Якщо ви розробляєте такі продукти, як побутова техніка, панель безпеки, дверна система або периферійний пристрій комп’ютера, ви можете вибрати зумер як єдиний засіб взаємодії з користувачами або як частину складнішого інтерфейсу користувача.
Брюс Роуз, головний інженер із програм, CUI Devices
У будь-якому випадку зумер може бути недорогим і надійним засобом підтвердження команди, вказівки на стан обладнання чи процесу, спонукання до взаємодії або подання тривоги.
По суті, зумер зазвичай магнітного або п’єзоелектричного типу.Ваш вибір може залежати від характеристик приводного сигналу або необхідної потужності вихідного звуку та доступного фізичного простору.Ви також можете вибрати між типами індикатора та перетворювача, залежно від звуків, які ви хочете, і навичок проектування схем, доступних вам.
Давайте розглянемо принципи, що лежать в основі різних механізмів, а потім розглянемо, чи може магнітний чи п’єзо тип (а також вибір індикатора чи приводу) підійти для вашого проекту.
Магнітні зумери
Магнітні зумери — це, по суті, пристрої, що керуються струмом, для роботи яких зазвичай потрібно понад 20 мА.Прикладена напруга може бути від 1,5 В або приблизно до 12 В.
Як показано на малюнку 1, механізм містить котушку і гнучкий феромагнітний диск.Коли струм пропускається через котушку, диск притягується до котушки і повертається у своє нормальне положення, коли струм не тече.
Це відхилення диска викликає рух повітря поблизу, і це сприймається людським вухом як звук.Струм через котушку визначається прикладеною напругою та опором котушки.
Малюнок 1. Конструкція та принцип роботи магнітного зумера.
П'єзо зумери
На малюнку 2 показано елементи п'єзозумера.Диск із п’єзоелектричного матеріалу підтримується по краях у корпусі, а електричні контакти виготовлені з двох сторін диска.Напруга, прикладена до цих електродів, спричиняє деформацію п’єзоелектричного матеріалу, що призводить до руху повітря, який можна розпізнати як звук.
На відміну від магнітного зумера, п'єзо зумер є пристроєм, керованим напругою;робоча напруга зазвичай вища і може становити від 12 В до 220 В, а сила струму менше 20 мА.П’єзозумер моделюється як конденсатор, тоді як магнітний зумер моделюється як котушка, з’єднана послідовно з резистором.
Малюнок 2. Конструкція п'єзозумера.
Для обох типів частота результуючого звукового сигналу визначається частотою керуючого сигналу, і нею можна керувати в широкому діапазоні.З іншого боку, у той час як п’єзозумери демонструють досить лінійну залежність між потужністю вхідного сигналу та потужністю вихідного звуку, потужність звуку магнітних зумерів різко падає зі зменшенням потужності сигналу.
Характеристики наявного у вас сигналу приводу можуть вплинути на вибір магнітного чи п’єзозумера для вашого застосування.Однак, якщо гучність є ключовою вимогою, п’єзозумери зазвичай можуть виробляти вищий рівень звукового тиску (SPL), ніж магнітні зумери, але також, як правило, займають більшу площу.
Індикатор або перетворювач
Рішення про вибір типу індикатора чи перетворювача залежить від необхідного діапазону звуків і конструкції пов’язаної схеми для керування та керування зумером.
Індикатор поставляється зі схемою керування, вбудованою в пристрій.Це спрощує схемотехніку (рисунок 3), уможливлюючи підхід plug-and-play в обмін на меншу гнучкість.Хоча вам потрібно лише подати напругу постійного струму, можна отримати лише безперервний або імпульсний звуковий сигнал, оскільки частота фіксована внутрішньо.Це означає, що багаточастотні звуки, такі як сирени або дзвони, неможливі за допомогою зумерів індикаторів.
Малюнок 3. Індикаторний зумер видає звук, коли подається постійна напруга.
Не маючи вбудованої схеми керування, перетворювач дає вам гнучкість для отримання різноманітних звуків, використовуючи різні частоти або довільні форми хвиль.На додаток до основних безперервних або імпульсних звуків, ви можете генерувати такі звуки, як багатотональні попередження, сирени або дзвони.
На малюнку 4 показано прикладну схему для магнітного перетворювача.Перемикач зазвичай являє собою біполярний транзистор або польовий транзистор і використовується для посилення форми хвилі збудження.Через індуктивність котушки діод, показаний на схемі, необхідний для обмеження зворотної напруги, коли транзистор швидко вимикається.
Малюнок 4. Магнітний перетворювач потребує сигналу збудження, транзистора підсилювача та діода для обробки індукованої зворотної напруги.
Можна використовувати аналогічну схему збудження з п'єзоперетворювачем.Оскільки п’єзоперетворювач має низьку індуктивність, діод не потрібен.Проте схема потребує засобів скидання напруги, коли перемикач розімкнено, що можна зробити, додавши резистор замість діода, ціною більшого розсіювання потужності.
Можна також збільшити рівень звуку, підвищивши амплітудну напругу, що подається на перетворювач.Якщо ви використовуєте повну мостову схему, як показано на малюнку 5, прикладена напруга вдвічі перевищує доступну напругу живлення, що дає приблизно на 6 дБ більшу вихідну аудіо потужність.
Малюнок 5. Використання мостової схеми може подвоїти напругу, що подається на п’єзоперетворювач, даючи 6 дБ додаткової звукової потужності.
Висновок
Зумери прості та недорогі, а вибір обмежений чотирма основними категоріями: магнітні чи п’єзоелектричні, індикаторні чи перетворювачі.Магнітні зумери можуть працювати від нижчої напруги, але потребують вищих струмів приводу, ніж п’єзо-типи.П’єзозумери можуть виробляти вищий SPL, але, як правило, займають більшу площу.
Ви можете керувати зумером індикатора лише з напругою постійного струму або вибрати перетворювач для більш складних звуків, якщо ви можете додати необхідну зовнішню схему.На щастя, CUI Devices пропонує ряд магнітних і п’єзо зумерів у вигляді індикаторів або перетворювачів, щоб зробити вибір зумера для вашої конструкції ще простішим.
Час публікації: 12 вересня 2023 р
