Hvis du designer produkter som et husholdningsapparat, et sikkerhedspanel, et dørindgangssystem eller et perifert computerudstyr, kan du vælge at have en buzzer som det eneste middel til at interagere med brugerne eller som en del af en mere sofistikeret brugergrænseflade.
Af Bruce Rose, Principal Applications Engineer, CUI Devices
I begge tilfælde kan summeren være et billigt og pålideligt middel til at bekræfte en kommando, angive status for udstyr eller en proces, tilskynde til interaktion eller slå en alarm.
Grundlæggende er en buzzer normalt enten en magnetisk eller piezoelektrisk type.Dit valg kan afhænge af drevsignalets karakteristika eller den krævede udgangslydeffekt og den fysiske plads til rådighed.Du kan også vælge mellem indikator- og transducertyper, afhængigt af de lyde, du ønsker, og de færdigheder, du har til rådighed for kredsløbsdesign.
Lad os tage et kig på principperne bag de forskellige mekanismer og derefter overveje, om den magnetiske eller piezo-typen (og valget af indikator eller aktuator) kunne være den rigtige til dit projekt.
Magnetiske summer
Magnetiske summer er hovedsagelig strømdrevne enheder, der typisk kræver mere end 20mA for at fungere.Den påførte spænding kan være så lav som 1,5V eller op til omkring 12V.
Som figur 1 viser, omfatter mekanismen en spole og en fleksibel ferromagnetisk skive.Når strømmen føres gennem spolen, tiltrækkes skiven mod spolen og vender tilbage til sin normale position, når strømmen ikke flyder.
Denne afbøjning af skiven får luften i nærheden til at bevæge sig, og dette tolkes som lyd af det menneskelige øre.Strømmen gennem spolen bestemmes af den påførte spænding og spolens impedans.
Figur 1. Magnetisk summer konstruktion og funktionsprincip.
Piezo-brummere
Figur 2 viser elementerne i en piezo-brummer.En skive af piezoelektrisk materiale er understøttet ved kanterne i et kabinet, og elektriske kontakter er fremstillet på de to sider af skiven.En spænding påført over disse elektroder får det piezoelektriske materiale til at deformeres, hvilket resulterer i bevægelse af luft, der kan detekteres som lyd.
I modsætning til den magnetiske summer er piezo-brummeren en spændingsdrevet enhed;driftsspændingen er normalt højere og kan ligge mellem 12V og 220V, mens strømmen er mindre end 20mA.Piezo-brummeren er modelleret som en kondensator, mens den magnetiske summer er modelleret som en spole i serie med en modstand.
Figur 2. Piezo-brummerkonstruktion.
For begge typer er frekvensen af den resulterende hørbare tone bestemt af frekvensen af køresignalet og kan styres over et bredt område.På den anden side, mens piezo-brummere udviser et rimeligt lineært forhold mellem inputsignalstyrken og outputlydeffekten, falder lydstyrken fra magnetiske summer kraftigt med aftagende signalstyrke.
Egenskaberne ved det køresignal, du har til rådighed, kan påvirke, om du vælger en magnetisk eller piezo-brummer til din applikation.Men hvis lydstyrke er et nøglekrav, kan piezo-brummere typisk producere et højere lydtrykniveau (SPL) end magnetiske summer, men har også en tendens til at have et større fodaftryk.
Indikator eller transducer
Beslutningen om, hvorvidt der skal vælges en indikator- eller transducertype, er styret af rækken af lyde, der kræves, og designet af det tilhørende kredsløb til at drive og styre summeren.
En indikator leveres med drivkredsløb indbygget i enheden.Dette forenkler kredsløbsdesign (figur 3), hvilket muliggør en plug-and-play tilgang til gengæld for reduceret fleksibilitet.Mens du kun behøver at anvende en jævnspænding, kan man kun få et kontinuerligt eller pulseret lydsignal, da frekvensen er fast internt.Det betyder, at flerfrekvenslyde, såsom sirener eller klokkespil, ikke er mulige med indikatorsummer.
Figur 3. En indikatorsummer producerer lyd, når der påføres en jævnspænding.
Uden indbygget drivkredsløb giver en transducer dig fleksibiliteten til at opnå en række forskellige lyde ved hjælp af forskellige frekvenser eller vilkårlige bølgeformer.Ud over grundlæggende kontinuerlige eller pulserende lyde kan du generere lyde såsom advarsler med flere toner, sirener eller klokkespil.
Figur 4 viser applikationskredsløbet for en magnetisk transducer.Switchen er typisk en bipolær transistor eller FET og bruges til at forstærke excitationsbølgeformen.På grund af spolens induktans er dioden vist i diagrammet nødvendig for at fastspænde tilbageløbsspændingen, når transistoren slukkes hurtigt.
Figur 4. En magnetisk transducer kræver et excitationssignal, forstærkertransistor og en diode for at håndtere induceret tilbageløbsspænding.
Du kan bruge et lignende excitationskredsløb med en piezotransducer.Fordi piezo-transduceren har lav induktans, er en diode ikke påkrævet.Kredsløbet har dog brug for et middel til at nulstille spændingen, når kontakten er åben, hvilket kan gøres ved at tilføje en modstand i stedet for dioden, på bekostning af højere effekttab.
Man kan også øge lydniveauet ved at hæve peak-to-peak spændingen påført over transduceren.Hvis du bruger et fuldbro-kredsløb som vist i figur 5, er den påførte spænding dobbelt så stor som den tilgængelige forsyningsspænding, hvilket giver dig omkring 6dB højere udgangslydeffekt.
Figur 5. Brug af et brokredsløb kan fordoble spændingen på piezotransduceren, hvilket giver 6 dB ekstra lydeffekt.
Konklusion
Buzzere er enkle og billige, og valgene er begrænset til fire grundlæggende kategorier: magnetisk eller piezoelektrisk, indikator eller transducer.Magnetiske summer kan fungere fra lavere spændinger, men kræver højere drivstrømme end piezotyper.Piezo-brummere kan producere en højere SPL, men har en tendens til at have et større fodaftryk.
Du kan betjene en indikatorsummer med kun en jævnspænding eller vælge en transducer for mere sofistikerede lyde, hvis du er i stand til at tilføje det nødvendige eksterne kredsløb.Heldigvis tilbyder CUI Devices en række magnetiske og piezo-brummere i enten indikator- eller transducertyper for at gøre valget af en summer til dit design endnu nemmere.
Indlægstid: 12. september 2023
