Feb 112014
 

Зумерът е сигнален елемент (устройство), оповестяващ със звук определено, предварително зададено, очаквано събитие. Думата идва от немски „summer“ и означава жужене. В англоезичната транскрипция – buzzer или beeper и представлява звукоизлъчвател (звукова аларма). Това е произвеждащият звук, елемент в алармените сигнализации. Може да се каже, че принципно бузерът е интерфейса между човек и машина. Може да е електромеханичен (магнитен), електронен или пиезоелектричен. Зумерите, които използват пиезоелектрична керамика се наричат пиезолектрични зумери. Зумерите се използват в различни видове сирени и алармени сигнализации, пожароизвестителни аларми, в битовата техника, промишлеността, автомобилостроенето, телефоните и др. Най-честата му употреба е за забравени включени светлини в автомобила или за невключени при потегляне светлини, но ще го срещнете и като сигнализитор за забравена отворена врата към помещение с ограничен достъп. Аларма при неоторизиран опит за натискане на бутон или движение на мишката на компютър. В домакинството, при достигане на определено предварително зададено време на микровълнова или обикновена фурна, за да знае домакинята, че ястието е готово*. За входни звънци, аларми на електронни часовници и др. Звукът може да е непрекъснат, периодичен или еднократен. Но какво всъщност представлява звука?

zvuk

Звук. Характеристики на звука

Звукът е вибрация на въздуха. Трептене на материята, водещо до периодична промяна на налягането на въздуха, възприемано от слуховия апарат на човек. Звукът освен във въздуха се разпространява в газове, течности и твърди тела и не се разпространява във вакуум. Трептенето е вид надлъжна механична вълна и като такава има всички характерни свойства на вълните: интензитет (сила), честота, амплитуда, период, дължина на вълната, скорост и посока на разпространение.

sound-wave

Основните характеристики, имащи практическо значение и при зумерите са сила на звука, честота и скорост на разпространение. Скоростта на звука във въздуха, при дадена температура, е константа и при 20℃ е 340 m/s. Силата на звука се измерва в бел (B), но по-често се използва десетократно по-ниската стойност на величината – децибел (dB). Най-често избираната сила на звука при конструиране на зумерите е около 80-90 dB. За ориентация 10-20 dB е звукът от шумолене на листа или движение на мишка, а при над 120 dB звукът става болезнено силен и може да причини увреждания.

Woman-With-Hands-Over-Ears

Честотата е броят на трептенията за секунда и се измерва в херц (Hz) на името на немският физик Хайнрих Херц, експериментално доказал наличието на електромагнитните вълни. Човешкото ухо възприема като звук честотите в диапазона от 20 Hz до 20 kHz, макар че има отделни индивиди чуващи и извън  тези граници. Човешкото ухо е така устроено, че да усили звуковото налягане. По продължението на около 4 cm,заети от средното и вътрешното, уши, са използувани три различни физически принципа, за да усилят слабите вибрации във въздуха по такъв начин, че да предизвикат акустични вълни в течност.

sound

Подобният на резонанс на органова тръба ефект (Хелмхолцов резонатор) на ушния канал усилва въздушното налягане около 10 пъти. Лостовата система, образувана от костите на средното ухо усилва сигнала още около 3 пъти. Разликата между площта на ушното тъпанче и площта на овалното прозорче, осигуряват допълнителни 30 пъти усилване. Резултатът от тези три механизма може да доведе до усилване на звуковата вълна повече от 800 пъти преди тя да приведе течността във вътрешното ухо в движение. Това усилване ни позволява да чуваме слаби и отдалечени звуци. Зумерите или бузерите са така създадени, че звукът, който емитират е около средните стойности на диапазона на чуваемост, защото в средната част на честотната лента звукът се чува най-добре. От 2.8 до 6 kHz са обичайните честоти на звука на бузерите.

180px-SchemaPiezo

Зумери. Принцип на действие, структура, видове

Пиезоелектричните зумери се състоят от пиезоелектрична диафрагма, която представлява пиезоелектричен керамичен диск прилепен към метална плоча от месинг или никелова сплав. Около диска има резонираща кутия с отвор в средата за емитиране на звука. В задната част на елемента има два извода. Единият от тях е свързан с металният диск, а другият с пиезопластината. При подаване на напрежение пиезокристалът се разширява и свива увличайки със себе си металния диск, който произвежда звук генериран от вибрациите в него. Звукът се усилва от акустичната кутия, в която се намира и излиза през отвора в средата и.

theory-pz edit bg

Параметри характеризиращи зумера:

  • номинално напрежение – пиезозумера (пиезотрансдюсер) работи с правоъгълни импулсни вълни.
  • захранващо напрежение – напрежението, което се подава за нормалното функциониране на устройството.
  • консумиран ток – ток, който е необходим за нормалното функциониране на зумера. В началото на процеса на работа този ток е 3 пъти по висок. Пиезо бузерът може да направи по-високо SPL (sound pressure level) т.е. ниво на звуковото налягане при по висок капацитет, но ще косумира повече електроенергия.
  • изходен звук – силата му се измерва при приложено номинално напрежение от децибелметър разположен на разстояние 10 cm.
  • резонансна честота – зумерът може да създаде звук с различни честоти, но се приема, че най-високата и най-стабилна SPL се емитира при резонансната честота.
  • работна температура – зумерът работи нормално при температури от -30 до +70
buzzer z

Видове зумери

Как да си изберем зумер?

Има много различни методи за избор на бузер, но най-важни сред тях са няколко параметъра като напрежение, ток, принцип на действие, размери, монтажни размери и разбира се най-важния – колко голямо е нивото на звуковото налягане, SPL, и на каква честота го искаме. Резонансната честота на излъчване на пиезоелемента е пряко свързана с диаметъра на самия елемент. Колкото е по-голям диаметърът на елемента, толкова е по-ниска честотата и обратно.

Работно напрежение: обикновено, работното напрежение за магнитен зумер е от 1.5V до 24V, за пиезо зумер от 3V до 220V. Все пак, за да се получи достатъчно високо SPL, ние предлагаме  най-малко 9V за управление на  пиезо зумер.

Консумация на ток: според напрежението, токът на консумация на магнитния зумер е от десетки до стотици милиампери; обратно пиезозумерът спестява много повече електричество и има нужда само от няколко милиампера, като консумира три пъти повече от работния ток, когато бузерът започва работа.

Размери: размерите на бузера са обратно пропорционални на честотата, оказват влияние върху SPL, като големината на магнитният зумер е от 7 mm до 25 mm, а пиезозумерът е от 12 mm до 50 mm или дори по-голям.

Тип на свързване: SMD тип, чрез проводници и т.н.

Определяне на силата на звука (ниво на звуковото налягане SPL): силата на звука в децибели се измерва на 10cm от зумера и може да бъде от порядъка на 85dB, най-силен звук издават общите сирени.

Основният работен елемент във всеки зумер е пиезоелектричната пластина (диафрагма). Според начина, по който се получава сигнала, различаваме два вида пиезоелектрични, произвеждащи звук компоненти. При единия свързването е такова, че задвижването на диафрагмата е чрез външен сигнал (зумер без генератор), а при другото, чрез осигурено самозадвижване чрез съпротивления и транзистори (зумер с генератор).

img_ind_13 - Copy img_ind_14 - Copy

 

 

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

* Макар че там, същата работа върши и обикновена звънчева сигнализация, но от друга страна, този тип звънчеви сигнализации могат да влязат в категорията елементарен механичен зумер.

Коментари от Google+

 Leave a Reply

(required)

(required)


You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>