JPS5890699A - ピエゾホ−ン駆動回路 - Google Patents

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】 本発明は圧電発振装置に関し、特にビエゾセ２イックを
用いた警＠装置用の音響ホーンに関するものである。

製造１楊を簡略化し、信頼性を向上させる為にｌＩＦ報
装筺内でビエゾセ″：ｌｉツク音番ホーン（ｈｏｒｎ）
を使用することが提案されてきた。例えば煙検知器では
、９．１ボルトの電力供給から８５デシベルの出力を作
りだすことが要求される。このような出力レベルを実現
する為には、ホーンの共鳴振動数でピエゾホーンを操作
する必要がある。

ピエゾホーンを共鳴振動数で駆動させて音響出力を最大
にする為、種々の方法が試みられてきた。

しかしながら精度が要求されるのに、ホーンの反共鳴振
動数は通常共鳴振動数の６００ヘルツから５００ヘルツ
の範囲内にあるのでホーンとの同調回路は正確に調整さ
れる必要があった。

共鳴振動数で振動する時にピーク出力を持つフィードバ
ック端子の利用も種々の方法が提案されている。この回
路は例えばパツテーリーで作動する装置内で使用する場
合には、２つの主要な問題領域をかかえている。即ちこ
のシステムは、操作において電力消費が大きい傾向を持
ち、故にバッテリーによる作動は実用的ではない。第２
の問題としては、例えば煙検知器に′必要な８５デシベ
ルと音響出力をピエゾホーンから得る為には、一般に不
充分な供給電圧しか供給されないことである。

選択的に電圧供給の正極側とピエゾホーンの２つの端子
間の接地接続を切り換えることによって電圧は２倍にな
るので、ピエゾホーンの各々の側の電圧のふれの合計を
供給電圧値の合計の２倍にすることができる。この方法
によってピエゾホーンに与えられる電力は有効に増加さ
せることができるが、この方法では、フィードバック検
知器及び適正な切り換えが行われたことを検知する為に
必要な回路及び共鳴振動を開始する為に必要な回路がま
だ必要とされる。更に、実際の共鳴信号と正確に同一し
て、操作するフィーＰパック電圧信号を得ることは、困
−である。

従って、本発明の目的は、外部構成部を必要としない１
己＊ｗｔｍピエゾホーン駆動回路を提供することである
。

本発明の第２の目的は、別個のフィードパンク信号を必
要とせずに、共鳴振動数で駆動するピエゾ駆動回路を提
供することである。

また本発明の１１１５の目的は、双方向性の振動でホー
ンに与えられる最大の電圧振幅を持つ枢動回路を提供す
ることである。

さらに、本発明の目的は、低い電流レベルに於る論理信
号とインターフェース可能なピエゾホーン駆動回路を提
供することである。

圧電発振システムは、共鳴振動数を持つ圧電装置と、こ
の装置に接続され電気的に振動を開始させる手段と、共
鳴振動数を検知する手段と検知された共鳴振動数に応答
して装置に与える振動駆動電力を切り換え、これによっ
て実質的に共鳴振動数で装置を駆動する手段と、作動的
にシステムと接続し、圧電発振装置にオン及びオフ信号
を与える信号手段とを持っている。ここで上記切り換え
手段及び検知手段は同一基板上に集積されている。

本発ｆ！ＡＫ従った集積回路は、共鳴振動数を持つ圧電
装置を駆動させる為に使用することができ、発振を開始
する手段と共鳴振動数を検知する手段と実質的に共鳴振
動数に振動を維持する為に回路を切り換える手段を有し
ている。

本発明に従った圧電装置駆動方法は、装置内の振動を電
気的に開始させ駆動させろ過楊と、装置の駆動電流を検
知する過楊と、検知された駆動電流が実質上ゼロである
時に装置の両側にわたる駆動電圧を切り換える過楊から
構成される。

更に、開始、駆動、検知、切り換えの過程は、単一基板
上に集積された回路によって同時に実行される。

以下、図を参照して、実施例に関連して本発明を＃側に
説明する。

図を＃照すると、集積回路上に構成された本発明の１つ
の実施例を示す概略図が示されている。

―埋入力信号は、入力端子１１７で受けとられホーン駆
動回路のオン・オフスイッチとして１１１１１匹ている
集積注入論理（Ｉ”Ｌ）デート１０１へと入力される。

電流＃１０４は、多重コレクタトランジスタ１０３に接
続して図示されている。この電流源１０４は、はば５０
ナノアンペアの定電流源を提供していである実施例にお
いては、ペース領域に結合されるコレクタ領域を持つＩ
”ＬＪｆ−）によって提供される。

回ｍｌ　１６は、回路に対する電力供給電圧な与えてい
て同一基板上に構成された他の回路に接続されている。

ポンドパッド１０５及び１０６は、ピエゾホーン及びホ
ーンと並列に接続された容量素子のような長方形１０７
の中で示す外部構成部に接続される。これ以外の残り全
ての回路素子は、図で示すように単一の集積回路上に集
積される。実際のオペレーションでは、潮干１１７で入
力される一理信号は１０２で示すダーリントン結合ペア
に信号を与え、残りの回路の為に接地トランジスタ１１
８をオンにする。この信号によりオンである時、この残
りの回路を発振させ、またオフである時は、発振を積極
的に中断させてホーンの振動を止める。

設計された回路は本質的に不安定であるのでトランジス
タ１０３によってポンドパッド１０５及び１０６に１ｉ
ｌＩ接する電極点に電流が与えられるｆＥ＃回路がオフ
になった時に存在し、オンになる時に残っている電荷の
不均衡又はＶｏｏ　ｌ　ｌ　５からトランジスタ１０３
を通って流れてくる電流によってひきおこされる電荷の
不均衡が発振を開妨させる為に充分な電流を回路に提供
するようになる。

８ＣＲ１０９を通って流れる電流は、ポンドパッド１０
８まで流れ、更に電流が流れることがないよ５に充分な
電荷が蓄積されるまで、ポンドパッドからピエゾホーン
及び容ｔ１ｇ子に並列して流れる。この蝋初の電荷蓄積
の期間、電流は、ポンドパッド１０５から８ＣＲ１０８
を通って流れ、電流の一部は、コレクタ電極の１つを通
って抵抗１１４及びトランジスタ１１５へと流れ、この
トランジスタはオンである閏、８ＣＲ１１１をオフの状
態に保つ。ポンドパッド１０＆からピエゾホーンを通っ
てポンドパッド１０５に流れる電流が＋ｐｃ２に近づく
時、トランジスタ１１５はオフとなり５ＣＲ１１１はオ
ンになりトランジスタ１１３の作動によって８ＣＲ１０
Ｂ及び８ＣＲ１Ｑ　９は続いて急速にオフになる。ピエ
ゾホーンを通る電流がゼロに近づくことによる直接の結
果としてトランジスタ１１５がオフになる時、導通して
いない相対する８０Ｒ１この場合、８０Ｒ１１１が導通
し、故に５ＯＲ１１０がオンになり、その後急速に８Ｃ
Ｒ１０８及びＳＣＲ１０９は遮断される。これは、発振
サイクルの相対する相であり、第１の導通状繍とは反対
方向にピエゾホーンを通ってポンドパッド１０５から１
０６へ流れる電流がゼロに近づ（と同様の効果が起こる
のでＳＣＲ１０ｇはオンになりこれによって再びＳＣＲ
１１１及びＳＣＲｉ　ｌ　Ｑが急速にひき続いてオフに
なりＳＣＲ１０９はオンになる。この過程は共鳴振動数
での電流フローを減少させることを意図しているので反
覆して行われ、ピエゾホーンの共鳴振動数に制御されて
いる。これは駆動回路内のＳＣＲを急速にオンにしたり
オフにしたりする゛ことによってさらに増進される。

実際のオペレーションでは、徳々のピエゾセ之ミックホ
ーンが回路に接続される。５ＫＨｔｓから４０ＫＨｚの
共鳴振動数が試験されて、あらゆる場合で回路が良好に
作１Ｉｂｔ、−た。振動の開始及び回路のｍｒｒに関し
ての問題はない。回路はとりつけられたピエゾホーンの
共鳴森動数で動作し、外部構成部との同調又はＲ−Ｃ回
路は必要としない。丈に、ホーンの経年変化又は温度変
化に伴って共鳴ＩｒＲＩＩｂ数が変化しても回路は、ピ
エゾホーンの共鳴振１ＩｂｌＩＬにとどまる。

導入される電流フローがサイクルの状態のいずれである
かによってトランジスター１５又はトランジスター１３
のいずれかに駆動電圧を供給−する為に充分な電流が外
部容量素子及びピエゾホーンを通って流れる限り駆動回
路では、いずれかの電流フロー状−が存在し続ける。こ
のシステムでは高調波振動数での発振を防止す１為に外
部容量素子を必要とする。

結果として発生された駆動波臘は、ピエゾ装置の電力出
力を更に増強する方形波駆動形式である。

方形波駆動の実験結果によって、正弦波駆動電流に比較
して方形波駆動電流形式によって生まれた出力電力にお
いては３デシベルの増加が得られることがわかった。

設計という一点から見た場合、切り換え点における実際
の電流はトランジスタ１１３又はトランジスタ１１５の
ペースからエミッタまでの電圧（ｖｂ・）を抵抗器１１
４又は抵抗器１１２の抵抗値で割って４倍した値となる
。抵抗器１１４及び１１２の抵抗値が非常に高くなると
、切り換え電流はゼロに近づく。

以上のようにして共鳴振動数で駆動する為、最大電圧で
の振動を与えることによって最も有効な電力出力を供給
できるピエゾホーン駆動回路を提供することができた。

このようなピエゾホーン駆動回路は煙検知器に応用する
と非常に好都合である。このような場合、煙検知器は共
鳴振動数を持つ圧電ホーンと信号に応答してホーンを電
気的な発振を開始させる装置とホーンの共鳴振動数を検
知する装置と検知された共鳴振動数に応答してホーンに
与える振動駆動電力を切り換えこれによって実質的に共
鳴振動数でホーンを駆動させる装置を有していて、更に
、これらのシステムと作動的に接続されていて検知され
た煙に従って圧電ホーンにオン及びオフの信号を端子１
１７に与える検知及び信号発生装置と。

これらを組立体とし相互の！ｌ続を行う為の手段とを含
んでいる。この中の切り換えを行う装置と共鳴振動数検
知装置は同一基板上に集積される。故に低電力供給から
煙検知器で必要とされる高出力を得ることができ、本発
明の利点を非常に有効に利用することができる。

ここに示す実施例以外の様々な改変は、添付特許請求の
範囲に規定された本発明の主旨から離れずに当分野に通
常の知識を持つ者に明らかであると確信する。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明に従って構成された圧電駆動回路の概略回
路図である。 代塩入浅村　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＩ　　ピエゾホーン駆動−路であって、ａ）共鳴振
   動数を持つ圧電装置と； ｂ）上記装置に接続され電気的に発振を開始させる手段
   と； Ｃ）上記共Ｓ＊動数を検知する手段と；ｄ）上記検知さ
   れた共鳴振動数に応答して上記装置に与える、振動駆動
   電力を切り換えて、上記装置を実質的に共鳴振動数で駆
   動する手段であって上記検知手段と同一基板上に集積さ
   れた上記切り換え手段と； ｅ）上記駆ｌＩｂ回路に操作上接続され上記圧電発掘装
   置にオン及びオフ信号を与える信号発生手段と を有する上記ピエゾホーン駆動回路。 （２３共鳴Ｉｉ勅数を持つ圧電装置を駆動することが可
   能な集積回路であって、 ａ）発振を開始させる手段と ｂ）上記共鳴振動数を検知する手段と Ｃ）実質的に上記共鳴振動数に上記回路の発掘な維持す
   る切りかえ手段 を有する上記集積回路。 （３１圧電装置を駆動する方法であって、ａ）上記装置
   内の発掘を電気的に開始させ駆動する過論と； ｂ）上記装置の駆動電流を検知する過論と；Ｏ）検知さ
   れた駆動電流が実質上ゼロである時、上記装置の相対す
   る趨子にわたる駆動電圧を切り換える過論と； を有する上記圧電装置駆動方法。 （４）上記開始及び駆動過論、上記検知過論及び上記切
   り換え通論が単一基板上に集積された回路によって同時
   に実行される特許請求の範囲第６項の方法。 （５）　　煙検知システムであって、 ａ）共鳴振動数を持つ圧電ホーンと； ｂ）信号に応答して上記ホーンの電気的発振な開始させ
   る手段と； Ｃ）上記共鳴振動数を検知する手段と；ｄ）上記検知さ
   れた共鳴振動数に応答して上記ホー／に与える発掘駆動
   電力を切りかえて、上記ホーンを実質的に共鳴振動数で
   駆動する手段であって上記検知手段と同一基板上に集積
   される上記切り換え手段と； ・）上記システムに作動的に接続され煙を検知すること
   によって上記圧電ホーンにオン及びオフ信号を与える検
   知及び信号発生手段と；ｆ）載置及び相互接続の為の手
   段 とかう成る上記システム。