Si esteu dissenyant productes com un electrodomèstic, un panell de seguretat, un sistema d'entrada o un perifèric d'ordinador, podeu optar per incloure un timbre com a únic mitjà per interactuar amb els usuaris o com a part d'una interfície d'usuari més sofisticada.
Per Bruce Rose, enginyer principal d'aplicacions, CUI Devices
En qualsevol cas, el timbre pot ser un mitjà econòmic i fiable per reconèixer una ordre, indicar l'estat de l'equip o un procés, provocar la interacció o activar una alarma.
Fonamentalment, un timbre sol ser un tipus magnètic o piezoelèctric.La vostra elecció pot dependre de les característiques del senyal de la unitat o de la potència d'àudio de sortida necessària i de l'espai físic disponible.També podeu triar entre els tipus d'indicadors i transductors, depenent dels sons que vulgueu i de les habilitats de disseny de circuits disponibles.
Fem una ullada als principis que hi ha darrere dels diferents mecanismes i, a continuació, considerem si el tipus magnètic o piezoeléctrico (i l'elecció de l'indicador o actuador) podria ser adequat per al vostre projecte.
Zumbadors magnètics
Els timbres magnètics són essencialment dispositius impulsats pel corrent, que normalment requereixen més de 20 mA per funcionar.La tensió aplicada pot ser tan baixa com 1,5 V o fins a uns 12 V.
Com mostra la figura 1, el mecanisme consta d'una bobina i un disc ferromagnètic flexible.Quan el corrent passa per la bobina, el disc és atret cap a la bobina i torna a la seva posició normal quan el corrent no circula.
Aquesta desviació del disc fa que l'aire de les proximitats es mogui, i això és interpretat com un so per l'oïda humana.El corrent a través de la bobina ve determinat per la tensió aplicada i la impedància de la bobina.
Figura 1. Construcció i principi de funcionament del timbre magnètic.
Zumbadors piezoel·lítics
La figura 2 mostra els elements d'un timbre piezoeléctric.Un disc de material piezoelèctric està recolzat a les vores d'un recinte i es fabriquen contactes elèctrics als dos costats del disc.Una tensió aplicada a aquests elèctrodes fa que el material piezoelèctric es deformi, donant lloc al moviment d'aire que es pot detectar com a so.
A diferència del timbre magnètic, el timbre piezoeléctrico és un dispositiu accionat per tensió;la tensió de funcionament sol ser més alta i pot estar entre 12V i 220V, mentre que el corrent és inferior a 20mA.El timbre piezoelèctric es modela com un condensador, mentre que el timbre magnètic es modela com una bobina en sèrie amb una resistència.
Figura 2. Construcció del timbre piezoel·línic.
Per als dos tipus, la freqüència del to audible resultant està determinada per la freqüència del senyal de conducció i es pot controlar en un ampli rang.D'altra banda, mentre que els timbres piezoel·lítics presenten una relació raonablement lineal entre la força del senyal d'entrada i la potència d'àudio de sortida, la potència d'àudio dels timbres magnètics cau bruscament amb la disminució de la força del senyal.
Les característiques del senyal d'accionament que teniu disponible poden influir en si trieu un zumbador magnètic o piezoeléctrico per a la vostra aplicació.Tanmateix, si la sonoritat és un requisit clau, els timbres piezoel·lítics solen produir un nivell de pressió acústica (SPL) més alt que els timbres magnètics, però també tendeixen a tenir una petjada més gran.
Indicador o transductor
La decisió de triar un indicador o un tipus de transductor es guia per la gamma de sons requerits i el disseny dels circuits associats per conduir i controlar el timbre.
Un indicador inclou un circuit de conducció integrat al dispositiu.Això simplifica el disseny del circuit (figura 3), permetent un enfocament plug-and-play, a canvi d'una flexibilitat reduïda.Tot i que només cal aplicar una tensió de corrent continu, només es pot obtenir un senyal d'àudio continu o polsat, ja que la freqüència està fixada internament.Això vol dir que els sons multifreqüències com sirenes o campanes no són possibles amb els timbres indicadors.
Figura 3. Un timbre indicador produeix so quan s'aplica una tensió de corrent continu.
Sense circuits de conducció incorporats, un transductor us ofereix la flexibilitat d'aconseguir una varietat de sons utilitzant diverses freqüències o formes d'ona arbitràries.A més dels sons bàsics continus o polsats, podeu generar sons com avisos multitonals, sirenes o campanes.
La figura 4 mostra el circuit d'aplicació d'un transductor magnètic.L'interruptor és normalment un transistor bipolar o FET i s'utilitza per amplificar la forma d'ona d'excitació.A causa de la inductància de la bobina, el díode que es mostra al diagrama és necessari per subjectar la tensió de retorn quan el transistor s'apaga ràpidament.
Figura 4. Un transductor magnètic requereix un senyal d'excitació, un transistor amplificador i un díode per gestionar la tensió de retorn induïda.
Podeu utilitzar un circuit d'excitació similar amb un transductor piezoelèctric.Com que el transductor piezoelèctric té una inductància baixa, no cal un díode.Tanmateix, el circuit necessita un mitjà per restablir la tensió quan l'interruptor està obert, cosa que es pot fer afegint una resistència en lloc del díode, a costa d'una dissipació de potència més alta.
També es pot augmentar el nivell de so augmentant la tensió de pic a pic aplicada al transductor.Si utilitzeu un circuit de pont complet com es mostra a la figura 5, la tensió aplicada és el doble que la tensió d'alimentació disponible, la qual cosa us proporciona una potència d'àudio de sortida aproximadament 6 dB més alta.
Figura 5. L'ús d'un circuit de pont pot duplicar la tensió aplicada al transductor piezoelèctric, donant 6 dB de potència d'àudio addicional.
Conclusió
Els timbres són senzills i econòmics, i les opcions es limiten a quatre categories bàsiques: magnètics o piezoelèctrics, indicadors o transductors.Els timbres magnètics poden funcionar des de voltatges més baixos, però requereixen corrents d'accionament més alts que els tipus piezoel·lèrgic.Els timbres piezoeléctrics poden produir un SPL més alt, però tendeixen a tenir una petjada més gran.
Podeu utilitzar un timbre indicador amb només una tensió de CC o triar un transductor per a sons més sofisticats si podeu afegir els circuits externs necessaris.Afortunadament, CUI Devices ofereix una gamma de timbres magnètics i piezoeléctrics en tipus indicador o transductor per facilitar encara més la selecció d'un timbre per al vostre disseny.
Hora de publicació: 12-set-2023
