JPH03276191A

JPH03276191A - 警音装置

Info

Publication number: JPH03276191A
Application number: JP2075459A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Takasugi; 高杉　和秀; Shigeo Morisugi; 森杉　茂雄; Toshiaki Teraoka; 寺岡　利昭; Kunio Kajiwara; 邦夫梶原
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-06
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JP3310279B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、圧電素子などの電気音響変換器を用いた警音
装置に関するものである。

（発明の背景）警報用ブザーとして音圧の高い圧電セラミックスなどの
圧電素子が従来より用いられている。このような圧電素
子には自励振方式のものと他励振方式のものとがある。

自励振方式のものは発音体自身の一部を発音体自身の変
形を検出するセンサとし、このセンサの出力によって直
流印加電圧を断続して発音させるものである。従ってこ
の場合には、圧電素子自身あるいはこれを取付けた共鳴
箱を含む全体の共振周波数で圧電素子は振動することに
なる。すなわち警報音はこの共振周波数のみを含むもの
となり、刺激的で、潤いに欠ける音となる。このため自
動二輪車などの車両の警報器としては適さない音となる
。

また他励振方式は、発振回路が発生する所定の単一周波
数の断続電気信号を圧電素子に印加し、この周波数で圧
電素子を振動させるものである。

従ってこの場合も警報音は単一周波数となり、前記自励
振方式のものと同様な問題がある６また自励振方式の場
合には発振回路の製品のバラツキのため、発振回路が発
生する周波数と圧電素子の共振周波数とが異なる場合が
ある。その場合には音量が小さくなり発振回路を調整し
て音量を調整するなどの必要が生じるという問題もあっ
た。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、電
気音響変換器が発生する警報音を刺激的でなく潤いを持
ったものとして音質を向上させ、車両用の警報器にも使
用できるようにすると共に、自励振方式の場合には発振
回路の製品のバラツキによる音量のバラツキを小さくで
きる警音装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明によればこの目的は、電気音響変換器に断続する
電気信号を印加して発音させる警音装置において、前記
電気音響変換器に供給する電気信号は、所定の中心周波
数と、この中心周波数に近接した異なる複数の周波数と
を含むことを特徴とする警音装置により達成される。

ここに自励振方式の場合には、印加電圧を一定周期で繰
り返す同一波形とすることにより、共振周波数を含む離
散的な複数の周波数信号を印加することができる。

また他励振方式の場合には、印加電圧の周波数を中心周
波数を中心にして所定範囲内で往復変動させることがで
きる。

（実施例）第１図は自励振方式の一実施例の回路図、第２図はその
各部電圧波形図、第３図は警報音の音圧の周波数スペク
トル図である。

第１図で符号１０は短形波発生回路である。電池１２の
電圧はスイッチ１４を介し、抵抗１６．１８で分圧され
てオペアンプ２０の非反転入力端に入力される。オペア
ンプ２０の反転入力端と接地との間にはコンデンサ２２
が接続され、このコンデンサ２２の反接地端にはオペア
ンプ２０の出力端からの充電電流がダイオード２４、可
変抵抗２６を介して供給される。またコンデンサ２２の
放電電流は可変抵抗２８、ダイオード３０を介してオペ
アンプ２０の出力端に導かれるように接続されている。

この結果コンデンサ２２の放電状態ではオペアンプ２０
の出力端は所定電圧のＨレベルになり、この出力端から
電流はダイオード２４、抵抗２６を通ってコンデンサ２
２に導かれ、このコンデンサ２２の充電電圧が上昇して
ゆく。この充電電圧が抵抗１６．１８の分圧電圧を超え
るとオペアンプ２０の出力端電圧が反転してＬレベルに
なる。すると今度はコンデンサ２２は逆に抵抗２８、ダ
イオード３０を介して放電される。コンデンサ２２の電
圧が抵抗１６．１８の分圧電圧以下になると、オペアン
プ２０の出力端はＨレベルに反転する。この結果オペア
ンプ２０の出力端電圧Ｖ、は第２図に示すように例えば
１００Ｈ，の一定周期で繰り返す短形波Ａとなる。ここ
にこの短形波Ａのデユーティ比は抵抗２６．２８により
制御可能である。

この短形波Ａは結合トランス３２、スイッチングトラン
ジスタ３４を介して、電気音響変換器としての圧電素子
３６の駆動回路３８に供給される。駆動回路３８はＮＰ
Ｎトランジスタ４０を備え、このトランジスタ４０のコ
レクタ・エミッタ間に圧電素子３６の駆動電圧印加端子
が接続される。また圧電素子３６のセンサ端子はトラン
ジスタ４０のベースに接続されている。従って圧電素子
３６に電圧が印加されない状態ではセンサ端子電圧がＬ
レベルになり、この時にはトランジスタ４０はオフとな
っている。このためトランジスタ４０のコレクタ・エミ
ッタ間に一定の電圧が連続して印加された時には、この
電圧が圧電素子３６に加わり、この電圧により圧電素子
３６が歪む。

この歪みによりセンサ端子出力電圧がＨレベルに変化し
、トランジスタ４０がオンとなる。このため圧電素子３
６への印加電圧がなくなり、圧電素子３６は復帰する。

従ってセンサ端子電圧がＬレベルに復帰し、トランジス
タ４０は再びオフとなる。以上の動作を繰り返すことに
より圧電素子３６はその共振周波数ｆ。で振動を続ける
。この共振周波数ｆ。は圧電素子３６を共鳴箱に固定し
た場合には共鳴箱を含む全体の共振系の固有振動数ｆ。

であり、この周波数ｆ。は例えば約２．８ｋＨ２に設定
される。第２図のＢはトランジスタ４０に連続電圧を印
加した時の圧電素子３６の駆動電圧変化を示す。

ここに駆動回路３８には短形波Ａが入力されるから圧電
素子３６の印加電圧は第３図の離散した周波数成分を持
つことになる。すなわち短形波Ａは、フーリエ展開によ
り奇数項のみの級数に展開できるから、これを共振周波
数ｆ０に型梁させることにより、この共振周波数ｆ０を
中心として所定の周期間隔で離散する周波数成分に分け
ることができるからである。この離散した周波数成分の
大きさは、中心周波数ｆ０を中心にして離れるにつれフ
ーリエ展開した級数の係数の大きさと圧電素子の周波特
性に従って減少する。第３図は横軸にこの周波数ｆ　（
ａｚ）を、縦軸に音圧（ｄＢｌ　をとって示すものであ
る。

従って中心周波数ｆ。を中心とする３あるいは５つ程度
の周波数が音色に主として寄与し、音質の刺激を弱め、
音色に潤いを与える。

第４図は同じく自励振方式の他の実施例の回路図、第５
図はその鋸歯状波Ｂの波形図、第６図は圧電素子３６の
音圧のスペクトル図である。

この実施例は第１図の実施例における短形波発生回路１
０に代えて、三角波発生回路１０Ａを用いたものである
。すなわちオペアンプ２ＯＡの反転入力端に接続された
コンデンサ２２Ａは、オペアンプ２ＯＡの出力端電圧が
Ｈレベルになるとダイオード５０を通して速やかに充電
され、充電電圧が抵抗１６．１８による分圧電圧を超え
るとオペアンプ２ＯＡの出力端がＬレベルに反転する。

このためコンデンサ２２Ａは抵抗５２を介してゆっくり
と放電する。従ってコンデンサ２２Ａの充電端電圧をバ
ッファアンプ５４を介して取出した電圧波形は第５図の
ように鋸歯状波Ｂとなる。

この鋸歯状波Ｂはフーリエ展開すれば、離散周波数成分
に分けることができ、この時の音圧は第６図のようにな
る。

このように駆動回路３８に入力する周期関数に展開可能
な波形Ａ、Ｂを種々に変えることにより、圧電素子３６
の音に含まれる周波数成分の種類と大きさを変えること
ができ、この結果音色を変えることができる。

第７図はさらに他の実施例の回路図で、他励振方式のも
のである。第８図はその周波数コントロール電圧波形図
、第９図は圧電素子の音圧の周波数スペクトル図である
。

第７図で、符号６０はタイマー用等として広く用いられ
ているＩＣであり、例えばＮＥ５５５Ｖを用いることが
できる。このＩＣ６０の端子１は接地端、２はトリガ一
端、３は出力端、４はリセット端、５はコントロール電
圧端、６はコンパレータ端、７はディスチャージ端、８
は電源端である。圧電素子３６Ａは出力端３に接続され
る。

コンパレータ端６にはコンデンサ６２が接続され、この
コンデンサ６２は抵抗６４．６６を介して電源電圧■。

により充電される一方、抵抗６６を介してディスチャー
ジ端７に放電される。コンパレータ端６では、コントロ
ール電圧端５の入力電圧■５とコンデンサ６２の充電電
圧ｖｃとが比較され、Ｖ５〈ｖｃになるとディスチャージ端７を介してコンデンサ６２を
放電させ、ＶＣ＜Ｖｏ　／３になるとコンデンサ６２を充電させる。従ってこれらコ
ンデンサ６２と抵抗６４．６６の時定数により決まる周
波数ｆ０でコンデンサ６２は充放電を繰り返す。この周
波数ｆ。により振動する電圧が出力端３に出力され、こ
れによって圧電素子３６Ａは駆動される。

ここにコントロール電圧端５には第８図に示す三角波Ｃ
が入力される。この三角波Ｃは、第４図に示した鋸歯状
波発生回路１０Ａにおけるコンデンサ２２Ａの充電回路
に、ダイオード５ｏと抵抗６８とを介在させたものであ
る。このためコンデンサ２２Ａの充電がゆっくりと行わ
れ、バッファアンプ５４の出力電圧が第８図の三角波Ｃ
になる。

このような三角波Ｃがコントロール電圧端５に入力され
る結果、出力端３の周波数ｆ０は三角波Ｃの中心電圧に
対応する中心周波数ｆ。を中心として連続的にスィーブ
する。このため圧電素子３６Ａの音圧のスペクトル成分
は第９図に示すように周波数ｆ０を中心として所定の幅
内を連続して変動する。

この実施例によれば、圧電素子３６Ａの製品バラツキに
より中心周波数ｆ０が圧電素子３６Ａの共振周波数から
ずれていても、駆動周波数の変動範囲内にこの共振周波
数が入っていれば、十分に効率のよい電気−機械変換が
可能で、大きい音量の警報音が得られる。

以上の実施例では電気音響変換器として圧電素子を用い
ているが、これに変えて磁気ひずみ振動子、電気ひずみ
振動子など他の変換器を用いてもよいのは勿論である。

（発明の効果）この発明は以上のように、所定の中心周波数に近接した
異なる周波数を含む電圧により電気音響変換器を駆動す
るものであるから、単一の周波数以外の周波数の音を含
むことになり、警報音の音質が刺激的でなくなり、潤い
のある美しい警報音とすることができる。このため車両
などの警報ブザーとして使用することが可能になる（請
求項１）。

ここに自励振方式として、この変換器に加える電圧を周
期性をもつ波形とすれば、共振周波数成分とこれを中心
とする離散的な異なる周波数成分とが得られる（請求項
２４３）。

また他励振方式の場合には、周波数を所定範囲内で連続
的に変動させることもでき、この時には変換器の製品バ
ラツキによる音量の変動を防ぐことができる（請求項４
）。

【図面の簡単な説明】

第１図は自励振方式の一実施例の回路図、第２図はその
各部電圧波形図、第３図は音圧の周波数スペクトル図、
第４図は同じく他の実施例の回路図、第５図はその鋸歯
状波Ｂの波形図、第６図は音圧のスペクトル図である。第７図はさらに他の実施例の回路図、第８図はその周波
数コントロール電圧波形図、第９図は音圧の周波数スペ
クトル図である。１０・・・矩型波発生回路、１０Ａ・・・三角波発生回路、３６．３６Ａ・・・電気音響変換器としての圧電素子、ｆｏ・・・中心周波数。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電気音響変換器に断続する電気信号を印加して発
音させる警音装置において、前記電気音響変換器に供給する電気信号は、所定の中心
周波数と、この中心周波数に近接した異なる複数の周波
数とを含むことを特徴とする警音装置。
（２）電気音響変換器を自励振方式の圧電素子で形成し
、前記中心周波数はこの圧電素子の共振周波数である請
求項（１）の警音装置。
（３）圧電素子には一定周期で繰り返す同一波形の電圧
が印加される請求項（２）の警音装置。
（４）電気音響変換器は他励振方式の圧電素子で形成さ
れ、この圧電素子に印加される電圧は中心周波数を含む
所定周波数範囲内で連続的に変動している請求項（１）
の警音装置。