ブザーは、電子製品とユーザー間のコミュニケーションを効果的かつ手頃な方法で提供します。このブログ記事では、 CUI Devices が磁気ブザーと圧電ブザーの違いと、アプリケーションに適したブザーを選択する方法について説明します。ここでは、構造、電圧、電流、音圧レベル (SPL) 機能など、これらのブザー タイプの違いについて詳しく知ることができます。
製品とユーザーの間で情報を伝達する方法は多数あります。音声通信の最も一般的な選択肢の1つはブザーです。ブザーのテクノロジーと構成の一部を理解することは設計プロセスに役立ちます。そこで、このブログ記事では、CUI Devicesが一般的な構成について説明し、ブザー音の例を示し、一般的な駆動回路オプションを紹介します。
磁気ブザーと圧電ブザー
ブザーの設計に使用される最も一般的な2つの技術は、磁気と圧電です。多くのアプリケーションでは磁気ブザーまたは圧電ブザーのいずれかが使用されますが、どちらのテクノロジを使用するかはさまざまな制約に基づいて決定されます。磁気ブザー は、圧電ブザー（12~220 V、<20 mA）と比較して、低電圧および高電流（1.5~12 V、>20 mA）で動作しますが、 圧電ブザー は、磁気ブザーよりも最大音圧レベル（SPL）能力が高いことがよくあります。ただし、ピエゾブザーから得られるSPLが大きいほど、設置面積も大きくなることに注意してください。
磁気ブザーでは、電流がコイル状の電線に流され、磁場が発生します。柔軟な強磁性ディスクは、電流が流れているときにコイルに引き寄せられ、コイルに電流が流れていないときには「休止」位置に戻ります。磁気ブザーの音は、スピーカーのコーンが音を出すのと同じように、強磁性ディスクの動きによって出されます。 磁気ブザーは電流駆動デバイスですが、電源は通常電圧です。コイルを流れる電流は、印加電圧とコイルのインピーダンスによって決まります。
典型的な磁気ブザーの構造
圧電ブザーは磁気ブザーと同様の用途で使用されます。圧電ブザーは、圧電材料のディスクの両面に電気接点を配置し、筐体内の端でディスクを支えることによって構築されます。2つの電極間に電圧が印加されると、印加された電圧によって圧電材料が機械的に変形します。ブザー内のピエゾ ディスクのこの動きは、磁気ブザー内の強磁性ディスクや前述のスピーカー コーンの動きと同様の方法で音を生成します。
典型的な圧電ブザーの構造
圧電ブザーは、電流ではなく電圧によって駆動される点で磁気ブザーと異なります。圧電ブザーはコンデンサとしてモデル化され、磁気ブザーは抵抗器と直列に接続されたコイルとしてモデル化されます。磁気ブザーと圧電ブザーの両方によって生成される音の周波数は、ブザーを駆動する信号の周波数によって広範囲にわたって制御できます。圧電ブザーは、入力駆動信号の強度と出力オーディオ電力の間にほぼ直線的な関係を示しますが、磁気ブザーのオーディオ出力は、入力駆動信号の減少とともに急速に低下します。
圧電ブザーと磁気ブザーの駆動信号と音声出力の関係を示すグラフ
磁気または圧電インジケータのアプリケーション回路
インジケータの動作にはDC電圧のみが必要で、電圧がかかっているときはいつでも音が出ます。
磁気トランスデューサの応用回路
磁気トランスデューサーはブザーを駆動するために励起波形を必要とします。励起波形には任意の波形と広範囲の周波数を使用できます。回路図のスイッチは励起波形を増幅するために使用され、通常はBJTまたはFETのいずれかです。ダイオードは、スイッチ（トランジスタ）が急速に遮断されたときに生成されるフライバック電圧をクランプするために必要です。
圧電トランスデューサの応用回路
圧電トランスデューサーは、磁気トランスデューサーと同様の回路で駆動できます。ピエゾ トランスデューサのインダクタンスは小さいため、ピエゾ トランスデューサの両端のダイオードは必要ありませんが、スイッチが開いているときに電圧をリセットするための抵抗器が必要です。この回路は、抵抗器が電力を消費するため、通常は圧電トランスデューサーの駆動には使用されません。他の回路を使用して、トランスデューサに適用されるピークツーピーク電圧を増加させることで、ピエゾトランスデューサからの音量を上げることができます。
ピエゾトランスデューサ用フルブリッジ回路
フルブリッジ回路は、ピエゾトランスデューサーの駆動によく使用されます。4つのスイッチで構成されるフルブリッジを使用する利点は、トランスデューサに適用されるピークツーピーク電圧が、利用可能な電源電圧の2倍になることです。フルブリッジ ドライバーを使用すると、トランスデューサーに印加される電圧が2倍になるため、結果として音量が約6 dB増加します。
結論
ブザーは、電子製品とユーザー間の通信を提供するシンプルで安価な手段です。圧電ブザーと磁気ブザーは同様の用途で使用されますが、主な違いは、磁気ブザーは圧電ブザーよりも低い電圧と高い電流で動作するのに対し、圧電ブザーは一般に大きなフットプリントでユーザーに高いSPLを提供することです。インジケータとして構成されたブザーは、動作にDC電圧のみを必要としますが、動作は単一のオーディオ周波数に制限されます。一方、トランスデューサは外部回路を必要としますが、より広範囲のオーディオ周波数を提供します。