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JP3648034B2 - Karakuri Clock Sounding Device - Google Patents
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JP3648034B2 - Karakuri Clock Sounding Device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オルゴール、チャイム、からくり時計等に用いられる発音装置、特に、打楽器を構成する発音体をハンマー等で実打ちすることにより、固有の音色を発生させる発音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平8−123423号公報に示された従来の発音装置について、図9に基づいて説明する。図9は、従来の発音装置の構成を示す斜視図である。図9に示す従来の発音装置は、略垂直に懸架され、それぞれ長さの異なる複数の中空パイプ状の発音体101と、発音体101にそれぞれ対応して設けられ、発音体101を実打ちすることにより固有の音色を発生させるハンマー装置102で構成されている。
【0003】
ハンマー装置102は、一端が固定された板ばね103と、板ばね103の自由端近傍に設けられたハンマーヘッド104と、板ばね103をたわませるためのソレノイド型駆動装置で構成されている。
また、ソレノイド型駆動装置は、板ばね103の固定端およびハンマーヘッド104が設けられた自由端の中間部近傍に連結されたプランジャー106と、プランジャー106を略水平方向に突出させるソレノイド107と、突出されたプランジャー106を元の位置に復帰させるコイルばね108を有している。
【0004】
ソレノイド型駆動装置は、所定の電気信号が入力されるとソレノイド107を駆動して、プランジャー106を板ばね103側に突出させる。プランジャー106が突出されると板ばね103の自由端近傍に設けられたハンマーヘッド104が発音体101に衝突し、発音体101固有の音が発音させる。なお、ハンマーヘッド104の発音体への衝突直後、プランジャー106は、コイルばね108によって後退させられ、発音体101の振動を妨げない構成となっている。
以上述べた動作を繰り返すことにより、所定の楽曲が演奏される。
【0005】
また、1つの楽曲について、各々の音階に強弱を付すことにより、曲に表現力を与える場合がある。上述した発音装置については、ハンマーヘッド104の発音体101への衝突速度とハンマーヘッド104の衝突によって発生する音の大きさ(音量)とは略比例関係にあることを利用して、音に強弱が付される。つまり、ソレノイド107に印加する電圧を制御すれば、プランジャー106の動作速度が変化し、それに応じて発音体101との衝突速度が変化するから、音に強弱が付くことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ソレノイド107は、その周囲の温度によって、ソレノイド107内の内部抵抗の値が大きくばらつく傾向がある。つまり、ソレノイド107の動作は、周囲の温度によって影響を及ぼされ易い。例えば、寒冷状態においては、ソレノイド107の内部抵抗が低下するため、ソレノイド107が所定の動作以上に作動する。これにより、プランジャー106が板ばね103を強く押し出すことが可能となり、それに応じて、ハンマーヘッド104が発音体101に強く衝突する。よって、中音が強音に変化する場合が考えられる。
【0007】
また、例えば、高温状態においては、ソレノイド107の内部抵抗が上昇するため、ソレノイド107が所定の動作を行えない。これにより、プランジャー106が板ばね103を強く押し出すことができず、弱音が発音されない場合も生じる。
【0008】
したがって、従来の発音装置では、それを使用する場所が屋内等に限定され、また、音に強弱の変化を持たせることができないのが現状であった。
つまり、楽曲の演奏が強弱の変化に乏しい単調なものとなってしまい、演奏を聞く人を満足させることができなかった。
【0009】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変化の影響を受けることなく安定した音量で、しかも、表現力豊かな音が発音できる発音装置を提供することにある。
【0010】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のからくり時計の発音装置は、所定の音色を発生する少なくとも一の発音体と、前記発音体に対応して設けられ、前記発音体に衝突させることにより、前記発音体の固有の音色を発生させるハンマーヘッドと、前記ハンマーヘッドを駆動するロータリーソレノイドと、前記ロータリーソレノイドの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記発音体の音量を調節する音量調節手段とを有し、前記音量調節手段は、前記発音体の音階確認後、当該音階の音量の強さの各段階で前記温度検出手段の検出結果に基づいてデューティテーブルより選択された各デューティデータに応じたクロック信号を発生し、そのクロック信号に基づいて前記ロータリーソレノイドの定格電圧より高い固定した矩形波最大電圧を印加して当該矩形波最大電圧の印加時間と未印加時間との比率を変化させることにより、前記ロータリーソレノイドの実効電圧を制御する。
【0012】
本発明の発音装置によれば、温度検出手段によってロータリーソレノイドの周囲温度が検出される。前記温度検出手段の検出結果に基づいて、例えば、ロータリーソレノイドの内部抵抗に流れる電流を一定に維持する電圧がロータリーソレノイドに印加される。この印加電圧に基づいて、音量調節手段によってロータリーソレノイドの回転速度が変化される。それにより、周囲温度の状態によらずに、ハンマーヘッドと発音体との衝突速度が一定に維持される。その結果、周囲温度によらない一定の音が発音される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の発音装置の好適な一実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の発音装置の一実施形態の構成を示す側面図であり、図2(a)および(b)は、それぞれロータリーソレノイドに印加する電圧の一例を示す波形図であり、図3は、CD−MIDIを用いた音量調整系の制御回路の構成を説明するためのブロック図であり、図4は、MIDIデータの入ったフロッピィーディスクを用いた音量調整系の制御回路の構成を説明するためのブロック図である。
【0014】
図1に示すように、本発明の発音装置は、略円筒状でそれぞれ長さの異なる複数の発音体1と、各発音体1にそれぞれ設けられ、各発音体1それぞれの固有の音色を所定の音量で発生させる音量調節手段としてハンマー機構2とを備えている。
【0015】
ハンマー機構2は、回転軸4がほぼ水平となるようにフレーム50に固定されたロータリーソレノイド3と、回転軸4に対してほぼ直交するように回転軸4に固定され、所定の弾性を有しかつバランスウェイトとしてハンマーヘッド6とのバランス状態を維持するアーム5と、アーム5の一端に固定されたハンマーヘッド6とで構成されている。
【0016】
ロータリーソレノイド3は、アーム5の長手方向を略垂直となる状態で停止されており、所定の電圧が印加されたときに、アーム5を発音体1の方向に回転させ、ハンマーヘッド6を発音体1に衝突させるように構成されている。
ロータリーソレノイド3は、ロータリーソレノイド3への印加電圧の値に応じて、その回転速度が変化するように構成されている。
【0017】
アーム5は、発音体1の中心軸を通る面内方向に回転するように、ハンマー機構2に位置決めされ、一側の自由端近傍にハンマーヘッド6が配置された弾性を有する第1のアーム5aと、第1のアーム5aと連接しており、ハンマーヘッド6とのバランスを最適に維持するバランスウエイトとしての第2のアーム5bとで構成されている。
【0018】
第1のアーム5aは、板ばね状の弾性体であり、ハンマーヘッド6が発音体1に衝突する際のハンマーヘッド6の複雑な動きを所定の弾性で吸収するできるように構成されている。
第2のアーム5bは、第1のアーム5aとの連接部がハンマーヘッド6の取付け位置とは異なる方向に位置するようにロータリーソレノイド3の回転軸4に軸支されており、ロータリーソレノイド3の回転に応じて、第1のアーム5aおよび第2のアーム5bが共に回転軸4に対して回転可能になっている。
【0019】
第2のアーム5bは、ロータリーソレノイド3の動作が常に安定した回転状態を維持できるように、バランスウエイトとして設けられている。
なお、第2のアーム5bには、弾性体からなる図示しない余韻止めを設けておけば、さらに良好なロータリーソレノイド3の回転動作が実現できる。
【0020】
ハンマーヘッド6は、アーム5のうち第1のアーム5aの一端に固定されており、ロータリーソレノイド3の回転によって発音体1の側面部に衝突する。
なお、発音体1は、発音体1に衝突する時のハンマーヘッド6の衝突速度または衝突エネルギーの値に応じて音量が変化される。
【0021】
人形体60は、ロータリーソレノイド3の回転に応じて、腕部を上下方向に回転させることができるように構成されている。この腕部の回転動作によって、人形体60は、疑似的に打鈴動作をしているかように見せられる。
なお、人形体60の頭部後方には、後述するロータリーソレノイド3の周囲の温度を検出するサーミスタ16が埋設されている。
【0022】
次に、本実施の形態の発音装置の音量調整系を含む制御装置について、図3および図4を参照しつつ説明する。
本実施の形態の発音装置においては、制御信号として、MIDI(MusicInstrument Digital Interface)規格のMIDIデータを用いる。
【0023】
MIDIデータには、音階データと音量データが含まれ、音階データについては、1つの楽曲のうち、どの発音体1から発音させるのかに関するデータが記載されており、また、音量データについては、その発音体1をどの程度の音量で発音させるのかに関するデータが記載されている。
なお、本発音装置では、その制御に特に音量データを使用する。
【0024】
制御装置は、図3および図4に示すように、マイクロプロセッサ11、CD−MIDIを再生するCDプレーヤ12、D/Aコンバータ13、アンプ14、スピーカ15、外部の周囲温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ16、アンプ17、供給電圧を増幅するトランジスタ18、フロッピィディスクからMIDIデータを読み込むMIDIシーケンサ22、MIDI音源23により構成されている。
【0025】
CDプレーヤ12は、CD−MIDIに記憶されたMIDIデータを再生し、1チャネルから16チャネルのデータを有するMIDI信号を発生させるように構成されている。
MIDIシーケンサ22は、フロッピィディスクに記憶されたMIDIデータを読み込んで、CDプレーヤ12と同様に、1チャネルから16チャネルのデータを有するMIDI信号を発生させるように構成されている。
【0026】
CDプレーヤ12またはMIDIシーケンサ22は、1チャネルから15チャネルのデータをD/Aコンバータ13またはMIDI音源23に出力し、チャネルデータ(または、「チャネルナンバー」)、発音体1の音階データ(または、「ノードナンバー」)およびタイミング・音長データ(または、「ベロシティ」)を有する16チャネルのデータをマイクロプロセッサ11に入力する。
【0027】
D/Aコンバータ13またはMIDI音源23は、1チャネルから15チャネルのデータを、背景音楽としての音楽アナログ信号に変換するものであり、その音楽アナログ信号は、アンプ14によって増幅され、スピーカ15から発音される。
【0028】
サーミスタ16は、周囲の温度が上昇すると抵抗値が低下し、逆に周囲の温度が低下すると抵抗値が上昇するように構成されている。
またサーミスタ16は、ロータリーソレノイド3の周囲の温度を検出できるように、人形体60に埋め込まれている。
【0029】
アンプ17は、サーミスタ16によって検出された抵抗値に基づく電圧値を増幅してマイクロプロセッサ11に出力する。
トランジスタ18は、サーミスタ16によって検出された検出温度に基づいたマイクロプロセッサ11からの印加電圧を増幅する。なお、ロータリーソレノイド3は、その増幅された印加電圧を受けて所定の速さで回転する。
【0030】
本発明の発音装置では、ハンマーヘッド6の発音体1への衝突速度を変化させ、その衝突エネルギーに応じて音量を変化させる構成であり、ハンマーヘッド6の衝突速度を変化させる手段としては、ロータリーソレノイド3の回転数を変化させている。
【0031】
ロータリーソレノイド3の初期印加電圧とロータリーソレノイドの回転数またはハンマーヘッド6の衝突速度との関係は、実験によって求めることが可能であり、また、ロータリーソレノイド3の回転数またはハンマーヘッド6の衝突速度と発音体1による音量との関係についても、実験によって求めることがができる。したがって、MIDIデータに含まれる音量データとロータリーソレノイド3への初期印加電圧との関係は、使用するロータリーソレノイド3の種類、発音体1の形状、大きさ、肉厚または材質等に応じて事前に決定することができる。
【0032】
しかしながら、ロータリーソレノイド3に定格電圧以下の電圧が印加された場合、ロータリーソレノイド3のトルクが大きくばらつき、安定した回転動作が期待できない。したがって、ハンマーヘッド6が発音体1に低速で衝突しても、衝突速度がばらつかないようにする必要がある。
【0033】
そこで本実施の形態の発音装置では、ハンマーヘッド6を発音体1に低速で衝突させる際の衝突速度を安定させるために、たとえば図2(a)または(b)に示すような矩形波電圧を印加する。このような矩形波電圧の実効電圧VE は、矩形波電圧の最大電圧値をE、矩形波の1パルスの時間をT、矩形波の1パルス中の最大電圧が印加されている時間をtとすると、以下の式で与えられる。
【0034】
【数1】
E =E(t/T)
【0035】
例えば、図2(a)に示すように、ロータリーソレノイド3の定格電圧を12Vとした場合、矩形波の最大電圧E=20V、矩形波1パルスの時間T=0.5mS、矩形波1パルス中の最大電圧が印加されている時間t=0.25mSであるので、VE =10(V)となる。すなわち、定格電圧以下の電圧を印加することができる。このとき、矩形波1パルスの時間T中の最大電圧が印加されている時間tの割合、すなわちデューティ比は、0.25/0.5=50%となる。
【0036】
一方、ハンマーヘッド6を発音体1に高速で衝突させる場合についても、同様に矩形波電圧が印加される。この場合、矩形波の最大電圧を変化させずにデューティ比を変化させることにより、実効電圧を変化させる。
例えば、図2(b)に示すように、ロータリーソレノイド3の定格電圧を12Vとして、矩形波の最大電圧E=20V、矩形波1パルスの時間T=0.5mS、矩形波1パルス中の最大電圧が印加されている時間t=0.4mSであるので、VE =16(V)となる。このときのデューティ比は、0.4/0.5=80%となる。
【0037】
図5は、4つの試料を用いて印加電圧のデューティ比を変化させない場合(図5(a))、および、実効電圧のデューティ比を変化させた場合(図5(b))の実験結果を示す図である。
図5(a)において、横軸は印加電圧を表し、縦軸は音量を表している。
また、図5(b)において、横軸は印加電圧のデューティ(電圧デューティ)を表し、縦軸は音量を表している。
【0038】
図5からわかるように、印加電圧のデューティ比を変化させない場合には、定格電圧12Vに対して、定格以下では音量のバラツキが大きくなっており、動作が弱々しく安定しない。また、定格以上であってもバラツキは大きいが、動作が安定する電圧領域(安定電圧17V)が存在する。
実効電圧を電圧の矩形パルスにより制御すると、図5(b)に示すように、音量のバラツキが少なくなることがわかる。
【0039】
上述したように、ロータリーソレノイド3に印加する電圧が定格電圧以上であるか以下であるかにかかわらず、ロータリーソレノイド3に矩形波電圧を印加することによって、低速時のハンマーヘッド6の衝突速度を安定化させることが可能となる。
【0040】
ところが、ロータリーソレノイド3に矩形波電圧を印加することで低速時のハンマーヘッド6の衝突速度を安定化させることができても、ロータリーソレノイド3の内部抵抗は、ロータリーソレノイド3の周囲温度の影響によって変動するから、ハンマーヘッド6の衝突速度はなお安定しない。
例えば、ロータリーソレノイド3に同じ電圧を印加して比較すると、通常、20℃で33Ωの抵抗を有するロータリーソレノイド3においては、−10℃〜50℃の温度変化に対して、内部抵抗が約29Ω〜約37Ωまで変動する。
【0041】
そこで本実施の形態の発音装置では、ロータリーソレノイド3の周囲の温度に基づいてロータリーソレノイド3の内部抵抗の値を推定し、さらに、その推定値に基づいてロータリーソレノイド3の内部抵抗に流れる電流を常に一定化するデューティ制御を行っている。
なお、既に述べたように、ロータリーソレノイド3の周囲温度は、人形体60の頭部後方に埋設されたサーミスタ16の抵抗値の変化に基づいてマイクロプロセッサ11によって判断される。
【0042】
図6は、ロータリーソレノイドの検出温度に基づくデューティ比を制御した場合とデューティ比を固定した場合について、周囲温度の変化とハンマーヘッドの衝撃値との関係についての実験結果を示す図である。
図6おいて、横軸は周囲温度の示し、縦軸はハンマーヘッド6の発音体1への衝撃値を示している。ハンマーヘッド6の衝撃値が増加すれば、それに応じて衝突時に発音される音も増加するから、縦軸は発音装置の音量と考えることができる。なお、ロータリーソレノイド3への印加電圧については、24Vに統一した。
【0043】
図6から明らかなように、弱音、中音および強音の各音量の状態でロータリーソレノイド3の周囲温度を上昇させると、デューティを一定に固定して温度変化に基づくデューティ制御を行わない場合では、ロータリーソレノイド3の内部抵抗が周囲温度の上昇に応じて上昇することから、ロータリーソレノイド3の回転速度が次第に降下し、図6の(A1),(A2),(A3)に示すように、ハンマーヘッド6の発音体1への衝撃値もそれぞれ下降状態となる。
【0044】
一方、弱音、中音および強音の各音量の状態について、ロータリーソレノイド3の周囲温度の変化に基づくデューティ制御を行った場合では、図6の(B1),(B2),(B3)に示すように、ハンマーヘッド6の発音体1への衝撃値が、それぞれ常に一定した安定状態となっている。
したがって、音量をどの位置に設定しても、ロータリーソレノイド3の周囲温度の変化に基づくデューティ制御を行えば、周囲温度の変動に関係なく安定した一定の音を得ることが可能となる。
【0045】
以上のように構成された本発明の発音装置の一実施形態の動作について図3、図4、図7および図8に基づいて説明する。
図7は、図1に示す発音装置の温度の変化に基づくデューティ制御の動作を示すフローチャートであり、図8は、発音装置のデューティ制御を行うためのデューティデータテーブルである。
【0046】
例えば、所定の時間になるとマイクロプロセッサ11にMIDI信号受信モードが設定され、それを受けてCDプレーヤ12またはMIDIシーケンサ22が起動される。
起動されたCDプレーヤ12またはMIDIシーケンサ22は、CD−MIDIまたはMIDIデータFD(フロッピィディスク)からMIDIデータを読み込み、1チャネルから16チャネルにわたるMIDI信号を出力する。
【0047】
CDプレーヤ12またはMIDIシーケンサ22から出力されたMIDI信号のうち、1チャネルから15チャネルのデータは、D/Aコンバータ13またはMIDI音源13に入力され、背景音楽用の音楽アナログ信号に変換される。
D/Aコンバータ13またはMIDI音源13によって変換された音楽アナログ信号は、アンプ13で増幅されてスピーカ14に入力され、これにより、スピーカ14から背景音楽が出力される。
【0048】
CDプレーヤ12またはMIDIシーケンサ22から出力された16チャネルのデータは、マイクロプロセッサ11に入力され、その16チャネルのMIDIデータによって発音させようとする音階を有する発音体1が選出される。
このとき、人形体60の頭部後方に埋設されたサーミスタ16の抵抗値の変化に基づいて、マイクロプロセッサ11によってロータリーソレノイド3の周囲温度が計測される(S1)。
【0049】
周囲温度計測後、演奏を開始するかどうかがマイクロプロセッサ11によって判断される(S2)。演奏を開始しない場合(S2で「NO」選択)には、制御回路10は、演奏開始OKとなるまで周囲温度を常に計測する無限ループ状態となる。演奏開始OKの場合(S2で「YES」選択)には、16チャネルのMIDIデータによってマイクロプロセッサ11にて選出された発音体1の音階が確認される(S3)。
【0050】
発音体1の音階の確認後、マイクロプロセッサ11によって、MIDIデータの音量データに基づいて発音体1で発音させる音が強音であるかどうかが判断される(S4)。強音であると判断された場合(S4で「YES」選択)には、図8に示す強音用デューティデータから周囲温度に適合したデータが抽出される(S6)。このとき、例えば、周囲温度が10℃であったとすると、データSが抽出されることになる。
【0051】
発音体1で発音させる音が強音ではないと判断された場合(S4で「NO」選択)には、マイクロプロセッサ11によって中音であるかどうかが判断される(S5)。中音であると判断された場合(S5で「YES」選択)には、図8に示す中音用デューティデータから周囲温度に適合したデータが抽出される(S7)。このとき、例えば、周囲温度が10℃であったとすると、データLが抽出されることになる。
【0052】
発音体1で発音させる音が中音ではないと判断された場合(S5で「NO」選択)には、本発音装置の音量切り替えが3段階式であることから、必然的に弱音であると判断され、図8に示す弱音用デューティデータから周囲温度に適合したデータが抽出される(S8)。このとき、例えば、周囲温度が10℃であったとすると、データEが抽出されることになる。
【0053】
上述したフローに基づいて抽出されたデューティデータに応じて、マイクロプロセッサ11は、音量データに基づいた所定のタイミングで、図示しない駆動回路をオン/オフさせるクロック信号を発生させる。このクロック信号を受けて、図示しない駆動回路は、そのクロック信号に基づいた所定のデューティ比を有する矩形波電圧を出力し、さらにはその矩形波電圧はトランジスタ18によって増幅され、ロータリーソレノイド3に出力される。
【0054】
そして、ロータリーソレノイド3は、印加された矩形波電圧の実効電圧に応じた速度で駆動され(S9)、ハンマーヘッド6はロータリーソレノイド3の回転数に応じた速度で発音体1に衝突する。これにより、発音体1は、音階データ通りの音階の音色を、ハンマーヘッド6との衝突速度または衝突エネルギーに応じた音量データ通りの音量で発生させる。
【0055】
なお、ロータリーソレノイド3の起動した後、ハンマーヘッド6が発音体1に衝突するまでの時間は、実験等によりあらかじめ知ることができる。このため、ロータリーソレノイド3への矩形波電圧の印加時間についても、あらかじめ設定されている。
ロータリーソレノイド3は、起動後、その設定時間が経過すれば通電を遮断される。さらに、ロータリーソレノイド3には逆極性を有する電圧が印加され、ハンマーヘッド6が発音体1から遠ざけられる。この場合、高速でハンマーヘッド6を後退させる必要があるため、ロータリーソレノイド3に印加する電圧は矩形波電圧である必要はなく、またその電圧値は一定としてもよい。
【0056】
ロータリーソレノイド3が遠ざけられた後、マイクロプロセッサ1によって演奏終了かどうかが判断される(S10)。演奏終了と判断されれば(S10で「YES」選択)、演奏が開始されるまで周囲温度の計測が続けられる(S1)。演奏終了でない場合(S10で「NO」選択)には、16チャネルのMIDIデータによってマイクロプロセッサ11にて選出された発音体1の音階が確認され(S3)、音量の判断が実行されて演奏が続行される。
上述したフローが繰り返されることにより、MIDIデータ通りの演奏が可能となる。
【0057】
本実施の形態では、周囲温度に基づいたデューティ制御が、強音、中音および弱音の3段階について行われているが、音量の段階は、これに限定されない。つまり、音色に多様な変化を持たせるのであれば、音量の設定をさらに細かくすることが望ましい。
【0058】
本実施の形態では、ロータリーソレノイド3の実効電圧を変化させるために、印加する矩形波電圧の最高電圧値を一定に固定し、デューティ比を変化させるように構成したが、デューティ比を固定し、印加する矩形波電圧の最高電圧値を変化させても、同様にロータリーソレノイド3の実効電圧を変化させることができる。また、印加する矩形波電圧の最高電圧値とデューティ比の両方を変化させるように構成してもよい。
【0059】
また本実施の形態では、発音体1として略円筒状のものを用いたが、これに限られず、板状体、棒状体等であっても同様の効果を奏する。また発音体1の材料も、金属、木材等楽器の材料として用いられるものであればよい。
【0060】
本実施の形態の発音装置によれば、ロータリーソレノイド3の周囲の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ16を設け、ロータリーソレノイド3が、サーミスタ16の検出結果に基づいて、マイクロプロセッサ11によってデューティ制御された印加電圧によって回転駆動されるように構成したので、周囲温度が変動しても、発音体1に安定した音を発生させることができる。その結果、例えば、屋外等の気温差の激しい環境にも使用可能な発音装置を実現できる。
【0061】
また本実施の形態の発音装置によれば、ロータリーソレノイド3に印加する矩形波の最大電圧値をロータリーソレノイド3の定格電圧よりも高くし、デューティ比を変化させることにより定格電圧以下の実効電圧を得ることができる。これにより、低速状態でのハンマーヘッド6と発音体1との衝突速度を常に安定させることができる。その結果、発音体1の音量が小さい場合でも所望通りの安定した音を発生させることが可能となる。
【0062】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発音装置の周囲の温度が変動しても、設定された音量を常に一定に維持することができる。これにより、周囲の温度に影響されずに所望の音量を得ることができる。したがって、気温差の激しい環境にも使用可能な発音装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発音装置の一実施の形態の構成を示す側面図である。
【図2】(a)はロータリソレノイドの定格電圧以下の実効電圧を得るための矩形波電圧を示す図であり、(b)はロータリソレノイドの定格電圧以上の実効電圧を得るための矩形波電圧を示す波形図である。
【図3】CD−MIDIを用いた音量調整系の制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図4】MIDIデータの入ったフロッピィーディスクを用いた音量調整系の制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図5】4つの試料を用いた場合の実験結果を示す図で、(a)は印加電圧のデューティ比を変化させない場合、(b)は実効電圧のデューティ比を変化させた場合(の実験結果を示す図である。
【図6】ロータリーソレノイドの検出温度に基づくデューティ比を制御した場合とデューティ比を固定した場合について、周囲温度の変化とハンマーヘッドの衝撃値との関係についての実験結果を示す図である。
【図7】図1に示す発音装置の温度の変化に基づくデューティ制御の動作を示すフローチャートである。
【図8】発音装置のデューティ制御を行うためのデューティデータテーブルである。
【図9】従来の発音装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,101…発音体
2,102…ハンマー機構
3…ロータリソレノイド
4…回転軸
5…アーム
5a…第1のアーム
5b…第2のアーム
6,104…ハンマーヘッド
11…マイクロプロセッサ
12…CDプレーヤ
13…D/Aコンバータ
14,17…アンプ
15…スピーカ
16…サーミスタ
18…トランジスタ
22…MIDIシーケンサ
23…MIDI音源
50…フレーム
60…人形体
103…板ばね
106…プランジャー
107…ソレノイド
108…コイルばね
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound generating device used for music boxes, chimes, a clockwork clock, and the like, and more particularly to a sound generating device that generates a unique tone color by hitting a sound generator constituting a percussion instrument with a hammer or the like.
[0002]
[Prior art]
For example, a conventional sounding device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-123423 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional sounding device. The conventional sounding device shown in FIG. 9 is suspended substantially vertically, provided with a plurality of hollow pipe-like sounding bodies 101 each having a different length, and corresponding to the sounding body 101, and the sounding body 101 is actually hit. The hammer device 102 is configured to generate a unique tone color.
[0003]
The hammer device 102 includes a leaf spring 103 with one end fixed, a hammer head 104 provided in the vicinity of the free end of the leaf spring 103, and a solenoid type driving device for deflecting the leaf spring 103.
Further, the solenoid type driving device includes a plunger 106 connected in the vicinity of an intermediate portion between the fixed end of the leaf spring 103 and the free end provided with the hammer head 104, and a solenoid 107 for projecting the plunger 106 in a substantially horizontal direction. And a coil spring 108 for returning the protruded plunger 106 to its original position.
[0004]
When a predetermined electrical signal is input, the solenoid type driving device drives the solenoid 107 to cause the plunger 106 to protrude toward the leaf spring 103 side. When the plunger 106 is protruded, the hammer head 104 provided in the vicinity of the free end of the leaf spring 103 collides with the sounding body 101, and a sound unique to the sounding body 101 is generated. Immediately after the hammer head 104 collides with the sounding body, the plunger 106 is retracted by the coil spring 108 so that the vibration of the sounding body 101 is not hindered.
By repeating the operations described above, a predetermined music piece is played.
[0005]
Further, there is a case where expressive power is given to a piece of music by giving each musical scale a strength. For the sounding device described above, the fact that the collision speed of the hammer head 104 with the sounding body 101 and the volume (volume) of the sound generated by the collision of the hammer head 104 is approximately proportional to the sound intensity. Is attached. That is, if the voltage applied to the solenoid 107 is controlled, the operating speed of the plunger 106 changes, and the collision speed with the sounding body 101 changes accordingly.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The solenoid 107 has a tendency that the value of the internal resistance in the solenoid 107 varies greatly depending on the ambient temperature. That is, the operation of the solenoid 107 is easily influenced by the ambient temperature. For example, in a cold state, the internal resistance of the solenoid 107 decreases, so that the solenoid 107 operates more than a predetermined operation. As a result, the plunger 106 can push the leaf spring 103 strongly, and the hammer head 104 strongly collides with the sounding body 101 accordingly. Therefore, a case where the middle sound changes to a strong sound can be considered.
[0007]
Further, for example, in a high temperature state, the internal resistance of the solenoid 107 increases, so that the solenoid 107 cannot perform a predetermined operation. Thereby, the plunger 106 cannot push out the leaf | plate spring 103 strongly, and the case where a weak sound is not sounded also arises.
[0008]
Therefore, in the conventional sound producing device, the place where it is used is limited to indoors, etc., and the current situation is that the sound cannot be changed in intensity.
In other words, the performance of the music became monotonous with little change in strength, and could not satisfy those who listened to the performance.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a sound producing device capable of producing a sound with a stable volume without being affected by a temperature change and having a rich expressive power. .
[0010]
[Means for solving problems]
In order to achieve the above object, the present invention Of the mechanical clock The sound generation device includes at least one sounding body that generates a predetermined timbre, a hammer head that is provided corresponding to the sounding body and generates a unique timbre of the sounding body by colliding with the sounding body, A rotary solenoid for driving the hammer head; temperature detecting means for detecting an ambient temperature of the rotary solenoid; and volume adjusting means for adjusting the volume of the sounding body, wherein the volume adjusting means After checking the scale, Volume Based on the detection result of the temperature detection means at each step of strength Selected from duty table A clock signal corresponding to each duty data is generated, and is higher than the rated voltage of the rotary solenoid based on the clock signal. Fixed The effective voltage of the rotary solenoid is controlled by applying a rectangular wave maximum voltage and changing the ratio of the application time and non-application time of the rectangular wave maximum voltage.
[0012]
According to the sound producing device of the present invention, the ambient temperature of the rotary solenoid is detected by the temperature detecting means. Based on the detection result of the temperature detection means, for example, a voltage that maintains a constant current flowing through the internal resistance of the rotary solenoid is applied to the rotary solenoid. Based on this applied voltage, the rotation speed of the rotary solenoid is changed by the volume adjusting means. Thereby, the collision speed between the hammer head and the sounding body is kept constant regardless of the state of the ambient temperature. As a result, a constant sound is generated regardless of the ambient temperature.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of a sound producing device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a configuration of an embodiment of a sound producing device of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams showing examples of voltages applied to a rotary solenoid, respectively. 3 is a block diagram for explaining the configuration of the control circuit of the volume adjustment system using CD-MIDI. FIG. 4 shows the configuration of the control circuit of the volume adjustment system using a floppy disk containing MIDI data. It is a block diagram for demonstrating.
[0014]
As shown in FIG. 1, the sounding device of the present invention is provided with a plurality of sounding bodies 1 having a substantially cylindrical shape and different lengths, and each sounding body 1, and a specific tone color of each sounding body 1 is predetermined. A hammer mechanism 2 is provided as a volume control means for generating the sound at the volume.
[0015]
The hammer mechanism 2 has a rotary solenoid 3 fixed to the frame 50 so that the rotating shaft 4 is substantially horizontal, and is fixed to the rotating shaft 4 so as to be substantially orthogonal to the rotating shaft 4, and has a predetermined elasticity. The arm 5 is maintained as a balance weight with the hammer head 6 and the hammer head 6 is fixed to one end of the arm 5.
[0016]
The rotary solenoid 3 is stopped in a state where the longitudinal direction of the arm 5 is substantially vertical. When a predetermined voltage is applied, the rotary solenoid 3 rotates the arm 5 in the direction of the sounding body 1, and the hammer head 6 is moved to the sounding body. 1 is made to collide.
The rotary solenoid 3 is configured such that its rotational speed changes according to the value of the voltage applied to the rotary solenoid 3.
[0017]
The arm 5 is positioned by the hammer mechanism 2 so as to rotate in an in-plane direction passing through the central axis of the sounding body 1, and an elastic first arm 5a having a hammer head 6 disposed in the vicinity of a free end on one side. And a second arm 5b as a balance weight that is connected to the first arm 5a and optimally maintains the balance with the hammer head 6.
[0018]
The first arm 5a is a leaf spring-like elastic body, and is configured to absorb the complicated movement of the hammer head 6 when the hammer head 6 collides with the sounding body 1 with a predetermined elasticity.
The second arm 5 b is pivotally supported on the rotary shaft 4 of the rotary solenoid 3 so that the connecting portion with the first arm 5 a is located in a direction different from the mounting position of the hammer head 6. According to the rotation, both the first arm 5a and the second arm 5b are rotatable with respect to the rotation shaft 4.
[0019]
The second arm 5b is provided as a balance weight so that the operation of the rotary solenoid 3 can always maintain a stable rotational state.
Note that if the second arm 5b is provided with a lingering stop (not shown) made of an elastic body, a more favorable rotation operation of the rotary solenoid 3 can be realized.
[0020]
The hammer head 6 is fixed to one end of the first arm 5 a of the arm 5, and collides with the side surface of the sounding body 1 by the rotation of the rotary solenoid 3.
Note that the volume of the sounding body 1 is changed according to the collision speed or collision energy value of the hammer head 6 when it collides with the sounding body 1.
[0021]
The doll body 60 is configured such that the arm portion can be rotated in the vertical direction in accordance with the rotation of the rotary solenoid 3. The doll body 60 is made to appear as if it is performing a pseudo-belling operation by the rotation of the arm.
A thermistor 16 for detecting the temperature around the rotary solenoid 3 described later is embedded behind the head of the doll body 60.
[0022]
Next, a control device including a sound volume adjustment system of the sound producing device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the sound producing device of the present embodiment, MIDI data of MIDI (Music Instrument Digital Interface) standard is used as a control signal.
[0023]
The MIDI data includes scale data and volume data. As for the scale data, data relating to which sound generator 1 is used to generate a sound from one piece of music is described. Data relating to how loud the body 1 is to be sounded is described.
In the sound generation device, volume data is particularly used for the control.
[0024]
As shown in FIGS. 3 and 4, the control device includes a microprocessor 11, a CD player 12 that reproduces a CD-MIDI, a D / A converter 13, an amplifier 14, a speaker 15, and temperature detection means that detects an external ambient temperature. Thermistor 16, the amplifier 17, the transistor 18 for amplifying the supply voltage, the MIDI sequencer 22 for reading MIDI data from the floppy disk, and the MIDI sound source 23.
[0025]
The CD player 12 is configured to reproduce the MIDI data stored in the CD-MIDI and generate a MIDI signal having data from 1 channel to 16 channels.
The MIDI sequencer 22 is configured to read the MIDI data stored on the floppy disk and generate a MIDI signal having data from 1 channel to 16 channels, like the CD player 12.
[0026]
The CD player 12 or the MIDI sequencer 22 outputs the data of 1 to 15 channels to the D / A converter 13 or the MIDI sound source 23, and the channel data (or “channel number”) and the scale data (or the sound generator 1). 16-channel data having “node number”) and timing / sound length data (or “velocity”) is input to the microprocessor 11.
[0027]
The D / A converter 13 or the MIDI sound source 23 converts 1 channel to 15 channel data into a music analog signal as background music, and the music analog signal is amplified by the amplifier 14 and generated from the speaker 15. Is done.
[0028]
The thermistor 16 is configured such that the resistance value decreases when the ambient temperature increases, and conversely, the resistance value increases when the ambient temperature decreases.
The thermistor 16 is embedded in the doll body 60 so that the temperature around the rotary solenoid 3 can be detected.
[0029]
The amplifier 17 amplifies a voltage value based on the resistance value detected by the thermistor 16 and outputs the amplified voltage value to the microprocessor 11.
The transistor 18 amplifies the voltage applied from the microprocessor 11 based on the detected temperature detected by the thermistor 16. The rotary solenoid 3 rotates at a predetermined speed in response to the amplified applied voltage.
[0030]
In the sound producing device of the present invention, the collision speed of the hammer head 6 with respect to the sound producing body 1 is changed, and the volume is changed according to the collision energy. The rotation speed of the solenoid 3 is changed.
[0031]
The relationship between the initial applied voltage of the rotary solenoid 3 and the rotational speed of the rotary solenoid or the impact speed of the hammer head 6 can be obtained by experiments. Also, the rotational speed of the rotary solenoid 3 or the impact speed of the hammer head 6 and The relationship with the sound volume of the sounding body 1 can also be obtained by experiments. Therefore, the relationship between the volume data included in the MIDI data and the initial applied voltage to the rotary solenoid 3 depends on the type of the rotary solenoid 3 to be used, the shape, size, thickness or material of the sounding body 1 in advance. Can be determined.
[0032]
However, when a voltage equal to or lower than the rated voltage is applied to the rotary solenoid 3, the torque of the rotary solenoid 3 varies greatly, and stable rotation operation cannot be expected. Therefore, even if the hammer head 6 collides with the sounding body 1 at a low speed, it is necessary that the collision speed does not vary.
[0033]
Therefore, in the sound producing device of this embodiment, in order to stabilize the collision speed when the hammer head 6 collides with the sound producing body 1 at a low speed, for example, a rectangular wave voltage as shown in FIG. Apply. The effective voltage V of such a rectangular wave voltage E Is given by the following equation, where E is the maximum voltage value of the rectangular wave voltage, T is the time of one pulse of the rectangular wave, and t is the time during which the maximum voltage in one pulse of the rectangular wave is applied.
[0034]
[Expression 1]
V E = E (t / T)
[0035]
For example, as shown in FIG. 2 (a), when the rated voltage of the rotary solenoid 3 is 12V, the maximum voltage E of the rectangular wave E = 20V, the time T of one rectangular wave T = 0.5 mS, and one pulse of the rectangular wave Since the time t = 0.25 mS during which the maximum voltage is applied, V E = 10 (V). That is, a voltage equal to or lower than the rated voltage can be applied. At this time, the ratio of the time t during which the maximum voltage is applied during the time T of one rectangular wave pulse, that is, the duty ratio is 0.25 / 0.5 = 50%.
[0036]
On the other hand, when the hammer head 6 is caused to collide with the sounding body 1 at a high speed, a rectangular wave voltage is similarly applied. In this case, the effective voltage is changed by changing the duty ratio without changing the maximum voltage of the rectangular wave.
For example, as shown in FIG. 2B, assuming that the rated voltage of the rotary solenoid 3 is 12V, the maximum voltage E of the rectangular wave E = 20V, the time T of one rectangular wave T = 0.5 mS, the maximum of one pulse of the rectangular wave Since the time when the voltage is applied is t = 0.4 mS, V E = 16 (V). The duty ratio at this time is 0.4 / 0.5 = 80%.
[0037]
FIG. 5 shows experimental results when the duty ratio of the applied voltage is not changed using four samples (FIG. 5A) and when the effective voltage duty ratio is changed (FIG. 5B). FIG.
In FIG. 5A, the horizontal axis represents the applied voltage, and the vertical axis represents the volume.
In FIG. 5B, the horizontal axis represents the duty of the applied voltage (voltage duty), and the vertical axis represents the volume.
[0038]
As can be seen from FIG. 5, when the duty ratio of the applied voltage is not changed, the variation in volume is large below the rating with respect to the rated voltage of 12 V, and the operation is weak and unstable. In addition, there is a large voltage range even if it exceeds the rating, but there is a voltage region (stable voltage 17V) where the operation is stable.
It can be seen that when the effective voltage is controlled by a rectangular pulse of voltage, the variation in volume is reduced as shown in FIG.
[0039]
As described above, regardless of whether the voltage applied to the rotary solenoid 3 is equal to or higher than the rated voltage, by applying a rectangular wave voltage to the rotary solenoid 3, the impact speed of the hammer head 6 at low speed can be reduced. It can be stabilized.
[0040]
However, even though the collision speed of the hammer head 6 at low speed can be stabilized by applying a rectangular wave voltage to the rotary solenoid 3, the internal resistance of the rotary solenoid 3 is affected by the ambient temperature of the rotary solenoid 3. Since it fluctuates, the impact speed of the hammerhead 6 is still not stable.
For example, when the same voltage is applied to the rotary solenoid 3 and compared, normally, in the rotary solenoid 3 having a resistance of 33Ω at 20 ° C., the internal resistance is about 29Ω to a temperature change of −10 ° C. to 50 ° C. It varies up to about 37Ω.
[0041]
Therefore, in the sound producing device of the present embodiment, the value of the internal resistance of the rotary solenoid 3 is estimated based on the ambient temperature of the rotary solenoid 3, and further, the current flowing through the internal resistance of the rotary solenoid 3 is calculated based on the estimated value. Duty control is always made constant.
As described above, the ambient temperature of the rotary solenoid 3 is determined by the microprocessor 11 based on the change in the resistance value of the thermistor 16 embedded behind the head of the doll body 60.
[0042]
FIG. 6 is a diagram showing experimental results on the relationship between the change in ambient temperature and the impact value of the hammer head when the duty ratio based on the detected temperature of the rotary solenoid is controlled and when the duty ratio is fixed.
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the ambient temperature, and the vertical axis indicates the impact value of the hammer head 6 on the sounding body 1. If the impact value of the hammer head 6 increases, the sound generated at the time of collision increases accordingly, so the vertical axis can be considered as the volume of the sounding device. The voltage applied to the rotary solenoid 3 was unified to 24V.
[0043]
As can be seen from FIG. 6, when the ambient temperature of the rotary solenoid 3 is increased in a state where the sound level is low, medium, or strong, the duty is fixed and the duty control based on the temperature change is not performed. Since the internal resistance of the rotary solenoid 3 increases as the ambient temperature increases, the rotational speed of the rotary solenoid 3 gradually decreases, as shown in (A1), (A2), (A3) of FIG. The impact value of the hammer head 6 on the sounding body 1 is also lowered.
[0044]
On the other hand, in the case of performing the duty control based on the change in the ambient temperature of the rotary solenoid 3 with respect to each of the sound levels of the weak sound, medium sound and strong sound, it is shown in (B1), (B2) and (B3) of FIG. Thus, the impact value of the hammer head 6 on the sounding body 1 is always in a stable state.
Therefore, regardless of the position of the volume, if duty control based on the change in the ambient temperature of the rotary solenoid 3 is performed, a stable and constant sound can be obtained regardless of the change in the ambient temperature.
[0045]
The operation of the embodiment of the sounding device of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3, 4, 7 and 8. FIG.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of duty control based on a change in temperature of the sounding device shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a duty data table for performing duty control of the sounding device.
[0046]
For example, at a predetermined time, the MIDI signal reception mode is set in the microprocessor 11, and the CD player 12 or the MIDI sequencer 22 is activated in response thereto.
The activated CD player 12 or MIDI sequencer 22 reads MIDI data from CD-MIDI or MIDI data FD (floppy disk), and outputs MIDI signals ranging from 1 channel to 16 channels.
[0047]
Of the MIDI signals output from the CD player 12 or the MIDI sequencer 22, data of 1 to 15 channels is input to the D / A converter 13 or the MIDI sound source 13 and converted into a music analog signal for background music.
The music analog signal converted by the D / A converter 13 or the MIDI sound source 13 is amplified by the amplifier 13 and input to the speaker 14, whereby the background music is output from the speaker 14.
[0048]
The 16-channel data output from the CD player 12 or the MIDI sequencer 22 is input to the microprocessor 11, and the sounding body 1 having a scale to be generated by the 16-channel MIDI data is selected.
At this time, the ambient temperature of the rotary solenoid 3 is measured by the microprocessor 11 based on the change in the resistance value of the thermistor 16 embedded behind the head of the doll body 60 (S1).
[0049]
After measuring the ambient temperature, the microprocessor 11 determines whether or not to start playing (S2). When the performance is not started ("NO" is selected in S2), the control circuit 10 enters an infinite loop state in which the ambient temperature is always measured until the performance start is OK. If the performance is OK ("YES" is selected in S2), the scale of the sound generator 1 selected by the microprocessor 11 is confirmed by the 16-channel MIDI data (S3).
[0050]
After confirming the scale of the sounding body 1, the microprocessor 11 determines whether or not the sound to be sounded by the sounding body 1 is a strong sound based on the volume data of the MIDI data (S4). If it is determined that the sound is a strong sound ("YES" is selected in S4), data suitable for the ambient temperature is extracted from the duty data for strong sound shown in FIG. 8 (S6). At this time, for example, if the ambient temperature is 10 ° C., the data S is extracted.
[0051]
When it is determined that the sound to be generated by the sound generator 1 is not a strong sound ("NO" is selected in S4), the microprocessor 11 determines whether it is a medium sound (S5). If it is determined that the sound is medium (“YES” is selected in S5), data suitable for the ambient temperature is extracted from the medium sound duty data shown in FIG. 8 (S7). At this time, for example, if the ambient temperature is 10 ° C., the data L is extracted.
[0052]
If it is determined that the sound produced by the sound generator 1 is not a medium sound ("NO" is selected in S5), the sound volume is inevitably weak because the sound volume is switched in three steps. As a result, data suitable for the ambient temperature is extracted from the low-frequency duty data shown in FIG. 8 (S8). At this time, for example, if the ambient temperature is 10 ° C., the data E is extracted.
[0053]
In accordance with the duty data extracted based on the above-described flow, the microprocessor 11 generates a clock signal for turning on / off a driving circuit (not shown) at a predetermined timing based on the volume data. Upon receiving this clock signal, a drive circuit (not shown) outputs a rectangular wave voltage having a predetermined duty ratio based on the clock signal, and the rectangular wave voltage is amplified by the transistor 18 and output to the rotary solenoid 3. Is done.
[0054]
The rotary solenoid 3 is driven at a speed corresponding to the effective voltage of the applied rectangular wave voltage (S9), and the hammer head 6 collides with the sounding body 1 at a speed corresponding to the rotational speed of the rotary solenoid 3. As a result, the sound generator 1 generates the tone of the scale according to the scale data at the volume according to the volume data corresponding to the collision speed or collision energy with the hammer head 6.
[0055]
Note that the time until the hammer head 6 collides with the sounding body 1 after the rotary solenoid 3 is activated can be known in advance by experiments or the like. For this reason, the application time of the rectangular wave voltage to the rotary solenoid 3 is also set in advance.
The energization of the rotary solenoid 3 is interrupted when the set time elapses after activation. Further, a voltage having a reverse polarity is applied to the rotary solenoid 3, and the hammer head 6 is moved away from the sounding body 1. In this case, since it is necessary to retract the hammer head 6 at a high speed, the voltage applied to the rotary solenoid 3 does not need to be a rectangular wave voltage, and the voltage value may be constant.
[0056]
After the rotary solenoid 3 is moved away, it is determined by the microprocessor 1 whether or not the performance is finished (S10). If it is determined that the performance has ended ("YES" is selected in S10), the measurement of the ambient temperature is continued until the performance is started (S1). If the performance is not finished ("NO" is selected in S10), the scale of the sounding body 1 selected by the microprocessor 11 is confirmed by the 16-channel MIDI data (S3), the volume is judged and the performance is performed. To continue.
By repeating the above-described flow, it is possible to perform according to the MIDI data.
[0057]
In the present embodiment, the duty control based on the ambient temperature is performed in three stages of strong sound, medium sound, and weak sound, but the volume level is not limited to this. In other words, if the timbre has various changes, it is desirable to further set the volume.
[0058]
In the present embodiment, in order to change the effective voltage of the rotary solenoid 3, the maximum voltage value of the applied rectangular wave voltage is fixed and the duty ratio is changed. However, the duty ratio is fixed, Even if the maximum voltage value of the applied rectangular wave voltage is changed, the effective voltage of the rotary solenoid 3 can be changed similarly. Moreover, you may comprise so that both the highest voltage value and duty ratio of the square wave voltage to apply may be changed.
[0059]
In the present embodiment, a substantially cylindrical member is used as the sounding body 1. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even with a plate-like body, a rod-like body, or the like. The material of the sound generator 1 may be any material that can be used as a material for musical instruments such as metal and wood.
[0060]
According to the sound producing device of the present embodiment, the thermistor 16 is provided as temperature detecting means for detecting the ambient temperature of the rotary solenoid 3. Since it is configured to be rotationally driven by the controlled applied voltage, a stable sound can be generated in the sound generator 1 even if the ambient temperature fluctuates. As a result, for example, it is possible to realize a sounding device that can be used even in an environment with a large temperature difference such as outdoors.
[0061]
Further, according to the sounding device of the present embodiment, the maximum voltage value of the rectangular wave applied to the rotary solenoid 3 is made higher than the rated voltage of the rotary solenoid 3, and the effective voltage below the rated voltage is changed by changing the duty ratio. Can be obtained. Thereby, the collision speed between the hammer head 6 and the sounding body 1 in the low speed state can be always stabilized. As a result, it is possible to generate a desired stable sound even when the volume of the sounding body 1 is low.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the set sound volume can always be kept constant even if the ambient temperature of the sounding device fluctuates. Thereby, a desired sound volume can be obtained without being influenced by the ambient temperature. Therefore, it is possible to realize a sounding device that can be used even in an environment where the temperature difference is severe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of an embodiment of a sound producing device of the present invention.
2A is a diagram showing a rectangular wave voltage for obtaining an effective voltage equal to or lower than the rated voltage of the rotary solenoid; FIG. 2B is a rectangular wave voltage for obtaining an effective voltage equal to or higher than the rated voltage of the rotary solenoid; FIG.
FIG. 3 is a block diagram for explaining the configuration of a volume adjustment control device using CD-MIDI.
FIG. 4 is a block diagram for explaining the configuration of a volume control system control device using a floppy disk containing MIDI data;
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing experimental results when four samples are used, where FIG. 5A shows a case where the duty ratio of the applied voltage is not changed, and FIG. 5B shows a case where the duty ratio of the effective voltage is changed (experiment). It is a figure which shows a result.
FIG. 6 is a diagram showing experimental results on the relationship between the change in ambient temperature and the impact value of the hammerhead when the duty ratio based on the detected temperature of the rotary solenoid is controlled and when the duty ratio is fixed.
7 is a flowchart showing an operation of duty control based on a change in temperature of the sounding device shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a duty data table for performing duty control of the sound generation device.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional sounding device.
[Explanation of symbols]
1,101 ... Sound generator
2,102 ... Hammer mechanism
3 ... Rotary solenoid
4 ... Rotating shaft
5 ... Arm
5a ... 1st arm
5b ... second arm
6,104 ... Hammerhead
11 ... Microprocessor
12 ... CD player
13 ... D / A converter
14, 17 ... Amplifier
15 ... Speaker
16 ... Thermistor
18 ... transistor
22 ... MIDI sequencer
23 ... MIDI sound source
50 ... Frame
60 ... doll body
103 ... leaf spring
106 ... plunger
107 ... Solenoid
108: Coil spring

Claims (1)

所定の音色を発生する少なくとも一の発音体と、
前記発音体に対応して設けられ、前記発音体に衝突させることにより、前記発音体の固有の音色を発生させるハンマーヘッドと、
前記ハンマーヘッドを駆動するロータリーソレノイドと、
前記ロータリーソレノイドの周囲温度を検出する温度検出手段と
前記発音体の音量を調節する音量調節手段とを有し、
前記音量調節手段は、前記発音体の音階確認後、当該音階の音量の強さの各段階で前記温度検出手段の検出結果に基づいてデューティテーブルより選択された各デューティデータに応じたクロック信号を発生し、そのクロック信号に基づいて前記ロータリーソレノイドの定格電圧より高い固定した矩形波最大電圧を印加して当該矩形波最大電圧の印加時間と未印加時間との比率を変化させることにより、前記ロータリーソレノイドの実効電圧を制御する
からくり時計の発音装置。
At least one sounding body that generates a predetermined tone;
A hammer head that is provided corresponding to the sounding body and generates a unique tone of the sounding body by colliding with the sounding body;
A rotary solenoid that drives the hammerhead;
Temperature detecting means for detecting the ambient temperature of the rotary solenoid; and volume control means for adjusting the volume of the sounding body,
The volume control means, after confirming the scale of the sounding body, outputs a clock signal corresponding to each duty data selected from the duty table based on the detection result of the temperature detection means at each stage of the volume intensity of the scale. By generating a fixed rectangular wave maximum voltage higher than the rated voltage of the rotary solenoid on the basis of the clock signal and changing the ratio between the application time and the non-application time of the rectangular wave maximum voltage. Control the effective voltage of the solenoid
Karakuri clock sound generator.
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