JPH08307152A - 圧電振動装置 - Google Patents
圧電振動装置Info
- Publication number
- JPH08307152A JPH08307152A JP13843095A JP13843095A JPH08307152A JP H08307152 A JPH08307152 A JP H08307152A JP 13843095 A JP13843095 A JP 13843095A JP 13843095 A JP13843095 A JP 13843095A JP H08307152 A JPH08307152 A JP H08307152A
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- JP
- Japan
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- vibration
- piezoelectric
- circuit
- signal voltage
- piezoelectric element
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- Pending
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電ブザー等の音叉型振動子を用いた機器に
良好に適用できる圧電振動装置を得ること。 【構成】 振動素子の一方の側面に振動駆動用の圧電素
子を設け、他方の側面に振動検出用の圧電素子を設けた
音叉型振動子で該振動駆動用の圧電素子を駆動させ、こ
のとき該振動検出用の圧電素子から得られる出力信号か
ら回路手段により該振動素子の共振周波数と略同じ周波
数の信号を選別し、該選別信号を基に該振動駆動用の圧
電素子を駆動させるようにしていること。
良好に適用できる圧電振動装置を得ること。 【構成】 振動素子の一方の側面に振動駆動用の圧電素
子を設け、他方の側面に振動検出用の圧電素子を設けた
音叉型振動子で該振動駆動用の圧電素子を駆動させ、こ
のとき該振動検出用の圧電素子から得られる出力信号か
ら回路手段により該振動素子の共振周波数と略同じ周波
数の信号を選別し、該選別信号を基に該振動駆動用の圧
電素子を駆動させるようにしていること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動装置に関し、特
に振動素子と印加電圧の周波数変位に基づいて歪みが発
生する圧電素子とを利用した圧電ブザー等の音叉型振動
子を駆動させる構成の圧電振動装置に良好に適用でき
る。
に振動素子と印加電圧の周波数変位に基づいて歪みが発
生する圧電素子とを利用した圧電ブザー等の音叉型振動
子を駆動させる構成の圧電振動装置に良好に適用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より圧電素子を用いた振動子として
音叉型振動子等が知られている。音叉型振動子は電子回
路で駆動することができ、その駆動方式には自励振駆動
と他励振駆動の２種類がある。図５は従来の音叉型振動
子１の要部概略図である。図６は従来の音叉型振動子と
その駆動回路の概略図である。図５を用いて音叉型振動
子１の自励振駆動について説明する。
音叉型振動子等が知られている。音叉型振動子は電子回
路で駆動することができ、その駆動方式には自励振駆動
と他励振駆動の２種類がある。図５は従来の音叉型振動
子１の要部概略図である。図６は従来の音叉型振動子と
その駆動回路の概略図である。図５を用いて音叉型振動
子１の自励振駆動について説明する。
【０００３】一般に自励振駆動は２つの圧電素子２ａ，
２ｂを用いている。一方の圧電素子２ａを振動素子１の
振動駆動用としてもう一方の圧電素子２ｂを振動素子１
の振動検出用として振動素子１に貼り付けている。振動
素子１の共振周波数と同じ周波数で振動駆動用の圧電素
子２ａを駆動し、又それらにより振動検出用の圧電素子
２ｂから得られた信号を電気回路によって位相調整及び
増幅を行い、振動駆動用の圧電素子２ａに印加すること
によって自励振駆動を行っている。圧電素子２ａ，２ｂ
は紫外線硬化型の接着剤で振動素子１に貼り付けてい
る。
２ｂを用いている。一方の圧電素子２ａを振動素子１の
振動駆動用としてもう一方の圧電素子２ｂを振動素子１
の振動検出用として振動素子１に貼り付けている。振動
素子１の共振周波数と同じ周波数で振動駆動用の圧電素
子２ａを駆動し、又それらにより振動検出用の圧電素子
２ｂから得られた信号を電気回路によって位相調整及び
増幅を行い、振動駆動用の圧電素子２ａに印加すること
によって自励振駆動を行っている。圧電素子２ａ，２ｂ
は紫外線硬化型の接着剤で振動素子１に貼り付けてい
る。
【０００４】次に図６の音叉型振動子及び駆動回路につ
いて説明する。２つの圧電素子２ａ，２ｂのうち一方の
圧電素子２ａを振動駆動用として、もう一方の圧電素子
２ｂを振動検出用として、貼り付けられた音叉型振動子
１に位相調整回路３及び増幅回路４を接続している。
いて説明する。２つの圧電素子２ａ，２ｂのうち一方の
圧電素子２ａを振動駆動用として、もう一方の圧電素子
２ｂを振動検出用として、貼り付けられた音叉型振動子
１に位相調整回路３及び増幅回路４を接続している。
【０００５】最初に増幅回路４から出力された振幅１０
［ｖ］，周波数１．４ｋＨｚの正弦波信号で振動駆動用
の圧電素子２ａを駆動し、それらにより音叉型振動子１
を振動させている。
［ｖ］，周波数１．４ｋＨｚの正弦波信号で振動駆動用
の圧電素子２ａを駆動し、それらにより音叉型振動子１
を振動させている。
【０００６】次に振動検出用の圧電素子２ｂからは振幅
１［ｖ］，周波数１．４ｋＨｚ、位相駆動信号に比較し
て１８０度遅れた信号が出力される。次に位相調整回路
３によって信号位相を１８０度進めて増幅回路４で電圧
利得１０倍の増幅を行い、振動駆動用の圧電素子２ａに
印加することによって自励振駆動を行っている。
１［ｖ］，周波数１．４ｋＨｚ、位相駆動信号に比較し
て１８０度遅れた信号が出力される。次に位相調整回路
３によって信号位相を１８０度進めて増幅回路４で電圧
利得１０倍の増幅を行い、振動駆動用の圧電素子２ａに
印加することによって自励振駆動を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の音叉型振動子は
振動素子や圧電素子の形状のバラツキ、そして振動素子
と圧電素子との接合具合のバラツキ、圧電素子の圧電定
数の温度変化及び経時変化等により音叉型振動子の電気
的特性が変化し、音叉型振動子の駆動信号の大きさが変
化してくるという問題点があった。
振動素子や圧電素子の形状のバラツキ、そして振動素子
と圧電素子との接合具合のバラツキ、圧電素子の圧電定
数の温度変化及び経時変化等により音叉型振動子の電気
的特性が変化し、音叉型振動子の駆動信号の大きさが変
化してくるという問題点があった。
【０００８】図７は従来の自励振時の駆動電圧の温度特
性の説明図である。同図に示すように温度変化によって
圧電素子の駆動電圧が変化してくるという問題があっ
た。従来の音叉型振動子においては駆動信号が小さいと
十分な振幅が得られず、逆に電源電圧を越えるような駆
動信号に増幅しようとすると共振周波数の高調波成分の
信号が圧電素子に印加され、数次の高調波成分の振動音
が発生してくるという問題があった。図８は人間の可聴
範囲と音圧レベルの関係の説明図である。
性の説明図である。同図に示すように温度変化によって
圧電素子の駆動電圧が変化してくるという問題があっ
た。従来の音叉型振動子においては駆動信号が小さいと
十分な振幅が得られず、逆に電源電圧を越えるような駆
動信号に増幅しようとすると共振周波数の高調波成分の
信号が圧電素子に印加され、数次の高調波成分の振動音
が発生してくるという問題があった。図８は人間の可聴
範囲と音圧レベルの関係の説明図である。
【０００９】本発明は、音叉型振動子及びそれを駆動さ
せる回路手段とを適切に設定することにより数次の高調
波成分を除去し、良好なる性能を有した圧電振動装置の
提供を目的とする。
せる回路手段とを適切に設定することにより数次の高調
波成分を除去し、良好なる性能を有した圧電振動装置の
提供を目的とする。
【００１０】又更に本発明は、良好なる性能が得られる
圧電振動装置の提供を目的とする。
圧電振動装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電振動装置
は、 （１）振動素子の一方の側面に振動駆動用の圧電素子を
設け、他方の側面に振動検出用の圧電素子を設けた音叉
型振動子で該振動駆動用の圧電素子を駆動させ、このと
き該振動検出用の圧電素子から得られる出力信号から回
路手段により該振動素子の共振周波数と略同じ周波数の
信号を選別し、該選別信号を基に該振動駆動用の圧電素
子を駆動させるようにしていることを特徴としている。
は、 （１）振動素子の一方の側面に振動駆動用の圧電素子を
設け、他方の側面に振動検出用の圧電素子を設けた音叉
型振動子で該振動駆動用の圧電素子を駆動させ、このと
き該振動検出用の圧電素子から得られる出力信号から回
路手段により該振動素子の共振周波数と略同じ周波数の
信号を選別し、該選別信号を基に該振動駆動用の圧電素
子を駆動させるようにしていることを特徴としている。
【００１２】特に、 （１−１）前記振動素子の共振周波数を人の最小可聴限
の音圧レベルが０ｄＢより高い周波数の範囲内となるよ
うに構成していること。 （１−２）前記振動素子の共振周波数を１．５〜５ｋＨ
ｚの範囲外となるように構成したこと。 （１−３）前記回路手段は電圧リミッタ回路、周波数フ
ィルタ回路、そして電圧利得回路を有していること。 （１−４）前記回路手段は周波数フィルタ回路と電圧自
動利得回路とを有していること。 等を特徴としている。
の音圧レベルが０ｄＢより高い周波数の範囲内となるよ
うに構成していること。 （１−２）前記振動素子の共振周波数を１．５〜５ｋＨ
ｚの範囲外となるように構成したこと。 （１−３）前記回路手段は電圧リミッタ回路、周波数フ
ィルタ回路、そして電圧利得回路を有していること。 （１−４）前記回路手段は周波数フィルタ回路と電圧自
動利得回路とを有していること。 等を特徴としている。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の圧電振動装置の要部概略図、
図２は図１の音叉型振動子の等価回路、図３は図１の各
点における信号電圧波形を示している。
図２は図１の音叉型振動子の等価回路、図３は図１の各
点における信号電圧波形を示している。
【００１４】図中１は音叉型振動子であり、振動素子１
ａに振動駆動用の圧電素子２ａと振動検出用の圧電素子
２ｂとを紫外線硬化型の接着剤で貼付して構成してい
る。
ａに振動駆動用の圧電素子２ａと振動検出用の圧電素子
２ｂとを紫外線硬化型の接着剤で貼付して構成してい
る。
【００１５】本実施例では音叉型振動子の構成として共
振周波数ｆｓ＝０．９ｋＨｚの振動素子１ａと圧電素子
２ａ，２ｂとして材質，商品名Ｎ−２１（ＴＯＫＩＮ社
製）の、大きさ１０．０×３．０×０．２のものを用い
ている（図８より、特に１．５〜５ｋＨｚにおいて最小
可聴限の音圧レベルが０ｄＢよりも小さく、音が聞こえ
やすいことが分かる。そこで、音叉型振動子の共振周波
数ｆｓを音叉型振動子の振動音が聞こえにくいように、
この範囲を避けて周波数を０．９ｋＨｚに設定してい
る。）。
振周波数ｆｓ＝０．９ｋＨｚの振動素子１ａと圧電素子
２ａ，２ｂとして材質，商品名Ｎ−２１（ＴＯＫＩＮ社
製）の、大きさ１０．０×３．０×０．２のものを用い
ている（図８より、特に１．５〜５ｋＨｚにおいて最小
可聴限の音圧レベルが０ｄＢよりも小さく、音が聞こえ
やすいことが分かる。そこで、音叉型振動子の共振周波
数ｆｓを音叉型振動子の振動音が聞こえにくいように、
この範囲を避けて周波数を０．９ｋＨｚに設定してい
る。）。
【００１６】次に本実施例における音叉型振動子の自励
振時における電圧波形の流れについて説明する。ＢＰＦ
型の増幅器７からの振幅１０［ｖ］，周波数０．９ｋＨ
ｚの正弦波の一定の電圧幅の信号電圧で振動駆動用の
圧電素子２ａを駆動させている。これにより音叉型振動
子１は振動する。即ち、振動素子１ａの共振周波数ｆｓ
と同じ周波数で振動駆動用の圧電素子２ａを駆動してい
る。
振時における電圧波形の流れについて説明する。ＢＰＦ
型の増幅器７からの振幅１０［ｖ］，周波数０．９ｋＨ
ｚの正弦波の一定の電圧幅の信号電圧で振動駆動用の
圧電素子２ａを駆動させている。これにより音叉型振動
子１は振動する。即ち、振動素子１ａの共振周波数ｆｓ
と同じ周波数で振動駆動用の圧電素子２ａを駆動してい
る。
【００１７】次いで振動検出用の圧電素子２ｂからは振
幅１［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧に対して
１８０度位相が反転した正弦波の信号電圧が出力す
る。このときの位相は位相調整用抵抗５の抵抗値Ｒｏと
図２に示す等価回路によって決定している。増幅回路６
は電圧利得５０倍の反転増幅器より成り、ツェナダイオ
ード６ａの作用により５［ｖ］のリミッタ回路（電圧リ
ミッタ回路）にもなっている。圧電素子２からの信号電
圧は増幅回路５により増幅と位相反転を行い、振幅５
［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧として出力し
ている。
幅１［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧に対して
１８０度位相が反転した正弦波の信号電圧が出力す
る。このときの位相は位相調整用抵抗５の抵抗値Ｒｏと
図２に示す等価回路によって決定している。増幅回路６
は電圧利得５０倍の反転増幅器より成り、ツェナダイオ
ード６ａの作用により５［ｖ］のリミッタ回路（電圧リ
ミッタ回路）にもなっている。圧電素子２からの信号電
圧は増幅回路５により増幅と位相反転を行い、振幅５
［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧として出力し
ている。
【００１８】ＢＰＦ型の増幅器７は周波数フィルタ回路
と電圧利得回路の作用を含む増幅器であり、電圧利得２
倍で中心周波数０．９ｋＨｚ，Ｑ＝７のバンドパスフィ
ルタにもなっている。
と電圧利得回路の作用を含む増幅器であり、電圧利得２
倍で中心周波数０．９ｋＨｚ，Ｑ＝７のバンドパスフィ
ルタにもなっている。
【００１９】増幅回路６からの信号電圧はＢＰＦ型の
増幅器７により高調波成分を除去し、増幅して信号電圧
としている。これにより音叉型振動子が安定した増幅
を得られるようにして数次の高調波の振動を防止してい
る。
増幅器７により高調波成分を除去し、増幅して信号電圧
としている。これにより音叉型振動子が安定した増幅
を得られるようにして数次の高調波の振動を防止してい
る。
【００２０】このように本実施例では振動駆動用の圧電
素子の駆動信号の周波数成分として人の最小可聴限の音
圧レベルが、０ｄＢより高い周波数のみで構成するよう
にしている。これにより圧電素子２ａに印加するときの
高調波成分の振動音が聞こえないようにしている。
素子の駆動信号の周波数成分として人の最小可聴限の音
圧レベルが、０ｄＢより高い周波数のみで構成するよう
にしている。これにより圧電素子２ａに印加するときの
高調波成分の振動音が聞こえないようにしている。
【００２１】図４は本発明の実施例２の要部ブロック図
である。本実施例では音叉型振動子１を共振周波数ｆｓ
＝０．９ｋＨｚの振動素子１ａに材質，商品名Ｎ−２１
（ＴＯＫＩＮ社製）の、大きさ１０×３×０．２の２つ
の圧電素子２ａ，２ｂを紫外線硬化型の接着剤で貼付し
て構成している。
である。本実施例では音叉型振動子１を共振周波数ｆｓ
＝０．９ｋＨｚの振動素子１ａに材質，商品名Ｎ−２１
（ＴＯＫＩＮ社製）の、大きさ１０×３×０．２の２つ
の圧電素子２ａ，２ｂを紫外線硬化型の接着剤で貼付し
て構成している。
【００２２】周波数フィルタ回路と電圧自動利得回路を
含む利得調整回路９からの振幅１０［ｖ］，周波数０．
９ｋＨｚの正弦波の一定電圧幅の信号電圧で振動駆動用
の圧電素子２ａを駆動させて、振動素子１ａを振動させ
ている。位相調整回路３は振動検出用の圧電素子２ｂか
ら出力される駆動電圧に対して１８０度位相が反転した
振幅１［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧を利得調
整回路９に入力している。
含む利得調整回路９からの振幅１０［ｖ］，周波数０．
９ｋＨｚの正弦波の一定電圧幅の信号電圧で振動駆動用
の圧電素子２ａを駆動させて、振動素子１ａを振動させ
ている。位相調整回路３は振動検出用の圧電素子２ｂか
ら出力される駆動電圧に対して１８０度位相が反転した
振幅１［ｖ］，周波数０．９ｋＨｚの信号電圧を利得調
整回路９に入力している。
【００２３】利得調整回路９はＦＥＴトランジスタの電
圧制御抵抗特性を利用しており、ＦＥＴのゲートソース
間電圧を変化させることによって利得を調整している。
半波整流回路８は利得調整回路９で増幅し、出力された
電圧を半波整流して、その電圧をＦＥＴのゲートソース
間電圧に印加している。
圧制御抵抗特性を利用しており、ＦＥＴのゲートソース
間電圧を変化させることによって利得を調整している。
半波整流回路８は利得調整回路９で増幅し、出力された
電圧を半波整流して、その電圧をＦＥＴのゲートソース
間電圧に印加している。
【００２４】本実施例ではこのように、半波整流回路８
の利得調整回路９へのフィードバックにより実施例１と
同様に音叉型振動子１が安定した振幅を得られるように
して数次の高調波の振動を防止している。
の利得調整回路９へのフィードバックにより実施例１と
同様に音叉型振動子１が安定した振幅を得られるように
して数次の高調波の振動を防止している。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、音叉型振
動子及びそれを駆動させる回路手段とを適切に設定する
ことにより数次の高調波成分を除去し、良好なる性能を
有した圧電振動装置を達成することができる。
動子及びそれを駆動させる回路手段とを適切に設定する
ことにより数次の高調波成分を除去し、良好なる性能を
有した圧電振動装置を達成することができる。
【００２６】この他、音叉型振動子の共振周波数が最小
可聴限の音圧レベルが０ｄＢより高い周波数の範囲内又
は１．５〜５ｋＨｚの範囲外となるように振動素子を設
けることにより良好なる性能が得られる圧電振動装置を
達成することができる。
可聴限の音圧レベルが０ｄＢより高い周波数の範囲内又
は１．５〜５ｋＨｚの範囲外となるように振動素子を設
けることにより良好なる性能が得られる圧電振動装置を
達成することができる。
【図１】本発明の実施例１の音叉型振動子及び駆動回路
の説明図
の説明図
【図２】本発明の実施例１の音叉型振動子の等価回路の
説明図
説明図
【図３】本発明の図１の各点，，における信号電
圧波形の説明図
圧波形の説明図
【図４】本発明の実施例２の音叉型振動子及び駆動回路
の説明図
の説明図
【図５】従来の音叉型振動子の説明図
【図６】従来の音叉型振動子及び駆動回路の説明図
【図７】従来の回路での温度変化時の駆動信号の説明図
【図８】人間の可聴範囲と音圧レベルの関係の説明図
１ 音叉型振動子 ２ａ，２ｂ 圧電素子 ３ 位相調整回路 ４ 増幅回路 ５ 位相調整用抵抗 ６ 増幅回路 ７ ＢＰＦ型の増幅器 ８ 半波整流回路
Claims (5)
- 【請求項１】 振動素子の一方の側面に振動駆動用の圧
電素子を設け、他方の側面に振動検出用の圧電素子を設
けた音叉型振動子で該振動駆動用の圧電素子を駆動さ
せ、このとき該振動検出用の圧電素子から得られる出力
信号から回路手段により該振動素子の共振周波数と略同
じ周波数の信号を選別し、該選別信号を基に該振動駆動
用の圧電素子を駆動させるようにしていることを特徴と
する圧電振動装置。 - 【請求項２】 前記振動素子の共振周波数を人の最小可
聴限の音圧レベルが０ｄＢより高い周波数の範囲内とな
るように構成していることを特徴とする請求項１の圧電
振動装置。 - 【請求項３】 前記振動素子の共振周波数を１．５〜５
ｋＨｚの範囲外となるように構成したことを特徴とする
請求項１の圧電振動装置。 - 【請求項４】 前記回路手段は電圧リミッタ回路、周波
数フィルタ回路、そして電圧利得回路を有していること
を特徴とする請求項１，２又は３の圧電振動装置。 - 【請求項５】 前記回路手段は周波数フィルタ回路と電
圧自動利得回路とを有していることを特徴とする請求項
１，２又は３の圧電振動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13843095A JPH08307152A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 圧電振動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13843095A JPH08307152A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 圧電振動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307152A true JPH08307152A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15221794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13843095A Pending JPH08307152A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 圧電振動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08307152A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103439620A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置及检测方法 |
-
1995
- 1995-05-12 JP JP13843095A patent/JPH08307152A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103439620A (zh) * | 2013-08-28 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置及检测方法 |
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Legal Events
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