Pokud navrhujete produkty, jako je domácí spotřebič, bezpečnostní panel, dveřní vstupní systém nebo periferní zařízení počítače, můžete se rozhodnout, že použijete bzučák jako jediný prostředek interakce s uživateli nebo jako součást sofistikovanějšího uživatelského rozhraní.
Od Bruce Rose, hlavního aplikačního inženýra, CUI Devices
V obou případech může být bzučák nenákladným a spolehlivým prostředkem k potvrzení příkazu, indikaci stavu zařízení nebo procesu, vyvolání interakce nebo vyvolání poplachu.
V zásadě je bzučák obvykle buď magnetického nebo piezoelektrického typu.Váš výběr může záviset na vlastnostech signálu měniče nebo požadovaném výstupním audio výkonu a dostupném fyzickém prostoru.Můžete si také vybrat mezi typy indikátorů a převodníků v závislosti na požadovaných zvucích a schopnostech návrhu obvodů, které máte k dispozici.
Pojďme se podívat na principy různých mechanismů a poté zvážit, zda by magnetický nebo piezo typ (a výběr indikátoru nebo aktuátoru) mohl být pro váš projekt vhodný.
Magnetické bzučáky
Magnetické bzučáky jsou v podstatě proudově řízená zařízení, která k provozu obvykle vyžadují více než 20 mA.Použité napětí může být tak nízké, jako je 1,5 V nebo až přibližně 12 V.
Jak ukazuje obrázek 1, mechanismus obsahuje cívku a pružný feromagnetický disk.Když proud prochází cívkou, disk je přitahován k cívce a vrací se do své normální polohy, když proud neteče.
Toto vychýlení disku způsobuje pohyb vzduchu v okolí, což je lidským uchem interpretováno jako zvuk.Proud procházející cívkou je určen přiloženým napětím a impedancí cívky.
Obrázek 1. Konstrukce a princip činnosti magnetického bzučáku.
Piezo bzučáky
Obrázek 2 ukazuje prvky piezo bzučáku.Disk z piezoelektrického materiálu je podepřen na okrajích v pouzdře a elektrické kontakty jsou vyrobeny na dvou stranách disku.Napětí aplikované přes tyto elektrody způsobuje deformaci piezoelektrického materiálu, což má za následek pohyb vzduchu, který lze detekovat jako zvuk.
Na rozdíl od magnetického bzučáku je piezo bzučák zařízení poháněné napětím;provozní napětí je obvykle vyšší a může být mezi 12 V a 220 V, zatímco proud je menší než 20 mA.Piezo bzučák je modelován jako kondenzátor, zatímco magnetický bzučák je modelován jako cívka v sérii s rezistorem.
Obrázek 2. Konstrukce piezo bzučáku.
U obou typů je frekvence výsledného slyšitelného tónu určena frekvencí hnacího signálu a lze ji ovládat v širokém rozsahu.Na druhou stranu, zatímco piezo bzučáky vykazují přiměřeně lineární vztah mezi silou vstupního signálu a výstupním zvukovým výkonem, zvukový výkon magnetických bzučáků prudce klesá se snižující se silou signálu.
Charakteristiky signálu pohonu, které máte k dispozici, mohou ovlivnit, zda si pro svou aplikaci vyberete magnetický nebo piezo bzučák.Pokud je však klíčovým požadavkem hlasitost, piezo bzučáky mohou obvykle produkovat vyšší hladinu akustického tlaku (SPL) než magnetické bzučáky, ale také mají tendenci mít větší stopu.
Indikátor nebo převodník
Rozhodnutí, zda zvolit typ indikátoru nebo převodníku, se řídí rozsahem požadovaných zvuků a návrhem souvisejících obvodů pro ovládání a ovládání bzučáku.
Indikátor je dodáván s řídicími obvody zabudovanými do zařízení.To zjednodušuje návrh obvodu (obrázek 3) a umožňuje přístup typu plug-and-play výměnou za sníženou flexibilitu.Zatímco stačí použít stejnosměrné napětí, lze získat pouze nepřetržitý nebo pulzní zvukový signál, protože frekvence je vnitřně pevná.To znamená, že multifrekvenční zvuky, jako jsou sirény nebo zvonkohry, nejsou možné pomocí indikačních bzučáků.
Obrázek 3. Bzučák indikátoru vydává zvuk, když je přivedeno stejnosměrné napětí.
Bez vestavěných řídicích obvodů vám převodník poskytuje flexibilitu pro dosažení různých zvuků pomocí různých frekvencí nebo libovolných tvarů vln.Kromě základních nepřetržitých nebo pulzních zvuků můžete generovat zvuky, jako jsou vícetónová varování, sirény nebo zvonkohry.
Obrázek 4 ukazuje aplikační obvod pro magnetický převodník.Spínač je typicky bipolární tranzistor nebo FET a používá se k zesílení budícího průběhu.Kvůli indukčnosti cívky je dioda znázorněná na obrázku potřebná k zachycení zpětného napětí při rychlém vypnutí tranzistoru.
Obrázek 4. Magnetický převodník vyžaduje budicí signál, zesilovací tranzistor a diodu pro zvládnutí indukovaného zpětného napětí.
Podobný budicí obvod můžete použít s piezoměničem.Protože má piezoměnič nízkou indukčnost, není potřeba dioda.Obvod však potřebuje prostředky pro resetování napětí, když je spínač otevřený, což lze provést přidáním odporu na místo diody, za cenu vyšší ztráty energie.
Hladinu zvuku lze také zvýšit zvýšením špičkového napětí aplikovaného přes převodník.Pokud použijete obvod s úplným můstkem, jak je znázorněno na obrázku 5, použité napětí je dvakrát větší než dostupné napájecí napětí, což vám poskytne asi o 6 dB vyšší výstupní zvukový výkon.
Obrázek 5. Použitím můstkového obvodu lze zdvojnásobit napětí aplikované na piezoměnič, čímž získáte 6 dB extra zvukového výkonu.
Závěr
Bzučáky jsou jednoduché a levné a výběr je omezen na čtyři základní kategorie: magnetické nebo piezoelektrické, indikátor nebo převodník.Magnetické bzučáky mohou pracovat s nižším napětím, ale vyžadují vyšší hnací proudy než piezoelektrické typy.Piezo bzučáky mohou produkovat vyšší SPL, ale mají tendenci mít větší stopu.
Můžete ovládat indikační bzučák pouze se stejnosměrným napětím nebo zvolit převodník pro sofistikovanější zvuky, pokud jste schopni přidat potřebné externí obvody.Naštěstí CUI Devices nabízí řadu magnetických a piezo bzučáků v typu indikátoru nebo převodníku, aby byl výběr bzučáku pro váš návrh ještě jednodušší.
Čas odeslání: 12. září 2023
