انتخاب آژیر مناسب – مروری بر معیارهای انتخاب آژیر کلیدی

اگر در حال طراحی محصولاتی مانند لوازم خانگی، پنل امنیتی، سیستم ورودی در یا لوازم جانبی رایانه هستید، ممکن است انتخاب کنید که یک زنگ به عنوان تنها وسیله تعامل با کاربران یا به عنوان بخشی از یک رابط کاربری پیچیده تر استفاده کنید.

توسط بروس رز، مهندس اصلی برنامه های کاربردی، دستگاه های CUI

در هر صورت، زنگ می‌تواند وسیله‌ای ارزان و قابل اعتماد برای تأیید یک فرمان، نشان‌دهنده وضعیت تجهیزات یا یک فرآیند، ایجاد تعامل یا به صدا درآوردن زنگ هشدار باشد.

اساساً، یک زنگ معمولاً از نوع مغناطیسی یا پیزوالکتریک است.انتخاب شما می تواند به ویژگی های سیگنال درایو یا قدرت صوتی خروجی مورد نیاز و فضای فیزیکی موجود بستگی داشته باشد.همچنین می‌توانید بسته به صداهایی که می‌خواهید و مهارت‌های طراحی مدار در دسترس شما، بین انواع نشانگر و مبدل انتخاب کنید.

اجازه دهید نگاهی به اصول پشت مکانیسم های مختلف بیندازیم و سپس بررسی کنیم که آیا نوع مغناطیسی یا پیزو (و انتخاب نشانگر یا محرک) می تواند برای پروژه شما مناسب باشد یا خیر.

زنگ های مغناطیسی

زنگ‌های مغناطیسی اساساً دستگاه‌های جریان محور هستند که معمولاً به بیش از 20 میلی آمپر برای کار کردن نیاز دارند.ولتاژ اعمال شده می تواند تا 1.5 ولت یا تا حدود 12 ولت باشد.

همانطور که شکل 1 نشان می دهد، مکانیسم شامل یک سیم پیچ و یک دیسک فرومغناطیسی انعطاف پذیر است.هنگامی که جریان از سیم پیچ عبور می کند، دیسک به سمت سیم پیچ جذب می شود و زمانی که جریان جریان ندارد به حالت عادی خود باز می گردد.

این انحراف دیسک باعث می شود هوا در مجاورت حرکت کند و این توسط گوش انسان به صدا تعبیر می شود.جریان عبوری از سیم پیچ توسط ولتاژ اعمال شده و امپدانس سیم پیچ تعیین می شود.

شکل 1. ساخت و ساز و اصل عملکرد آژیر مغناطیسی.

زنگ پیزو

شکل 2 عناصر یک زنگ پیزو را نشان می دهد.یک دیسک از مواد پیزوالکتریک در لبه ها در یک محفظه پشتیبانی می شود و کنتاکت های الکتریکی در دو طرف دیسک ساخته می شوند.ولتاژ اعمال شده روی این الکترودها باعث تغییر شکل مواد پیزوالکتریک می شود و در نتیجه حرکت هوا به صورت صدا قابل تشخیص است.

برخلاف زنگ مغناطیسی، زنگ پیزو یک دستگاه ولتاژ محور است.ولتاژ کار معمولاً بالاتر است و ممکن است بین 12 ولت و 220 ولت باشد، در حالی که جریان کمتر از 20 میلی آمپر است.زنگ پیزو به عنوان یک خازن مدل می شود، در حالی که زنگ مغناطیسی به صورت یک سیم پیچ به صورت سری با یک مقاومت مدل سازی می شود.

شکل 2. ساخت زنگ پیزو.

برای هر دو نوع، فرکانس صدای شنیداری حاصل توسط فرکانس سیگنال رانندگی تعیین می‌شود و می‌توان آن را در محدوده وسیعی کنترل کرد.از سوی دیگر، در حالی که زنگ‌های پیزو یک رابطه خطی منطقی بین قدرت سیگنال ورودی و قدرت صوتی خروجی نشان می‌دهند، قدرت صوتی زنگ‌های مغناطیسی با کاهش قدرت سیگنال به شدت کاهش می‌یابد.

ویژگی های سیگنال درایوی که در دسترس دارید می تواند بر انتخاب یک زنگ مغناطیسی یا پیزو برای برنامه خود تأثیر بگذارد.با این حال، اگر بلندی صدا یک نیاز کلیدی باشد، زنگ‌های پیزو معمولاً می‌توانند سطح فشار صوتی (SPL) بالاتری نسبت به زنگ‌های مغناطیسی ایجاد کنند، اما همچنین تمایل دارند که ردپای بزرگ‌تری داشته باشند.

نشانگر یا مبدل

تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع نشانگر یا مبدل بر اساس طیف صداهای مورد نیاز و طراحی مدارهای مرتبط برای راه اندازی و کنترل آژیر هدایت می شود.

یک نشانگر با مدارهای رانندگی تعبیه شده در دستگاه ارائه می شود.این امر طراحی مدار را ساده می کند (شکل 3) و یک رویکرد plug-and-play را در ازای کاهش انعطاف پذیری ممکن می سازد.در حالی که شما فقط باید یک ولتاژ dc اعمال کنید، فقط می توانید یک سیگنال صوتی پیوسته یا پالسی دریافت کنید زیرا فرکانس در داخل ثابت است.این بدان معنی است که صداهای چند فرکانس مانند آژیر یا زنگ با زنگ های نشانگر امکان پذیر نیست.

شکل 3. هنگامی که یک ولتاژ dc اعمال می شود، یک زنگ نشانگر صدا تولید می کند.

بدون هیچ مدار رانندگی داخلی، یک مبدل به شما انعطاف پذیری برای دستیابی به صداهای مختلف با استفاده از فرکانس های مختلف یا شکل موج های دلخواه را می دهد.علاوه بر صداهای پیوسته یا پالسی اصلی، می‌توانید صداهایی مانند هشدارهای چند آهنگی، آژیرها یا زنگ‌های زنگ تولید کنید.

شکل 4 مدار کاربردی یک مبدل مغناطیسی را نشان می دهد.سوئیچ معمولا یک ترانزیستور دوقطبی یا FET است و برای تقویت شکل موج تحریک استفاده می شود.به دلیل اندوکتانس سیم پیچ، دیود نشان داده شده در نمودار برای بستن ولتاژ فلایبک در زمانی که ترانزیستور به سرعت خاموش می شود مورد نیاز است.

شکل 4. یک مبدل مغناطیسی به یک سیگنال تحریک، ترانزیستور تقویت کننده و یک دیود برای کنترل ولتاژ برگشتی القایی نیاز دارد.

می توانید از یک مدار تحریک مشابه با مبدل پیزو استفاده کنید.از آنجایی که مبدل پیزو اندوکتانس کمی دارد، دیود لازم نیست.با این حال، مدار به وسیله ای برای تنظیم مجدد ولتاژ در هنگام باز بودن کلید نیاز دارد که می تواند با افزودن یک مقاومت به جای دیود و به قیمت اتلاف توان بیشتر انجام شود.

همچنین می توان با افزایش ولتاژ پیک به پیک اعمال شده در مبدل، سطح صدا را افزایش داد.اگر همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است از یک مدار پل کامل استفاده می کنید، ولتاژ اعمال شده دو برابر ولتاژ منبع تغذیه موجود است که حدود 6 دسی بل قدرت صوتی خروجی بالاتری به شما می دهد.

شکل 5. استفاده از یک مدار پل می تواند ولتاژ اعمال شده به مبدل پیزو را دو برابر کند و 6 دسی بل قدرت صوتی اضافی بدهد.

نتیجه

زنگ‌ها ساده و ارزان هستند و انتخاب‌ها به چهار دسته اصلی محدود می‌شوند: مغناطیسی یا پیزوالکتریک، نشانگر یا مبدل.زنگ‌های مغناطیسی می‌توانند با ولتاژ پایین‌تر کار کنند، اما نسبت به انواع پیزو به جریان درایو بیشتری نیاز دارند.زنگ های پیزو می توانند SPL بالاتری تولید کنند اما ردپای بزرگتری دارند.

اگر بتوانید مدار خارجی لازم را اضافه کنید، می‌توانید یک زنگ نشانگر را فقط با ولتاژ dc کار کنید یا یک مبدل برای صداهای پیچیده‌تر انتخاب کنید.خوشبختانه، CUI Devices طیف وسیعی از زنگ‌های مغناطیسی و پیزو را در انواع نشانگر یا مبدل ارائه می‌کند تا انتخاب یک زنگ برای طراحی شما را آسان‌تر کند.