Grundlagen des Buzzers: Technologien, Töne und Antriebsschaltungen
Summer bieten eine effektive und kostengünstige Möglichkeit, um die Kommunikation zwischen einem elektronischen Produkt und einem Benutzer herzustellen. In diesem Blogbeitrag erläutert Same Sky die Unterschiede zwischen magnetischen und piezoelektrischen Summern und wie man den richtigen für Ihre Anwendung wählt. Hier können Sie mehr über die Unterschiede zwischen diesen Summertypen erfahren, einschließlich ihrer Bauweise, Spannung, Stromstärke, Schalldruckpegel (SPL)-Fähigkeit und mehr.
Es gibt viele Möglichkeiten, Informationen zwischen einem Produkt und dem Benutzer zu kommunizieren. Eine der gängigsten Optionen für die Audio-Kommunikation ist ein Summer. Das Verständnis einiger Technologien und Konfigurationen von Summern ist während des Designprozesses nützlich, daher beschreibt Same Sky in diesem Blogbeitrag typische Konfigurationen, bietet Beispiel-Signaltöne an und präsentiert häufige Antriebsschaltkreis-Optionen.
Magnetische und Piezo-Summer
Die beiden am häufigsten verwendeten Technologien in Summer-Designs sind magnetische und piezoelektrische. Viele Anwendungen verwenden entweder einen magnetischen oder einen piezoelektrischen Summer, aber die Entscheidung, welche der beiden Technologien genutzt werden soll, basiert auf vielen verschiedenen Einschränkungen. Magnetische Summer arbeiten bei niedrigeren Spannungen und höheren Strömen (1,5~12 V, > 20 mA) im Vergleich zu piezoelektrischen Summern (12~220 V, < 20 mA), während piezoelektrische Summer oft eine höhere maximale Schalldruckpegel-Fähigkeit (SPL) als magnetische Summer haben. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass der größere verfügbare SPL von piezoelektrischen Summern größere Flächen erfordert. In einem magnetischen Summer wird ein Strom durch eine Drahtspule geleitet, die ein Magnetfeld erzeugt. Eine flexible ferromagnetische Scheibe wird von der Spule angezogen, wenn der Strom vorhanden ist, und kehrt in eine "Ruhe"-Position zurück, wenn der Strom nicht durch die Spule fließt. Der Klang eines magnetischen Summers wird durch die Bewegung der ferromagnetischen Scheibe erzeugt, ähnlich wie der Kegel in einem Lautsprecher Schall erzeugt. Ein magnetischer Summer ist ein strombetriebenes Gerät, aber die Stromquelle ist typischerweise eine Spannung. Der Strom durch die Spule wird durch die angelegte Spannung und den Widerstand der Spule bestimmt.
Aufbau eines typischen magnetischen Summers
Piezo-Summer werden in ähnlichen Anwendungen wie magnetische Summer eingesetzt. Piezo-Summer werden konstruiert, indem elektrische Kontakte auf den beiden Seiten einer Scheibe aus piezoelektrischem Material angebracht und dann die Scheibe an den Rändern in einem Gehäuse abgestützt wird. Wenn eine Spannung an die beiden Elektroden angelegt wird, deformiert sich das piezoelektrische Material mechanisch aufgrund der angelegten Spannung. Diese Bewegung der Piezo-Scheibe innerhalb des Summers erzeugt Schall auf ähnliche Weise wie die Bewegung der ferromagnetischen Scheibe in einem magnetischen Summer oder der oben erwähnte Lautsprecherkegel.
Konstruktion eines typischen Piezo-Summers
Ein Piezo-Buzzer unterscheidet sich von einem Magnet-Buzzer dadurch, dass er durch eine Spannung anstatt durch einen Strom angetrieben wird. Ein Piezo-Buzzer wird als Kondensator modelliert, während ein Magnet-Buzzer als Spule in Reihe mit einem Widerstand modelliert wird. Die Frequenz des von beiden, magnetischen und piezoelektrischen, Buzzern erzeugten Tons kann über einen weiten Bereich durch die Frequenz des das Buzzer ansteuernden Signals kontrolliert werden. Ein Piezo-Buzzer zeigt eine einigermaßen lineare Beziehung zwischen der Eingangssignalstärke und der Ausgangsleistung des Audios, während die Audioausgabe eines Magnet-Buzzers bei abnehmender Eingangssignalstärke schnell abnimmt.
Graph, das die Beziehung zwischen Ansteuersignal und Audioausgang in piezoelektrischen und magnetischen Summern zeigt
Anwendungsschaltung für magnetischen oder piezoelektrischen Wandler
Ein Indikator benötigt nur eine Gleichspannung zum Betrieb, und ein Ton wird erzeugt, sobald die Spannung anliegt
Anwendungsschaltung für magnetischen Wandler
Ein magnetischer Wandler benötigt eine Anregungswellenform, um den Summer anzutreiben. Beliebige Wellenformen und ein breites Frequenzspektrum können für die Anregungswellenform verwendet werden. Der Schalter im Schaltplan dient zur Verstärkung der Anregungswellenform und ist typischerweise entweder ein BJT oder ein FET. Die Diode ist erforderlich, um die Rückschlagspannung zu begrenzen, die entsteht, wenn der Schalter (Transistor) schnell ausgeschaltet wird.
Anwendungsschaltung für Piezo-Wandler
Ein Piezo-Transducer kann mit einer Schaltung betrieben werden, die ähnlich wie ein magnetischer Transducer ist. Die Diode über dem Piezo-Transducer ist nicht erforderlich, da die Induktivität eines Piezo-Transducers gering ist, aber ein Widerstand wird benötigt, um die Spannung zurückzusetzen, wenn der Schalter geöffnet ist. Diese Schaltung wird normalerweise nicht verwendet, um einen Piezo-Transducer zu betreiben, da der Widerstand Leistung verbraucht. Andere Schaltungen können verwendet werden, um den Schallpegel eines Piezo-Transducers zu erhöhen, indem die Spitzenspannung, die auf den Transducer angelegt wird, erhöht wird.
Vollbrückenschaltung für Piezowandler
Eine Vollbrückenschaltung wird häufig zum Ansteuern von Piezowandlern verwendet. Der Vorteil der Verwendung der Vollbrücke, die aus vier Schaltern besteht, besteht darin, dass die Spitzenspannung über den Wandler doppelt so groß ist wie die verfügbare Versorgungsspannung. Der Einsatz eines Vollbrückentreibers führt dazu, dass das resultierende Schallvolumen aufgrund der Verdoppelung der am Wandler angelegten Spannung um etwa 6 dB erhöht wird.
Fazit
Summer sind ein einfaches und kostengünstiges Mittel, um eine Kommunikation zwischen elektronischen Produkten und dem Benutzer zu ermöglichen. Piezo- und magnetische Summer werden in ähnlichen Anwendungen eingesetzt, mit dem Hauptunterschied, dass magnetische Summer mit niedrigeren Spannungen und höheren Strömen betrieben werden als ihre Piezo-Pendants, während Piezo-Summer den Benutzern höhere SPLs in in der Regel größeren Bauformen bieten. Summer, die als Indikatoren konfiguriert sind, benötigen nur eine Gleichspannung zum Betrieb, sind aber auf eine einzige Audiofrequenz beschränkt, während Wandler externe Schaltungen erfordern, aber eine breitere Palette von Audiofrequenzen bieten.
Artikel tags
