CN107305766A - 光与声信号装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号装置,其包括罩部、安装在支撑电路板(20)上的光源(22)和用于发射声波的振动发电机(25、26),该罩部形成至少部分为半透明的外壁(11),其特征在于:该光源(22)位于振动发电机(25、26)和外壁(11)之间;该罩部包括连接柱(12),连接柱穿过支撑电路板(20)并且振动发电机(25、26)固定到连接柱。
Description
技术领域
本发明涉及一种光与声信号装置,例如闪光蜂鸣器,其特别用于工业过程自动化或建筑自动化的监控和控制***中。
背景技术
以已知的方式,存在附加地能够发出声音的指示器或闪光按钮。其被称为,例如,闪光蜂鸣器或声音指示器。其包括由承载光和声音元件的其上安装有大致为圆形的头部的主体,并且其可以,例如,通过直径为22mm的标准化开口,安装在外壳面板上或人机对话站上。
照明部分通常包括一个或多个光源,优选地由安装在支撑件,例如印刷电路板上的LED(发光二极管)组成。光随后通过指示器/按钮的外壁传送到外部,该壁至少部分是半透明的。
声学部分通常包括振动发电机,例如压电发电机。振动发电机能够通过交流电压的作用而变形,从而引起产生声音的振动。为了传送该声音,存在简单的架构,其中振动发电机固定到指示器/按钮的外壁,使得振动被传送到外壁,声音然后变得容易被位于附近的操作者听到。
这种架构的优点在于,其避免了为更好地传播声音而对产品外壁的任何穿孔,并因此允许获得具有非常高水平的侵入防护(IP)的密封声学指示器灯/按钮,例如IP65或甚至IP69,这在某些工业应用中是需要的。
然而,这种架构的缺点是它将LED的位置限制在按钮周边上的振动发电机下方,使得它们不能直接发射光到指示器灯/按钮的顶部,而只能发射到发电机的侧部,并因此间接地照亮指示器灯/按钮。随后,指示器灯/按钮的亮度严重降低。
文献CN202281167U还描述了一种光与声按钮,其中蜂鸣器固定在按钮内部并且在一端通过终止于按钮前部的空腔延伸,使得蜂鸣器的声音通过空气传送到外部。因此,这种按钮在其前表面上包括开口,使得其不被密封并阻碍光通过其前面的一部分的传送。
因此,本发明的一个目的是克服上述问题,并因此获得密封的闪光蜂鸣器,其具有良好的发光和声学能力的同时,保持简单和经济的设计和生产。
发明内容
该目的通过一种信号装置实现,该信号装置包括罩部、安装在支撑电路板上的光源和用于发射声波的振动发电机,该罩部形成至少部分半透明的外壁。光源位于振动发电机和外壁之间,并且罩部包括连接柱,该连接柱穿过支撑电路板,且振动发电机固定到连接柱,使得振动发电机的振动直接传送到罩部。
根据一个特征,光源包括一个或多个发光二极管。根据一个特征,振动发电机包括安装在可变形衬垫上的压电换能器。根据一个特征,衬垫基本上是圆形的,并且在其周边包括加强件,以允许其增加惯性。振动发电机可以结合到连接柱的端部。
根据一个特征,连接柱围绕信号装置的中心轴线定位,并且支撑电路板包括中心孔,以允许连接柱经此穿过。
根据一个特征,振动发电机还用作能够反射由光源发射的光的光反射器。
根据一个特征,信号装置还包括位于振动发电机和外壁之间的通讯天线。通讯天线可以固定到支撑电路板。
根据一个特征,信号装置包括主体,罩部固定到该主体,支撑电路板布置在主体的一端。
附图说明
其它特征和优点将体现在以下结合附图给出的详细描述中,其中:
图1示出了根据本发明的指示器的第一实施例的横截面图;
图2、图3和图4分别示出了第二、第三和第四实施例的横截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的光与声信号装置的沿着纵向截面的视图。信号装置包括安装在主体19上的头部10。主体19可以根据装置的类型由金属材料或塑料材料制成。头部10包括罩部11,罩部11形成装置的连续的,至少部分为半透明的外壁11,使得光被传送到信号装置的外部。以已知的方式,罩部的外壁通常具有圆形横截面并且通过侧向延伸部13延伸,侧向延伸部13至少部分地围绕主体19,使得其可以固定到主体19上。主体19和罩部11、13的密封可以另外通过O形环18来加强。在图中所示的示例中,罩部的外壁在整体形状上是凹形的,但是其也可以是凸形或平面形状。信号装置与外部(控制和电源供电电路)的连接由主体19制成,且其在图中未示出。
信号装置的照明部分包括在所示示例中由两个LED22组成的光源。这两个LED22安装在印刷电路板型的支撑电路板20上。优选地,这两个LED22是焊接到支撑电路板20的SMD(表面安装装置)类型的部件。支撑电路板20当然可以承载其它电子部件,特别是允许光源受到控制的那些组件。为了优化信号装置的发光度,当然有利的是面对罩部的外壁布置LED,在两者之间没有障碍物。
信号装置的声学部分包括振动发电机,该振动发电机包括压电型换能器26,其固定到表现出弹性的可变形衬垫25上,因为该衬垫可以通过换能器的作用而变形,但是当转换器的作用停止时回复到原本的形状,例如可以从弹簧上观察到。压电换能器26能够通过电压的作用而变形,因此能够使衬垫25变形。通过反转该电压的极性,换能器26以相反的方式变形。因此,当所施加的电压是AC信号时,换能器+衬垫组件引起振动,并且该振动产生声音。优选地,AC信号是方波信号,但它也可以是正弦信号。为了简单起见,在图中未示出允许将AC信号传送到压电换能器的电导体。
为了传送由振动发电机发生的声音,并且使得位于信号装置附近的操作者容易听到该声音,衬垫+换能器组件25、26应当被固定到信号装置的罩部,使得振动直接传送到罩部。为此目的,罩部的外壁11通过连接柱12延伸,该连接柱12经由开口21穿过支撑电路板20,且振动发电机25、26固定到该连接柱。该连接柱12必须是轻的且是刚性的,使得在向振动发电机施加AC电压期间引起的振动被有效地传送到罩部。振动发电机可以,例如通过将连接柱12的端部结合到衬垫25上而固定到柱12上。
因此,光源及其支撑电路板可以***在外壁和振动发电机之间。根据该解决方案,提供了良好的声效率和良好的发光效率,因为声音直接传送到罩部,且光源直接朝向罩部无障碍地发射。有利的是,罩部因此不需要开口或孔以传送声音,从而允许信号装置被密封。
连接柱12可以是结合到包括外壁11和侧向延伸部13的罩部的单独部件。可选的,罩部可以仅包括一个半透明模制部件,其包括连接柱12、外壁11和侧向延伸部13,这简化了信号装置的制造。
信号装置优选地被设计成使得振动发电机仅固定到连接柱12,且因此不包括其它固定点,从而进一步提高振动发电机的效率。
衬垫25优选地由低厚度(例如,大约为0.1mm)的金属材料制成,但是也可以使用刚性足以能振动的陶瓷或塑料材料制成。如图所示,其优选为圆形,并且尺寸大于压电换能器26。
压电换能器的谐振频率与其厚度成比例,并与其直径的平方成反比。在这种情况下,需要相对低的声音频率,例如,大约2000到3000Hz的程度。因此,为此目的,衬垫25优选地尽可能宽和尽可能薄。此外,需要在距离信号装置10cm的距离处大约80至90dB程度的声功率。为了增加声功率,图4示出了一个变型,其中圆形衬垫25在其周边包括加强件27,其允许衬垫的惯性,从而增加声功率。
优选地,连接柱12位于中心,即,围绕信号装置的纵向中心轴线X定位,并且支撑电路板20包括足够尺寸的中心孔21,以允许柱12从中穿过。LED22被放置在连接柱12的任一侧。具有中心连接柱12使得可以通过其中心固定圆形衬垫25,并且因此更少地干扰衬垫的振动。
光源可以根据信号装置所需要的发光功率和消耗同样地由一个或多个LED组成。同样的,对于振动发动机,可以设想除了固定到可变形衬垫的压电类型的换能器组件之外的解决方案,例如,具有磁体的螺线管。
在图1的示例中,支撑印刷电路板20被放置在主体19的端部的顶部上,并且更具体地,依靠在主体19的端部上,使得光源22被尽可能的接近半透明外壁11放置,以便优化信号装置的发光度。
图2重示了图1的特征,除了支撑电路板20不位于主体19的端部上,而是嵌入在主体19的端部之间,从而允许支撑电路板20被设置为略微远离外壁11,并且因此留下更多的空间用于放置光源22,如果需要,该光源22体积可能更大,同时保持类似于衬垫25的尺寸和位置。
在图3所示的变型中,不是如图1和图2中所示光源位于支撑电路板20和罩部的外壁11之间,而是支撑电路板20位于光源以及罩部11的外壁之间。因此,LED22安装在支撑电路板20下方,以便能够朝向外壁和衬垫25发射。为此目的,支撑电路板20采用,例如,位于主体19上的具有较大尺寸的中心孔21的冠部的形式,使得由LED22发射的光通量在直接或间接击中罩部11的外壁之前穿过该中心孔21。
在该构造中,振动发电机因此还用作能够反射由光源发射的光的光反射器。衬垫25是反射性的,从而允许由LED22发射的光被反射回罩部的外壁11,并且因此到外部。为此目的,衬垫25,例如,由反射性涂料或通过金属化或铬涂层覆盖。因此,根据该变型,振动发电机有助于反射由光源发射的光通量,从而允许通过限制由LED仅直接向罩部11的外壁发射时而产生的现有的光斑效应,提升由外部操作者所见的光的均匀性和透射。
此外,根据本发明,信号装置还可以有利地包括接口,该接口允许在信号装置和外部单元之间进行无线通讯。这样的无线通讯可以特别地用于以简单的方式参数化和构造来自外部单元的信号装置的操作模式(编程声音序列的上升、级别和类型、光源的强度和颜色、用于确认或停止声音发射的标识等)。
因此,图4示出了一个实施例,其中信号装置包括允许该无线通讯的天线23,该无线通讯,例如,可以是RFID(射频识别)类型,并且更具体地是NFC(近场通讯)类型。为了执行这种类型的通讯,优选地将天线放置得尽可能远,以便限制周围金属部件的影响。因此,天线23固定在支撑电路板20的周边附近。其由一个或多个圆形匝组成。对于具有这种类型的无线通讯的天线,少数几匝(例如,对于直径为25mm的天线,四至五匝)是足够的。
因此,由于支撑电路板20被放置在振动发电机上方和主体19上方(即,一方面,在振动发电机25、26和罩部21的外表面之间,另一方面,在主体19和罩部21的外表面之间),振动发电机和主体19可包含的金属部件不会干扰天线23。为了更进一步减小干扰,天线可以另外配备有位于支撑电路板20上的屏蔽。
Claims (11)
1.一种信号装置,包括罩部、安装在支撑电路板(20)上的光源(22)和用于发射声波的振动发电机(25、26),该罩部形成至少部分为半透明的连续的外壁(11),其特征在于:
光源(22)位于振动发电机(25、26)和外壁(11)之间;
罩部包括穿过支撑电路板(20)且振动发电机(25、26)固定到其上的连接柱(12),使得该振动发电机(25、26)的振动直接传送到罩部。
2.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,光源包括一个或多个发光二极管(22)。
3.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,振动发电机包括安装在可变形衬垫(25)上的压电换能器(26)。
4.根据权利要求3所述的信号装置,其特征在于,衬垫(25)基本上为圆形,并且在其周边包括加强件(27),从而允许增加其惯性。
5.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,连接柱(12)围绕该信号装置的中心轴线定位,并且支撑电路板(20)包括中心孔(21),以允许连接柱经此穿过。
6.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,振动发电机(25、26)结合到连接柱(12)的端部。
7.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,振动发电机(25、26)仅固定到连接柱(12)。
8.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,振动发电机(25、26)还用作光反射器,能够反射由光源(22)发射的光。
9.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,其还包括位于振动发电机(25、26)和外壁(11)之间的通讯天线(23)。
10.根据权利要求9所述的信号装置,其特征在于,通讯天线(23)固定到支撑电路板(20)。
11.根据权利要求1所述的信号装置,其特征在于,其包括主体(19),所述罩部固定到该主体,其特征在于,支撑电路板(20)布置在主体(19)的一端。
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