專利名稱：一種壓電式聲響器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電式聲響器，特別是涉及一種低電壓下仍然能夠正常工作的聲響器。
背景技術：
現有的很多消費品，如電腦、多媒體、汽車、通信產品、電子玩具、電器等各種儀器設備和電子產品，都能夠發出聲音，聲響器作為發聲元件廣泛應用于這些產品中。聲響器可分為壓電式聲響器與電磁式聲響器，前者的發聲原理是將高壓極壓化后的壓電陶瓷片粘貼于震動金屬片上，當加入交流電后，會因為壓電效應而產生機械變形延長及收縮，利用此特性使金屬片震動而發出聲音。電磁式聲響器利用振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈使電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發聲。壓電式聲響器的驅動電壓較電磁式聲響器所需的驅動電壓要高，但其耗電量卻比電磁式聲響器要省，故壓電式聲響器因具有耐高溫、低溫、體積小、重量輕、厚度薄、耗電省、聲音悅耳、性能穩定可靠等優點，更適用于各種家用電器、通信設備等產品中。如圖7所示，為傳統的壓電式聲響器驅動電路，該壓電式聲響器驅動電路100包括一驅動電路10及一壓電式聲響器111，該驅動電路包括一晶體三極管Q10、一電阻Rl與一個電阻R2。該晶體三極管QlO的基極經電阻R2接收一個控制端12提供的所述壓電式聲響器 111的控制信號Si，該晶體三極管QlO的集電極經電阻Rl與電源端11連接，該晶體三極管 QlO發射極接地。該電阻Rl的兩端作為該驅動電路10的第一輸出端14與第二輸出端16，該壓電式聲響器111接至兩輸出端14、16之間。圖7中電源端11提供一個電壓值為Ull的直流電源，控制端12提供一定頻率的周期脈沖控制信號Si，所述控制信號Sl用來控制直流電源Ull的輸入。所述控制信號Sl 的周期脈沖電流的變化引起該壓電式聲響器驅動電路電流的變化，所述晶體三極管可在設定的周期脈沖控制信號Sl作用下導通或截止。所述壓電式聲響器111的電壓為所述驅動電路兩輸出端14與16之間的電壓，假設第一輸出端14的電壓為U14，第二輸出端16的電壓為U16，當控制信號Sl輸入該壓電式聲響器驅動電路100使所述晶體三極管QlO導通時，第一輸出端14的電壓U14近似為電源電壓U11，第二輸出端16的電壓近似為0，所述壓電式聲響器111的電壓為U11。當控制信號Sl輸入該壓電式聲響器驅動電路使三極管截止時，第一輸出端14的電壓近似為U11，第二輸出端16的電壓U16近似為U11，該壓電式聲響器111的電壓為0。 因此所述壓電式聲響器111的電壓變化近似為電源端11的直流電源的電壓U11。由此可見，該壓電式聲響器的振動效果與其電源電壓有關，當我們要達到好的聲音效果時要使用高的電源電壓，電壓值大，振幅越大其發出的聲音也越大，然而，有些產品中使用的高電壓可能會導致對使用產品造成一定程度的損壞。因此現今很多產品中都使用干電池或者鋰電池等直流電供電，但是采用干電池或者鋰電池供電有一個缺陷，即是使用時間久后，干電池或者鋰電池的電壓會下降，會因電壓不足而導致聲響器無法發聲，導致了嚴重的安全隱患，而且現今大多數聲響器的直流電壓均采用9V直流電。現今的國際標準要求聲響器能夠在3米外具有85dB以上的聲級，如果達不到可能使人無法察覺到報警信息， 進而導致使用該聲響器的家電或者電子產品的嚴重損壞甚至造成人身安全的威脅。因此使用直流電的聲響器需要經常更換電源或者定期檢修，不但安全性能不足，而且也耗費勞動力。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種即使在低電壓的情況下也能夠正常發聲的聲響器。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種壓電式聲響器，包括前蓋板、 殼體，以及底蓋，所述殼體與所述底蓋相互卡合固定，所述前蓋板、殼體，以及底蓋之間形成一容置腔，所述前蓋板的中心具有一開口，其特征在于所述殼體具有一與前蓋板相連接固定的前表面，所述前表面上對應于開口的位置具有一音孔，所述殼體內具有一蜂鳴片，所述蜂鳴片與所述前蓋板和底蓋相平行并且分別間隔設置，所述壓電片為一自激式壓電陶瓷片，該壓電片的主電極、反饋極以及接地極分別引出該壓電式聲響器的殼體連接至該壓電式聲響器的驅動電路，包括一電感器、一晶體三極管以及一電阻，所述電感器為帶工字型磁芯電感器，具有三個引腳，分別為始端、抽端和終端，所述晶體三極管為NPN型三極管，該電感器的始端連接外界電源，該電阻連接在外界電源與晶體管的基極之間，晶體管的集電極連接至電感器的抽端，所述晶體管的發射極接地，該壓電片的反饋極連接至晶體三極管的基極，壓電片的主電極連接至電感器的終端，所述外界電源為2. OV-3. 5V的直流電。優選地，所述前表面上具有一圈與所述前表面垂直向容置腔內延伸的固定板，該固定板的內側端通過膠水與壓電片連接固定。為了使該聲響器能夠提供響亮的聲響，所述前表面與所述固定板以及所述壓電片之間形成一前音腔，所述前音腔的厚度為7. Omm 7. 3mm，所述前音腔的直徑為22mm 23mm，所述音孔的直徑為12. 5mm 13. 5mm ；所述固定板與所述殼體的側壁之間的距離為 6. 5mm 7. 5mm,該聲響器的整體外徑為Φ 38mm Φ 42mm,厚度為13mm 16mm。為了便于前蓋板與殼體的定位連接，所述前表面上的音孔外側具有一圈凸圈，所述前蓋板的開口的內表面上具有一與所述凸圈相匹配的凹槽，所述凸圈位于所述凹槽內。優選地，所述電阻值為^(Ω-30ΚΩ，而電感器電感量為35mH_45mH，晶體三極管的放大倍數為100-300。與現有技術相比，本發明的優點在于該聲響器不但結構上具有擴音的作用，使聲響器具有響亮的聲響，而且該聲響器的驅動電路能夠驅動壓電片在較低的電壓下仍然能夠工作，與該聲響器的結構相配合，使得即使電池使用時間長后能夠提供的電壓下降也仍然能夠工作、提供較大聲響，增加了聲響器的使用壽命，而且該聲響器的驅動電路，結構簡單， 易于制作，成本低，具有廣泛的應用前景。


圖1為本發明聲響器去掉前蓋板的正面示意圖。圖2為本發明聲響器的背面示意圖。圖3為本發明聲響器的剖視圖。圖4為本發明聲響器的部件分解圖。圖5為本發明聲響器的控制電路圖。圖6為本發明聲響器的控制電路的信號示意圖。圖7為現有技術中壓電式聲響器的控制電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。本發明的聲響器，如圖1-4所示，包括前蓋板1、殼體2，以及底蓋3，所述殼體2與所述底蓋3相互卡合固定。所述前蓋板1、殼體2，以及底蓋3之間形成一容置腔，所述前蓋板1的中心具有一開口 11用以傳遞殼體2內的聲音。所述殼體2內具有一壓電片4，該壓電片4為一自激式壓電陶瓷片，并且具有一主電極M、反饋極F以及一金屬材料制作的接地極G。壓電片4的三極通過導線5連接至一印刷電路板6，所述印刷電路板6上固定于底蓋3上。所述殼體2上具有供印刷電路板6上的引線7伸出的孔，壓電片4的三個電極通過印刷電路板導線5、印刷電路板6以及引線7引出聲響器，以連接至外界的驅動電路。所述壓電片4與前蓋1以及底蓋3相平行并且分別間隔設置。所述殼體2具有一前表面21，該前表面21與前蓋1相連接固定，并且前表面21上也具有與該前蓋1上的開口 11相對應的音孔211。所述壓電片4與前蓋1平行設置即與所述前表面21也平行設置。 所述殼體2的前表面21上具有與前表面21垂直并且向容置腔內側延伸的一圈固定板22， 該固定板22的內側端上通過膠水8與壓電片4連接固定，并且該內側端上具有一傾斜角。 所述前表面21上的音孔211的外側具有一凸圈212，所述前蓋1的開口 11的內側具有一圈與該凸圈212相匹配的凹槽111，該凹槽111內容置所述凸圈212用于將前蓋1和殼體2 相互連接，該凹槽111與凸圈212的結構使前蓋1和殼體2相互之間便于定位安裝。一般的聲響器的結構很難滿足低電壓下大聲響的要求，特別是在外界直流電壓為 3V左右的情況下，聲音無法達到3米外85dB以上的要求，因此需要特定的電路進行驅動。 并且該聲響器的各個結構參數之間相互制約，只有各個參數都相互制約調節，才能夠有一個最優化的擴音效果。為了能夠在外界直流電壓即使下降的條件下，該聲響器仍然能夠發出足夠的響聲，該聲響器殼體內，所述固定板22與殼體2的前表面21以及壓電片4形成一前音腔，所述前音腔的厚度為7. Omm 7. 3mm,所述前音腔的直徑為Φ 22mm Φ 23mm,所述音孔的直徑為Φ 12. 5mm Φ 13. 5mm。而固定板22與殼體2的側壁之間的距離為6. 5mm 7. 5mm，該聲響器的整體外徑為Φ 38mm Φ 42mm，厚度為13mm 16mm。只有在這樣的參數條件下，所述聲響器才能提供一個較大的聲級，達到擴音的效果。該聲響器具有特定的驅動電路，只有在驅動電路與上述聲響器的結構相互作用下，才能具有低電壓下工作的性能。如圖5-6所示，該驅動電路包括一電感器Li，一晶體三極管Q1，一電阻R1。該電感器Ll為帶工字型磁芯電感器，具有三個引腳，1腳為始端，2腳為抽端，3腳為終端。晶體三極管Ql為NPN型的三極管。壓電片B具有一主電極M、反饋極F以及一金屬材料制成的接地極G，該金屬材料可以為不銹鋼、銅或者Ni材料等。如圖5、 6所示，該電感器Ll的1腳連接外界電源VDC，并且電阻Rl連接在外界電源VDC與晶體管 Ql的基極之間，晶體管Ql的集電極連接至電感器Ll的2腳，所述晶體管Ql的發射極接地。 該壓電片B的反饋極F連接至晶體三極管Ql的基極，壓電片B的主電極M連接至電感器Ll 的3腳。晶體三極管Ql的集電極電流為Ic，基極電流為Ib，發射極電流為Ie。電感器Ll主要作用是升壓，將外界電壓VDC的低電壓升為高電壓，另外通過合理繞組比(W2/N23)既可達到較高電壓，又可以抑制晶體管的Ic電流增大；電阻器Rl主要起限流作用，通過電阻器Rl控制Λ的大小，進而實現控制Ic大小，Rl電阻大，Ib小則Ic也小，反之，Rl電阻小，Ib大則Ic也大。晶體三極管Ql在線路中的作用是利用放大功能參與線路震蕩；壓電片B在該線路通電工作時，參與線路震蕩后發出聲音。如圖6所示，該電路的工作原理為在VDC與接地端兩端之間施加直流電壓時，先通過電感器Ll升壓并將該高電壓加在壓電片的主電極M上，而主電極M在接入高電壓后將信號通過反饋極F流向晶體三極管Ql的基極，晶體三極管Ql將來自基極的信號通過集電極再流向電感器的引腳2，引腳2再將信號流向引腳3，通過這個回路不斷反復震蕩工作，從而使壓電片產生機械伸縮運動，促使音腔內的空氣與音腔發生共鳴震蕩，由音腔的音孔發出聲音。在這個電路工作時，降低Rl的電阻值可以增大讓，Λ增大帶動Ic增大，而Ic增大促使流過電感器Ll的電流增大，從而使電感器Ll產生更高的電壓，這樣會使整個聲響器發出更高聲音。但是Rl的電阻值也不能太小否則會導致晶體三極管不在放大區域工作，而進入飽和區則使整個線路無法工作。這個電路是針對直流低電壓開發，電壓范圍為2. 0-3. 5V，優選為3V，這使該聲響器可以使用干電池或者鋰電池進行供電，在3V時整個線路的最大消耗電流不大于22mA。在電壓降低到2. 5VDC時則最大消耗電流不大于18mA，而此時壓電聲響器所發出聲級則能達到大于等于85dB，3米距離測量。如下表1所示，列出了部分該結構的聲響器的不同電壓下的聲級以及電流，其中聲級是在消音室內3米距離測量的數據。因此，從表1中可以看到， 該結構參數以及電路參數下的聲響器相互配合，即使在較低的直流電驅動下，也能達到較大的聲響。表 權利要求
1.一種壓電式聲響器，包括前蓋板(1)、殼體O)，以及底蓋(3)，所述殼體(2)與所述底蓋C3)相互卡合固定，所述前蓋板(1)、殼體0)，以及底蓋C3)之間形成一容置腔，所述前蓋板(1)的中心具有一開口(11)，其特征在于所述殼體( 具有一與前蓋板(1)相連接固定的前表面(21)，所述前表面上對應于開口(11)的位置具有一音孔011)，所述殼體內具有一壓電片G)，所述壓電片(4)與所述前蓋板(1)和底蓋C3)相平行并且分別間隔設置，所述壓電片⑷為一自激式壓電陶瓷片，該壓電片⑷的主電極(M)、反饋極(F) 以及接地極(G)分別引出該壓電式聲響器的殼體( 連接至該壓電式聲響器的驅動電路；所述壓電聲響器的驅動電路包括一電感器(Li)、一晶體三極管Oil)以及一電阻(Rl)， 所述電感器(Li)為帶工字型磁芯電感器，具有三個引腳，分別為始端、抽端和終端，所述晶體三極管Oil)為NPN型三極管，該電感器(Li)的始端連接外界電源(VDC)，該電阻(Rl)連接在外界電源(VDC)與晶體管Oil)的基極之間，晶體管Oil)的集電極連接至電感器(Li) 的抽端，所述晶體管Oil)的發射極接地，該壓電片的反饋極(F)連接至晶體三極管Oil)的基極，壓電片的主電極(M)連接至電感器(Li)的終端，所述外界電源(VDC)為2. 0-3. 5V的直流電。
2.如權利要求1所述的壓電式聲響器，其特征在于所述前表面上具有一圈與所述前表面垂直向容置腔內延伸的固定板(22)，該固定板0 的內側端通過膠水(8) 與壓電片⑷連接固定。
3.如權利要求2所述的壓電式聲響器，其特征在于所述前表面與所述固定板 (22)以及所述壓電片(4)之間形成一前音腔，所述前音腔的厚度為7. Omm 7. 3mm，所述前音腔的直徑為22mm 23mm，所述音孔Qll)的直徑為12. 5mm 13. 5mm ；所述固定板02) 與所述殼體O)的側壁之間的距離為6. 5mm 7. 5mm，該聲響器的整體外徑尺寸Φ 38mm Φ 42mm,厚度為 13mm 16mm。
4.如權利要求1-3任一項所述的壓電式聲響器，其特征在于所述前表面上的音孔011)外側具有一圈凸圈012)，所述前蓋板(1)的開口(11)的內表面上具有一與所述凸圈(212)相匹配的凹槽(111)，所述凸圈(212)位于所述凹槽(111)內。
5.如權利要求1所述的壓電式聲響器的驅動電路，其特征在于所述電阻值(Rl)為 ^(Ω-30ΚΩ，而電感器(Li)電感量為35-45mH，晶體三極管0)1)的放大倍數為100-300。
全文摘要
一種壓電式聲響器，包括前蓋板、殼體，以及底蓋，所述前蓋板、殼體，以及底蓋之間形成一容置腔，所述前蓋板的中心具有一開口，所述殼體具有一與前蓋板相連接固定的前表面，所述前表面上對應于開口的位置具有一音孔，所述殼體內具有一壓電片，所述壓電片與所述前蓋板和底蓋相平行并且分別間隔設置，所述壓電片為一自激式壓電陶瓷片，該壓電片的主電極、反饋極以及接地極分別引出該壓電式聲響器的殼體連接至該壓電式聲響器的驅動電路。該聲響器不但結構上具有擴音的作用，而且該聲響器的驅動電路能夠與該聲響器的結構相配合，使得即使電池使用時間長后能夠提供的電壓下降也仍然能夠提供較大聲響，增加了聲響器的使用壽命，具有廣泛的應用前景。
文檔編號G10K9/122GK102332257SQ201110330459
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者王建成 申請人:寧波東方電子有限公司