DE102005029977A1 - Device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem adaptiven Biegewandler zur Abgabe eines Signaltons, welcher eine Grundplatte, die in Schwingung versetzt einen Signalton abgibt, und einen auf der Grundplatte vorgesehenen ersten Aktor aufweist, der zur Anregung des Schwingens der Grundplatte mittels eines Nutzsignals mit verschiedenen Nutzsignalfrequenzen ansteuerbar ist, und einer Steuervorrichtung, welche ein Steuersignal in Abhängigkeit des Nutzsignals generiert, mit dem eine Eigenfrequenz des Biegewandlers auf die jeweilige Nutzsignalfrequenz des Nutzsignals adaptiv einstellbar ist.The present invention relates to a device with an adaptive bending transducer for emitting a signal tone, which has a base plate, which emits a signal tone set in oscillation, and a first actuator provided on the base plate, which is used to excite the vibration of the base plate by means of a useful signal with different useful signal frequencies is controllable, and a control device which generates a control signal as a function of the useful signal, with which a natural frequency of the bending transducer can be adaptively set to the respective useful signal frequency of the useful signal.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem adaptiven Biegewandler zur Abgabe eines Signaltons.The The present invention relates to a device with an adaptive Bending transducer for emitting a beep.
Das technische Gebiet der Erfindung betrifft die Erzeugung von Schall oder Signaltönen. Häufig werden neben elektrodynamischen Schallwandlern auch mechanisch sehr robuste piezoelektrische Biegewandler eingesetzt. Der Aufbau eines piezoelektrischen Biegewandlers besteht im Wesentlichen aus einer Metall- oder Kunststoffplatte, auf die eine Piezokeramik aufgeklebt wird, die eine Biegeschwingung der Grundplatte anregt.The Technical field of the invention relates to the generation of sound or beeps. Often become in addition to electrodynamic sound transducers also mechanically very robust piezoelectric bending transducer used. The construction of a piezoelectric bending transducer consists essentially of a Metal or plastic plate, glued to a piezoceramic becomes, which stimulates a bending vibration of the base plate.
Soll ein rein sinusförmiger, also monofrequenter Signalton generiert werden, so lässt sich die Dicke und damit die Biegesteifigkeit derart einstellen, dass der gesamte Aufbau exakt an der gewünschten Frequenz seine erste mechanische Biegeresonanzfrequenz aufweist. Solche Verfahren werden beispielsweise bei den gebräuchlichen Ultraschall-Signalgebern für Einparkhilfen eingesetzt.Should a purely sinusoidal, So monofrequenter beep are generated, so can adjust the thickness and thus the bending stiffness such that the entire construction exactly at the desired frequency its first having mechanical bending resonance frequency. Such procedures will be for example, in the usual Ultrasonic signalers for Parking assistance used.
Sollen aber breitbandige Signale, wie bandbegrenzte Sinussweep-Signale oder sogar Sprach- oder Musiksignale erzeugt werden, so ist die Grundplatte eher weich auszulegen, so dass im gewünschten Frequenzbereich eine ausreichend hohe Zahl von Resonanzfrequenzen erzeugt werden kann, um die einzelnen Resonanzüberhöhungen zu verschmieren (modale Überlappung). Diese Resonanzfrequenzen sind aber nicht mehr optimal in Bezug auf eine effiziente Schallerzeugung, da sie einen zu geringen Pegel aufweisen. Somit sind Signalgeber einer solche Bauart von geringer Leistung.Should but wideband signals, such as band-limited sinusweep signals or even voice or music signals are generated, so is the Base plate rather soft, so that in the desired Frequency range a sufficiently high number of resonance frequencies can be generated to smear the individual resonance peaks (modal overlap). These resonant frequencies are no longer optimal in terms of an efficient generation of sound, because they are too low a level exhibit. Thus, signalers of such a type of lower Power.
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF INVENTION
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, dass auch breitbandige Signale mit hoher Leistung bzw. hohem Pegel erzeugbar sind. Obwohl der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach ist, besitzt sie eine optimale Leistung über einen breite Frequenzbereich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich stets im für die Schallwandlung optimalen Resonanzbereich und erzeugt hohe Schallpegel bei geringer Leistungsaufnahme.The inventive device with the features of claim 1 has over the known approach the advantage that even broadband signals with high performance or high level can be generated. Although the structure of the device according to the invention is very simple, it has an optimal performance over one wide frequency range. The device according to the invention is located always in for the Sound conversion optimum resonance range and generates high sound levels at low power consumption.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Eigenfrequenz des Biegewandlers adaptiv auf die gewünschte Frequenz des abzustrahlenden Signaltons einzustellen.Of the Core of the present invention is the natural frequency of the bending transducer adaptively to the desired frequency of the radiated To set beeps.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht somit darin, eine Vorrichtung mit einem adaptiven Biegewandler zur Abgabe eines Signaltons und mit einer Steuervorrichtung zu dessen Adaption vorzusehen. Demnach weist der Biegewandler eine Grundplatte, die in Schwingung versetzt einen Signalton abgibt, und einen auf der Grundplatte vorgesehenen ersten Aktor auf, der zur Anregung des Schwingens der Grundplatte mittels eines Grundsignals mit verschiedenen Nutzsignalfrequenzen ansteuerbar ist. Die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung generiert ein Steuersignal in Abhängigkeit des Nutzsignals, mit welchem die Eigenfrequenz des Biegewandlers auf die jeweilige Nutzsignalfrequenz des Nutzsignals adaptiv einstellbar ist.The The idea underlying the present invention thus exists therein, a device with an adaptive bending transducer for delivery a beep and with a control device for its adaptation provided. Accordingly, the bending transducer has a base plate, the vibrated, emits a beep, and one on the Base plate provided on the first actuator, which is to stimulate the Swinging the base plate by means of a basic signal with different Payload frequencies can be controlled. The control device according to the present Invention generates a control signal as a function of the desired signal, with which the natural frequency of the bending transducer to the respective useful signal frequency the useful signal is adaptively adjustable.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung.In the dependent claims find advantageous developments and refinements of specified in claim 1 device.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung addiert die Steuervorrichtung das Nutzsignal und das Steuersignal und steuert damit den ersten Aktor an. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass über eine einzige elektrische Leitung sowohl die Eigenfrequenz auf die gewünschte Nutzsignalfrequenz adaptiert wird, als auch der Signalton generiert wird.According to one preferred embodiment of the invention adds the control device the useful signal and the control signal and thus controls the first Actuator on. Advantageously, this ensures that over a single electrical line adapts both the natural frequency to the desired payload signal frequency when the beep is generated.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Biegewandler einen zweiten Aktor auf, wobei die Steuervorrichtung den zweiten Aktor mittels des Steuersignals und den ersten Aktor mittels des Nutzsignals ansteuert. Vorteilhafterweise wird durch das getrennte Vorsehen eines ersten Aktors zur Generierung des Signaltons und eines zweiten Aktors zur Adaption der Eigenfrequenz des Biegewandlers ermöglicht, dass der erste Aktor mittig auf der Grundplatte und der zweite Aktor am Rand der Grundplatte angebracht werden können. Die Anordnung des ersten Aktors in der Mitte der Grundplatte ist für die Generierung des Signaltons sehr vorteilhaft. Dagegen ist es für die Beeinflussung der Eigenfrequenz von Vorteil, den zweiten Aktor am Rand der Grundplatte vorsehen zu können.According to a further preferred development, the bending transducer has a second actuator, wherein the control device controls the second actuator by means of the control signal and the first actuator by means of the desired signal. Advantageously, the separate provision of a first actuator for generating the acoustic signal and a second actuator for adapting the natural frequency of the bending transducer allows the first actuator mounted centrally on the base plate and the second actuator on the edge of the base plate who you can. The arrangement of the first actuator in the center of the base plate is very advantageous for the generation of the signal. By contrast, it is advantageous for influencing the natural frequency to be able to provide the second actuator at the edge of the base plate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Speichervorrichtung vorgesehen, in welcher das Steuersignal abgespeichert wird, das bei einem bekannten zeitlichen Verlauf des Nutzsignals einmalig von der Steuervorrichtung generiert wird. Ein besonderer Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass das Steuersignal nur ein einziges Mal generiert werden muss und für alle zukünftigen Anwendungen in der Speichervorrichtung abgelegt ist.According to one Another preferred development is a storage device provided in which the control signal is stored, the unique in a known temporal course of the useful signal is generated by the control device. A special advantage This development is that the control signal only a single Time must be generated and for all future ones Applications is stored in the storage device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung leitet die Steuervorrichtung das Steuersignal direkt mittels einer Frequenz-Spannungs-Umwandlung von dem Nutzsignal ab. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Steuersignal abgeleitet werden kann, auch wenn der zeitliche Verlauf des Nutzsignals unbekannt ist.According to one Another preferred embodiment, the control device the control signal directly by means of a frequency-voltage conversion from the useful signal. A particular advantage of this embodiment is that the control signal can be derived, even if the time course of the useful signal is unknown.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verstärkt die Steuervorrichtung das abgeleitete Steuersignal mit einem Korrekturwert zur Anpassung an einen notwendigen Signalpegel.According to one Another preferred embodiment, the control device amplifies the derived control signal with a correction value for adaptation a necessary signal level.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das Nutzsignal als ein Sinussweep-Signal und das Steuersignal als ein Spannungsrampen-Signal ausgebildet. Ein Sinussweep-Signal ist insbesondere bei Kfz-Anwendungen bekanntermaßen sehr von Vorteil. Das Spannungsrampen-Signal als Steuersignal ergibt sich danach als Ableitung aus dem Sinussweep-Signal.According to one Another preferred embodiment, the useful signal as a sine wave signal and the control signal is formed as a voltage ramp signal. A sinusweep signal is known to be very high, especially in automotive applications advantageous. The voltage ramp signal as a control signal results then as derivative from the sine wave signal.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der erste Aktor und/oder der zweite Aktor jeweils als ein Piezoelement ausgebildet.According to one Another preferred embodiment, the first actuator and / or the second actuator each formed as a piezoelectric element.
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert: Es zeigen:embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explains: Show it:
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION THE EMBODIMENTS
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Ingredients.
In
Die
Steuervorrichtung
Eine
weitere Möglichkeit
ist, auf der Grundplatte
Vorzugsweise
weist die Steuervorrichtung
Eine
weitere Möglichkeit
zur Generierung des Steuersignals S durch die Steuervorrichtung
Beispielsweise ist das Nutzsignal N als ein Sinussweep-Signal und das Steuersignal S demnach als ein Spannungsrampen-Signal ausgebildet.For example the payload N is a sine sweep signal and the control signal S thus formed as a voltage ramp signal.
Das
zweite Ausführungsbeispiel
gemäß
Die
In
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. So ist beispielsweise eine Modifikation der Anordnung der beiden Aktoren denkbar. Außerdem können neben oder anstelle der piezoelektrischen Aktoren magnetostriktive Aktoren oder dergleichen eingesetzt werden. BEZUGSZEICHENLISTE Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in many ways. For example, a modification of the arrangement of the two actuators is conceivable. In addition, magnetostrictive actuators or the like can be used in addition to or instead of the piezoelectric actuators. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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