Om du designar produkter som en hushållsapparat, säkerhetspanel, ett dörrsystem eller kringutrustning till en dator kan du välja att ha en summer som det enda sättet att interagera med användare eller som en del av ett mer sofistikerat användargränssnitt.
Av Bruce Rose, Principal Application Engineer, CUI Devices
I båda fallen kan summern vara ett billigt och pålitligt sätt att kvittera ett kommando, indikera status för utrustning eller en process, uppmana till interaktion eller larma.
I grunden är en summer vanligtvis antingen en magnetisk eller piezoelektrisk typ.Ditt val kan bero på egenskaperna hos drivsignalen, eller den utgående ljudeffekt som krävs och tillgängligt fysiskt utrymme.Du kan också välja mellan indikator- och omvandlartyper, beroende på vilka ljud du vill ha och de färdigheter som finns tillgängliga för kretsdesign.
Låt oss ta en titt på principerna bakom de olika mekanismerna och sedan överväga om den magnetiska eller piezotypen (och valet av indikator eller ställdon) kan vara rätt för ditt projekt.
Magnetiska summer
Magnetiska summer är i huvudsak strömdrivna enheter, som vanligtvis kräver mer än 20mA för att fungera.Den pålagda spänningen kan vara så låg som 1,5V eller upp till cirka 12V.
Som figur 1 visar, innefattar mekanismen en spole och en flexibel ferromagnetisk skiva.När strömmen leds genom spolen attraheras skivan mot spolen och återgår till sitt normala läge när strömmen inte flyter.
Denna avböjning av skivan gör att luften i närheten rör sig, och detta tolkas som ljud av det mänskliga örat.Strömmen genom spolen bestäms av den pålagda spänningen och spolens impedans.
Figur 1. Magnetisk summers konstruktion och funktionsprincip.
Piezo summer
Figur 2 visar elementen i en piezosummer.En skiva av piezoelektriskt material stöds vid kanterna i ett hölje och elektriska kontakter är tillverkade på skivans två sidor.En spänning som appliceras över dessa elektroder gör att det piezoelektriska materialet deformeras, vilket resulterar i luftrörelser som kan detekteras som ljud.
Till skillnad från den magnetiska summern är piezosummern en spänningsdriven enhet;driftspänningen är vanligtvis högre och kan vara mellan 12V och 220V, medan strömmen är mindre än 20mA.Piezo-summern är modellerad som en kondensator, medan den magnetiska summern är modellerad som en spole i serie med ett motstånd.
Figur 2. Piezo summer konstruktion.
För båda typerna bestäms frekvensen av den resulterande hörbara tonen av körsignalens frekvens och kan styras över ett brett område.Å andra sidan, medan piezosummer uppvisar ett någorlunda linjärt förhållande mellan insignalens styrka och den utgående ljudeffekten, sjunker ljudeffekten hos magnetiska summer kraftigt med minskande signalstyrka.
Karakteristiken för drivsignalen du har tillgänglig kan påverka om du väljer en magnetisk eller piezo summer för din applikation.Men om ljudstyrka är ett nyckelkrav, kan piezo-summerare vanligtvis ge en högre ljudtrycksnivå (SPL) än magnetiska summer, men de tenderar också att ha ett större fotavtryck.
Indikator eller givare
Beslutet om man ska välja en indikator- eller givaretyp styrs av det antal ljud som krävs och utformningen av de tillhörande kretsarna för att driva och styra summern.
En indikator levereras med drivkretsar inbyggda i enheten.Detta förenklar kretsdesignen (figur 3), vilket möjliggör en plug-and-play-metod, i utbyte mot minskad flexibilitet.Även om du bara behöver lägga på en likspänning, kan man bara få en kontinuerlig eller pulsad ljudsignal eftersom frekvensen är fixerad internt.Detta innebär att flerfrekventa ljud som sirener eller ringsignaler inte är möjliga med indikatorsummer.
Figur 3. En indikatorsummer avger ljud när en likspänning påläggs.
Utan några inbyggda drivkretsar ger en givare dig flexibiliteten att uppnå en mängd olika ljud med olika frekvenser eller godtyckliga vågformer.Förutom grundläggande kontinuerliga eller pulserande ljud kan du generera ljud som flertonsvarningar, sirener eller ringsignaler.
Figur 4 visar applikationskretsen för en magnetisk givare.Omkopplaren är vanligtvis en bipolär transistor eller FET och används för att förstärka excitationsvågformen.På grund av spolens induktans behövs dioden som visas i diagrammet för att klämma tillbaka spänningen när transistorn stängs av snabbt.
Figur 4. En magnetisk givare kräver en excitationssignal, förstärkartransistor och en diod för att hantera inducerad återgångsspänning.
Du kan använda en liknande exciteringskrets med en piezogivare.Eftersom piezoomvandlaren har låg induktans behövs ingen diod.Kretsen behöver dock ett sätt att återställa spänningen när omkopplaren är öppen, vilket kan göras genom att lägga till ett motstånd i stället för dioden, till priset av högre effektförlust.
Man kan också öka ljudnivån genom att höja topp-till-topp-spänningen som appliceras över givaren.Om du använder en helbrygga som visas i figur 5 är den pålagda spänningen dubbelt så stor som den tillgängliga matningsspänningen, vilket ger dig cirka 6dB högre uteffekt.
Figur 5. Att använda en bryggkrets kan fördubbla spänningen som appliceras på piezogivaren, vilket ger 6 dB extra ljudeffekt.
Slutsats
Summerare är enkla och billiga, och valen är begränsade till fyra grundläggande kategorier: magnetisk eller piezoelektrisk, indikator eller givare.Magnetiska summer kan arbeta från lägre spänningar men kräver högre drivströmmar än piezotyper.Piezo-summerare kan ge en högre SPL men tenderar att ha ett större fotavtryck.
Du kan använda en indikatorsummer med endast en likspänning eller välja en givare för mer sofistikerade ljud om du kan lägga till de nödvändiga externa kretsarna.Tack och lov erbjuder CUI Devices en rad magnetiska och piezo-summerar i antingen indikator- eller givaretyper för att göra valet av en summer för din design ännu enklare.
Posttid: 2023-09-12
