近い高調波が強調されることになるので、振動周波数ｆ１が式１を満たすことにより、周波数ｆｎのＮ次高調波が強調されることなる。 By the way, in order to emphasize the Nth harmonic of the drive voltage V2, the vibration frequency f1 of the second voltage may be set so as to satisfy the above equation 1, and the vibration frequency f1 is driven as described above. It is not essential that the voltage is an integral multiple of the fundamental frequency f0 of V2. That is, when the fourth harmonic is emphasized as described above, the vibration frequency f1 may be within the range of "4f0 ± 1 / 2f0". That is, the vibration frequency f1 may be within the range shown by "A1" in FIG. In FIG. 4, "fa" represents "4f0-1 / 2f0" and "fb" represents "4f0 + 1 / 2f0". That is, among the plurality of harmonics of the drive voltage V2, the harmonic closest to the vibration frequency f1 is emphasized. Therefore, when the vibration frequency f1 satisfies Equation 1, the Nth harmonic of the frequency fn is emphasized. Will be done.

また、本実施形態のように、Ｎ次高調波は、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、所定の周波数範囲内において圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが最大となる周波数との周波数の差が、基本周波数ｆ０以内となる高調波であることが好ましい。言い換えれば、Ｎ次高調波は、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルがピーク（極大）となる周波数４ｆ０との周波数の差が、基本周波数ｆ０以内となる高調波であることが好ましい。これにより、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルがピークとなる周波数に最も近い高調波が強調されることになるので、Ｎ次高調波が強調されることにより、警報音の音圧レベルをより高めることができる。 Further, as in the present embodiment, the Nth harmonic is a frequency with which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is maximum within a predetermined frequency range among the plurality of harmonics of the drive voltage V2. It is preferable that the difference between the two is a harmonic within the fundamental frequency f0. In other words, the Nth harmonic has a frequency difference from the frequency 4f0 at which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 peaks (maximum) among the plurality of harmonics of the drive voltage V2 within the fundamental frequency f0. It is preferable that the harmonic is. As a result, among the plurality of harmonics of the drive voltage V2, the harmonic closest to the frequency at which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 peaks is emphasized, so that the Nth harmonic is emphasized. As a result, the sound pressure level of the alarm sound can be further increased.

ここで、第２電圧の振動周波数ｆ１は、例えば、共振回路２のコイルＬ１の誘導成分を調整することにより設定することができる。第２電圧の振動周波数ｆ１は、式１を満たすように設定されればよいので、共振回路２のコイルＬ１の誘導成分の調節の幅が比較的広くなる。そのため、コイルＬ１の誘導成分の調整がしやすい。また、コイルＬ１の誘導成分が温度変化や経年劣化などによって変化しても、式１を満たしている場合には、圧電ブザー１０は警報音の音圧が大きい状態を維持できる。 Here, the vibration frequency f1 of the second voltage can be set, for example, by adjusting the induction component of the coil L1 of the resonance circuit 2. Since the vibration frequency f1 of the second voltage may be set so as to satisfy Equation 1, the range of adjustment of the induction component of the coil L1 of the resonance circuit 2 becomes relatively wide. Therefore, it is easy to adjust the inductive component of the coil L1. Further, even if the induction component of the coil L1 changes due to a temperature change, aged deterioration, or the like, the piezoelectric buzzer 10 can maintain a state in which the sound pressure of the alarm sound is large as long as the equation 1 is satisfied.

ところで、圧電ブザー１０の周波数特性において、４［ｋＨｚ］で出力音の音圧レベルがピーク（極大）となる例を説明したが、この例に限らず、４［ｋＨｚ］以下又は４［ｋＨｚ］以上の任意の周波数で出力音の音圧レベルがピークとなってもよい。また、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０は１［ｋＨｚ］に限らず、圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルがピークを示す周波数（本実施形態では４［ｋＨｚ］）よりも低い周波数であればよい。また、第２電圧の振動周波数ｆ１は、４［ｋＨｚ］に限らず、上記式１を満たす値であればよい。例えば、駆動電圧Ｖ２の２次高調波の周波数２ｆ０において圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルがピーク（極大）を示す場合、第２電圧の振動周波数ｆ１が周波数２ｆ０の付近（±ｆ０の範囲内）に設定されていれば、警報音の音圧が大きくなる。 By the way, in the frequency characteristics of the piezoelectric buzzer 10, an example in which the sound pressure level of the output sound peaks (maximum) at 4 [kHz] has been described, but the present invention is not limited to this example, and is not limited to this example, and is 4 [kHz] or less or 4 [kHz]. The sound pressure level of the output sound may peak at any of the above frequencies. Further, the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2 is not limited to 1 [kHz], but is lower than the frequency at which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 shows a peak (4 [kHz] in this embodiment). Good. Further, the vibration frequency f1 of the second voltage is not limited to 4 [kHz], and may be a value satisfying the above equation 1. For example, when the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 shows a peak (maximum) at the frequency 2f0 of the second harmonic of the drive voltage V2, the vibration frequency f1 of the second voltage is near the frequency 2f0 (range ± f0). If it is set to (inside), the sound pressure of the alarm sound will increase.

（４）まとめ
以上説明したように、実施形態１における警報音の音響装置１は、圧電ブザー１０を機械的に振動させて警報音を出力する警報音の音響装置である。警報音の音響装置１は、共振回路２と、スイッチング回路３と、を備える。スイッチング回路３は、オン期間Ｔ１及びオフ期間Ｔ２からなる期間Ｔ０を周期的に繰り返す。スイッチング回路３は、オン期間Ｔ１において電圧レベルがハイレベルとなりオフ期間Ｔ２において電圧レベルがローレベルとなる第１電圧を共振回路２に出力する。共振回路２は、オン期間Ｔ１に印加された電気エネルギーを用いてオフ期間Ｔ２に振動周波数ｆ１で振動する第２電圧を生成し、第１電圧と第２電圧との合成電圧を駆動電圧Ｖ２として圧電ブザー１０に出力するように構成されている。駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０に比べて圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが大きくなる１つの高調波をＮ次高調波とする。Ｎ次高調波の周波数ｆｎと、基本周波数ｆ０と、振動周波数ｆ１との関係が、ｆｎ−１／２ｆ０≦ｆ１≦ｆｎ＋１／２ｆ０となる。 (4) Summary As described above, the alarm sound sounding device 1 in the first embodiment is an alarm sound sounding device that mechanically vibrates the piezoelectric buzzer 10 to output an alarm sound. The alarm sound sound device 1 includes a resonance circuit 2 and a switching circuit 3. The switching circuit 3 periodically repeats a period T0 including an on period T1 and an off period T2. The switching circuit 3 outputs a first voltage having a high voltage level in the on period T1 and a low voltage level in the off period T2 to the resonance circuit 2. The resonant circuit 2 uses the electrical energy applied during the on period T1 to generate a second voltage that vibrates at the vibration frequency f1 during the off period T2, and uses the combined voltage of the first voltage and the second voltage as the drive voltage V2. It is configured to output to the piezoelectric buzzer 10. Of the plurality of harmonics of the drive voltage V2, one harmonic in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is larger than that of the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2 is defined as the Nth harmonic. The relationship between the frequency fn of the Nth harmonic, the fundamental frequency f0, and the vibration frequency f1 is fn-1 / 2f0 ≦ f1 ≦ fn + 1 / 2f0.

上記構成によれば、共振回路２にて振動周波数ｆ１の第２電圧が生成されることにより、圧電ブザー１０に出力される駆動電圧Ｖ２においては、Ｎ次高調波が強調されることになる。Ｎ次高調波は、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０に比べて圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが大きくなる高調波である。したがって、駆動電圧Ｖ２のＮ次高調波が強調されることにより、警報音の音圧レベルを高めることができる。そのため、例えば、圧電ブザー１０の出力音が最大音圧となる周波数よりも低い周波数の警報音を圧電ブザー１０に出力させる場合でも、警報音の音圧レベルを高めることができる。結果的に、音響装置１によれば、比較的低い周波数の警報音を出力する場合でも警報音の音圧レベルを高めることができる、という利点がある。 According to the above configuration, the second voltage of the vibration frequency f1 is generated in the resonance circuit 2, so that the Nth harmonic is emphasized in the drive voltage V2 output to the piezoelectric buzzer 10. The Nth harmonic is a harmonic in which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is larger than that of the fundamental frequency f0 of the drive voltage V2 among the plurality of harmonics of the drive voltage V2. Therefore, the sound pressure level of the alarm sound can be increased by emphasizing the Nth harmonic of the drive voltage V2. Therefore, for example, even when the piezoelectric buzzer 10 outputs an alarm sound having a frequency lower than the frequency at which the output sound of the piezoelectric buzzer 10 becomes the maximum sound pressure, the sound pressure level of the alarm sound can be increased. As a result, according to the sound device 1, there is an advantage that the sound pressure level of the alarm sound can be increased even when the alarm sound having a relatively low frequency is output.

本実施形態の警報音の音響装置１において、Ｎ次高調波は、駆動電圧Ｖ２の複数の高調波のうち、所定の周波数範囲内において圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが最大となる周波数との周波数の差が、基本周波数ｆ０以内となる高調波であることが好ましい。これにより、駆動電圧Ｖ２のＮ次高調波が強調されることにより、所定の周波数範囲内において圧電ブザー１０の出力音の音圧レベルが最大となる周波数付近における、警報音の音圧レベルを高めることができる。したがって、警報音の音圧レベルをより高めることができる。 In the alarm sound acoustic device 1 of the present embodiment, the Nth harmonic is the frequency at which the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is maximum within a predetermined frequency range among the plurality of harmonics of the drive voltage V2. It is preferable that the difference between the frequencies and the harmonics is within the fundamental frequency f0. As a result, the Nth harmonic of the drive voltage V2 is emphasized, thereby increasing the sound pressure level of the alarm sound in the vicinity of the frequency where the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer 10 is maximized within a predetermined frequency range. be able to. Therefore, the sound pressure level of the alarm sound can be further increased.

本実施形態の警報音の音響装置１において、オフ期間Ｔ２の長さは、第２電圧の１周期（ここでは周期Ｔ３）以上であることが好ましい。これにより、少なくとも１周期分の第２電圧がオフ期間Ｔ２に含まれることになるので、オフ期間Ｔ２に第２電圧が含まれない場合よりも警報音の音圧を大きくすることができる。 In the alarm sound sound device 1 of the present embodiment, the length of the off period T2 is preferably one cycle (here, cycle T3) or more of the second voltage. As a result, the second voltage for at least one cycle is included in the off period T2, so that the sound pressure of the alarm sound can be made higher than when the second voltage is not included in the off period T2.

本実施形態の警報音の音響装置１において、オフ期間Ｔ２には、第２電圧が複数周期（ここでは３周期）含まれていることが好ましい。例えば、オフ期間Ｔ２に含まれる第２電圧の周期の数が多いほど、警報音の音圧が大きくなる。 In the alarm sound sound device 1 of the present embodiment, it is preferable that the off period T2 includes a plurality of cycles (here, 3 cycles) of the second voltage. For example, as the number of cycles of the second voltage included in the off period T2 increases, the sound pressure of the alarm sound increases.

本実施形態の警報音の音響装置１は、電圧検出部４と、電圧制御部５と、を更に備えたことが好ましい。電圧検出部４は、第２電圧のピークピーク値を検出する。電圧制御部５は、ピークピーク値が小さくなるにつれて、オン期間Ｔ１の第１電圧の電圧レベル（ここでは直流電圧Ｖ１）を大きくする。上記構成によれば、電圧制御部５は、第２電圧のピークピーク値が小さくなると、オン期間Ｔ１における第１電圧の電圧レベルを大きくすることにより、第２電圧のピークピーク値の低下を抑制できる。一方、電圧制御部５は、オフ期間Ｔ２において第２電圧のピークピーク値が大きくなる場合には、オン期間Ｔ１における第１電圧の電圧レベルを小さくすることにより、第２電圧のピークピーク値の増加を抑制できる。例えば、共振回路２の周囲の温度変化、及び共振回路２の経年劣化などにより、第２電圧のピークピーク値がオフ期間Ｔ２ごとにばらつく可能性がある。この場合に、警報音の音響装置１は、第２電圧のピークピーク値に基づいてオン期間Ｔ１の電圧レベルを調節することができるので、警報音の音圧のばらつきを小さく抑えることができる。 It is preferable that the alarm sound sound device 1 of the present embodiment further includes a voltage detection unit 4 and a voltage control unit 5. The voltage detection unit 4 detects the peak value of the second voltage. The voltage control unit 5 increases the voltage level (here, DC voltage V1) of the first voltage in the ON period T1 as the peak peak value becomes smaller. According to the above configuration, when the peak peak value of the second voltage becomes smaller, the voltage control unit 5 suppresses a decrease in the peak peak value of the second voltage by increasing the voltage level of the first voltage in the on period T1. it can. On the other hand, when the peak peak value of the second voltage becomes large in the off period T2, the voltage control unit 5 reduces the voltage level of the first voltage in the on period T1 to reduce the peak peak value of the second voltage. The increase can be suppressed. For example, the peak value of the second voltage may vary for each off period T2 due to a temperature change around the resonance circuit 2 and aged deterioration of the resonance circuit 2. In this case, since the alarm sound sound device 1 can adjust the voltage level of the on-period T1 based on the peak value of the second voltage, the variation in the sound pressure of the alarm sound can be suppressed to a small value.

本実施形態の音響システム１００は、上記した警報音の音響装置１と、圧電ブザー１０と、を備えている。上記構成によれば、音響システム１００は、上記した警報音の音響装置１を備えているので、比較的低い周波数の警報音を出力する場合でも警報音の音圧レベルを高めることができる、という利点がある。 The acoustic system 100 of the present embodiment includes the above-mentioned alarm sound acoustic device 1 and a piezoelectric buzzer 10. According to the above configuration, since the sound system 100 includes the sound device 1 for the alarm sound described above, the sound pressure level of the alarm sound can be increased even when the alarm sound having a relatively low frequency is output. There are advantages.

ところで、共振回路２は、コイルＬ１の他にも、抵抗及びコンデンサなどを有してもよい。スイッチング回路３は、トランジスタ３２に代えて、例えばＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などのような半導体スイッチング素子を有していてもよい。 By the way, the resonance circuit 2 may have a resistor, a capacitor, or the like in addition to the coil L1. The switching circuit 3 may have a semiconductor switching element such as a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) instead of the transistor 32.

第２電圧は、図２に示すように、最初の半周期の期間中においてピークピーク値が最大となる場合について説明したが、この例に限らない。第２電圧のピークピーク値が最大となるタイミングは、共振回路２と圧電ブザー１０との共振特性によって定まるため、第２電圧のピークピーク値は、最初の半周期以降に最大となってもよい。 As shown in FIG. 2, the case where the peak peak value becomes the maximum during the period of the first half cycle has been described, but the second voltage is not limited to this example. Since the timing at which the peak peak value of the second voltage becomes maximum is determined by the resonance characteristics of the resonance circuit 2 and the piezoelectric buzzer 10, the peak peak value of the second voltage may become maximum after the first half cycle. ..

オン期間Ｔ１は、第１電圧の電圧レベルがハイレベルになる期間であればよく、例えば、スイッチング回路３の制御部３１がトランジスタ３２をオン状態にする期間であることに限らず、制御部３１がトランジスタ３２をオフ状態にする期間であってもよい。同様に、オフ期間Ｔ２は、第１電圧の電圧レベルがローレベルになる期間であればよく、例えば、制御部３１がトランジスタ３２をオフ状態にする期間であることに限らず、制御部３１がトランジスタ３２をオン状態にする期間であってもよい。 The ON period T1 may be a period during which the voltage level of the first voltage becomes a high level. For example, the ON period T1 is not limited to the period during which the control unit 31 of the switching circuit 3 turns on the transistor 32. May be the period during which the transistor 32 is turned off. Similarly, the off period T2 may be a period during which the voltage level of the first voltage becomes a low level. For example, the off period T2 is not limited to the period during which the control unit 31 turns off the transistor 32, and the control unit 31 It may be a period during which the transistor 32 is turned on.

また、圧電ブザー１０に印加される駆動電圧Ｖ２の基本周波数ｆ０（つまり第１電圧の周波数）は、一定でなくてもよく、例えば、連続的に変化（スイープ）してもよいし、複数の周波数の間で切り替えられてもよい。 Further, the fundamental frequency f0 (that is, the frequency of the first voltage) of the drive voltage V2 applied to the piezoelectric buzzer 10 does not have to be constant, and may be, for example, continuously changed (sweep) or a plurality of. It may be switched between frequencies.

（変形例１）
実施形態１の変形例１に係る警報音の音響装置は、スイッチング回路３がオン期間Ｔ１の長さとオフ期間Ｔ２の長さとを変化させるように構成される。 (Modification example 1)
The alarm sound acoustic device according to the first modification of the first embodiment is configured such that the switching circuit 3 changes the length of the on period T1 and the length of the off period T2.

変形例１の警報音の音響装置は、第２電圧のピークピーク値を検出する電圧検出部４を備える。スイッチング回路３は、ピークピーク値が小さくなるにつれて、オン期間Ｔ１を長くし、かつオフ期間Ｔ２の長さを短くするように構成されている。オン期間Ｔ１が長くなると、コイルＬ１に蓄積される電気エネルギーが大きくなり、第２電圧のピークピーク値が大きくなる。一方、スイッチング回路３は、ピークピーク値が大きくなるにつれて、オン期間Ｔ１を短くし、かつオフ期間Ｔ２の長さを長くする。したがって、変形例１の警報音の音響装置は、第２電圧のピークピーク値がオフ期間Ｔ２ごとにばらついても、警報音の音圧のばらつきを小さく抑えることができる。ここで、第２電圧のピークピーク値は、例えば、オフ期間Ｔ２中の第２電圧の最大のピークピーク値でもよいし、オフ期間Ｔ２中の任意の周期（例えば１周期目など）における第２電圧のピークピーク値でもよい。 The alarm sound acoustic device of the first modification includes a voltage detection unit 4 that detects the peak value of the second voltage. The switching circuit 3 is configured to lengthen the on-period T1 and shorten the off-period T2 as the peak peak value becomes smaller. When the on period T1 becomes long, the electric energy stored in the coil L1 becomes large, and the peak value of the second voltage becomes large. On the other hand, the switching circuit 3 shortens the on period T1 and lengthens the off period T2 as the peak peak value increases. Therefore, the alarm sound sound device of the first modification can suppress the variation in the sound pressure of the alarm sound to be small even if the peak peak value of the second voltage varies every T2 during the off period. Here, the peak peak value of the second voltage may be, for example, the maximum peak peak value of the second voltage during the off period T2, or the second peak value in an arbitrary cycle (for example, the first cycle) during the off period T2. It may be the peak value of the voltage.

（実施形態２）
実施形態２に係る警報音の音響装置１Ａについて、図５を参照して説明する。なお、実施形態１における警報音の音響装置１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
The alarm sound sounding device 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those of the alarm sound sound device 1 in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

警報音の音響装置１Ａ（以下、音響装置１Ａとも呼ぶ。）は、第２電圧のピークピーク値に基づいて共振回路２Ａに流れる電流を制御する。音響装置１Ａは、共振回路２Ａ、スイッチング回路３Ａ、及び電圧検出部４Ａの構成が実施形態１に係る警報音の音響装置１と異なる。 The alarm sound sound device 1A (hereinafter, also referred to as sound device 1A) controls the current flowing through the resonance circuit 2A based on the peak value of the second voltage. The sound device 1A differs from the alarm sound sound device 1 according to the first embodiment in the configurations of the resonance circuit 2A, the switching circuit 3A, and the voltage detection unit 4A.

共振回路２Ａは、コイルＬ１と、電流制御部６（６１）と、を有する。電流制御部６１は、一例として、２つの抵抗６４，６５と、スイッチ６３とを具備する。抵抗６５は、コイルＬ１と直列接続されている。抵抗６４とスイッチ６３とは直列接続されている。抵抗６４とスイッチ６３とからなる直列回路は、抵抗６５と並列接続されている。電流制御部６１は、コイルＬ１に流れる電流を制限する。 The resonance circuit 2A includes a coil L1 and a current control unit 6 (61). As an example, the current control unit 61 includes two resistors 64 and 65 and a switch 63. The resistor 65 is connected in series with the coil L1. The resistor 64 and the switch 63 are connected in series. A series circuit including the resistor 64 and the switch 63 is connected in parallel with the resistor 65. The current control unit 61 limits the current flowing through the coil L1.

スイッチ６３は、例えば、トランジスタなどの半導体スイッチからなり、制御部３１からの制御信号に応じて導通状態と非導通状態とが切り替わる。スイッチ６３は、一例として常開型のスイッチである。スイッチ６３が非導通状態となっている場合、コイルＬ１には接続されている抵抗６５が接続された状態となり、コイルＬ１に流れる電流は、抵抗６５によって制限される。一方、スイッチ６３が導通状態となっている場合、コイルＬ１に接続されている抵抗成分は抵抗６４，６５の合成抵抗となるため、その抵抗値は抵抗６５単体の抵抗値よりも小さくなって、コイルＬ１に流れる電流が大きくなる。コイルＬ１に流れる電流が大きいほど第２電圧のピークピーク値は大きくなり、コイルＬ１に流れる電流が小さいほど第２電圧のピークピーク値は小さくなる。 The switch 63 is composed of, for example, a semiconductor switch such as a transistor, and switches between a conductive state and a non-conducting state according to a control signal from the control unit 31. The switch 63 is a normally open type switch as an example. When the switch 63 is in the non-conducting state, the resistor 65 connected to the coil L1 is connected, and the current flowing through the coil L1 is limited by the resistor 65. On the other hand, when the switch 63 is in the conductive state, the resistance component connected to the coil L1 becomes the combined resistance of the resistors 64 and 65, so that the resistance value becomes smaller than the resistance value of the resistor 65 alone. The current flowing through the coil L1 increases. The larger the current flowing through the coil L1, the larger the peak peak value of the second voltage, and the smaller the current flowing through the coil L1, the smaller the peak peak value of the second voltage.

電圧検出部４Ａは、圧電ブザー１０の２つの入力端１１，１２間に接続されており、共振回路２Ａと電気的に並列に接続されている。電圧検出部４Ａの構成は、電圧検出部４と同様の構成である。 The voltage detection unit 4A is connected between the two input ends 11 and 12 of the piezoelectric buzzer 10, and is electrically connected in parallel with the resonance circuit 2A. The configuration of the voltage detection unit 4A is the same as that of the voltage detection unit 4.

スイッチング回路３Ａは、制御部３１と、トランジスタ３２と、電流制御部６（６２）とを有している。電流制御部６２の構成は、電流制御部６１の構成と同様である。電流制御部６２の一端は、制御部３１に電気的に接続されており、電流制御部６２の他端は、トランジスタ３２のベース端に電気的に接続されている。電流制御部６２は、制御部３１がトランジスタ３２のベース端に出力する電流（制御信号ＶＢ）を制限する。本実施形態では、制御信号ＶＢは電流信号である。スイッチ６３が非導通状態から導通状態となった場合、制御部３１からトランジスタ３２のベース端に流れる電流が大きくなるので、制御信号ＶＢの電流レベルが大きくなる。制御信号ＶＢの電流レベルが大きくなると、トランジスタ３２のコレクタ端−エミッタ端を流れる電流が大きくなるので、共振回路２Ａを流れる電流が大きくなる。 The switching circuit 3A includes a control unit 31, a transistor 32, and a current control unit 6 (62). The configuration of the current control unit 62 is the same as the configuration of the current control unit 61. One end of the current control unit 62 is electrically connected to the control unit 31, and the other end of the current control unit 62 is electrically connected to the base end of the transistor 32. The current control unit 62 limits the current (control signal VB) output by the control unit 31 to the base end of the transistor 32. In this embodiment, the control signal VB is a current signal. When the switch 63 changes from the non-conducting state to the conducting state, the current flowing from the control unit 31 to the base end of the transistor 32 becomes large, so that the current level of the control signal VB becomes large. When the current level of the control signal VB increases, the current flowing through the collector end-emitter end of the transistor 32 increases, so that the current flowing through the resonant circuit 2A increases.

スイッチング回路３Ａの制御部３１は、第２電圧のピークピーク値が規定値以下になった場合に、２つの電流制御部６のスイッチ６３をいずれも導通状態にする。これにより、コイルＬ１に流れる電流が大きくなるので、直流電圧Ｖ１の大きさ及び第２電圧のピークピーク値を大きくすることができる。一方、制御部３１が、２つの電流制御部６のスイッチ６３をいずれも非導通状態にすることにより、コイルＬ１に流れる電流が小さくなるので、直流電圧Ｖ１の大きさ及び第２電圧のピークピーク値を小さくすることができる。 When the peak value of the second voltage becomes equal to or less than the specified value, the control unit 31 of the switching circuit 3A puts the switches 63 of the two current control units 6 into a conductive state. As a result, the current flowing through the coil L1 becomes large, so that the magnitude of the DC voltage V1 and the peak value of the second voltage can be made large. On the other hand, when the control unit 31 puts the switches 63 of the two current control units 6 into a non-conducting state, the current flowing through the coil L1 becomes small, so that the magnitude of the DC voltage V1 and the peak peak of the second voltage The value can be reduced.

以上説明したように、実施形態２における警報音の音響装置１Ａは、電圧検出部４Ａと、電流制御部６と、を備える。電圧検出部４Ａは、第２電圧のピークピーク値を検出する。電流制御部６は、ピークピーク値の大きさに基づいて、共振回路２Ａに流れる電流を制御する。上記構成によれば、音響装置１Ａは、第２電圧のピークピーク値が変動して第２電圧のピークピーク値がばらついても、警報音の音圧のばらつきを小さく抑えることができる。 As described above, the alarm sound acoustic device 1A according to the second embodiment includes a voltage detection unit 4A and a current control unit 6. The voltage detection unit 4A detects the peak value of the second voltage. The current control unit 6 controls the current flowing through the resonance circuit 2A based on the magnitude of the peak peak value. According to the above configuration, even if the peak peak value of the second voltage fluctuates and the peak peak value of the second voltage fluctuates, the sound device 1A can suppress the variation in the sound pressure of the alarm sound to a small value.

なお、電流制御部６は、電流制御部６１及び電流制御部６２のうち一方のみであってもよい。 The current control unit 6 may be only one of the current control unit 61 and the current control unit 62.

１，１Ａ 警報音の音響装置
１０ 圧電ブザー
１００ 音響システム
２，２Ａ 共振回路
３，３Ａ スイッチング回路
４，４Ａ 電圧検出部
５ 電圧制御部
６ 電流制御部
Ｔ１ オン期間
Ｔ２ オフ期間 1,1A Alarm sound sound device 10 Piezoelectric buzzer 100 Sound system 2, 2A Resonance circuit 3, 3A Switching circuit 4, 4A Voltage detection unit 5 Voltage control unit 6 Current control unit T1 On period T2 Off period

Claims (8)

圧電ブザーを機械的に振動させて警報音を出力する警報音の音響装置であって、
共振回路と、
オン期間及びオフ期間からなる期間を周期的に繰り返し、前記オン期間において電圧レベルがハイレベルとなり前記オフ期間において電圧レベルがローレベルとなる第１電圧を前記共振回路に出力するスイッチング回路と、を備え、
前記共振回路は、前記オン期間に印加された電気エネルギーを用いて前記オフ期間に振動周波数ｆ１で振動する第２電圧を生成し、前記第１電圧と前記第２電圧との合成電圧を駆動電圧として前記圧電ブザーに出力するように構成されており、
前記駆動電圧の複数の高調波のうち、前記駆動電圧の基本周波数ｆ０に比べて前記圧電ブザーの出力音の音圧レベルが大きくなる１つの高調波をＮ次高調波としたときに、前記Ｎ次高調波の周波数ｆｎと、前記基本周波数ｆ０と、前記振動周波数ｆ１との関係が、
ｆｎ−１／２ｆ０≦ｆ１≦ｆｎ＋１／２ｆ０
となる警報音の音響装置。 An alarm sound sound device that mechanically vibrates a piezoelectric buzzer to output an alarm sound.
Resonant circuit and
A switching circuit that periodically repeats a period consisting of an on period and an off period, and outputs a first voltage having a high voltage level in the on period and a low voltage level in the off period to the resonance circuit. Prepare,
The resonant circuit uses the electrical energy applied during the on period to generate a second voltage that vibrates at the vibration frequency f1 during the off period, and drives the combined voltage of the first voltage and the second voltage. It is configured to output to the piezoelectric buzzer as
When one of the plurality of harmonics of the drive voltage whose sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer is larger than that of the fundamental frequency f0 of the drive voltage is the Nth harmonic, the Nth harmonic is used. The relationship between the frequency fn of the next harmonic, the fundamental frequency f0, and the vibration frequency f1
fn-1 / 2f0 ≦ f1 ≦ fn + 1 / 2f0
An alarm sound sound device. 前記Ｎ次高調波は、前記駆動電圧の前記複数の高調波のうち、所定の周波数範囲内において前記圧電ブザーの前記出力音の音圧レベルが最大となる周波数との周波数の差が、前記基本周波数ｆ０以内となる高調波である
請求項１に記載の警報音の音響装置。 The fundamental frequency of the Nth harmonic is the difference in frequency from the plurality of harmonics of the driving voltage that maximizes the sound pressure level of the output sound of the piezoelectric buzzer within a predetermined frequency range. The alarm sound acoustic device according to claim 1, which is a harmonic having a frequency within f0. 前記オフ期間の長さは、前記第２電圧の１周期以上である
請求項１又は２に記載の警報音の音響装置。 The alarm sound acoustic device according to claim 1 or 2, wherein the length of the off period is one cycle or more of the second voltage. 前記オフ期間には、前記第２電圧が複数周期含まれている
請求項１〜３の何れか１項に記載の警報音の音響装置。 The alarm sound acoustic device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of cycles of the second voltage are included in the off period. 前記第２電圧のピークピーク値を検出する電圧検出部と、
前記ピークピーク値が小さくなるにつれて、前記オン期間の前記第１電圧の電圧レベルを大きくする電圧制御部と、を更に備えた
請求項１〜４の何れか１項に記載の警報音の音響装置。 A voltage detection unit that detects the peak value of the second voltage, and
The alarm sound acoustic device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a voltage control unit that increases the voltage level of the first voltage during the on period as the peak value becomes smaller. .. 前記第２電圧のピークピーク値を検出する電圧検出部を更に備え、
前記スイッチング回路は、前記ピークピーク値が小さくなるにつれて、前記オン期間を長くし、かつ前記オフ期間を短くするように構成されている
請求項１〜５の何れか１項に記載の警報音の音響装置。 Further, a voltage detection unit for detecting the peak value of the second voltage is provided.
The alarm sound according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching circuit is configured to lengthen the on period and shorten the off period as the peak peak value becomes smaller. Sound device. 前記第２電圧のピークピーク値を検出する電圧検出部と、
前記ピークピーク値の大きさに基づいて、前記共振回路に流れる電流を制御する電流制御部と、を更に備えた
請求項１〜５の何れか１項に記載の警報音の音響装置。 A voltage detection unit that detects the peak value of the second voltage, and
The alarm sound acoustic device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a current control unit that controls a current flowing through the resonance circuit based on the magnitude of the peak peak value. 請求項１〜７の何れか１項に記載の警報音の音響装置と、
前記圧電ブザーと、
を備えた音響システム。 The alarm sound sounding device according to any one of claims 1 to 7.
With the piezoelectric buzzer
Sound system with.
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