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Conceptos básicos de los zumbadores: tecnologías, tonos y circuitos de accionamiento

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Comprender algunas de las tecnologías y configuraciones de los zumbadores es útil durante el proceso de diseño, por lo que, en este artículo de fondo, Bruce Rose de CUI Devices, describe claramente las configuraciones típicas, brindaremos ejemplos de tonos de zumbadores y presenta opciones de circuitos de control comunes.

Hay muchas opciones para comunicar información entre un producto y el usuario. Una de las opciones más comunes para la comunicación por audio es un timbre.

Zumbadores magnéticos y piezoeléctricos

Las dos tecnologías más comunes utilizadas en los diseños de zumbadores son la magnética y la piezoeléctrica. Muchas aplicaciones utilizan un zumbador magnético o piezoeléctrico, pero la decisión sobre cuál de las dos tecnologías utilizar se basa en muchas limitaciones diferentes.

Los zumbadores magnéticos funcionan con voltajes más bajos y corrientes más altas (1,5 ~ 12 V, > 20 mA) en comparación con los zumbadores piezoeléctricos (12 ~ 220 V, < 20 mA), mientras que los zumbadores piezoeléctricos a menudo tienen una mayor capacidad de nivel máximo de presión sonora (SPL) que los zumbadores magnéticos. Sin embargo, cabe señalar que el mayor SPL disponible en los zumbadores piezoeléctricos requiere espacios más grandes.

En un zumbador magnético, se conduce una corriente a través de una bobina de alambre que produce un campo magnético. Un disco ferromagnético flexible es atraído hacia la bobina cuando hay corriente y regresa a una posición de «reposo» cuando la corriente no fluye a través de la bobina.

El sonido de un timbre magnético se produce mediante el movimiento del disco ferromagnético de manera similar a cómo produce sonido el cono de un altavoz. Un zumbador magnético es un dispositivo impulsado por corriente, pero la fuente de energía suele ser un voltaje. La corriente a través de la bobina está determinada por el voltaje aplicado y la impedancia de la bobina.

Conceptos básicos de los zumbadores: tecnologías, tonos y circuitos de accionamiento
Figura 1. Construcción típica de un timbre magnético.

Los zumbadores piezoeléctricos se utilizan en aplicaciones similares a los zumbadores magnéticos. Los zumbadores piezoeléctricos se construyen colocando contactos eléctricos en las dos caras de un disco de material piezoeléctrico y luego apoyando el disco en los bordes en un recinto. Cuando se aplica un voltaje a través de los dos electrodos, el material piezoeléctrico se deforma mecánicamente debido al voltaje aplicado.

Este movimiento del disco piezoeléctrico dentro del timbre crea sonido de manera similar al movimiento del disco ferromagnético en un timbre magnético o el cono del altavoz mencionado anteriormente.

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Figura 2. Construcción típica de un zumbador piezoeléctrico.

Un zumbador piezoeléctrico se diferencia de un zumbador magnético en que funciona con un voltaje en lugar de una corriente. Un zumbador piezoeléctrico se modela como un condensador, mientras que un zumbador magnético se modela como una bobina en serie con una resistencia. La frecuencia del sonido producido por los zumbadores magnéticos y piezoeléctricos se puede controlar en un amplio rango mediante la frecuencia de la señal que activa el zumbador.

Además, un zumbador piezoeléctrico exhibe una relación razonablemente lineal entre la intensidad de la señal de entrada y la potencia de audio de salida, mientras que la salida de audio de un zumbador magnético disminuye rápidamente con una señal de entrada decreciente.

Figura 3. Gráfico que muestra la relación entre la señal de excitación y la salida de audio en zumbadores piezoeléctricos y magnéticos.
Figura 3. Gráfico que muestra la relación entre la señal de excitación y la salida de audio en zumbadores piezoeléctricos y magnéticos.

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