Hvis du designer produkter som et husholdningsapparat, et sikkerhetspanel, et dørinngangssystem eller et periferutstyr til datamaskiner, kan du velge å ha en summer som den eneste måten å kommunisere med brukere på eller som en del av et mer sofistikert brukergrensesnitt.
Av Bruce Rose, hovedapplikasjonsingeniør, CUI Devices
I begge tilfeller kan summeren være et billig og pålitelig middel for å bekrefte en kommando, indikere statusen til utstyret eller en prosess, be om interaksjon eller slå alarm.
I utgangspunktet er en summer vanligvis enten en magnetisk eller piezoelektrisk type.Ditt valg kan avhenge av egenskapene til stasjonssignalet, eller utgangslydeffekten som kreves og fysisk plass tilgjengelig.Du kan også velge mellom indikator- og transdusertyper, avhengig av lydene du ønsker og ferdighetene til kretsdesign tilgjengelig for deg.
La oss ta en titt på prinsippene bak de forskjellige mekanismene og deretter vurdere om den magnetiske eller piezotypen (og valget av indikator eller aktuator) kan være riktig for ditt prosjekt.
Magnetiske summer
Magnetiske summer er i hovedsak strømdrevne enheter, som vanligvis krever mer enn 20mA for å fungere.Den påførte spenningen kan være så lav som 1,5V eller opp til ca. 12V.
Som figur 1 viser, omfatter mekanismen en spole og en fleksibel ferromagnetisk skive.Når strømmen føres gjennom spolen, trekkes skiven mot spolen og går tilbake til normal posisjon når strømmen ikke flyter.
Denne avbøyningen av skiven får luft i nærheten til å bevege seg, og dette tolkes som lyd av det menneskelige øret.Strømmen gjennom spolen bestemmes av den påførte spenningen og spolens impedans.
Figur 1. Magnetisk summerkonstruksjon og driftsprinsipp.
Piezo-summere
Figur 2 viser elementene i en piezosummer.En skive av piezoelektrisk materiale er støttet ved kantene i en innkapsling og elektriske kontakter er laget på de to sidene av skiven.En spenning påført over disse elektrodene får det piezoelektriske materialet til å deformeres, noe som resulterer i bevegelse av luft som kan detekteres som lyd.
I motsetning til den magnetiske summeren er piezosummeren en spenningsdrevet enhet;driftsspenningen er vanligvis høyere og kan være mellom 12V og 220V, mens strømmen er mindre enn 20mA.Piezo-summeren er modellert som en kondensator, mens den magnetiske summeren er modellert som en spole i serie med en motstand.
Figur 2. Piezo-summerkonstruksjon.
For begge typer bestemmes frekvensen til den resulterende hørbare tonen av frekvensen til kjøresignalet og kan kontrolleres over et bredt område.På den annen side, mens piezo-summere viser et rimelig lineært forhold mellom inngangssignalstyrken og utgangslydeffekten, faller lydstyrken til magnetiske summer kraftig med avtagende signalstyrke.
Egenskapene til drivsignalet du har tilgjengelig kan påvirke om du velger en magnetisk eller piezo-summer for din applikasjon.Men hvis lydstyrke er et nøkkelkrav, kan piezosummere vanligvis produsere et høyere lydtrykknivå (SPL) enn magnetiske summer, men har også en tendens til å ha et større fotavtrykk.
Indikator eller svinger
Beslutningen om å velge en indikator- eller transdusertype styres av rekkevidden av lyder som kreves og utformingen av de tilhørende kretsene for å drive og kontrollere summeren.
En indikator kommer med drivkretser innebygd i enheten.Dette forenkler kretsdesign (figur 3), og muliggjør en plug-and-play-tilnærming, i bytte mot redusert fleksibilitet.Mens du bare trenger å bruke en likespenning, kan man bare få et kontinuerlig eller pulsert lydsignal siden frekvensen er fast internt.Dette betyr at flerfrekvente lyder som sirener eller klokkespill ikke er mulig med indikatorsummer.
Figur 3. En indikatorsummer gir lyd når en likespenning påføres.
Uten innebygde drivkretser gir en svinger deg fleksibiliteten til å oppnå en rekke lyder ved bruk av forskjellige frekvenser eller vilkårlige bølgeformer.I tillegg til grunnleggende kontinuerlige eller pulserende lyder, kan du generere lyder som flertonevarsler, sirener eller klokkespill.
Figur 4 viser applikasjonskretsen for en magnetisk transduser.Bryteren er vanligvis en bipolar transistor eller FET og brukes til å forsterke eksitasjonsbølgeformen.På grunn av spolens induktans, er dioden vist i diagrammet nødvendig for å klemme tilbakespenningen når transistoren slås av raskt.
Figur 4. En magnetisk transduser krever et eksitasjonssignal, forsterkertransistor og en diode for å håndtere indusert tilbakeslagsspenning.
Du kan bruke en lignende eksitasjonskrets med en piezo-svinger.Fordi piezo-transduseren har lav induktans, er det ikke nødvendig med en diode.Kretsen trenger imidlertid en måte å tilbakestille spenningen når bryteren er åpen, noe som kan gjøres ved å legge til en motstand i stedet for dioden, på bekostning av høyere effekttap.
Man kan også øke lydnivået ved å heve topp-til-topp-spenningen påført over svingeren.Hvis du bruker en fullbrokrets som vist i figur 5, er den påførte spenningen dobbelt så stor som den tilgjengelige forsyningsspenningen, noe som gir deg omtrent 6dB høyere utgangslydeffekt.
Figur 5. Ved å bruke en brokrets kan du doble spenningen som tilføres piezo-transduseren, og gi 6 dB ekstra lydeffekt.
Konklusjon
Buzzere er enkle og rimelige, og valgene er begrenset til fire grunnleggende kategorier: magnetisk eller piezoelektrisk, indikator eller svinger.Magnetiske summer kan operere fra lavere spenninger, men krever høyere drivstrøm enn piezo-typer.Piezo-summere kan gi en høyere SPL, men har en tendens til å ha et større fotavtrykk.
Du kan betjene en indikatorsummer med bare en likespenning eller velge en transduser for mer sofistikerte lyder hvis du er i stand til å legge til de nødvendige eksterne kretsene.Heldigvis tilbyr CUI Devices en rekke magnetiske og piezo-summere i enten indikator- eller svingertyper for å gjøre valget av en summer for designet enda enklere.
Innleggstid: 12. september 2023
