Bir ev aleti, güvenlik paneli, kapı giriş sistemi veya bilgisayar çevre birimi gibi ürünler tasarlıyorsanız, kullanıcılarla etkileşim kurmanın tek aracı olarak veya daha karmaşık bir kullanıcı arayüzünün parçası olarak bir zil sesi kullanmayı seçebilirsiniz.
Yazan: Bruce Rose, Baş Uygulama Mühendisi, CUI Cihazları
Her iki durumda da sesli uyarı, bir komutun onaylanması, ekipmanın veya bir prosesin durumu belirtilmesi, etkileşimin başlatılması veya bir alarmın verilmesi için ucuz ve güvenilir bir araç olabilir.
Temel olarak, bir zil genellikle manyetik veya piezoelektrik tiptedir.Seçiminiz sürücü sinyalinin özelliklerine veya gereken çıkış ses gücüne ve mevcut fiziksel alana bağlı olabilir.İstediğiniz seslere ve kullanabileceğiniz devre tasarımı becerilerine bağlı olarak gösterge ve dönüştürücü türleri arasında da seçim yapabilirsiniz.
Farklı mekanizmaların ardındaki ilkelere bir göz atalım ve ardından manyetik veya piezo tipinin (ve gösterge veya aktüatör seçiminin) projeniz için doğru olup olmadığını değerlendirelim.
Manyetik buzzerlar
Manyetik buzzerlar esasen akımla çalışan cihazlardır ve genellikle çalışması için 20 mA'den fazlasını gerektirir.Uygulanan voltaj 1,5V kadar düşük veya yaklaşık 12V'a kadar olabilir.
Şekil 1'de görüldüğü gibi mekanizma bir bobin ve esnek bir ferromanyetik diskten oluşmaktadır.Bobinden akım geçtiğinde disk bobine doğru çekilir ve akım geçmediğinde normal konumuna döner.
Diskin bu sapması çevredeki havanın hareket etmesine neden olur ve bu insan kulağı tarafından ses olarak yorumlanır.Bobinden geçen akım, uygulanan voltaj ve bobin empedansı tarafından belirlenir.
Şekil 1. Manyetik buzzer yapısı ve çalışma prensibi.
Piezo zilleri
Şekil 2 bir piezo buzzerın elemanlarını göstermektedir.Bir mahfazanın kenarlarında piezoelektrik malzemeden bir disk desteklenir ve diskin iki tarafında elektrik kontakları üretilir.Bu elektrotlara uygulanan voltaj, piezoelektrik malzemenin deforme olmasına neden olur ve bu da ses olarak algılanabilen havanın hareketine neden olur.
Manyetik zilin aksine piezo zil, voltajla çalışan bir cihazdır;çalışma voltajı genellikle daha yüksektir ve 12V ile 220V arasında olabilir, akım ise 20mA'den azdır.Piezo buzzer bir kapasitör olarak modellenirken, manyetik buzzer bir dirençle seri halinde bir bobin olarak modellenmiştir.
Şekil 2. Piezo buzzer yapısı.
Her iki tipte de ortaya çıkan ses tonunun frekansı, sürüş sinyalinin frekansı tarafından belirlenir ve geniş bir aralıkta kontrol edilebilir.Öte yandan, piezo buzzerlar giriş sinyali gücü ile çıkış ses gücü arasında oldukça doğrusal bir ilişki sergilerken, manyetik buzzerların ses gücü, azalan sinyal gücüyle birlikte keskin bir şekilde düşer.
Mevcut sürücü sinyalinin özellikleri, uygulamanız için manyetik veya piezo buzzer seçmenizi etkileyebilir.Bununla birlikte, ses yüksekliği önemli bir gereklilikse, piezo buzzerlar genellikle manyetik buzzerlardan daha yüksek bir Ses Basıncı Seviyesi (SPL) üretebilir ancak aynı zamanda daha büyük bir ayak izine sahip olma eğilimindedir.
Gösterge veya dönüştürücü
Bir göstergenin mi yoksa dönüştürücü tipinin mi seçileceği kararı, gereken ses aralığına ve zili çalıştırmak ve kontrol etmek için ilgili devrenin tasarımına göre yönlendirilir.
Cihaza yerleşik sürüş devresiyle birlikte bir gösterge gelir.Bu, devre tasarımını basitleştirir (şekil 3), esnekliğin azalması karşılığında tak ve çalıştır yaklaşımını etkinleştirir.Yalnızca bir DC voltajı uygulamanız gerekse de, frekans dahili olarak sabitlendiğinden yalnızca sürekli veya darbeli bir ses sinyali alabilirsiniz.Bu, siren veya zil sesi gibi çoklu frekanslı seslerin gösterge zilleriyle mümkün olmadığı anlamına gelir.
Şekil 3. Bir DC voltajı uygulandığında bir gösterge sesi duyulur.
Hiçbir yerleşik devre sistemi bulunmadığından, dönüştürücü size çeşitli frekanslar veya rastgele dalga şekilleri kullanarak çeşitli sesler elde etme esnekliği sağlar.Temel sürekli veya darbeli seslere ek olarak çok tonlu uyarılar, sirenler veya zil sesleri gibi sesler de oluşturabilirsiniz.
Şekil 4, manyetik bir dönüştürücü için uygulama devresini göstermektedir.Anahtar tipik olarak iki kutuplu bir transistör veya FET'tir ve uyarma dalga formunu yükseltmek için kullanılır.Bobinin endüktansı nedeniyle, transistör hızlı bir şekilde kapatıldığında geri dönüş voltajını sıkıştırmak için şemada gösterilen diyota ihtiyaç vardır.
Şekil 4. Bir manyetik dönüştürücü, indüklenen geri dönüş voltajını idare etmek için bir uyarma sinyali, amplifikatör transistörü ve bir diyot gerektirir.
Benzer bir uyarma devresini piezo dönüştürücüyle kullanabilirsiniz.Piezo dönüştürücünün endüktansı düşük olduğundan diyot gerekli değildir.Ancak devrenin, anahtar açıkken voltajı sıfırlamak için bir araca ihtiyacı vardır; bu, daha yüksek güç kaybı pahasına diyot yerine bir direnç eklenerek yapılabilir.
Dönüştürücü boyunca uygulanan tepeden tepeye voltaj yükseltilerek ses seviyesi de artırılabilir.Şekil 5'te gösterildiği gibi bir tam köprü devresi kullanırsanız uygulanan voltaj, mevcut besleme voltajının iki katı kadar olur ve bu da size yaklaşık 6dB daha yüksek çıkış ses gücü sağlar.
Şekil 5. Bir köprü devresinin kullanılması, piezo dönüştürücüye uygulanan voltajı iki katına çıkararak 6 dB ekstra ses gücü sağlayabilir.
Çözüm
Buzzerlar basit ve ucuzdur ve seçenekler dört temel kategoriyle sınırlıdır: manyetik veya piezoelektrik, gösterge veya dönüştürücü.Manyetik buzzerlar daha düşük voltajlarda çalışabilir ancak piezo tiplerine göre daha yüksek tahrik akımları gerektirir.Piezo buzzerlar daha yüksek bir SPL üretebilir ancak daha büyük bir ayak izine sahip olma eğilimindedir.
Bir gösterge zilini yalnızca bir DC voltajıyla çalıştırabilir veya gerekli harici devreyi ekleyebiliyorsanız daha karmaşık sesler için bir dönüştürücü seçebilirsiniz.Neyse ki CUI Devices, tasarımınız için bir zil seçimini daha da kolaylaştırmak üzere gösterge veya dönüştürücü tiplerinde bir dizi manyetik ve piezo buzzer sunmaktadır.
Gönderim zamanı: 12 Eylül 2023
