اختيار الجرس المناسب – مراجعة لمعايير اختيار الجرس الرئيسية

إذا كنت تصمم منتجات مثل جهاز منزلي، أو لوحة أمان، أو نظام دخول من الباب، أو جهاز طرفي للكمبيوتر، فقد تختار تمييز الجرس باعتباره الوسيلة الوحيدة للتفاعل مع المستخدمين أو كجزء من واجهة مستخدم أكثر تطورًا.

بقلم بروس روز، مهندس التطبيقات الرئيسي، أجهزة CUI

في كلتا الحالتين، يمكن أن يكون الجرس وسيلة غير مكلفة وموثوقة للاعتراف بالأمر، أو الإشارة إلى حالة المعدات أو العملية، أو تحفيز التفاعل، أو إطلاق إنذار.

في الأساس، عادةً ما يكون الجرس من النوع المغناطيسي أو الكهرضغطي.يمكن أن يعتمد اختيارك على خصائص إشارة المحرك، أو طاقة الصوت الناتجة المطلوبة والمساحة الفعلية المتاحة.يمكنك أيضًا الاختيار بين أنواع المؤشرات ومحولات الطاقة، اعتمادًا على الأصوات التي تريدها ومهارات تصميم الدوائر المتاحة لك.

دعونا نلقي نظرة على المبادئ الكامنة وراء الآليات المختلفة ثم نفكر فيما إذا كان النوع المغناطيسي أو الضغطي (واختيار المؤشر أو المشغل) يمكن أن يكون مناسبًا لمشروعك.

صفارات مغناطيسية

إن أجهزة الإنذار المغناطيسية هي في الأساس أجهزة تعمل بالتيار، وتتطلب عادةً أكثر من 20 مللي أمبير للتشغيل.يمكن أن يصل الجهد المطبق إلى 1.5 فولت أو يصل إلى حوالي 12 فولت.

وكما يوضح الشكل 1، تتكون الآلية من ملف وقرص مغناطيسي مرن.عندما يمر التيار عبر الملف، ينجذب القرص نحو الملف ويعود إلى وضعه الطبيعي عندما لا يتدفق التيار.

يؤدي انحراف القرص إلى تحرك الهواء الموجود في المنطقة المجاورة، ويتم تفسير ذلك على أنه صوت بواسطة الأذن البشرية.يتم تحديد التيار من خلال الملف من خلال الجهد المطبق ومقاومة الملف.

الشكل 1. بناء الجرس المغناطيسي ومبدأ التشغيل.

صفارات بيزو

ويبين الشكل 2 عناصر الجرس الانضغاطي.يتم دعم قرص من مادة كهرضغطية عند الحواف في حاوية ويتم تصنيع الاتصالات الكهربائية على جانبي القرص.يؤدي الجهد الكهربي المطبق عبر هذه الأقطاب الكهربائية إلى تشوه المادة الكهرضغطية، مما يؤدي إلى حركة الهواء التي يمكن اكتشافها على أنها صوت.

على النقيض من الجرس المغناطيسي، فإن الجرس الضغطي هو جهاز يعمل بالجهد الكهربائي؛عادة ما يكون جهد التشغيل أعلى وقد يتراوح بين 12 فولت و220 فولت، بينما يكون التيار أقل من 20 مللي أمبير.تم تصميم الجرس الانضغاطي على شكل مكثف، في حين تم تصميم الجرس المغناطيسي على شكل ملف موصول على التوالي مع مقاومة.

الشكل 2. بناء الجرس بيزو.

بالنسبة لكلا النوعين، يتم تحديد تردد النغمة المسموعة الناتجة من خلال تردد إشارة القيادة ويمكن التحكم فيه على نطاق واسع.من ناحية أخرى، في حين أن الطنانات الانضغاطية تظهر علاقة خطية معقولة بين قوة إشارة الإدخال وقوة الصوت الناتج، فإن الطاقة الصوتية للطنانات المغناطيسية تنخفض بشكل حاد مع تناقص قوة الإشارة.

يمكن أن تؤثر خصائص إشارة المحرك المتوفرة لديك على اختيارك لجرس مغناطيسي أو بيزو لتطبيقك.ومع ذلك، إذا كان جهارة الصوت متطلبًا رئيسيًا، فإن الطنانات الانضغاطية يمكنها عادةً إنتاج مستوى ضغط صوت أعلى (SPL) من الطنانات المغناطيسية ولكنها تميل أيضًا إلى أن يكون لها أثر أكبر.

المؤشر أو محول

يتم اتخاذ القرار بشأن اختيار نوع المؤشر أو محول الطاقة من خلال نطاق الأصوات المطلوبة وتصميم الدوائر المرتبطة بها لقيادة الجرس والتحكم فيه.

يأتي المؤشر مع دوائر القيادة المدمجة في الجهاز.وهذا يبسط تصميم الدوائر (الشكل 3)، مما يتيح أسلوب التوصيل والتشغيل، مقابل تقليل المرونة.بينما تحتاج فقط إلى تطبيق جهد التيار المستمر، لا يمكن الحصول إلا على إشارة صوتية مستمرة أو نبضية نظرًا لأن التردد ثابت داخليًا.وهذا يعني أن الأصوات متعددة التردد مثل صفارات الإنذار أو الأجراس غير ممكنة مع صفارات المؤشر.

الشكل 3. يصدر صوت الجرس المؤشر عند تطبيق جهد التيار المستمر.

مع عدم وجود دوائر قيادة مدمجة، يمنحك محول الطاقة المرونة اللازمة لتحقيق مجموعة متنوعة من الأصوات باستخدام ترددات مختلفة أو أشكال موجية عشوائية.بالإضافة إلى الأصوات الأساسية المستمرة أو النبضية، يمكنك إنشاء أصوات مثل التحذيرات متعددة النغمات أو صفارات الإنذار أو الأجراس.

يوضح الشكل 4 دائرة التطبيق لمحول الطاقة المغناطيسي.عادة ما يكون المفتاح عبارة عن ترانزستور ثنائي القطب أو FET ويستخدم لتضخيم شكل موجة الإثارة.بسبب محاثة الملف، فإن الصمام الثنائي الموضح في الرسم التخطيطي ضروري لتثبيت جهد الذبابة الراجعة عندما يتم إيقاف تشغيل الترانزستور بسرعة.

الشكل 4. يتطلب محول الطاقة المغناطيسي إشارة إثارة وترانزستور مضخم وصمامًا ثنائيًا للتعامل مع جهد الارتداد المستحث.

يمكنك استخدام دائرة إثارة مماثلة مع محول طاقة بيزو.نظرًا لأن محول الطاقة الانضغاطي لديه محاثة منخفضة، فلا حاجة إلى صمام ثنائي.ومع ذلك، تحتاج الدائرة إلى وسيلة لإعادة ضبط الجهد عندما يكون المفتاح مفتوحًا، وهو ما يمكن القيام به عن طريق إضافة مقاوم بدلاً من الصمام الثنائي، على حساب تبديد طاقة أعلى.

يمكن للمرء أيضًا زيادة مستوى الصوت عن طريق رفع الجهد الكهربي من الذروة إلى الذروة المطبق عبر محول الطاقة.إذا كنت تستخدم دائرة كاملة الجسر كما هو موضح في الشكل 5، فإن الجهد المطبق يكون ضعف جهد المصدر المتوفر، مما يمنحك طاقة صوتية أعلى بمقدار 6 ديسيبل.

الشكل 5. يمكن أن يؤدي استخدام دائرة الجسر إلى مضاعفة الجهد المطبق على محول الطاقة الضغطي، مما يوفر طاقة صوتية إضافية تبلغ 6 ديسيبل.

خاتمة

الطنانات بسيطة وغير مكلفة، وتقتصر الاختيارات على أربع فئات أساسية: مغناطيسية أو كهرضغطية، أو مؤشر أو محول.يمكن أن تعمل الطنانات المغناطيسية بجهد كهربائي أقل ولكنها تتطلب تيارات قيادة أعلى من الأنواع الانضغاطية.يمكن أن تنتج الطنانات الانضغاطية مستوى ضغط صوت أعلى ولكنها تميل إلى أن تكون لها مساحة أكبر.

يمكنك تشغيل جرس مؤشر بجهد تيار مستمر فقط أو اختيار محول طاقة للحصول على أصوات أكثر تعقيدًا إذا كنت قادرًا على إضافة الدوائر الخارجية اللازمة.لحسن الحظ، تقدم CUI Devices مجموعة من أجهزة الإنذار المغناطيسية والضغطية إما في أنواع المؤشرات أو محولات الطاقة لجعل اختيار الجرس لتصميمك أكثر سهولة.