Εάν σχεδιάζετε προϊόντα όπως μια οικιακή συσκευή, πίνακας ασφαλείας, ένα σύστημα εισόδου πόρτας ή ένα περιφερειακό υπολογιστή, μπορείτε να επιλέξετε να χρησιμοποιείτε έναν βομβητή ως το μοναδικό μέσο αλληλεπίδρασης με τους χρήστες ή ως μέρος μιας πιο εξελιγμένης διεπαφής χρήστη.
Του Bruce Rose, Principal Applications Engineer, CUI Devices
Σε κάθε περίπτωση, ο βομβητής μπορεί να είναι ένα φθηνό και αξιόπιστο μέσο για την αναγνώριση μιας εντολής, την ένδειξη της κατάστασης του εξοπλισμού ή μιας διαδικασίας, την προτροπή αλληλεπίδρασης ή την ειδοποίηση συναγερμού.
Βασικά, ένας βομβητής είναι συνήθως είτε μαγνητικός είτε πιεζοηλεκτρικός τύπος.Η επιλογή σας μπορεί να εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του σήματος της μονάδας ή την απαιτούμενη ισχύ ήχου εξόδου και τον διαθέσιμο φυσικό χώρο.Μπορείτε επίσης να επιλέξετε μεταξύ των τύπων ένδειξης και μορφοτροπέα, ανάλογα με τους ήχους που θέλετε και τις δεξιότητες σχεδιασμού κυκλώματος που έχετε στη διάθεσή σας.
Ας ρίξουμε μια ματιά στις αρχές πίσω από τους διαφορετικούς μηχανισμούς και, στη συνέχεια, ας εξετάσουμε εάν ο μαγνητικός ή πιεζοηλεκτρικός τύπος (και η επιλογή δείκτη ή ενεργοποιητή) θα μπορούσε να είναι κατάλληλος για το έργο σας.
Μαγνητικά βομβητές
Οι μαγνητικοί βομβητές είναι ουσιαστικά συσκευές που λειτουργούν με ρεύμα, που συνήθως απαιτούν περισσότερα από 20 mA για να λειτουργήσουν.Η εφαρμοζόμενη τάση μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 1,5 V ή έως περίπου 12 V.
Όπως δείχνει το σχήμα 1, ο μηχανισμός περιλαμβάνει ένα πηνίο και έναν εύκαμπτο σιδηρομαγνητικό δίσκο.Όταν το ρεύμα διέρχεται από το πηνίο, ο δίσκος έλκεται προς το πηνίο και επιστρέφει στην κανονική του θέση όταν το ρεύμα δεν ρέει.
Αυτή η εκτροπή του δίσκου προκαλεί την κίνηση του αέρα στην περιοχή, και αυτό ερμηνεύεται ως ήχος από το ανθρώπινο αυτί.Το ρεύμα διαμέσου του πηνίου καθορίζεται από την εφαρμοζόμενη τάση και την αντίσταση του πηνίου.
Εικόνα 1. Αρχή κατασκευής και λειτουργίας μαγνητικού βομβητή.
Πιεζο-βομβητές
Το σχήμα 2 δείχνει τα στοιχεία ενός πιεζοφωνικού βομβητή.Ένας δίσκος από πιεζοηλεκτρικό υλικό στηρίζεται στις άκρες σε ένα περίβλημα και ηλεκτρικές επαφές κατασκευάζονται στις δύο πλευρές του δίσκου.Μια τάση που εφαρμόζεται σε αυτά τα ηλεκτρόδια προκαλεί την παραμόρφωση του πιεζοηλεκτρικού υλικού, με αποτέλεσμα την κίνηση του αέρα που μπορεί να ανιχνευθεί ως ήχος.
Σε αντίθεση με τον μαγνητικό βομβητή, ο πιεζοφωνικός βομβητής είναι μια συσκευή που βασίζεται στην τάση.η τάση λειτουργίας είναι συνήθως υψηλότερη και μπορεί να είναι μεταξύ 12V και 220V, ενώ το ρεύμα είναι μικρότερο από 20mA.Ο πιεζοφωνικός βομβητής μοντελοποιείται ως πυκνωτής, ενώ ο μαγνητικός βομβητής μοντελοποιείται ως πηνίο σε σειρά με μια αντίσταση.
Εικόνα 2. Κατασκευή Piezo buzzer.
Και για τους δύο τύπους, η συχνότητα του προκύπτοντος ακουστικού τόνου καθορίζεται από τη συχνότητα του σήματος οδήγησης και μπορεί να ελεγχθεί σε μεγάλο εύρος.Από την άλλη πλευρά, ενώ οι πιεζοφωνικοί βομβητές εμφανίζουν μια εύλογα γραμμική σχέση μεταξύ της ισχύος του σήματος εισόδου και της ισχύος του ήχου εξόδου, η ισχύς ήχου των μαγνητικών βομβητών πέφτει απότομα με μείωση της ισχύος του σήματος.
Τα χαρακτηριστικά του σήματος κίνησης που έχετε στη διάθεσή σας μπορούν να επηρεάσουν το αν θα επιλέξετε μαγνητικό ή πιεζοηλεκτρικό βομβητή για την εφαρμογή σας.Ωστόσο, εάν η ένταση είναι βασική απαίτηση, οι πιεζοφωνικοί βομβητές μπορούν συνήθως να παράγουν υψηλότερο επίπεδο πίεσης ήχου (SPL) από τους μαγνητικούς βομβητές, αλλά τείνουν επίσης να έχουν μεγαλύτερο αποτύπωμα.
Δείκτης ή μετατροπέας
Η απόφαση για την επιλογή ενός τύπου ένδειξης ή μορφοτροπέα καθοδηγείται από το εύρος των ήχων που απαιτούνται και τη σχεδίαση του σχετικού κυκλώματος για την οδήγηση και τον έλεγχο του βομβητή.
Έρχεται μια ένδειξη με ενσωματωμένο κύκλωμα οδήγησης στη συσκευή.Αυτό απλοποιεί τον σχεδιασμό του κυκλώματος (εικόνα 3), επιτρέποντας μια προσέγγιση plug-and-play, σε αντάλλαγμα για μειωμένη ευελιξία.Ενώ χρειάζεται να εφαρμόσετε μόνο μια τάση συνεχούς ρεύματος, μπορεί κανείς να λάβει μόνο ένα συνεχές ή παλμικό σήμα ήχου, καθώς η συχνότητα είναι σταθερή εσωτερικά.Αυτό σημαίνει ότι οι ήχοι πολλαπλών συχνοτήτων, όπως οι σειρήνες ή τα κουδούνια, δεν είναι δυνατοί με τους βομβητές ενδείξεων.
Εικόνα 3. Ένας ενδεικτικός βομβητής παράγει ήχο όταν εφαρμόζεται τάση συνεχούς ρεύματος.
Χωρίς ενσωματωμένο κύκλωμα οδήγησης, ένας μορφοτροπέας σάς δίνει την ευελιξία να επιτύχετε μια ποικιλία ήχων χρησιμοποιώντας διάφορες συχνότητες ή αυθαίρετα σχήματα κυμάτων.Εκτός από βασικούς συνεχείς ή παλμικούς ήχους, μπορείτε να δημιουργήσετε ήχους όπως προειδοποιήσεις πολλαπλών τόνων, σειρήνες ή κουδούνια.
Το σχήμα 4 δείχνει το κύκλωμα εφαρμογής για έναν μαγνητικό μορφοτροπέα.Ο διακόπτης είναι συνήθως ένα διπολικό τρανζίστορ ή FET και χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της κυματομορφής διέγερσης.Λόγω της αυτεπαγωγής του πηνίου, η δίοδος που φαίνεται στο διάγραμμα είναι απαραίτητη για τη σύσφιξη της τάσης αναστροφής όταν το τρανζίστορ απενεργοποιείται γρήγορα.
Σχήμα 4. Ένας μαγνητικός μορφοτροπέας απαιτεί ένα σήμα διέγερσης, ένα τρανζίστορ ενισχυτή και μια δίοδο για να χειριστεί την επαγόμενη τάση αναστροφής.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα παρόμοιο κύκλωμα διέγερσης με έναν πιεζοτροπέα.Επειδή ο πιεζοτροπέας έχει χαμηλή αυτεπαγωγή, δεν απαιτείται δίοδος.Ωστόσο, το κύκλωμα χρειάζεται ένα μέσο επαναφοράς της τάσης όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός, κάτι που μπορεί να γίνει με την προσθήκη μιας αντίστασης στη θέση της διόδου, με κόστος μεγαλύτερης απαγωγής ισχύος.
Κάποιος μπορεί επίσης να αυξήσει τη στάθμη του ήχου αυξάνοντας την τάση κορυφής σε κορυφή που εφαρμόζεται στον μορφοτροπέα.Εάν χρησιμοποιείτε ένα κύκλωμα πλήρους γέφυρας όπως φαίνεται στο σχήμα 5, η εφαρμοζόμενη τάση είναι διπλάσια από τη διαθέσιμη τάση τροφοδοσίας, γεγονός που σας δίνει περίπου 6dB υψηλότερη ισχύ ήχου εξόδου.
Εικόνα 5. Η χρήση ενός κυκλώματος γέφυρας μπορεί να διπλασιάσει την τάση που εφαρμόζεται στον πιεζοτροπέα, δίνοντας επιπλέον ισχύ ήχου 6 dB.
συμπέρασμα
Οι βομβητές είναι απλοί και φθηνοί και οι επιλογές περιορίζονται σε τέσσερις βασικές κατηγορίες: μαγνητικό ή πιεζοηλεκτρικό, δείκτη ή μορφοτροπέα.Οι μαγνητικές βομβητές μπορούν να λειτουργούν από χαμηλότερες τάσεις αλλά απαιτούν υψηλότερα ρεύματα κίνησης από τους πιεζοειδείς τύπους.Τα piezo buzzers μπορούν να παράγουν υψηλότερο SPL, αλλά τείνουν να έχουν μεγαλύτερο αποτύπωμα.
Μπορείτε να χειριστείτε έναν ενδεικτικό βομβητή μόνο με τάση συνεχούς ρεύματος ή να επιλέξετε έναν μορφοτροπέα για πιο εξελιγμένους ήχους, εάν μπορείτε να προσθέσετε το απαραίτητο εξωτερικό κύκλωμα.Ευτυχώς, η CUI Devices προσφέρει μια σειρά από μαγνητικούς και πιεζοφωνικούς βομβητές είτε σε τύπους ενδείξεων είτε σε τύπους μετατροπέα για να κάνει την επιλογή ενός βομβητή για το σχέδιό σας ακόμα πιο εύκολη.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-12-2023
