(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定電圧とされた減衰制御信号を積分することにより順次電圧が変化する時定数調整信号を形成する積分回路部と、一定電圧のパルス信号群である音源信号を微分した修正音源信号を形成する電荷蓄積回路部及び放電時定数調整回路部と、修正音源信号を矩形波パルス信号に整形した発音制御信号を形成する波形整形回路部と、発音制御信号を増幅してスピーカを駆動する増幅回路部と、を有する時報音形成回路であって、電荷蓄積回路部に音源信号が入力され、電荷蓄積回路部及び放電時定数調整回路部で微分した修正音源信号を波形整形回路部に入力し、波形整形回路部で整形した発音制御信号を増幅回路部に入力し、更に積分回路部が出力する時定数調整信号を前記放電時定数調整回路部に入力するように各回路部が接続され、該放電時定数調整回路部は、時定数調整信号の電圧変化に応じて音源信号を微分する微分時定数を順次小さくすることを特徴とする時計体の時報音形成回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アラーム音や時報音を発音させる時計体に関し、尚詳しくは、スピーカから時報音を発音させる回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、水晶発振器で形成する高周波信号を分周し、正確な１ヘルツ又は０．５ヘルツなどの基準パルスを形成し、ステップモータにより指針を駆動して正確な時刻を表示する時計体が多用されている。
更に、水晶発振器で形成する高周波信号から基準パルスを形成するに際し、分周回路を用いる場合に限ることなく、マイクロコンピュータのタイマーカウンタなどを用いて運針制御信号である基準パルスを形成すると共に、アラーム音信号や時報音信号もマイクロコンピュータを用いて形成し、運針制御信号により指針を運針させて時刻表示を行うと共に、電子音などを設定時刻にアラーム音として発音させ、又、正時には時報音を発音させる時計体もある。尚、アラーム音を発音させるに際しては、電子音を発音させるアラーム音信号をマイクロコンピュータで形成する場合のみでなく、メロディーＩＣなどを用い、マイクロコンピュータからアラーム発音制御信号を出力してメロディーＩＣを作動させ、メロディーＩＣからアラーム音信号を出力させることもある。
【０００３】
このように、発音機能を備えた時計体では、音楽や音声をアラーム音としてスピーカから発音させるときは音源回路にメロディーＩＣなどを用い、電子音をスピーカから発音させるときは１キロヘルツ乃至３キロヘルツ程度の音源信号を形成する可聴周波数形成回路が用いられ、小型のコーンスピーカや電磁スピーカ、又は圧電ブザーなどのを発音体として用いている。
【０００４】
そして、アラーム音や時報音を発音させる際の音量調整を可能とするとき、小型のコーンスピーカを使用している場合は、可変抵抗器又は分圧抵抗器などを用いてスピーカに印加する電圧を調整している。又、電磁スピーカや圧電ブザーを使用している場合、可聴周波数形成回路で形成する音源信号のパルス幅を調整し、スピーカなどに供給する平均電力を調整することによって音量の調整を行っている。
【０００５】
このような音量調整機能を備えた時計体では、アラーム音を発音させるとき、段階的に音量を大きくすることなどが行われている。
又、時報音は、従来からテレビやラジオ又は電話などで使用されている時報音に近い音を発音させるため、正時の３秒前、２秒前、及び、１秒前に鳴らす予告音と、正時を知らせる正時音とを発音させる音源信号の形成が試みられている。
【０００６】
そして、この時報音信号は、予告音として１キロヘルツ程度の音源信号を０．３秒間程度形成し、正時音として２キロヘルツ程度の音源信号を１秒間程度持続させ、且つ、正時音の音量を順次小さくするように減衰させる音源信号を形成することとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
時報音を鳴らすに際し、従来から親しまれている正時音は、音量を順次低下させており、電磁スピーカや圧電ブザーを用いる時計体では、分周回路の組み合わせを制御してパルス幅を変更し、又はプログラムタイマを用いた分周によるパルス幅の変更を制御して行っており、パルス幅を滑らかに変化させるには回路やプログラムが複雑となって小型の時計体には適さない欠点が合った。
【０００８】
又、小型のコーンスピーカを用いる時計体では、音量を滑らかに低下させることは比較的容易であるも、消費電力が大きくなり、電池を電源とする時計体では寿命が短くなり、更に小型の時計体とすることが困難となる欠点があった。
本発明は、このような欠点を排除し、比較的単純な回路構成を用い、少ない消費電力でスピーカを駆動しつつ滑らかな減衰音を発音させることのできる時計体用の時報音形成回路を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定電圧とされた減衰制御信号を積分することにより順次電圧が変化する時定数調整信号を形成する積分回路部と、一定電圧のパルス信号群である音源信号を微分した修正音源信号を形成する電荷蓄積回路部及び放電時定数調整回路部と、修正音源信号を矩形波パルス信号に整形した発音制御信号を形成する波形整形回路部と、発音制御信号を増幅してスピーカを駆動する増幅回路部と、を有する時報音形成回路であって、前記放電時定数調整回路部は、時定数調整信号の電圧変化に応じて順次抵抗値を変化させ、修正音源信号を形成する際の微分時定数を順次小さくする放電時定数調整回路部とするものである。
【００１０】
このように、本発明にかかる時報音形成回路は、音源信号のパルス電圧を微分する電荷蓄積回路部と放電時定数調整回路部とを有し、この電荷蓄積回路部と放電時定数調整回路部とにより音源信号を微分した修正音源信号を形成し、この修正音源信号に基づいて矩形波に波形整形を行う波形整形回路部を有しているため、電荷蓄積回路部及び放電時定数調整回路部による微分時定数を変化させることにより、波形整形回路部が出力する発音制御信号のパルス幅を容易に換えることができる。
【００１１】
そして、積分回路部は、一定電圧の減衰制御信号を積分して時定数調整信号を形成するゆえ、時定数調整信号として滑らかに電圧を上昇させる信号を形成することができ、この時定数制御信号を放電時定数調整回路部に入力し、放電時定数調整回路部の抵抗値を変化させれば、電荷蓄積回路部と放電時定数調整回路部とによる微分回路の微分時定数を滑らかに変化させることができる。
【００１２】
従って、発音制御信号のパルス幅を滑らかに変化させ、スピーカからの音量を滑らかに減少させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る時報音形成回路は、図１に示すように、マイクロコンピュータ１１により秒針用モータ１７や時分針用モータ１８を駆動制御し、スピーカ８１からアラーム音や時報音を発音させることのできる時計体の回路に組み込む時報音形成回路３０である。
【００１４】
この時計体の回路は、水晶発振器による正確なクロック信号に基づき、所定の運針制御信号をモータバッファ１５に出力することによって秒針用モータ１７や時分針用モータ１８を駆動し、秒針及び時分針を運針させて時刻を表示させるものである。
又、スイッチボックス１３に設けられる各スイッチからの信号により、マイクロコンピュータ１１は所定の動作を行い、アラームのオン又はオフ制御や、指針の早送り又は早戻し制御などを行い、更に所定の時刻にはアラーム音とする電子音の音源信号Ａや時報音とする電子音の音源信号Ａをマイクロコンピュータ１１は出力するものである。
【００１５】
尚、この時計体の回路では、検出抵抗器２２とＣｄＳセルなどの光電変換素子２３とによる明るさ検出回路２１を有し、室内などの時計体を設置した場所の明るさを検出している。そして、時計体の周囲が暗くなったときはマイクロコンピュータ１１に明暗信号を入力することにより、正時毎に時報音を発音させる音源信号Ａを音源信号出力ポート２７から出力しないようにしている。
【００１６】
又、この音源信号Ａは、水晶発振器を用いて形成する高周波数のクロック信号を分周することにより、可聴周波数帯の矩形波パルス信号をマイクロコンピュータ１１で形成して音源信号出力ポート２７から出力するものである。
この音源信号Ａを出力するマイクロコンピュータ１１の音源信号出力ポート２７は、図１に示したように、時報音形成回路３０の電荷蓄積回路部３１に接続すると共に、アンド回路７１やインバータ７３などを介して時報音形成回路３０の増幅回路部６５に接続するものである。
【００１７】
尚、アンド回路７１の他の入力端子は、マイクロコンピュータ１１の制御信号出力ポート２５に接続している。
そして、この時報音形成回路３０は、電荷蓄積回路部３１と放電時定数調整回路部４１、波形整形回路部５１、増幅回路部６５、及び、積分回路部６１とで形成しているものである。
【００１８】
この電荷蓄積回路部３１は、複数のコンデンサと切換えスイッチとで構成し、容量の異なる第１コンデンサ３２と第２コンデンサ３３とを並列として切換えスイッチ３５の各端子と音源信号出力ポート２７との間に設け、切換えスイッチ３５のコモン端子を放電時定数調整回路部４１に接続している。
従って、音源信号出力ポート２７を何れかのコンデンサを介して放電時定数調整回路部４１に接続することができるものである。そして、切換えスイッチ３５は、この切換えスイッチ３５を操作することにより、音源信号出力ポート２７から出力された音源信号Ａを放電時定数調整回路部４１に伝達する際、伝達経路に挿入されるコンデンサ３２，３３の容量を切り換えることができるものである。
【００１９】
又、放電時定数調整回路部４１は、電荷蓄積回路部３１と波形整形回路部５１とを接続すると共に、電荷蓄積回路部３１とアース点との間に抵抗器を挿入する回路としている。
この電荷蓄積回路部３１とアース点との間に挿入する抵抗器は、能動素子であるトランジスタ４３を可変抵抗器とし、このトランジスタ４３と固定抵抗器４２とを並列としてアース点との間に設けているものである。尚、トランジスタ４３のコレクタには保護抵抗器４５を挿入している。又、アノードを接地したダイオード４７もトランジスタ４３や固定抵抗器４２と並列に設けている。
【００２０】
従って、電荷蓄積回路部３１と放電時定数調整回路部４１とにより微分回路を形成しており、トランジスタ４３の導通率を制御することにより、この微分回路の微分時定数を変化させることができる。このため、微分時定数を変化させつつ音源信号Ａを微分した修正音源信号Ｂを波形整形回路部５１に入力することができる。
更に、波形整形回路部５１は、インバータ５２を介して放電時定数調整回路部４１と増幅回路部６５とを接続する回路とし、増幅回路部６５への発音制御信号Ｃを供給するプルアップ抵抗器５５を有すると共に、ダイオード５３を前記インバータ５２と対向させて有し、アンド回路７１を通過する音源信号Ａも増幅回路部６５に供給することを可能とするダイオードオア回路用のダイオード５３を備えた回路としている。
【００２１】
そして、増幅回路部６５は、増幅素子であるトランジスタ６７を有し、保護抵抗器６６を介してこのトランジスタ６７のベースを波形整形回路部５１に接続し、エミッタを＋電源に、コレクタはスピーカ８１を介してアース点に接続するものである。
又、積分回路部６１は、抵抗器６２とコンデンサ６３とを直列として抵抗器６２をマイクロコンピュータ１１の減衰信号出力ポート２９に接続し、コンデンサ６３をアース点に接続すると共に、抵抗器６２とコンデンサ６３との中点を放電時定数調整回路部４１におけるトランジスタ４３のベースに制限抵抗器４４を介して接続するものである。
【００２２】
従って、この時報音形成回路３０は、電荷蓄積回路部３１と放電時定数調整回路部４１とにより微分回路を形成しているため、図２に示すように、矩形波パルス列である音源信号Ａがマイクロコンピュータ１１から出力されたとき、この音源信号Ａを微分した修正音源信号Ｂを波形整形回路部５１に入力することができる。
そして、マイクロコンピュータ１１の減衰信号出力ポート２９から一定電圧の減衰制御信号Ｄが出力されたとき、積分回路部６１はこの減衰制御信号Ｄを積分して順次電圧を上昇させる時定数制御信号を形成し、この時定数制御信号を放電時定数調整回路部４１のトランジスタ４３に供給する。
【００２３】
このため、放電時定数調整回路部４１では、トランジスタ４３の導通率が徐々に増加し、電荷蓄積回路部３１の充放電時間を短くするように変化させる。従って、電荷蓄積回路部３１と放電時定数調整回路部４１とによる微分回路における微分時定数を短くし、波形整形回路部５１に入力する修正音源信号Ｂのパルス幅を順次細く変化させる。
【００２４】
尚、放電時定数調整回路部４１は、抵抗器４１やトランジスタ４３と並列にアノードをアース点に接続したダイオード４７を有し、音源信号Ａの立ち下り時に修正音源信号Ｂに逆パルスが発生することを防止している。
このように、波形整形回路部５１に入力される修正音源信号Ｂのパルス幅が小さくなり、波形整形回路部５１としたインバータ５２の閾値を越えるパルス幅に合わせて波形整形回路部５１が出力する発音制御信号ＣのＬレベルパルスの幅も順次細くなる。
【００２５】
従って、増幅回路部６５を介してスピーカ８１に供給される電流が順次減少し、スピーカ８１から発音される音量も順次減少する。そして、この音量の減少は、積分回路部６１が出力する時定数調整信号Ｅの電圧上昇に合わせた滑らかな減少とすることができる。
又、積分回路部６１の積分時定数は、正時音の発音時間である１秒余りの時間で放電時定数調整回路部４１のトランジスタ４３を不飽和領域で作動させる時定数調整信号Ｅの電圧を形成するコンデンサ容量及び抵抗値とし、又、電荷蓄積回路部３１と放電時定数調整回路部４１とによる微分回路の微分時定数も、正時音とする２キロヘルツ乃至３キロヘルツ程度の矩形波パルスを１パルス時間内程度で減衰消滅させる微分時定数を最大時定数とするものである。
【００２６】
そして、図１に示した時報音形成回路３０は、切換えスイッチ３５により電荷蓄積回路部３１のコンデンサ容量を可変としているため、電荷蓄積回路部３１のコンデンサ容量を小さい容量に切り換えると、微分時定数を更に短くすることができ、図３に示すように、修正音源信号Ｂのパルス幅を小さくし、発音制御信号Ｃのパルス幅を常に音源信号Ａのパルス幅よりも細くしてスピーカ８１からの発音音量を小さく設定しつつ、減衰制御信号Ｄによって音量を滑らかに小さく絞る変化をさせることができる。
【００２７】
又、本実施の形態は、音源信号出力ポート２７から音源信号Ａを出力する際、制御信号出力ポート２５から通過制御信号を出力することにより、マイクロコンピュータ１１が出力するアラーム音の音源信号Ａは、アンド回路７１を通過させて増幅回路部６５に入力することができるようにしている。
このマイクロコンピュータ１１から通過制御信号を出力する場合は、この通過制御信号によりアンド回路７１を開き、アンド回路７１を通過した音源信号Ａをインバータ７３及びダイオード７５を介して修正音源信号Ｂと同様に増幅回路部６５に入力することができるものである。
【００２８】
そして、インバータ７３を介することにより、アンド回路７１を通過した音源信号Ａと波形整形回路部５１が出力する発音制御信号Ｃとの位相を一致させ、ダイオード７５によるダイオードオア回路を介して波形整形回路部５１が出力する発音制御信号Ｃと合成するため、アラーム音などの一定音量で発音させる音源信号Ａは発音制御信号ＣよりもＬレベルパルスの幅が広く、スピーカ８１から発音させる音量を減少させることなくスピーカ８１を鳴らすことができる。
【００２９】
又、時報音における予告音のごとく、音量を減少させない発音を行う場合は、通過制御信号をＬレベルとしてアンド回路７１を閉じ、波形整形回路部５１が出力する発音制御信号Ｃのみを増幅回路部６５に供給し、電荷蓄積回路部３１のコンデンサ容量で決定した音量でスピーカ８１を発音させ、正時音を発音させるときは減衰制御信号Ｄを積分回路部６１に印加して正時音の音量を滑らかに減少させることができる。
【００３０】
そして、この時報音形成回路３０は、電荷蓄積回路部３１のコンデンサ容量を切り換えることによって段階的に音量を設定する場合のみでなく、図４に示すように、放電時定数調整回路部４１でトランジスタ４３と並列に設けた抵抗器の抵抗値を調整可能とするように固定抵抗器４２と可変抵抗器４９とを直列として最大微分時定数を変化させることもある。
【００３１】
このように、抵抗器の抵抗値を連続的に調整可能とすることにより、電荷蓄積回路部３１の容量を一定とする場合でも、スピーカ８１から発音させる時報音の音量を連続的に調整設定することができる。尚、電荷蓄積回路部３１にバリアブルコンデンサやトリマコンデンサなどの可変容量コンデンサを用い、時報音の最大音量を連続的に調整設定することができるようにすることもある。
【００３２】
又、この時報音形成回路３０の時計体への組み込みは、アンド回路７１を介した音源信号Ａと微分回路や波形整形回路部５１を介した発音制御信号Ｃとを増幅回路部６５に入力することができるようにマイクロコンピュータ１１の信号出力ポートと接続しているも、時報音の音源信号を形成する音源信号形成回路をマイクロコンピュータ１１とは別個に設け、時報音形成回路３０にマイクロコンピュータ１１に制御された所定のタイミングで時報音の音源信号と減衰制御信号Ｄとを入力することもある。即ち、時報音形成回路３０で正時音を発音させる音源信号のデューティ比を滑らかに変化させる発音制御信号Ｃを形成すれば足りるものであり、この発音制御信号Ｃによりスピーカ８１を鳴らし、アラーム音はマイクロコンピュータ１１に制御されるメロディＩＣなどが出力する音源信号Ａを適宜増幅して時報音形成回路３０とは別個にスピーカ８１に供給し、スピーカ８１から時報音やアラーム音を発音させることもある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、順次電圧が変化する時定数調整信号を形成する積分回路部と、音源信号を微分する電荷蓄積回路部及び放電時定数調整回路部と、発音制御信号を形成する波形整形回路部と、スピーカを駆動する増幅回路部と、を有する時報音形成回路であって、放電時定数調整回路部は、時定数調整信号の電圧変化に応じて音源信号を微分する際の微分時定数を順次小さくする放電時定数調整回路部とした時計体の時報音形成回路である。
【００３４】
従って、微分回路や積分回路及び波形整形回路によりパルス幅を変化させ、積分回路で一定電圧を積分する電圧変化に応じた滑らかな平均電流の変化を生じさせる発音制御信号を形成することができる。このため、時報信号における正時音として滑らかに音量を減衰させる音源信号を比較的簡単な回路で形成することができ、小型で消費電力の少ない時報音信号を形成することが可能な回路とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る時計用の時報音形成回路を示す回路図。
【図２】本発明に係る時計用の時報音形成回路における信号を示すタイムチャート図。
【図３】本発明に係る時計用の時報音形成回路における信号を示すタイムチャート図。
【図４】本発明に係る時計用の時報音形成回路の他の回路例を示す図。
【符号の説明】
１１  マイクロコンピュータ
１３  スイッチボックス                １５  モータバッファ
１７  秒針用モータ                    １８  時分針用モータ
２１  明るさ検出回路
２５  制御信号出力ポート              ２７  音源信号出力ポート
２９  減衰信号出力ポート
３０  時報音形成回路
３１  電荷蓄積回路部                  ４１  放電時定数調整回路部
５１  波形整形回路部                  ６１  積分回路部
６５  増幅回路部
８１  スピーカ
【図１】
0003558535.tif 000002
【図２】
0003558535.tif 000003
【図３】
0003558535.tif 000004
【図４】
0003558535.tif 000005