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メロディICと圧電サウンダ

警告や終了を音で通知するためにメロディICを購入

(本当は1年前に購入していたのだけど)

いつものほったらかし状態から突如,まずは鳴らしてみようとした・・・が・・・結果はかなり嵌った(つまり楽しめた)

チョイス

メロディICは三端子メロディIC(UM66TxxL)等を3種(5曲オルゴールICも先に購入したけど触るのは後になることに)

UM66TxxL共通仕様

  • 動作電圧範囲:1.5V~4.5V
  • 消費電流:16μA(Typ.)

音の出力は大体は小さい物に組み込むことになるので,サイズ・電力的に大きなスピーカーにするわけにはいかないため圧電ブザーと圧電サウンダを選択

電子ブザー(24mm)PKB24SPCH3601

  • 発振周波数:3.6kHz(電源DC12V時)
  • 定格音圧:90dB(電源DC12V時, 10cm)
  • 動作電圧:DC 2~20V
  • 消費電流

 1.8mA(電源DC2V時)
 2.8mA(電源DC3V時)
 5.0mA(電源DC5V時)
 9.0mA(電源DC9V時)
 13mA(電源DC12V時)

圧電スピーカー(圧電サウンダ)(13mm)PKM13EPYH4000-A0

  • 動作電圧範囲:30Vp-p以下

実は,圧電ブザーと圧電サウンダ・圧電スピーカーの違いを知らずに,とりあえず圧電ブザーと圧電サウンダを購入していた

基礎知識(後付け)

  • 圧電サウンダと圧電スピーカーは同じ(以降,サウンダで記載)
  • 圧電サウンダは音が鳴る圧電振動板のみの部品で発音には外部に励発振回路が必要となる
  • 圧電ブザーは圧電サウンダに自励発振回路を組み合わせ一体化したもので直流電源があれば発音する
ファースト発音

接続は以下のとおり

fig1.png

画像クリックで動画(左:圧電ブザー,右:圧電サウンダ)

IMG_20171127_201002.jpgIMG_20171127_200927.jpg

発音は簡単にできて(左)電子ブザーだと終了音程度なら音量的にも十分

しかし電子ブザーはサイズが大きいため,できれば圧電サウンダを使いたい

そこで難点である音量を増大することを試みる

メロディIC

まずはメロディICの波形を観る(左:画像クリックで動画,右:パルス拡大)

IMG_0464.JPGaudio.jpg

音階の出し方はFM音源が実装される前のPC(AppleII,MZ,PC8001とか)など知っていれば判るが,要は矩形波の密度(周波数)を変えることで音階を出している訳だ(PC8001なんか圧電ブザーで苦心の音階を出していたなぁ)

圧電振動版への電圧増加

圧電サウンダの音量を上げるには圧電振動版を大きく振動させることになり大きく振動させるには圧電振動版への電圧を上げる

TrとFETへ変更版で確認(どちらもスイッチ的使用)

圧電サウンダは電圧を与えないと鳴らない(電圧駆動)ため並列で抵抗を入れる

fig2.pngfig3.png

R1を,1kΩ,100kΩ,330Ωと変更してみたところ1kΩが一番大きい音量であった

圧電振動版へ3V,5V,12Vと変えて与えてみると少しは大きくなるが大して音量は上がらない

更に電圧を上げても大幅に変化しそうにないと考え止めた

IMG_20171130_182513.jpg

1つの結論

電圧を上げても劇的には音量はあがらないようだ(警告音とかは瞬間的に大きい電圧を発生しているらしい)

では何故電子ブザーは,それなりの音量を発生させているのか・・・調査すると共振を利用しているようだ

そこで試しに圧電サウンダを基板に付け共振させてみる(動画はなし)と・・・

IMG_20171203_200240.jpg

音量が上がることを確認,美味く共振させれば十分な音量になりそうな感じだ

最終的な回路は以下とした(発生起電力を抑制するためダイオード入れた)

fig4.png

追加

周波数の違いによる音量の変化を確認(デサルフェータ―で作製したパルスジェネレータを改良して実験)

IMG_20171207_195938.jpg

3kHzの音量が大きかった(だけど・・・耳が年なんで強弱は判断できないだろうと思う)

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