Če načrtujete izdelke, kot so gospodinjski aparati, varnostne plošče, sistemi za vhodna vrata ali računalniške periferne enote, se lahko odločite za brenčalo kot edino sredstvo za interakcijo z uporabniki ali kot del bolj izpopolnjenega uporabniškega vmesnika.
Avtor Bruce Rose, glavni inženir aplikacij, CUI Devices
V obeh primerih je brenčalo lahko poceni in zanesljivo sredstvo za potrditev ukaza, označevanje statusa opreme ali procesa, pozivanje k interakciji ali sprožitev alarma.
V bistvu je brenčalo običajno magnetnega ali piezoelektričnega tipa.Vaša izbira je lahko odvisna od značilnosti pogonskega signala ali zahtevane izhodne zvočne moči in razpoložljivega fizičnega prostora.Izbirate lahko tudi med vrstami indikatorjev in pretvornikov, odvisno od zvokov, ki jih želite, in sposobnosti načrtovanja vezij, ki so vam na voljo.
Oglejmo si načela v ozadju različnih mehanizmov in nato razmislimo, ali bi lahko bil magnetni ali piezo tip (in izbira indikatorja ali aktuatorja) pravi za vaš projekt.
Magnetni zvočniki
Magnetni brenčali so v bistvu naprave, ki jih poganja tok in za delovanje običajno potrebujejo več kot 20 mA.Uporabljena napetost je lahko tako nizka kot 1,5 V ali do približno 12 V.
Kot prikazuje slika 1, mehanizem sestoji iz tuljave in upogljivega feromagnetnega diska.Ko tok teče skozi tuljavo, se disk privlači proti tuljavi in se vrne v svoj običajni položaj, ko tok ne teče.
Ta upogib diska povzroči premikanje zraka v bližini, kar človeško uho interpretira kot zvok.Tok skozi tuljavo je določen z uporabljeno napetostjo in impedanco tuljave.
Slika 1. Konstrukcija in princip delovanja magnetnega brenčala.
Piezo brenčala
Slika 2 prikazuje elemente piezo brenčala.Disk iz piezoelektričnega materiala je podprt na robovih v ohišju, električni kontakti pa so izdelani na obeh straneh diska.Napetost na teh elektrodah povzroči deformacijo piezoelektričnega materiala, kar povzroči gibanje zraka, ki ga je mogoče zaznati kot zvok.
V nasprotju z magnetnim brenčalom je piezo brenčalo naprava, ki jo poganja napetost;delovna napetost je običajno višja in je lahko med 12V in 220V, medtem ko je tok manjši od 20mA.Piezo brenčalo je modelirano kot kondenzator, medtem ko je magnetno brenčalo modelirano kot tuljava v seriji z uporom.
Slika 2. Konstrukcija piezo brenčala.
Pri obeh vrstah je frekvenca nastalega zvočnega tona določena s frekvenco pogonskega signala in jo je mogoče nadzorovati v širokem razponu.Po drugi strani, medtem ko piezo brenčala kažejo razmeroma linearno razmerje med močjo vhodnega signala in izhodno zvočno močjo, zvočna moč magnetnih brenčalov strmo pada z zmanjševanjem moči signala.
Značilnosti pogonskega signala, ki ga imate na voljo, lahko vplivajo na to, ali boste za svojo aplikacijo izbrali magnetno ali piezo brenčalo.Če pa je glasnost ključna zahteva, lahko piezo brenčala običajno proizvedejo višjo raven zvočnega tlaka (SPL) kot magnetna brenčala, vendar imajo običajno tudi večji odtis.
Indikator ali pretvornik
Odločitev, ali izbrati vrsto indikatorja ali pretvornika, je odvisna od obsega zahtevanih zvokov in zasnove povezanega vezja za pogon in nadzor brenčala.
Indikator ima pogonsko vezje, vgrajeno v napravo.To poenostavlja načrtovanje vezja (slika 3), kar omogoča pristop plug-and-play v zameno za manjšo prilagodljivost.Medtem ko morate uporabiti samo enosmerno napetost, lahko dobite le neprekinjen ali impulzen zvočni signal, saj je frekvenca interno določena.To pomeni, da večfrekvenčni zvoki, kot so sirene ali zvončki, niso mogoči z brenčali.
Slika 3. Brenčalo indikatorja proizvaja zvok, ko je priključena enosmerna napetost.
Ker ni vgrajenega pogonskega vezja, vam pretvornik omogoča prilagodljivost za doseganje različnih zvokov z uporabo različnih frekvenc ali poljubnih oblik valov.Poleg osnovnih neprekinjenih ali impulznih zvokov lahko ustvarjate zvoke, kot so večtonska opozorila, sirene ali zvončki.
Slika 4 prikazuje aplikacijsko vezje za magnetni pretvornik.Stikalo je običajno bipolarni tranzistor ali FET in se uporablja za ojačanje valovne oblike vzbujanja.Zaradi induktivnosti tuljave je dioda, prikazana na diagramu, potrebna za vpenjanje povratne napetosti, ko se tranzistor hitro izklopi.
Slika 4. Magnetni pretvornik potrebuje vzbujevalni signal, ojačevalni tranzistor in diodo za obvladovanje inducirane povratne napetosti.
Podobno vzbujevalno vezje lahko uporabite s piezo pretvornikom.Ker ima piezo pretvornik nizko induktivnost, dioda ni potrebna.Vendar pa vezje potrebuje sredstvo za ponastavitev napetosti, ko je stikalo odprto, kar je mogoče narediti z dodajanjem upora namesto diode, za ceno večje disipacije moči.
Raven hrupa je mogoče povečati tudi s povišanjem napetosti od vrha do vrha, ki se uporablja čez pretvornik.Če uporabljate vezje s polnim mostom, kot je prikazano na sliki 5, je uporabljena napetost dvakrat večja od razpoložljive napajalne napetosti, kar vam daje približno 6 dB večjo izhodno zvočno moč.
Slika 5. Uporaba premostitvenega vezja lahko podvoji napetost, uporabljeno za piezo pretvornik, kar daje 6 dB dodatne zvočne moči.
Zaključek
Brenčala so preprosta in poceni, izbira pa je omejena na štiri osnovne kategorije: magnetni ali piezoelektrični, indikator ali pretvornik.Magnetni brenčalniki lahko delujejo pri nižjih napetostih, vendar zahtevajo višje pogonske tokove kot piezo tipi.Piezo brenčala lahko proizvedejo višji SPL, vendar imajo običajno večji odtis.
Brenčalo indikatorja lahko upravljate samo z enosmerno napetostjo ali izberete pretvornik za bolj sofisticirane zvoke, če lahko dodate potrebno zunanje vezje.Na srečo CUI Devices ponuja vrsto magnetnih in piezo brenčalov v obliki indikatorjev ali pretvornikov, da je izbira brenčala za vaš dizajn še enostavnejša.
Čas objave: 12. septembra 2023
