Ако проектирате продукти като домашен уред, панел за сигурност, система за входна врата или компютърна периферия, можете да изберете да включите зумер като единствено средство за взаимодействие с потребителите или като част от по-сложен потребителски интерфейс.
От Брус Роуз, главен инженер по приложения, CUI устройства
И в двата случая зумерът може да бъде евтино и надеждно средство за потвърждаване на команда, показване на състоянието на оборудване или процес, подканване на взаимодействие или вдигане на аларма.
По принцип зумерът обикновено е или от магнитен, или от пиезоелектричен тип.Вашият избор може да зависи от характеристиките на задвижващия сигнал или необходимата изходна аудио мощност и наличното физическо пространство.Можете също така да избирате между типове индикатор и преобразувател, в зависимост от звуците, които искате, и уменията за проектиране на схеми, с които разполагате.
Нека да разгледаме принципите зад различните механизми и след това да преценим дали магнитният или пиезо типът (и изборът на индикатор или задвижващ механизъм) могат да бъдат подходящи за вашия проект.
Магнитни зумери
Магнитните зумери са по същество устройства, управлявани от ток, обикновено изискващи повече от 20 mA за работа.Приложеното напрежение може да бъде толкова ниско, колкото 1,5 V или до около 12 V.
Както е показано на фигура 1, механизмът се състои от намотка и гъвкав феромагнитен диск.Когато токът преминава през намотката, дискът се привлича към намотката и се връща в нормалното си положение, когато токът не тече.
Това отклонение на диска кара въздуха в близост да се движи и това се интерпретира като звук от човешкото ухо.Токът през намотката се определя от приложеното напрежение и импеданса на намотката.
Фигура 1. Конструкция и принцип на работа на магнитния зумер.
Пиезо зумери
Фигура 2 показва елементите на пиезо зумер.Диск от пиезоелектричен материал се поддържа по краищата в корпус и електрическите контакти са изработени от двете страни на диска.Напрежението, приложено върху тези електроди, кара пиезоелектричния материал да се деформира, което води до движение на въздух, което може да бъде открито като звук.
За разлика от магнитния зумер, пиезо зумерът е устройство, управлявано от напрежение;работното напрежение обикновено е по-високо и може да бъде между 12V и 220V, докато токът е по-малък от 20mA.Пиезо зумерът е моделиран като кондензатор, докато магнитният зумер е моделиран като намотка, свързана последователно с резистор.
Фигура 2. Конструкция на пиезо зумер.
И за двата типа честотата на резултантния звуков тон се определя от честотата на управляващия сигнал и може да се контролира в широк диапазон.От друга страна, докато пиезо зумерите показват сравнително линейна връзка между силата на входния сигнал и изходната аудио мощност, аудио мощността на магнитните зумери пада рязко с намаляване на силата на сигнала.
Характеристиките на задвижващия сигнал, с който разполагате, могат да повлияят дали ще изберете магнитен или пиезо зумер за вашето приложение.Въпреки това, ако силата на звука е ключово изискване, пиезо зумерите обикновено могат да произведат по-високо ниво на звуково налягане (SPL) от магнитните зумери, но също така имат по-голям отпечатък.
Индикатор или преобразувател
Решението дали да изберете тип индикатор или преобразувател се ръководи от диапазона от необходими звуци и дизайна на свързаната верига за задвижване и управление на зумера.
Индикаторът идва с управляваща верига, вградена в устройството.Това опростява дизайна на веригата (фигура 3), позволявайки подход plug-and-play в замяна на намалена гъвкавост.Докато трябва само да приложите постоянно напрежение, можете да получите само непрекъснат или импулсен аудио сигнал, тъй като честотата е фиксирана вътрешно.Това означава, че многочестотни звуци като сирени или камбанки не са възможни с индикаторни зумери.
Фигура 3. Индикаторен зумер издава звук, когато се приложи постоянно напрежение.
Без вградена управляваща схема, трансдюсерът ви дава гъвкавостта да постигнете разнообразие от звуци, използвайки различни честоти или произволни форми на вълните.В допълнение към основните непрекъснати или импулсни звуци, можете да генерирате звуци като многотонални предупреждения, сирени или камбанки.
Фигура 4 показва схемата за приложение на магнитен преобразувател.Превключвателят обикновено е биполярен транзистор или FET и се използва за усилване на формата на вълната на възбуждане.Поради индуктивността на бобината, диодът, показан на диаграмата, е необходим, за да ограничи обратното напрежение, когато транзисторът се изключи бързо.
Фигура 4. Магнитният преобразувател изисква възбуждащ сигнал, транзистор на усилвателя и диод, за да се справят с индуцираното обратно движение.
Можете да използвате подобна верига за възбуждане с пиезо преобразувател.Тъй като пиезопреобразувателят има ниска индуктивност, не е необходим диод.Въпреки това, веригата се нуждае от средство за нулиране на напрежението, когато превключвателят е отворен, което може да се направи чрез добавяне на резистор на мястото на диода, с цената на по-голямо разсейване на мощността.
Човек може също да повиши нивото на звука чрез повишаване на напрежението от пик до пик, приложено през преобразувателя.Ако използвате верига с пълен мост, както е показано на фигура 5, приложеното напрежение е два пъти по-голямо от наличното захранващо напрежение, което ви дава около 6 dB по-висока изходна аудио мощност.
Фигура 5. Използването на мостова схема може да удвои напрежението, приложено към пиезо преобразувателя, давайки 6 dB допълнителна аудио мощност.
Заключение
Зумерите са прости и евтини, а изборът е ограничен до четири основни категории: магнитни или пиезоелектрически, индикатор или преобразувател.Магнитните зумери могат да работят от по-ниски напрежения, но изискват по-високи задвижващи токове от пиезо типовете.Пиезо зумерите могат да произведат по-висок SPL, но са склонни да имат по-голям отпечатък.
Можете да управлявате индикаторен зумер само с постоянно напрежение или да изберете преобразувател за по-сложни звуци, ако можете да добавите необходимата външна верига.За щастие, CUI Devices предлага набор от магнитни и пиезо зумери в индикаторни или преобразувателни типове, за да направят избора на зумер за вашия дизайн още по-лесен.
Време на публикуване: 12 септември 2023 г
