Jika Anda merancang produk seperti peralatan rumah tangga, panel keamanan, sistem pintu masuk, atau perangkat komputer, Anda dapat memilih untuk menampilkan bel sebagai satu-satunya cara berinteraksi dengan pengguna atau sebagai bagian dari antarmuka pengguna yang lebih canggih.
Oleh Bruce Rose, Insinyur Aplikasi Utama, Perangkat CUI
Dalam kedua kasus tersebut, bel dapat menjadi sarana yang murah dan dapat diandalkan untuk mengetahui suatu perintah, menunjukkan status peralatan atau suatu proses, mendorong interaksi, atau membunyikan alarm.
Pada dasarnya, bel biasanya berjenis magnet atau piezoelektrik.Pilihan Anda dapat bergantung pada karakteristik sinyal drive, atau daya audio output yang diperlukan dan ruang fisik yang tersedia.Anda juga dapat memilih antara jenis indikator dan transduser, tergantung pada suara yang Anda inginkan dan keterampilan desain sirkuit yang Anda miliki.
Mari kita lihat prinsip di balik mekanisme yang berbeda dan kemudian pertimbangkan apakah tipe magnetik atau piezo (dan pilihan indikator atau aktuator) tepat untuk proyek Anda.
Bel magnetik
Buzzer magnetik pada dasarnya adalah perangkat yang digerakkan oleh arus, biasanya memerlukan lebih dari 20mA untuk beroperasi.Tegangan yang diberikan bisa serendah 1,5V atau hingga sekitar 12V.
Seperti yang ditunjukkan gambar 1, mekanismenya terdiri dari kumparan dan piringan feromagnetik fleksibel.Ketika arus dialirkan melalui kumparan, piringan tertarik ke arah kumparan dan kembali ke posisi normal ketika arus tidak mengalir.
Penyimpangan piringan ini menyebabkan udara di sekitarnya bergerak dan hal ini ditafsirkan sebagai suara oleh telinga manusia.Arus yang melalui kumparan ditentukan oleh tegangan yang diberikan dan impedansi kumparan.
Gambar 1. Konstruksi bel magnetik dan prinsip pengoperasian.
Buzzer piezo
Gambar 2 menunjukkan elemen piezo buzzer.Sebuah piringan dari bahan piezoelektrik ditopang pada bagian tepinya dalam suatu wadah dan kontak listrik dibuat pada kedua sisi piringan tersebut.Tegangan yang diterapkan pada elektroda ini menyebabkan bahan piezoelektrik berubah bentuk, sehingga menghasilkan pergerakan udara yang dapat dideteksi sebagai suara.
Berbeda dengan bel magnet, bel piezo adalah perangkat yang digerakkan oleh tegangan;tegangan operasi biasanya lebih tinggi dan mungkin antara 12V dan 220V, sedangkan arusnya kurang dari 20mA.Buzzer piezo dimodelkan sebagai kapasitor, sedangkan buzzer magnetik dimodelkan sebagai kumparan yang dirangkai seri dengan resistor.
Gambar 2. Konstruksi piezo buzzer.
Untuk kedua jenis tersebut, frekuensi nada suara yang dihasilkan ditentukan oleh frekuensi sinyal penggerak dan dapat dikontrol dalam rentang yang luas.Di sisi lain, meskipun bel piezo menunjukkan hubungan yang cukup linier antara kekuatan sinyal masukan dan daya audio keluaran, kekuatan audio bel magnetik turun tajam seiring dengan berkurangnya kekuatan sinyal.
Karakteristik sinyal penggerak yang Anda miliki dapat memengaruhi apakah Anda memilih bel magnetik atau piezo untuk aplikasi Anda.Namun, jika kenyaringan merupakan persyaratan utama, bel piezo biasanya dapat menghasilkan Tingkat Tekanan Suara (SPL) yang lebih tinggi dibandingkan bel magnetik, namun juga cenderung memiliki tapak yang lebih besar.
Indikator atau transduser
Keputusan apakah akan memilih jenis indikator atau transduser dipandu oleh rentang suara yang diperlukan dan desain sirkuit terkait untuk menggerakkan dan mengendalikan bel.
Sebuah indikator dilengkapi dengan sirkuit penggerak yang terpasang di dalam perangkat.Hal ini menyederhanakan desain sirkuit (gambar 3), memungkinkan pendekatan plug-and-play, dengan imbalan berkurangnya fleksibilitas.Meskipun Anda hanya perlu menerapkan tegangan DC, sinyal audio kontinu atau berdenyut hanya dapat diperoleh karena frekuensinya ditetapkan secara internal.Artinya, suara multi-frekuensi seperti sirene atau lonceng tidak dapat dihasilkan dengan bel indikator.
Gambar 3. Buzzer indikator menghasilkan suara ketika tegangan DC diterapkan.
Tanpa sirkuit penggerak bawaan, transduser memberi Anda fleksibilitas untuk menghasilkan beragam suara menggunakan berbagai frekuensi atau bentuk gelombang sewenang-wenang.Selain suara dasar yang terus menerus atau berdenyut, Anda dapat menghasilkan suara seperti peringatan multi-nada, sirene, atau lonceng.
Gambar 4 menunjukkan rangkaian aplikasi untuk transduser magnetik.Sakelar biasanya berupa transistor bipolar atau FET dan digunakan untuk memperkuat bentuk gelombang eksitasi.Karena induktansi kumparan, dioda yang ditunjukkan pada diagram diperlukan untuk menjepit tegangan flyback ketika transistor dimatikan dengan cepat.
Gambar 4. Transduser magnetik memerlukan sinyal eksitasi, transistor penguat, dan dioda untuk menangani tegangan flyback yang diinduksi.
Anda dapat menggunakan rangkaian eksitasi serupa dengan transduser piezo.Karena transduser piezo memiliki induktansi rendah, maka dioda tidak diperlukan.Namun, rangkaian memerlukan cara untuk mengatur ulang tegangan ketika saklar terbuka, yang dapat dilakukan dengan menambahkan resistor sebagai pengganti dioda, dengan biaya disipasi daya yang lebih tinggi.
Seseorang juga dapat meningkatkan level suara dengan menaikkan tegangan puncak ke puncak yang diterapkan pada transduser.Jika Anda menggunakan rangkaian jembatan penuh seperti yang ditunjukkan pada gambar 5, tegangan yang diterapkan dua kali lebih besar dari tegangan suplai yang tersedia, yang memberi Anda daya audio keluaran sekitar 6dB lebih tinggi.
Gambar 5. Menggunakan rangkaian jembatan dapat melipatgandakan tegangan yang diberikan ke transduser piezo, memberikan daya audio tambahan sebesar 6 dB.
Kesimpulan
Buzzer sederhana dan murah, dan pilihannya terbatas pada empat kategori dasar: magnetik atau piezoelektrik, indikator atau transduser.Buzzer magnetik dapat beroperasi dari tegangan yang lebih rendah tetapi memerlukan arus penggerak yang lebih tinggi dibandingkan jenis piezo.Buzzer piezo dapat menghasilkan SPL yang lebih tinggi namun cenderung memiliki tapak yang lebih besar.
Anda dapat mengoperasikan bel indikator hanya dengan tegangan DC atau memilih transduser untuk suara yang lebih canggih jika Anda dapat menambahkan sirkuit eksternal yang diperlukan.Untungnya, Perangkat CUI menawarkan serangkaian bel magnetik dan piezo dalam jenis indikator atau transduser untuk membuat pemilihan bel untuk desain Anda menjadi lebih mudah.
Waktu posting: 12 Sep-2023
