Conceptos básicos del zumbador: Tecnologías, tonos y circuitos de accionamiento
Los zumbadores ofrecen una forma efectiva y asequible de proporcionar comunicación entre un producto electrónico y un usuario. En esta publicación de blog, Same Sky analiza las diferencias entre zumbadores magnéticos y piezoeléctricos y cómo elegir cuál es el más adecuado para tu aplicación. Aquí puedes aprender más sobre las diferencias entre estos tipos de zumbadores, incluyendo su construcción, voltaje, corriente, capacidad de nivel de presión sonora (SPL) y más. Existen muchas opciones para comunicar información entre un producto y el usuario. Una de las opciones más comunes para la comunicación de audio es un zumbador. Comprender algunas de las tecnologías y configuraciones de los zumbadores es útil durante el proceso de diseño, por lo que, en esta publicación de blog, Same Sky describe configuraciones típicas, proporciona ejemplos de tonos de zumbadores y presenta opciones comunes de circuitos de accionamiento.
Buzones magnéticos y piezoeléctricos
Las dos tecnologías más comunes utilizadas en diseños de zumbadores son la magnética y la piezoeléctrica. Muchas aplicaciones emplean ya sea un zumbador magnético o piezoeléctrico, pero la decisión sobre cuál de las dos tecnologías usar se basa en diversas restricciones. Los zumbadores magnéticos operan a voltajes más bajos y corrientes más altas (1.5~12 V, > 20 mA) en comparación con los zumbadores piezoeléctricos (12~220 V, < 20 mA), mientras que los zumbadores piezoeléctricos a menudo tienen una mayor capacidad de nivel de presión sonora máxima (SPL) que los zumbadores magnéticos. Sin embargo, cabe señalar que el mayor SPL disponible en los zumbadores piezoeléctricos requiere áreas de montaje más grandes. En un zumbador magnético, una corriente pasa a través de una bobina de alambre que produce un campo magnético. Un disco ferromagnético flexible es atraído hacia la bobina cuando la corriente está presente y regresa a una posición de "reposo" cuando la corriente deja de fluir a través de la bobina. El sonido de un zumbador magnético se produce mediante el movimiento del disco ferromagnético de forma similar a como el cono de un altavoz genera sonido. Un zumbador magnético es un dispositivo impulsado por corriente, pero la fuente de energía típicamente es un voltaje. La corriente a través de la bobina está determinada por el voltaje aplicado y la impedancia de la bobina.
Construcción de un zumbador magnético típico
Los zumbadores piezoeléctricos se utilizan en aplicaciones similares a los zumbadores magnéticos. Los zumbadores piezoeléctricos se construyen colocando contactos eléctricos en las dos caras de un disco de material piezoeléctrico y luego soportando el disco en los bordes dentro de un encapsulado. Cuando se aplica un voltaje a través de los dos electrodos, el material piezoeléctrico se deforma mecánicamente debido al voltaje aplicado. Este movimiento del disco piezoeléctrico dentro del zumbador genera sonido de manera similar al movimiento del disco ferromagnético en un zumbador magnético o al cono del altavoz mencionado anteriormente.
Construcción de un típico zumbador piezoeléctrico
Un zumbador piezoeléctrico se diferencia de un zumbador magnético en que es accionado por un voltaje en lugar de una corriente. Un zumbador piezoeléctrico se modela como un condensador, mientras que un zumbador magnético se modela como una bobina en serie con una resistencia. La frecuencia del sonido producido por los zumbadores magnéticos y piezoeléctricos se puede controlar en un amplio rango mediante la frecuencia de la señal que impulsa el zumbador. Un zumbador piezoeléctrico exhibe una relación razonablemente lineal entre la fuerza de la señal de entrada y la potencia de salida de audio, mientras que la salida de audio de un zumbador magnético disminuye rápidamente con una señal de entrada decreciente.
Gráfico que muestra la relación entre la señal de conducción y la salida de audio en zumbadores piezoeléctricos y magnéticos
Circuito de aplicación para indicador magnético o piezoeléctrico
Un indicador solo requiere un voltaje de corriente continua (dc) para operar y se produce sonido siempre que el voltaje está presente
Circuito de aplicación para transductor magnético
Un transductor magnético requiere una forma de onda de excitación para accionar el zumbador. Se pueden usar formas de onda arbitrarias y una amplia gama de frecuencias para la forma de onda de excitación. El interruptor en el esquema se utiliza para amplificar la forma de onda de excitación y normalmente es un BJT o un FET. El diodo es necesario para limitar el voltaje de retorno generado cuando el interruptor (transistor) se apaga rápidamente.
Circuito de aplicación para transductor piezoeléctrico
Un transductor piezoeléctrico puede ser accionado con un circuito similar a un transductor magnético. El diodo a través del transductor piezoeléctrico no es necesario porque la inductancia de un transductor piezoeléctrico es pequeña, pero se requiere una resistencia para restablecer el voltaje cuando el interruptor está abierto. Este circuito no se utiliza normalmente para accionar un transductor piezoeléctrico porque la resistencia disipa energía. Otros circuitos pueden ser utilizados para aumentar el nivel de sonido de un transductor piezoeléctrico al incrementar el voltaje pico a pico aplicado al transductor.
Circuito puente completo para transductores piezoeléctricos
Un circuito de puente completo se utiliza a menudo para accionar transductores piezoeléctricos. La ventaja de usar el puente completo compuesto por cuatro interruptores es que el voltaje pico a pico aplicado al transductor es el doble del voltaje de alimentación disponible. El uso de un controlador de puente completo provocará un aumento resultante en el volumen del sonido de aproximadamente 6 dB debido a la duplicación del voltaje aplicado al transductor.
Conclusión
Los zumbadores son un medio simple y económico para proporcionar comunicación entre productos electrónicos y el usuario. Los zumbadores piezoeléctricos y magnéticos se utilizan en aplicaciones similares, con las principales diferencias de que los zumbadores magnéticos operan con voltajes más bajos y corrientes más altas que sus equivalentes piezoeléctricos, mientras que los zumbadores piezoeléctricos ofrecen a los usuarios niveles de presión sonora (SPL) más altos en diseños generalmente más grandes. Los zumbadores configurados como indicadores solo requieren un voltaje de corriente continua (dc) para operar, pero están limitados a una única frecuencia de audio de operación, mientras que los transductores requieren circuitos externos, pero proporcionan un rango más amplio de frecuencias de audio.
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