Si vous concevez des produits tels qu'un appareil électroménager, un panneau de sécurité, un système de portier ou un périphérique informatique, vous pouvez choisir d'intégrer un buzzer comme seul moyen d'interagir avec les utilisateurs ou dans le cadre d'une interface utilisateur plus sophistiquée.
Par Bruce Rose, ingénieur d'applications principal, CUI Devices
Dans les deux cas, le buzzer peut être un moyen peu coûteux et fiable d’accuser réception d’une commande, d’indiquer l’état d’un équipement ou d’un processus, de provoquer une interaction ou de déclencher une alarme.
Fondamentalement, un buzzer est généralement de type magnétique ou piézoélectrique.Votre choix peut dépendre des caractéristiques du signal d’entraînement ou de la puissance audio de sortie requise et de l’espace physique disponible.Vous pouvez également choisir entre les types d'indicateurs et de transducteurs, en fonction des sons souhaités et des compétences en conception de circuits dont vous disposez.
Jetons un coup d'œil aux principes qui sous-tendent les différents mécanismes, puis examinons si le type magnétique ou piézoélectrique (et le choix de l'indicateur ou de l'actionneur) pourrait convenir à votre projet.
Buzzers magnétiques
Les buzzers magnétiques sont essentiellement des dispositifs alimentés par le courant, nécessitant généralement plus de 20 mA pour fonctionner.La tension appliquée peut être aussi basse que 1,5 V ou jusqu'à environ 12 V.
Comme le montre la figure 1, le mécanisme comprend une bobine et un disque ferromagnétique flexible.Lorsque le courant traverse la bobine, le disque est attiré vers la bobine et revient à sa position normale lorsque le courant ne circule pas.
Cette déviation du disque provoque le déplacement de l’air à proximité, ce qui est interprété comme un son par l’oreille humaine.Le courant traversant la bobine est déterminé par la tension appliquée et l’impédance de la bobine.
Figure 1. Construction du buzzer magnétique et principe de fonctionnement.
Buzzers piézoélectriques
La figure 2 montre les éléments d'un buzzer piézo.Un disque en matériau piézoélectrique est supporté sur les bords dans une enceinte et des contacts électriques sont fabriqués sur les deux côtés du disque.Une tension appliquée aux bornes de ces électrodes provoque la déformation du matériau piézoélectrique, entraînant un mouvement d'air qui peut être détecté comme un son.
Contrairement au buzzer magnétique, le buzzer piézoélectrique est un appareil alimenté en tension ;la tension de fonctionnement est généralement plus élevée et peut être comprise entre 12 V et 220 V, tandis que le courant est inférieur à 20 mA.Le buzzer piézo-électrique est modélisé comme un condensateur, tandis que le buzzer magnétique est modélisé comme une bobine en série avec une résistance.
Figure 2. Construction du buzzer piézo.
Pour les deux types, la fréquence du signal sonore résultant est déterminée par la fréquence du signal de conduite et peut être contrôlée sur une large plage.D'un autre côté, alors que les buzzers piézo-électriques présentent une relation raisonnablement linéaire entre la force du signal d'entrée et la puissance audio de sortie, la puissance audio des buzzers magnétiques diminue fortement avec la diminution de la force du signal.
Les caractéristiques du signal de commande dont vous disposez peuvent influencer le choix d'un buzzer magnétique ou piézo pour votre application.Cependant, si le niveau sonore est une exigence clé, les buzzers piézoélectriques peuvent généralement produire un niveau de pression acoustique (SPL) plus élevé que les buzzers magnétiques, mais ont également tendance à avoir une empreinte plus grande.
Indicateur ou transducteur
La décision de choisir un type d'indicateur ou de transducteur est guidée par la gamme de sons requis et la conception des circuits associés pour piloter et contrôler le buzzer.
Un indicateur est livré avec un circuit de commande intégré à l'appareil.Cela simplifie la conception du circuit (figure 3), permettant une approche plug-and-play, en échange d'une flexibilité réduite.Bien qu'il vous suffit d'appliquer une tension continue, vous ne pouvez obtenir qu'un signal audio continu ou pulsé puisque la fréquence est fixe en interne.Cela signifie que les sons multifréquences tels que les sirènes ou les carillons ne sont pas possibles avec les buzzers indicateurs.
Figure 3. Un indicateur sonore produit un son lorsqu'une tension continue est appliquée.
Sans circuit de pilotage intégré, un transducteur vous offre la flexibilité nécessaire pour obtenir une variété de sons en utilisant différentes fréquences ou formes d'ondes arbitraires.En plus des sons de base continus ou pulsés, vous pouvez générer des sons tels que des avertissements multi-tonalités, des sirènes ou des carillons.
La figure 4 montre le circuit d'application pour un transducteur magnétique.Le commutateur est généralement un transistor bipolaire ou FET et est utilisé pour amplifier la forme d'onde d'excitation.En raison de l'inductance de la bobine, la diode illustrée dans le schéma est nécessaire pour limiter la tension de retour lorsque le transistor est rapidement désactivé.
Figure 4. Un transducteur magnétique nécessite un signal d'excitation, un transistor amplificateur et une diode pour gérer la tension de retour induite.
Vous pouvez utiliser un circuit d'excitation similaire avec un transducteur piézo.Le transducteur piézo-électrique ayant une faible inductance, une diode n'est pas nécessaire.Cependant, le circuit a besoin d'un moyen de réinitialiser la tension lorsque l'interrupteur est ouvert, ce qui peut être réalisé en ajoutant une résistance à la place de la diode, au prix d'une dissipation de puissance plus élevée.
On peut également augmenter le niveau sonore en augmentant la tension crête à crête appliquée aux bornes du transducteur.Si vous utilisez un circuit en pont complet comme le montre la figure 5, la tension appliquée est deux fois plus élevée que la tension d'alimentation disponible, ce qui vous donne une puissance audio de sortie supérieure d'environ 6 dB.
Figure 5. L'utilisation d'un circuit en pont peut doubler la tension appliquée au transducteur piézo, donnant ainsi 6 dB de puissance audio supplémentaire.
Conclusion
Les buzzers sont simples et peu coûteux, et les choix se limitent à quatre catégories de base : magnétiques ou piézoélectriques, indicateurs ou transducteurs.Les buzzers magnétiques peuvent fonctionner à partir de tensions inférieures mais nécessitent des courants de commande plus élevés que les types piézoélectriques.Les buzzers piézoélectriques peuvent produire un SPL plus élevé mais ont tendance à avoir une empreinte plus grande.
Vous pouvez faire fonctionner un indicateur sonore avec uniquement une tension continue ou choisir un transducteur pour des sons plus sophistiqués si vous êtes en mesure d'ajouter les circuits externes nécessaires.Heureusement, CUI Devices propose une gamme de buzzers magnétiques et piézoélectriques sous forme d'indicateur ou de transducteur pour faciliter encore plus la sélection d'un buzzer pour votre conception.
Heure de publication : 12 septembre 2023
