Jos suunnittelet tuotteita, kuten kodinkonetta, turvapaneelia, oviaukkojärjestelmää tai tietokoneen oheislaitetta, voit valita summerin, joka on ainoa tapa olla vuorovaikutuksessa käyttäjien kanssa tai osana kehittyneempää käyttöliittymää.
Kirjailija: Bruce Rose, pääsovellusinsinööri, CUI Devices
Kummassakin tapauksessa summeri voi olla edullinen ja luotettava tapa kuitata komento, osoittaa laitteen tai prosessin tilan, kehottaa vuorovaikutusta tai herättää hälytyksen.
Periaatteessa summeri on yleensä joko magneettista tai pietsosähköistä tyyppiä.Valintasi voi riippua aseman signaalin ominaisuuksista tai vaadittavasta äänitehosta ja käytettävissä olevasta fyysisestä tilasta.Voit myös valita ilmaisin- ja anturityyppien välillä haluamiesi äänien ja käytettävissä olevien piirisuunnittelutaitojen mukaan.
Katsotaanpa eri mekanismien taustalla olevia periaatteita ja pohditaan sitten, voisiko magneetti- tai pietsotyyppi (ja ilmaisimen tai toimilaitteen valinta) olla oikea projektiisi.
Magneettiset summerit
Magneettiset summerit ovat pääasiassa virtaohjattuja laitteita, jotka vaativat tyypillisesti yli 20 mA toimiakseen.Käytetty jännite voi olla niinkin alhainen kuin 1,5 V tai jopa noin 12 V.
Kuten kuvasta 1 näkyy, mekanismi käsittää kelan ja joustavan ferromagneettisen levyn.Kun virta kuljetetaan kelan läpi, kiekko vetää käämiä kohti ja palaa normaaliasentoonsa, kun virta ei kulje.
Tämä levyn taipuma saa ilman liikkumaan lähellä, ja ihmiskorva tulkitsee tämän ääneksi.Kelan läpi kulkeva virta määräytyy käytetyn jännitteen ja kelan impedanssin mukaan.
Kuva 1. Magneettisen summerin rakenne ja toimintaperiaate.
Piezo summerit
Kuvassa 2 on esitetty pietsosummerin elementit.Pietsosähköistä materiaalia oleva levy on tuettu kotelon reunoista ja sähköiset koskettimet on valmistettu levyn molemmille puolille.Näiden elektrodien yli syötetty jännite aiheuttaa pietsosähköisen materiaalin muodonmuutoksen, mikä johtaa ilman liikkeeseen, joka voidaan havaita ääneksi.
Toisin kuin magneettisummeri, pietsosummeri on jänniteohjattu laite;käyttöjännite on yleensä korkeampi ja voi olla välillä 12V - 220V, kun taas virta on alle 20mA.Pietsosummeri on mallinnettu kondensaattoriksi, kun taas magneettisummeri on mallinnettu kelaksi sarjassa vastuksen kanssa.
Kuva 2. Pietsosummerirakenne.
Molemmissa tyypeissä tuloksena olevan äänimerkin taajuus määräytyy ajosignaalin taajuuden mukaan ja sitä voidaan ohjata laajalla alueella.Toisaalta, vaikka pietsosummerilla on kohtuullisen lineaarinen suhde tulosignaalin voimakkuuden ja lähtöäänitehon välillä, magneettisten summerien ääniteho laskee jyrkästi signaalin voimakkuuden heikkenemisen myötä.
Käytettävissäsi olevan ohjaussignaalin ominaisuudet voivat vaikuttaa siihen, valitsetko sovellukseesi magneettisen vai pietsosummerin.Jos äänenvoimakkuus on kuitenkin keskeinen vaatimus, pietsosummerit voivat tyypillisesti tuottaa korkeamman äänenpainetason (SPL) kuin magneettiset summerit, mutta niillä on yleensä myös suurempi jalanjälki.
Ilmaisin tai anturi
Päätöstä siitä, valitaanko ilmaisin vai anturin tyyppi, ohjaa vaadittava äänialue ja siihen liittyvän piirin suunnittelu summerin ohjaamiseksi ja ohjaamiseksi.
Merkkivalo tulee laitteeseen sisäänrakennetulla ohjauspiirillä.Tämä yksinkertaistaa piirisuunnittelua (kuva 3) mahdollistaen plug-and-play-lähestymistavan vastineeksi joustavuuden vähenemisestä.Vaikka sinun tarvitsee vain käyttää tasajännitettä, voidaan saada vain jatkuva tai pulssisignaali, koska taajuus on kiinteä sisäisesti.Tämä tarkoittaa, että monitaajuiset äänet, kuten sireenit tai kelloäänet, eivät ole mahdollisia merkkiäänien kanssa.
Kuva 3. Ilmaisinsummeri antaa äänen, kun tasajännite kytketään.
Ilman sisäänrakennettua ohjauspiiriä anturi antaa sinulle joustavuuden saada aikaan erilaisia ääniä eri taajuuksilla tai mielivaltaisilla aaltomuodoilla.Jatkuvien tai sykkivien perusäänien lisäksi voit luoda ääniä, kuten moniäänisiä varoituksia, sireenejä tai soittoääniä.
Kuva 4 esittää magneettisen muuntimen sovelluspiiriä.Kytkin on tyypillisesti bipolaarinen transistori tai FET, ja sitä käytetään vahvistamaan heräteaaltomuotoa.Kelan induktanssista johtuen kaaviossa näkyvää diodia tarvitaan kiristämään paluujännite, kun transistori sammutetaan nopeasti.
Kuva 4. Magneettimuunnin vaatii herätesignaalin, vahvistintransistorin ja diodin käsittelemään indusoitunutta paluujännitettä.
Voit käyttää samanlaista herätepiiriä pietsokanturilla.Koska pietsokanturilla on pieni induktanssi, diodia ei tarvita.Piiri tarvitsee kuitenkin keinon nollata jännite, kun kytkin on auki, mikä voidaan tehdä lisäämällä vastus diodin tilalle suuremman tehohäviön kustannuksella.
Äänitasoa voidaan myös nostaa nostamalla muuntimeen kohdistettua huipusta huippuun -jännitettä.Jos käytät kuvan 5 mukaista täyssiltapiiriä, syötetty jännite on kaksi kertaa niin suuri kuin käytettävissä oleva syöttöjännite, mikä antaa sinulle noin 6 dB suuremman äänitehon.
Kuva 5. Siltapiirin käyttäminen voi kaksinkertaistaa pietsokanturiin syötetyn jännitteen, jolloin saadaan 6 dB ylimääräistä äänitehoa.
Johtopäätös
Summerit ovat yksinkertaisia ja edullisia, ja valinnat rajoittuvat neljään perusluokkaan: magneettiset tai pietsosähköiset, ilmaisin tai anturi.Magneettiset summerit voivat toimia pienemmillä jännitteillä, mutta vaativat suurempia käyttövirtoja kuin pietsotyypit.Pietsosummerit voivat tuottaa korkeamman äänenvoimakkuuden, mutta niillä on yleensä suurempi jalanjälki.
Voit käyttää merkkiääntä vain tasajännitteellä tai valita muuntimen hienostuneempia ääniä varten, jos voit lisätä tarvittavat ulkoiset piirit.Onneksi CUI Devices tarjoaa valikoiman magneettisia ja pietsosumetteja joko ilmaisin- tai anturityypeissä, mikä tekee summerin valinnasta entistä helpompaa.
Postitusaika: 12.9.2023
