Ak navrhujete produkty ako domáce spotrebiče, bezpečnostný panel, vstupný systém alebo periférne zariadenie počítača, môžete sa rozhodnúť použiť bzučiak ako jediný prostriedok interakcie s používateľmi alebo ako súčasť sofistikovanejšieho používateľského rozhrania.
Autor: Bruce Rose, hlavný aplikačný inžinier, CUI Devices
V oboch prípadoch môže byť bzučiak lacným a spoľahlivým prostriedkom na potvrdenie príkazu, indikáciu stavu zariadenia alebo procesu, vyvolanie interakcie alebo vyvolanie poplachu.
V zásade je bzučiak zvyčajne buď magnetický alebo piezoelektrický typ.Váš výber môže závisieť od charakteristík signálu pohonu alebo požadovaného výstupného zvukového výkonu a dostupného fyzického priestoru.Môžete si tiež vybrať medzi typmi indikátorov a meničov v závislosti od požadovaných zvukov a schopností navrhovať obvody, ktoré máte k dispozícii.
Poďme sa pozrieť na princípy rôznych mechanizmov a potom zvážte, či magnetický alebo piezo typ (a výber indikátora alebo ovládača) by mohol byť pre váš projekt vhodný.
Magnetické bzučiaky
Magnetické bzučiaky sú v podstate prúdom poháňané zariadenia, ktoré na svoju činnosť zvyčajne vyžadujú viac ako 20 mA.Aplikované napätie môže byť už od 1,5 V alebo až do približne 12 V.
Ako ukazuje obrázok 1, mechanizmus obsahuje cievku a pružný feromagnetický disk.Keď prúd prechádza cievkou, disk sa pritiahne k cievke a vráti sa do svojej normálnej polohy, keď prúd netečie.
Toto vychýlenie disku spôsobuje pohyb vzduchu v okolí, čo ľudské ucho interpretuje ako zvuk.Prúd cez cievku je určený aplikovaným napätím a impedanciou cievky.
Obrázok 1. Konštrukcia a princíp fungovania magnetického bzučiaka.
Piezo bzučiaky
Obrázok 2 znázorňuje prvky piezo bzučiaka.Disk z piezoelektrického materiálu je podopretý na okrajoch v kryte a elektrické kontakty sú vyrobené na dvoch stranách disku.Napätie aplikované na tieto elektródy spôsobuje deformáciu piezoelektrického materiálu, čo má za následok pohyb vzduchu, ktorý možno detegovať ako zvuk.
Na rozdiel od magnetického bzučiaka je piezo bzučiak zariadenie poháňané napätím;prevádzkové napätie je zvyčajne vyššie a môže byť medzi 12 V a 220 V, zatiaľ čo prúd je menší ako 20 mA.Piezo bzučiak je modelovaný ako kondenzátor, zatiaľ čo magnetický bzučiak je modelovaný ako cievka v sérii s odporom.
Obrázok 2. Konštrukcia piezo bzučiaka.
U oboch typov je frekvencia výsledného počuteľného tónu určená frekvenciou hnacieho signálu a dá sa ovládať v širokom rozsahu.Na druhej strane, zatiaľ čo piezo bzučiaky vykazujú primerane lineárny vzťah medzi silou vstupného signálu a výstupným zvukovým výkonom, zvukový výkon magnetických bzučiakov prudko klesá so znižujúcou sa silou signálu.
Charakteristiky signálu pohonu, ktoré máte k dispozícii, môžu ovplyvniť, či si pre svoju aplikáciu vyberiete magnetický alebo piezo bzučiak.Ak je však kľúčovou požiadavkou hlasitosť, piezo bzučiaky môžu zvyčajne produkovať vyššiu hladinu akustického tlaku (SPL) ako magnetické bzučiaky, ale majú tendenciu mať aj väčšiu stopu.
Indikátor alebo prevodník
Rozhodnutie, či zvoliť typ indikátora alebo prevodníka, sa riadi rozsahom požadovaných zvukov a konštrukciou súvisiacich obvodov na ovládanie a ovládanie bzučiaka.
Indikátor sa dodáva s riadiacimi obvodmi zabudovanými do zariadenia.To zjednodušuje návrh obvodu (obrázok 3), čo umožňuje prístup typu plug-and-play výmenou za zníženú flexibilitu.Zatiaľ čo potrebujete použiť iba jednosmerné napätie, môžete získať iba nepretržitý alebo pulzný zvukový signál, pretože frekvencia je vnútorne pevná.To znamená, že viacfrekvenčné zvuky, ako sú sirény alebo zvonkohry, nie sú možné pomocou indikačných bzučiakov.
Obrázok 3. Bzučiak indikátora vydáva zvuk, keď je privedené jednosmerné napätie.
Bez vstavaných riadiacich obvodov vám prevodník poskytuje flexibilitu na dosiahnutie rôznych zvukov pomocou rôznych frekvencií alebo ľubovoľných tvarov vĺn.Okrem základných nepretržitých alebo pulzných zvukov môžete generovať zvuky, ako sú viactónové varovania, sirény alebo zvonkohry.
Obrázok 4 znázorňuje aplikačný obvod pre magnetický prevodník.Prepínač je typicky bipolárny tranzistor alebo FET a používa sa na zosilnenie budiaceho tvaru vlny.Kvôli indukčnosti cievky je dióda znázornená na diagrame potrebná na upnutie spätného napätia, keď sa tranzistor rýchlo vypne.
Obrázok 4. Magnetický prevodník vyžaduje budiaci signál, zosilňovací tranzistor a diódu na zvládnutie indukovaného spätného napätia.
Podobný budiaci obvod môžete použiť aj s piezo meničom.Pretože má piezo menič nízku indukčnosť, nie je potrebná dióda.Obvod však potrebuje prostriedky na resetovanie napätia, keď je spínač otvorený, čo sa dá urobiť pridaním odporu namiesto diódy za cenu vyššieho rozptylu energie.
Hladinu zvuku je možné zvýšiť aj zvýšením napätia medzi špičkou aplikovaného cez prevodník.Ak použijete obvod s úplným mostíkom, ako je znázornené na obrázku 5, aplikované napätie je dvakrát väčšie ako dostupné napájacie napätie, čo vám dáva asi o 6 dB vyšší výstupný zvukový výkon.
Obrázok 5. Použitie premosťovacieho obvodu môže zdvojnásobiť napätie aplikované na piezo menič, čím získate 6 dB extra audio výkon.
Záver
Bzučiaky sú jednoduché a lacné a výber je obmedzený na štyri základné kategórie: magnetické alebo piezoelektrické, indikátor alebo prevodník.Magnetické bzučiaky môžu pracovať s nižším napätím, ale vyžadujú vyššie hnacie prúdy ako piezoelektrické typy.Piezo bzučiaky môžu produkovať vyšší SPL, ale majú tendenciu mať väčšiu stopu.
Môžete ovládať indikačný bzučiak iba s jednosmerným napätím alebo zvoliť prevodník pre sofistikovanejšie zvuky, ak ste schopní pridať potrebné externé obvody.Našťastie CUI Devices ponúka rad magnetických a piezo bzučiakov v typoch indikátorov alebo meničov, aby bol výber bzučiaka pre váš dizajn ešte jednoduchší.
Čas odoslania: 12. september 2023
