JPH08318220A - 超音波発生用圧電振動子の駆動回路 - Google Patents
超音波発生用圧電振動子の駆動回路Info
- Publication number
- JPH08318220A JPH08318220A JP12525795A JP12525795A JPH08318220A JP H08318220 A JPH08318220 A JP H08318220A JP 12525795 A JP12525795 A JP 12525795A JP 12525795 A JP12525795 A JP 12525795A JP H08318220 A JPH08318220 A JP H08318220A
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- JP
- Japan
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- vibrator
- ultrasonic wave
- piezo
- piezoelectric vibrator
- pulse voltage
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 可聴周波数帯で間欠的に超音波発生用圧電振
動子にパルス電圧を印加した際に発生するクリック音の
音圧を低減することにある。 【構成】 超音波発生用の圧電振動子1の駆動開始か
ら、トランジスタ6をオンとして、圧電振動子1に並列
に設けられたCR時定数回路7のコンデンサ71を充電
していき、圧電振動子1を駆動するパルス電圧の電圧値
を徐々に特定の値まで増加させる。このため、駆動開始
時の圧電振動子1に生じる力は小さく、超音波発生用圧
電振動子を可聴周波数帯で間欠的に駆動させたときに発
生するクリック音の音圧を低減することができる。
動子にパルス電圧を印加した際に発生するクリック音の
音圧を低減することにある。 【構成】 超音波発生用の圧電振動子1の駆動開始か
ら、トランジスタ6をオンとして、圧電振動子1に並列
に設けられたCR時定数回路7のコンデンサ71を充電
していき、圧電振動子1を駆動するパルス電圧の電圧値
を徐々に特定の値まで増加させる。このため、駆動開始
時の圧電振動子1に生じる力は小さく、超音波発生用圧
電振動子を可聴周波数帯で間欠的に駆動させたときに発
生するクリック音の音圧を低減することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波発生用圧電振動子
の駆動回路に関するものである。
の駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、物体の検知方式として超音波パル
ス方式が知られており、これは、例えば、25msの周期
で0.5ms程度の期間だけ超音波を発生し、物体からの
反射波を受信することで物体を検知するものである。こ
の種の超音波センサに用いられる超音波発生用圧電振動
子の駆動回路としては、例えば、図4に示すようなもの
がある。これは、電源端子VCC、GND間にアナログス
イッチs1、s2を直列に接続し、アナログスイッチs
1、s2の接続点と、同様に電源端子VCC、GND間に
直列に接続されたアナログスイッチs3、s4の接続点
との間に超音波発生用の圧電振動子41を接続してあ
る。また、42は基準信号源であり、40KHzの基準信
号を発生する。この基準信号はANDゲート43に入力
されるとともに、インバータi1を介してANDゲート
44に入力される。さらに、分周回路45に供給されて
40Hzに分周された後ANDゲート46に入力される。
また、分周回路45の出力は単安定マルチバイブレータ
47をトリガし、パルス幅0.5msのパルスをANDゲ
ート46に出力させる。これにより、端子4A、4B、
4Cからは図5に示すような信号が発生する。端子4B
の信号はアナログスイッチs2をスイッチングするとと
もに、インバータi2を介してアナログスイッチs1を
スイッチングする。同様に端子4Cの信号はアナログス
イッチs4をスイッチングするとともに、インバータi
3を介してアナログスイッチs3をスイッチングする。
これにより、アナログスイッチs1、s4とアナログス
イッチs2、s3とは交互にオン、オフとなり、圧電振
動子41の両端を電源端子VCC、GNDに交互に接続さ
れ、圧電振動子41の両端には図5の4D−4Eに示す
ように交流のパルス電圧が印加され、圧電振動子41は
駆動され、超音波が発生される。
ス方式が知られており、これは、例えば、25msの周期
で0.5ms程度の期間だけ超音波を発生し、物体からの
反射波を受信することで物体を検知するものである。こ
の種の超音波センサに用いられる超音波発生用圧電振動
子の駆動回路としては、例えば、図4に示すようなもの
がある。これは、電源端子VCC、GND間にアナログス
イッチs1、s2を直列に接続し、アナログスイッチs
1、s2の接続点と、同様に電源端子VCC、GND間に
直列に接続されたアナログスイッチs3、s4の接続点
との間に超音波発生用の圧電振動子41を接続してあ
る。また、42は基準信号源であり、40KHzの基準信
号を発生する。この基準信号はANDゲート43に入力
されるとともに、インバータi1を介してANDゲート
44に入力される。さらに、分周回路45に供給されて
40Hzに分周された後ANDゲート46に入力される。
また、分周回路45の出力は単安定マルチバイブレータ
47をトリガし、パルス幅0.5msのパルスをANDゲ
ート46に出力させる。これにより、端子4A、4B、
4Cからは図5に示すような信号が発生する。端子4B
の信号はアナログスイッチs2をスイッチングするとと
もに、インバータi2を介してアナログスイッチs1を
スイッチングする。同様に端子4Cの信号はアナログス
イッチs4をスイッチングするとともに、インバータi
3を介してアナログスイッチs3をスイッチングする。
これにより、アナログスイッチs1、s4とアナログス
イッチs2、s3とは交互にオン、オフとなり、圧電振
動子41の両端を電源端子VCC、GNDに交互に接続さ
れ、圧電振動子41の両端には図5の4D−4Eに示す
ように交流のパルス電圧が印加され、圧電振動子41は
駆動され、超音波が発生される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すものでは、圧電振動子41は可聴周波数帯である4
0Hzで間欠的に駆動され、駆動開始とともに急激に電圧
が印加されるためにクリック音を発生する。このため、
静かな部屋等で用いられる場合は耳障りなものとなる。
示すものでは、圧電振動子41は可聴周波数帯である4
0Hzで間欠的に駆動され、駆動開始とともに急激に電圧
が印加されるためにクリック音を発生する。このため、
静かな部屋等で用いられる場合は耳障りなものとなる。
【0004】そこで、本発明の目的は可聴周波数帯で間
欠的に超音波発生用圧電振動子にパルス電圧を印加した
際に発生するクリック音の音圧を低減することにある。
欠的に超音波発生用圧電振動子にパルス電圧を印加した
際に発生するクリック音の音圧を低減することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】超音波発生用圧電振動子
の駆動回路において、パルス電圧を印加されることによ
り駆動される超音波発生用圧電振動子と、上記パルス電
圧の電圧値を印加開始より徐々に増加させていく制御回
路とを設けることにより上記目的を達成する。また、上
記制御回路は、上記パルス電圧の印加開始に伴って充電
されるCR時定数回路を有し、この時定数回路の充電電
圧と上記パルス電圧との合成電圧を上記超音波発生用圧
電振動子に印加するものであることが好ましい。
の駆動回路において、パルス電圧を印加されることによ
り駆動される超音波発生用圧電振動子と、上記パルス電
圧の電圧値を印加開始より徐々に増加させていく制御回
路とを設けることにより上記目的を達成する。また、上
記制御回路は、上記パルス電圧の印加開始に伴って充電
されるCR時定数回路を有し、この時定数回路の充電電
圧と上記パルス電圧との合成電圧を上記超音波発生用圧
電振動子に印加するものであることが好ましい。
【0006】
【実施例】次に、本発明の一実施例の超音波発生用圧電
振動子の駆動回路を説明する。図1は本例の構成を示す
電気回路図である。同図において、1は超音波発生用圧
電振動子としての圧電振動子であり、両端に超音波周波
数帯のパルス電圧を印加されることにより超音波を発生
する。また、S1〜S2はアナログスイッチであり、ア
ナログスイッチS1、S2は電源端子VCC、GND間に
後述するトランジスタを介して直列に接続してあり、ア
ナログスイッチS1、S2の接続点と、同様に電源端子
VCC、GND間に上記トランジスタを介して直列に接続
されたアナログスイッチS3、S4の接続点との間に圧
電振動子1を接続してあり、上記トランジスタがオンの
際、アナログスイッチS1、S4とアナログスイッチS
2、S3とが交互にオン、オフとなることにより、圧電
振動子1の両端を電源端子VCC、GND側の電位に交互
に接続し、圧電振動子41の両端に交流のパルス電圧を
印加するものである。2は基準信号源であり、40KHz
の基準信号を発生する。この基準信号が超音波の周波数
を決定する。
振動子の駆動回路を説明する。図1は本例の構成を示す
電気回路図である。同図において、1は超音波発生用圧
電振動子としての圧電振動子であり、両端に超音波周波
数帯のパルス電圧を印加されることにより超音波を発生
する。また、S1〜S2はアナログスイッチであり、ア
ナログスイッチS1、S2は電源端子VCC、GND間に
後述するトランジスタを介して直列に接続してあり、ア
ナログスイッチS1、S2の接続点と、同様に電源端子
VCC、GND間に上記トランジスタを介して直列に接続
されたアナログスイッチS3、S4の接続点との間に圧
電振動子1を接続してあり、上記トランジスタがオンの
際、アナログスイッチS1、S4とアナログスイッチS
2、S3とが交互にオン、オフとなることにより、圧電
振動子1の両端を電源端子VCC、GND側の電位に交互
に接続し、圧電振動子41の両端に交流のパルス電圧を
印加するものである。2は基準信号源であり、40KHz
の基準信号を発生する。この基準信号が超音波の周波数
を決定する。
【0007】3は分周回路であり、基準信号を40Hzに
分周する。この分周回路3の出力が間欠的に発生される
超音波の発生周期を決定し、ここでは、可聴周波数帯に
ある40Hzで間欠的に超音波を発生することとなる。
分周する。この分周回路3の出力が間欠的に発生される
超音波の発生周期を決定し、ここでは、可聴周波数帯に
ある40Hzで間欠的に超音波を発生することとなる。
【0008】4は単安定マルチバイブレータであり、分
周回路3の出力を受け、その立上がりでトリガされ、パ
ルス幅0.5msの信号を出力する。この単安定マルチバ
イブレータ4によりパルス電圧を圧電振動子1に印加す
る時間を決定される。
周回路3の出力を受け、その立上がりでトリガされ、パ
ルス幅0.5msの信号を出力する。この単安定マルチバ
イブレータ4によりパルス電圧を圧電振動子1に印加す
る時間を決定される。
【0009】5は単安定マルチバイブレータである。こ
れはその出力を通常“H”レベルとしてあり、分周回路
3の出力を受けてトリガされて一定時間“L”レベルの
信号を発生する。
れはその出力を通常“H”レベルとしてあり、分周回路
3の出力を受けてトリガされて一定時間“L”レベルの
信号を発生する。
【0010】6はトランジスタであり、電源端子VCCと
アナログスイッチS1、S3との間に接続され、ベース
に単安定マルチバイブレータ5からの出力を受け、この
出力が“L”レベルとなるとオンとなり、アナログスイ
ッチS1、S3と電源端子VCCとの間を導通させる。
アナログスイッチS1、S3との間に接続され、ベース
に単安定マルチバイブレータ5からの出力を受け、この
出力が“L”レベルとなるとオンとなり、アナログスイ
ッチS1、S3と電源端子VCCとの間を導通させる。
【0011】7はCR時定数回路であり、コンデンサ7
1と抵抗72とを並列に接続してなり、アナログスイッ
チS1、S3とトランジスタ6との間の接続点Eと、ア
ナログスイッチS2、S4と電源端子GNDとの間の接
続点Fとの間に接続されている。ここで、例えばコンデ
ンサ71の値は1μF、抵抗72の値は100Ωとす
る。これら、単安定マルチバイブレータ5、トランジス
タ6およびCR時定数回路7より超音波発生用圧電振動
子に印加されるパルス電圧の電圧値を印加開始より徐々
に増加させていく制御回路は構成される。
1と抵抗72とを並列に接続してなり、アナログスイッ
チS1、S3とトランジスタ6との間の接続点Eと、ア
ナログスイッチS2、S4と電源端子GNDとの間の接
続点Fとの間に接続されている。ここで、例えばコンデ
ンサ71の値は1μF、抵抗72の値は100Ωとす
る。これら、単安定マルチバイブレータ5、トランジス
タ6およびCR時定数回路7より超音波発生用圧電振動
子に印加されるパルス電圧の電圧値を印加開始より徐々
に増加させていく制御回路は構成される。
【0012】8〜10はANDゲートであり、11〜1
3はインバータである。
3はインバータである。
【0013】次に、以上のように構成される本例の動作
について図2の波形図を参照しながら説明する。基準信
号源2からは40KHzの基準信号が出力されている。こ
の基準信号はANDゲート8に出力されると共に、イン
バータ11を介してANDゲート9に出力されている。
さらに、この基準信号は分周回路3を介して40Hzに分
周された後、ANDゲート10および単安定マルチバイ
ブレータ4、5に出力されている。図2Aに示すよう
に、分周回路3からの信号の立上がりにより、単安定マ
ルチバイブレータ4が“H”に立ち上がり、ANDゲー
ト10の出力側の端子Aが立ち上がると、ANDゲート
8、9が開き端子B、Cからは図2B、Cに示すように
40KHzの互いに反転した信号が出力される。端子Bの
信号によりアナログスイッチS2がスイッチングされる
とともに、インバータ12を介してアナログスイッチS
1がスイッチングされる。同様に端子Cの信号によりア
ナログスイッチS4がスイッチングされるとともに、イ
ンバータ13を介してアナログスイッチS3がスイッチ
ングされる。これにより、アナログスイッチs1、s4
とアナログスイッチs2、s3とは交互にオン、オフと
なり、圧電振動子1の両端を端子E、F間に交互に接続
する。
について図2の波形図を参照しながら説明する。基準信
号源2からは40KHzの基準信号が出力されている。こ
の基準信号はANDゲート8に出力されると共に、イン
バータ11を介してANDゲート9に出力されている。
さらに、この基準信号は分周回路3を介して40Hzに分
周された後、ANDゲート10および単安定マルチバイ
ブレータ4、5に出力されている。図2Aに示すよう
に、分周回路3からの信号の立上がりにより、単安定マ
ルチバイブレータ4が“H”に立ち上がり、ANDゲー
ト10の出力側の端子Aが立ち上がると、ANDゲート
8、9が開き端子B、Cからは図2B、Cに示すように
40KHzの互いに反転した信号が出力される。端子Bの
信号によりアナログスイッチS2がスイッチングされる
とともに、インバータ12を介してアナログスイッチS
1がスイッチングされる。同様に端子Cの信号によりア
ナログスイッチS4がスイッチングされるとともに、イ
ンバータ13を介してアナログスイッチS3がスイッチ
ングされる。これにより、アナログスイッチs1、s4
とアナログスイッチs2、s3とは交互にオン、オフと
なり、圧電振動子1の両端を端子E、F間に交互に接続
する。
【0014】また、単安定マルチバイブレータ4が
“H”レベルとなるのと同時に図2Dに示すように単安
定マルチバイブレータ5は“L”レベルに立ち下がる。
これにより、トランジスタ6がオンとなり、CR時定数
回路7のコンデンサ71の充電が開始され、端子Eの電
圧は図2Eに示すようにコンデンサ71の時定数によっ
て徐々に増加する。
“H”レベルとなるのと同時に図2Dに示すように単安
定マルチバイブレータ5は“L”レベルに立ち下がる。
これにより、トランジスタ6がオンとなり、CR時定数
回路7のコンデンサ71の充電が開始され、端子Eの電
圧は図2Eに示すようにコンデンサ71の時定数によっ
て徐々に増加する。
【0015】このため、端子Eの電圧値の増加ととも
に、圧電振動子1の両端に印加される交流のパルス電圧
は図2E−Fに示すようにその振幅値を増加させる。こ
のパルス電圧により圧電振動子1は駆動されて超音波が
発生される。ここで、パルス電圧はコンデンサ71の時
定数に依って徐々に増加する。
に、圧電振動子1の両端に印加される交流のパルス電圧
は図2E−Fに示すようにその振幅値を増加させる。こ
のパルス電圧により圧電振動子1は駆動されて超音波が
発生される。ここで、パルス電圧はコンデンサ71の時
定数に依って徐々に増加する。
【0016】次に、単安定マルチバイブレータ5が
“H”に立ち上がると、トランジスタ6がオフとなり、
コンデンサ71に充電された電荷は抵抗72を介して放
電される。これにより、パルス電圧の振幅値は徐々に低
降する。次に、単安定マルチバイブレータ4が“L”に
立ち下がると、ANDゲート10の出力側の端子Aも立
ち下がってANDゲート8、9が閉じ、端子B、Cから
の信号は途絶える。これにより、アナログスイッチS1
〜S4は総てオフとなり、圧電振動子1の駆動は停止さ
れる。
“H”に立ち上がると、トランジスタ6がオフとなり、
コンデンサ71に充電された電荷は抵抗72を介して放
電される。これにより、パルス電圧の振幅値は徐々に低
降する。次に、単安定マルチバイブレータ4が“L”に
立ち下がると、ANDゲート10の出力側の端子Aも立
ち下がってANDゲート8、9が閉じ、端子B、Cから
の信号は途絶える。これにより、アナログスイッチS1
〜S4は総てオフとなり、圧電振動子1の駆動は停止さ
れる。
【0017】以上の動作を繰り返すことによって25ms
周期で0.5ms間、圧電振動子1は駆動されて超音波を
発生するのである。また、上述のように本例では、パル
ス電圧を徐々に増加させるため、駆動開始の際に圧電振
動子1から生ずるクリック音の音圧は従来のものと比べ
て低減される。例えば、上記のようにコンデンサ71、
抵抗72の値を定めた場合、クリック音の音圧は半分程
度に低減された。
周期で0.5ms間、圧電振動子1は駆動されて超音波を
発生するのである。また、上述のように本例では、パル
ス電圧を徐々に増加させるため、駆動開始の際に圧電振
動子1から生ずるクリック音の音圧は従来のものと比べ
て低減される。例えば、上記のようにコンデンサ71、
抵抗72の値を定めた場合、クリック音の音圧は半分程
度に低減された。
【0018】また、上記実施例では、CR時定数回路7
をアナログスイッチS1、S3とトランジスタ6との間
の接続点Eと、アナログスイッチS2、S4と電源端子
GNDとの間の接続点Fとの間に並列して設けたが、こ
れに限るものではない。例えば、各アナログスイッチの
オンの際に圧電振動子1と電源ラインとを結ぶライン上
であれば、いずれに設けてもよく、例えば、図3に示す
ように、構成しても上記実施例と同様の動作により同様
の作用、効果を奏する。なお、図3において、図1と同
様の構成要素は同様の番号で示してある。
をアナログスイッチS1、S3とトランジスタ6との間
の接続点Eと、アナログスイッチS2、S4と電源端子
GNDとの間の接続点Fとの間に並列して設けたが、こ
れに限るものではない。例えば、各アナログスイッチの
オンの際に圧電振動子1と電源ラインとを結ぶライン上
であれば、いずれに設けてもよく、例えば、図3に示す
ように、構成しても上記実施例と同様の動作により同様
の作用、効果を奏する。なお、図3において、図1と同
様の構成要素は同様の番号で示してある。
【0019】また、上記実施例では、コンデンサ72の
時定数により、圧電振動子1を駆動するパルス電圧の増
加特性を決定したが、これに限るものではない。例え
ば、図示しないが、図4に示したものにおいて、予めR
OM等に納められた増加曲線データを圧電振動子の駆動
開始に同期してD/A変換して出力するD/Aコンバー
タを設け、その出力を電源端子VCCに乗算させるなどと
してパルス電圧の増加特性を決定してもよい。
時定数により、圧電振動子1を駆動するパルス電圧の増
加特性を決定したが、これに限るものではない。例え
ば、図示しないが、図4に示したものにおいて、予めR
OM等に納められた増加曲線データを圧電振動子の駆動
開始に同期してD/A変換して出力するD/Aコンバー
タを設け、その出力を電源端子VCCに乗算させるなどと
してパルス電圧の増加特性を決定してもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、超音波発生用圧電振動
子の駆動開始から、超音波発生用圧電振動子を駆動する
パルス電圧の電圧値を徐々に増加させるため、超音波発
生用圧電振動子を可聴周波数帯で間欠的に駆動させたと
きに発生するクリック音の音圧を低減することができ
る。
子の駆動開始から、超音波発生用圧電振動子を駆動する
パルス電圧の電圧値を徐々に増加させるため、超音波発
生用圧電振動子を可聴周波数帯で間欠的に駆動させたと
きに発生するクリック音の音圧を低減することができ
る。
【図1】本発明の一実施例の構成を示す電気回路図。
【図2】図1の動作説明のための波形図。
【図3】一実施例の一部を変更した例を示す電気回路
図。
図。
【図4】従来技術の構成を示す電気回路図。
【図5】図4の動作説明のための波形図。
1 圧電振動子(超音波発生用圧電振動子) 5 単安定マルチバイブレータ(制御回路) 6 トランジスタ(制御回路) 7 CR時定数回路(制御回路)
Claims (2)
- 【請求項1】 パルス電圧を印加されることにより駆動
される超音波発生用圧電振動子と、 上記パルス電圧の電圧値を印加開始より徐々に増加させ
ていく制御回路とを設けたことを特徴とする超音波発生
用圧電振動子の駆動回路。 - 【請求項2】 上記制御回路は、上記パルス電圧の印加
開始に伴って充電されるCR時定数回路を有し、この時
定数回路の充電電圧と上記パルス電圧との合成電圧を上
記超音波発生用圧電振動子に印加するものであることを
特徴とする請求項1記載の超音波発生用圧電振動子の駆
動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12525795A JPH08318220A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 超音波発生用圧電振動子の駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12525795A JPH08318220A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 超音波発生用圧電振動子の駆動回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08318220A true JPH08318220A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14905629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12525795A Pending JPH08318220A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 超音波発生用圧電振動子の駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08318220A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020163312A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本アビオニクス株式会社 | 超音波振動子駆動回路及び超音波溶着装置 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP12525795A patent/JPH08318220A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020163312A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本アビオニクス株式会社 | 超音波振動子駆動回路及び超音波溶着装置 |
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