JPH0233278Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧電ブザーの駆動回路に係り、特に
比較的に低い電源電圧でもつて大音量が得られる
ようにした駆動回路に関する。

一般に、シングルステーシヨンと称される火災
警報器においては、乾電池が内蔵され、この乾電
池の電源で火災時に発生する熱の感知、煙の感知
等を行ない圧電ブザーの鳴動を行なわせて警報を
行なうようになつている。そして、この圧電ブザ
ーはセラミツク等の圧電体基板上に電極を形成
し、この電極にパルス状もしくは交流の電圧を印
加することによつて基板に屈曲振動を起こさせる
ことによりブザーとして働くようになつている。

しかしながら、この種の火災警報器において
は、警報の際に大きな音量（85dB以上の音圧）
でもつて圧電ブザーを鳴動させなけばならないた
めに、乾電池の本数を多くして電源電圧を上昇さ
せて大きな鳴動音を得たり、昇圧コイルを介在さ
せ、このコイルによつて発生する逆起電圧によつ
て圧電ブザーに印加される電圧を増大させなけれ
ばならず、乾電池の本数の増加又は昇圧コイルの
使用により装置の大型化とコスト上昇を招くいう
問題があり、また、昇圧コイルを用いた場合には
高周波ノイズを発生するという問題もあつた。

一方、乾電池の本数を多くして電源電圧を上昇
させる場合には、この電源電圧が火災時の熱、煙
等の感知を行なう各種感知回路には必要以上の電
圧であり、あまり効率の良い使い方とはいえない
現状であつた。

本考案は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、数ボルト程度の電源電圧でもつ
て大音量が鳴動できるようにした圧電ブザーの駆
動回路を提供することにより上記の問題点を解決
することを目的とする。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す回路図であ
る。

まず、構成を説明すると、Ｖ＋はプラス電源が
印加される電源端子、Ｖ−はマイナス電源が印加
される電源端子である。Ｒ１〜Ｒ４は抵抗器、
IC１〜IC４はインバータであり、インバータIC
１〜IC4の電源は電源端子Ｖ＋に接続されたVDD
端子からプラス電源が供給され、マイナス電源
は、電源端子Ｖ−にダイオードＤ１，Ｄ２を介し
て接続され端子VSSから供給されるようになつ
ている。またインバータIC２は出力電流を増加
させるために３個のインバータの入力側及び出力
側のそれぞれを共通接続して構成されている。更
に電源端子Ｖ＋と電源端子Ｖ−の間には抵抗器Ｒ
３を介してトランジスタＱ２のコレクタ、エミツ
タ及びトランジスタＱ３のコレクタ、エミツタが
直列に接続されている。このトランジスタＱ２の
ベースにはインバータIC３を介してインバータ
IC１の入力が接続されているため、インバータ
IC１の入力状態（HIGHレベルもしくはLOWレ
ベル）によつてトランジスタＱ２がオン・オフさ
れるようになる。

また、トランジスタＱ３のベースには、インバ
ータIC４を介してインバータIC１の出力並びに
インバータIC２の入力が接続されているため、
インバータIC２の入力状態並びにインバータIC
１の出力状態（HIGHレベルもしくはLOWレベ
ル）によつてトランジスタＱ３がオン・オフされ
るようになつている。

更に、インバータIC１，IC２及び抵抗器Ｒ１，
Ｒ２及びコンデンサＣ３によつて非安定マルチバ
イブレータ回路が構成され、この出力は後の説明
で明らかにする昇圧回路を介して圧電ブザーBZ
の端子Ｍ，Ｇに接続される。また圧電ブザーBZ
は帰還端子Ｆを有し、帰還端子Ｆには圧電ブザー
BZの駆動時に共振現象による周波数の電圧が誘
起され、この帰還端子Ｆを非安定マルチバイブレ
ータ回路の入力に正帰還してループ利得を１以上
とする発振ループを形成している。

更に、圧電ブザーBZの端子Ｇは、トランジス
タＱ２のエミツタとトランジスタＱ３のコレクタ
の接続点に接続されると共にコンデンサＣ１（第
１のコンデンサ）の一端に接続されている。コン
デンサＣ１の他端はダイオードＤ１のアノードと
ダイオードＤ２のカソードとの接続点に接続され
ている。

また、ダイオードＤ２のアノードとＤ電源端子
Ｖ＋の間にはコンデンサＣ２（第２のコンデン
サ）が接続されている。

このインバータIC３，IC４、トランジスタＱ
２，Ｑ３及びダイオードＤ１，Ｄ２で成る回路部
は、後の説明で明らかにするように、圧電ブザー
BZのＭ，Ｇ端子間にコンデンサＣ１の電圧と、
コンデンサＣ２、即ち電源電圧とコンデンサＣ１
の重畳電圧を発振出力に応じて印加する昇圧回路
を形成している。

更に、電源端子Ｖ＋，Ｖ−間には、抵抗器Ｒ
４、トランジスタＱ１、ブザー停止スイツチSW
の直列回路が接続され、図示されない火災検出回
路から火災信号が出されるとトランジスタＱ１が
オンし上述した圧電ブザーの駆動回路部に電源電
圧が加わるようにしている。

次に、上記の実施例の作用を説明する。

火災信号の出力によるトランジスタＱ１のオン
により、駆動回路部に電源端子Ｖ＋，Ｖ−の間の
電源電圧が印加されると、インバータIC１，IC
２を有する非安定マルチバイブレータが発振す
る。

即ち、インバータIC１，IC２、抵抗Ｒ１，Ｒ
２、コンデンサＣ３で構成される非安定マルチバ
イブレータは、インバータに電源電圧が印加され
ると、初期状態はインバータIC１，IC２の入出
力は不定であるが、例えばインバータIC１の入
力がLowレベルの時、IC１の出力及びIC２の入
力はHighレベルとなり、IC２の出力はLowレベ
ルとなる。従つて、IC１のHighレベル出力は抵
抗Ｒ２を介し、コンデンサＣ３に充電される。そ
の結果、コンデンサＣ３の電位は上昇し、インバ
ータIC１の入力にHighレベルが印加される。イ
ンバータIC１の入力にHighレベルが印加される
ことで、インバータIC１の出力及びIC２の入力
はLowレベルに転じ、IC２の出力はHighレベル
となる。この結果、コンデンサＣ３の電荷は抵抗
Ｒ２を介し放電され、インバータIC１の入力端
子の電位が下がり、再びIC１の入力がLowレベ
ルとなり、各インバータの入出力は反転する。こ
の繰り返しにより、非安定マルチバイブレータは
発振動作を行なう。

この発振出力は圧電ブザーBZのＭ端子に印加
されると共に、インバータIC１の入力によりIC
３を介してトランジスタＱ２がオン、オフされ、
またインバータIC１の出力によつてIC４を介し
てトランジスタＱ３がオン、オフされることにな
る。このような発振出力によるトランジスタＱ２
とトランジスタＱ３はオン、オフのタイミング
は、トランジスタＱ２がオンの時にはトランジス
タＱ３がオフとなり、トランジスタＱ２がオフの
時にはトランジスタＱ３がオンとなる。このオ
ン・オフの繰返しタイミングは非安定マルチバイ
ブレータ回路の発振周波数に対応している。

ここで、まず、トランジスタＱ２がオンかつト
ランジスタＱ３がオフの場合には第２図に示すよ
うに、電源端子Ｖ＋に印加されるプラス電源が抵
抗器Ｒ３を介してコンデンサＣ１のプラス側に印
加され、コンデンサＣ１のマイナス側には電源端
子Ｖ−に印加されるマイナス電源がダイオードＤ
１を介して印加されるため、コンデンサＣ１の両
端には、電源端子Ｖ＋，Ｖ−に印加される電源電
圧V₀に略等しい電圧Ｖ１が印加されるものとな
る。これと同時にコンデンサＣ２のプラス側に
は、電源端子Ｖ＋がそのまま印加され、コンデン
サCZのマイナス側には電源端子Ｖ−に印加され
るマイナス電源にダイオードＤ１，Ｄ２を介した
電圧が印加され、コンデンサＣ２の両端には電源
端子Ｖ＋，Ｖ−に印加される電源電圧V₀と略等
しい電圧Ｖ２に充電されるものとなる。したがつ
て端子VDD，VSSから電源端子Ｖ＋，Ｖ−間に
印加される電圧がインバータIC１〜IC４の電源
として印加されるものとなる。

また、コンデンサＣ１の両端には電源電圧V₀
に略等しい電圧が充電されると共に、コンデンサ
Ｃ１のプラス側は圧電ブザーのＧ端子に印加して
おり、一方、この時のインバータIC２の出力は
Lowレベル（端子Vssと同電位）となることから
圧電ブザーBZのＭ端子にはLow信号（端子Vss
と同電位）が印加され、従つて圧電ブザーBZに
は逆電圧が印加され、その結果、圧電ブザーBZ
の振動子（図示せず）はＧ端子方向に歪む。

次に、トランジスタＱ２がオフかつトランジス
タＱ３がオンの場合には、第３図に示すように、
電源端子Ｖ＋に印加されるプラス電源とコンデン
サＣ２に充電されている電圧Ｖ２のプラス側が端
子VDDに印加されるものとなる。一方、端子
VSS側には電源端子Ｖ−のマイナス電源にコン
デンサＣ１の充電電圧Ｖ１が加算された電圧が印
加される。即ち、電源電圧V₀とコンデンサＣ１
に充電されている電圧Ｖ１が重畳され、略倍電圧
となり、コンデンサＣ２に充電され端子VDD、
VSSに印加する。したがつて端子VDD、VSSの
間には電源電圧V₀の略２倍の電圧がインバータ
IC１〜IC４の電源として印加されるものとなる。

更に詳細に説明するならば、非安定マルチバイ
ブレータは、端子VDD、VSSを電源として作動
するが、非安定マルチバイブレータの消費電流に
よるコンデンサＣ１，Ｃ２の放電よりもトランジ
スタＱ２のオンによるコンデンサＣ１の充電が充
分おこなわれる抵抗Ｒ３の設定で、コンデンサＣ
２は充放電動作により多少の電圧の変動があるも
のの、徐々に電圧が上昇し、コンデンサＣ２は略
倍電圧となり、インバータIC１〜IC４の電源と
して印加する。

トランジスタＱ３がオンの場合、インバータ
IC２の出力はHighレベル、即ち電源電圧の略２
倍の電圧が圧電ブザーBZのＭ端子に印加され、
一方、圧電ブザーＧ端子には電源電圧V₀に略等
しい電圧が印加されていることから圧電ブザー
BZには順電圧が印加され、Ｇ端子方向に歪んで
いた振動子（図示せず）がＭ端子方向に歪む。

よつて、発振による圧電ブザーBZに印加され
る電圧は、トランジスタＱ２がオンの時はコンデ
ンサＣ１に充電された略電源電圧がＧ端子に印加
されると共に、Ｍ端子にはLowレベル（端子Vss
と同電位）が印加され、従つて振動子（図示せ
ず）はＧ端子方向に歪み、一方、トランジスタＱ
３がオンの時はコンデンサＣ１に充電された略電
源電圧がＧ端子に印加されると共にＭ端子には
Highレベル、即ち電源電圧の略倍電圧が印加さ
れることから、振動子（図示せず）はＭ端子方向
に歪む。従つて、振動子（図示せず）は交互にＧ
端子、Ｍ端子に歪むことから、大きく歪み、大き
な音量が得られる。

以下同様にトランジスタＱ２とトランジスタＱ
３のオン・オフに応じて上述のような動作が繰り
返し行なわれるものとなる。

したがつて、圧電ブザーBZを駆動させるため
に電極に印加される電圧は、乾電池等の電源電圧
とこの電圧の略２倍の電圧とが非安定マルチバイ
ブレータ回路の発振周波数に対応して圧電ブザー
BZに印加され、これに伴つて、低い電源電圧で
もつて、圧電ブザーBZを大きな音量で鳴動させ
ることができる利点がある。

更に第４図を参照し、圧電ブザーBZの各端子
Ｇ，Ｍ，Ｆに加わる電圧状態を説明する。

第４図において、ａはトランジスタＱ２のオ
ン・オフ状態を示すものであり、インバータIC
１，IC２、抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ３で
構成される非安定マルチバイブレータ回路の発振
にともなうインバータIC３のオン・オフ出力に
よりトランジスタＱ２はオン・オフ状態となる。

ｂも同様にトランジスタＱ３の動作を示すもの
で非安定マルチバイブレータ回路の発振にともな
うインバータIC４のオン・オフ出力により、ト
ランジスタＱ３もオン・オフ状態になる。

ｃはコンデンサＣ１、即ち端子Vssの電位を基
準に圧電ブザーBZのＧ端子に印加される電圧を
示す。トランジスタＱ２がオン、トランジスタＱ
３がオフの状態で電源電圧V₀を抵抗Ｒ３を介し
て略V₀まで充電を行なう。次にトランジスタＱ
２をオフ、トランジスタＱ３がオンの状態で放電
を始め、電圧はゆつくり降下するが、トランジス
タＱ２がオンすることで再び充電を開始する。こ
こで第３図を参照するに、トランジスタＱ３がオ
ンの状態にあつては、コンデンサＣ２は略倍電圧
まで昇圧し、従つて第４図のｄに示す電圧波形と
なる。

ｅは圧電ブザーのＭ端子に印加される電圧であ
り、端子Vssの電位を基準に示している。Ｍ端子
にはインバータIC２の出力が印加され、インバ
ータIC２の電源電圧はコンデンサＣ２の電圧で
あることから、インバータIC２は略2V₀の電圧を
発振周期でＭ端子に印加する。

ｆは圧電ブザーの帰還端子Ｆに生じる電圧であ
る。一般的に圧電ブザーはＭ端子とＧ端子間に交
流電圧を加えることで圧電ブザーの振動子が湾曲
し音が発生する。この時、圧電ブザーの振動子の
共振周波数と交流電圧の周波数が一致すれば最も
効率よく大きな音量が得られる。

更にｇは圧電ブザーBZの端子Ｍ−Ｇ間に印加
される駆動電圧を示す。即ち端子Ｍ−Ｇ間には電
源端子Ｖ−の電位を基準とすると、トランジスタ
Ｑ２がオンした際には電源端子Ｖ−の電圧が圧電
ブザーBZのＧ端子に印加され、一方、Ｍ端子に
は電源端子Ｖ−から見て−V₀の電圧（端子Vssと
同電位）が印加される。次にトランジスタＱ３が
オンすると、圧電ブザーBZのＧ端子には電源端
子Ｖ−の電圧が印加され、一方、Ｍ端子には電源
端子Ｖ−から見て＋V₀の電圧が印加される。従
つて、圧電ブザーBZの振動子（図示せず）は交
互にＧ端子方向とＭ端子方向に歪むことから大き
な音量が得られる。

第１図の圧電ブザーBZを参照するに、端子Ｍ，
Ｇ間には非安定マルチバイブレータの発振周波数
で交流電圧が印加される。この時、Ｆ端子には圧
電ブザーの振動子の振動に伴い起電圧が生じる。
この起電圧は圧電ブザーの振動子の共振周波数に
応じて発生し、第４図ｆに示す通りである。この
ｆ端子に生じた電圧を非安定マルチバイブレータ
に帰還することで非安定マルチバイブレータの発
振周波数は圧電ブザーの振動子の共振周波数と一
致し安定なブザーの鳴動動作が可能となる。

なお、上記の実施例においてはインバータIC
１の入力を反転させた信号でトランジスタＱ２を
オン・オフさせ、インバータIC１の出力を反転
させた信号でトランジスタＱ３をオン・オフさせ
ているが、この他の手段を用いてトランジスタＱ
２，Ｑ３を交互にオン・オフさせても良く、少な
くとも非安定マルチバイブレータ等の発振回路の
出力に依存した信号であればどのような信号を用
いても良い。

また、上記の実施例においては、トランジスタ
Ｑ１を介して駆動回路に電源が印加されるように
構成されているがインバータIC１の入力をコン
トロールして駆動回路を作動させることも出来
る。

以上のように、本考案によれば電源電圧が低い
場合であつても圧電ブザーに高電圧が印加される
ため、大音量の鳴動が比較的に低い数ボルト程度
の電源で行なえるという効果があるとともに構造
を小型化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図及び第３図は、第１図の回路の動作を説明する
ための回路図、第４図は動作説明図である。 Ｒ１〜Ｒ４……抵抗器、IC１〜IC４……イン
バータ、Ｑ１〜Ｑ３……トランジスタ、Ｃ１〜Ｃ
３……コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２……ダイオード、
BZ……圧電ブザー、SW……ブザー停止スイツ
チ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 発振出力による駆動時に電圧が誘起される帰還
   端子を備えた圧電ブザーと、 該圧電ブザーの前記帰還端子の出力を正帰還接
   続し、電源電圧の印加で発振して上記圧電ブザー
   の電極間に発振出力を印加する発振回路と、 該発振回路と上記圧電ブザーとの間に設けられ
   て圧電ブザーの電極間に昇圧した発振出力を印加
   する昇圧回路とを備え、 上記昇圧回路は、 上記圧電ブザーのマイナス電極側に直列接続し
   た第１のコンデンサと、 該第１のコンデンサと圧電ブザーとの直列回路
   に並列接続され、電源電圧に充電される第２のコ
   ンデンサと、 上記発振回路の出力に基づいて交互にオン、オ
   フされる２つのスイツチング素子とを有し、 一方のスイツチング素子がオンしたときには上
   記第１のコンデンサに電源電圧を充電すると同時
   に該第１のコンデンサの充電電圧を上記圧電ブザ
   ーのマイナス電極側に印加し、他方のスイツチン
   グ素子がオンした時には既に電源電圧を充電して
   いる第１のコンデンサと電源電圧の直列回路を形
   成することにより得られた重畳電圧で上記第２の
   コンデンサを充電すると同時に該第２のコンデン
   サに充電した重畳電圧を上記圧電ブザーのプラス
   電極側に印加し且つ前記マイナス電極側には前記
   第１のコンデンサの充電電圧を印加することを特
   徴とする圧電ブザー駆動回路。