Ha olyan termékeket tervez, mint például háztartási készülék, biztonsági panel, ajtóbejárati rendszer vagy számítógép-perifériák, dönthet úgy, hogy a berregőt a felhasználókkal való kapcsolattartás egyetlen eszközeként vagy egy kifinomultabb felhasználói felület részeként használja.
Írta: Bruce Rose, a CUI-eszközök fő alkalmazásmérnöke
Mindkét esetben a hangjelző olcsó és megbízható eszköz lehet egy parancs nyugtázására, a berendezés vagy folyamat állapotának jelzésére, interakcióra vagy riasztásra.
Alapvetően a hangjelző általában mágneses vagy piezoelektromos típusú.Választása a meghajtó jelének jellemzőitől, vagy a szükséges kimeneti hangteljesítménytől és a rendelkezésre álló fizikai helytől függhet.Választhat a jelző- és jelátalakító típusok között is, a kívánt hangoktól és az Ön rendelkezésére álló áramkör-tervezési készségektől függően.
Vessünk egy pillantást a különböző mechanizmusok mögött meghúzódó elvekre, majd mérlegeljük, hogy a mágneses vagy piezo típus (valamint a jelzőfény vagy aktuátor kiválasztása) megfelelő-e az Ön projektje számára.
Mágneses hangjelzők
A mágneses hangjelzők alapvetően áramvezérelt eszközök, amelyek működéséhez általában több mint 20 mA-re van szükség.Az alkalmazott feszültség akár 1,5 V, vagy körülbelül 12 V is lehet.
Amint az 1. ábra mutatja, a mechanizmus egy tekercset és egy rugalmas ferromágneses lemezt tartalmaz.Amikor az áram áthalad a tekercsen, a lemez a tekercs felé vonzódik, és visszatér normál helyzetébe, amikor az áram nem folyik.
A lemeznek ez az elhajlása a közelben lévő levegő mozgását idézi elő, és ezt az emberi fül hangként értelmezi.A tekercsen átmenő áramot az alkalmazott feszültség és a tekercs impedanciája határozza meg.
1. ábra Mágneses hangjelzés felépítése és működési elve.
Piezo hangjelzések
A 2. ábra egy piezo berregő elemeit mutatja.Egy piezoelektromos anyagból készült lemez a burkolat szélein van megtámasztva, és a lemez két oldalán elektromos érintkezők vannak kialakítva.Az ezekre az elektródákra alkalmazott feszültség a piezoelektromos anyag deformálódását okozza, ami a levegő mozgását eredményezi, amely hangként érzékelhető.
A mágneses hangjelzéssel ellentétben a piezo hangjelző feszültségvezérelt eszköz;az üzemi feszültség általában magasabb, és 12V és 220V között lehet, míg az áram 20mA-nél kisebb.A piezo hangjelzőt kondenzátorként, míg a mágneses hangjelzést ellenállással sorba kapcsolt tekercsként modellezték.
2. ábra Piezo hangjelző felépítése.
Mindkét típusnál a keletkező hangjelzés frekvenciáját a meghajtó jel frekvenciája határozza meg, és széles tartományban szabályozható.Másrészt, míg a piezo hangjelzések ésszerűen lineáris kapcsolatot mutatnak a bemeneti jel erőssége és a kimeneti hangteljesítmény között, a mágneses berregő hangereje meredeken csökken a jelerősség csökkenésével.
A rendelkezésre álló meghajtójel jellemzői befolyásolhatják, hogy az alkalmazáshoz mágneses vagy piezo hangjelzést válasszon.Ha azonban a hangerő kulcsfontosságú követelmény, a piezo hangjelzések általában magasabb hangnyomásszintet (SPL) tudnak produkálni, mint a mágneses berregők, de általában nagyobb a helyigényük is.
Kijelző vagy jelátalakító
A jelző- vagy jelátalakító típus kiválasztására vonatkozó döntést a szükséges hangok tartománya és a berregő meghajtásához és vezérléséhez kapcsolódó áramkörök kialakítása határozza meg.
Az eszközbe épített meghajtó áramkörrel rendelkezik egy jelző.Ez leegyszerűsíti az áramkör tervezését (3. ábra), lehetővé téve a plug-and-play megközelítést, cserébe a csökkentett rugalmasságért.Míg csak egyenáramú feszültséget kell alkalmazni, csak folyamatos vagy impulzusos hangjelet kaphat, mivel a frekvencia belsőleg rögzített.Ez azt jelenti, hogy többfrekvenciás hangok, például szirénák vagy csengőhangok nem lehetségesek a jelzőhangokkal.
3. ábra: Egy jelző berregő hangot ad, ha egyenáramú feszültséget kapcsolunk.
A beépített meghajtó áramkör nélkül a jelátalakító rugalmasságot biztosít Önnek, hogy különféle hangokat érjen el különböző frekvenciák vagy tetszőleges hullámformák használatával.Az alapszintű folyamatos vagy pulzáló hangok mellett olyan hangokat is generálhat, mint például többhangú figyelmeztetések, szirénák vagy csengőhangok.
A 4. ábra a mágneses jelátalakító alkalmazási áramkörét mutatja.A kapcsoló általában egy bipoláris tranzisztor vagy FET, és a gerjesztési hullámforma erősítésére szolgál.A tekercs induktivitása miatt az ábrán látható diódára van szükség a repülési feszültség rögzítéséhez, amikor a tranzisztort gyorsan lekapcsolják.
4. ábra: A mágneses jelátalakítóhoz gerjesztő jelre, erősítőtranzisztorra és diódára van szükség az indukált repülési feszültség kezelésére.
Használhat hasonló gerjesztő áramkört piezo átalakítóval.Mivel a piezo átalakító alacsony induktivitású, nincs szükség diódára.Az áramkörnek azonban szüksége van egy eszközre a feszültség visszaállítására, amikor a kapcsoló nyitva van, ami megtehető úgy, hogy a dióda helyére ellenállást adnak, nagyobb teljesítményveszteség árán.
A hangszint növelhető a jelátalakítóra alkalmazott csúcstól csúcsig terjedő feszültség emelésével is.Ha az 5. ábrán látható teljes áthidaló áramkört használ, az alkalmazott feszültség kétszer akkora, mint a rendelkezésre álló tápfeszültség, ami körülbelül 6 dB-lel nagyobb kimeneti hangteljesítményt biztosít.
5. ábra: Hídáramkör használatával megduplázható a piezo jelátalakítóra adott feszültség, ami 6 dB extra hangteljesítményt biztosít.
Következtetés
A hangjelzések egyszerűek és olcsók, és a választás négy alapvető kategóriára korlátozódik: mágneses vagy piezoelektromos, indikátor vagy jelátalakító.A mágneses hangjelzések alacsonyabb feszültségről is működhetnek, de nagyobb hajtásáramot igényelnek, mint a piezo típusok.A piezo hangjelzések magasabb SPL-t produkálhatnak, de általában nagyobb a helyigényük.
Működtethet egy jelzőhangot csak egyenfeszültséggel, vagy választhat jelátalakítót a kifinomultabb hangokhoz, ha hozzá tudja adni a szükséges külső áramkört.Szerencsére a CUI Devices mágneses és piezo hangjelzők széles skáláját kínálja jelző- vagy jelátalakító típusban, hogy még egyszerűbbé tegyük a tervezéshez megfelelő hangjelzés kiválasztását.
Feladás időpontja: 2023.09.12
