Przetworniki dźwięku

Przetworniki dźwięku to obszerna i zróżnicowana grupa elementów elektroakustycznych, przeznaczonych zarówno do generowania, jak i odbioru fal mechanicznych leżących w zakresie słyszalnym, poniżej tego przedziału (infradźwięki) oraz powyżej (ultradźwięki). Konstrukcja przetworników ma duży wpływ na szereg parametrów, w tym częstotliwość pracy, kierunek przetwarzania energii (z elektrycznej na mechaniczną lub odwrotnie), czułość, wymagany poziom zniekształceń, etc. W ofercie Sklepu AVT znalazł się szeroki wybór przetworników do wszystkich zastosowań - mamy różnego rodzaju głośniki, mikrofony, syreny alarmowe, sygnalizatory małej mocy (buzzery) i wiele innych.

Przetworniki dźwięku - budowa i zasada działania

Wspólną cechą niemal wszystkich przetworników dźwięku jest obecność dwóch głównych elementów składowych - membrany oraz właściwego przetwornika, umożliwiającego konwersję energii mechanicznej (niesionej przez dźwięk) na postać elektryczną (napięcie zmienne) lub - odwrotnie - energii elektrycznej (sygnału zasilającego np.cewkę głośnika) na fale dźwięku (niosące energię mechaniczną). Zadaniem membrany jest zatem przenoszenie wibracji mechanicznych na przetwornik (lub z niego), zaś jej rozmiar, masa (bezwładność), a nawet kształt mają wpływ na charakterystykę częstotliwościową przetwornika.

Kilka uwag dot. stosowania przetworników dźwięku w nietypowych rolach

Warto dodać, że niektóre przetworniki dźwięku mogą pracować zarówno jako nadajnik, jak i odbiornik fal akustycznych. Tak działają m.in. popularne blaszki piezo (a ściślej rzecz ujmując - przetworniki piezoelektryczne) - zasilenie elementu napięciem zmiennym o odpowiedniej częstotliwości (zwykle w zakresie kilku kiloherców) powoduje wygenerowanie dźwięku, ale z równym powodzeniem tego typu przetworniki dźwięku mogą być wykorzystywane jako proste mikrofony lub np. detektory wibracji. Należy przy tym pamiętać, że uderzenie w membranę (np. twardym przedmiotem) powoduje powstanie impulsów o zaskakująco dużej amplitudzie napięcia, dlatego też trzeba pamiętać, by odpowiednio zabezpieczyć obwód wejściowy wzmacniacza (lub innego układu elektronicznego), współpracującego z blaszką piezo. Głośniki elektrodynamiczne także mogą odbierać sygnały akustyczne, choć oczywiście ich czułość (z uwagi na nieporównanie większą bezwładność i masę membrany z cewką oraz dość sztywne zawieszenie) jest znacznie niższa, niż w przypadku przeznaczonych stricte do tego celu mikrofonów.

Buzzery pasywne oraz sygnalizatory z wbudowanym generatorem

Mianem buzzera nazywamy zwykle niedrogi, stosunkowo mały sygnalizator akustyczny, wytwarzający prosty sygnał ostrzegawczy o jednej lub kilku częstotliwościach. Wyróżniamy dwie grupy tego typu elementów - buzzery z generatorem oraz bez generatora. Te pierwsze, jak sama nazwa wskazuje, posiadają już wbudowany, miniaturowy oscylator, którego zadaniem jest przełączanie membrany buzzera z określoną częstotliwością. Dzięki temu konstruktor urządzenia nie musi martwić się o wytwarzanie napięcia zmiennego zasilającego przetwornik - do buzzera wystarczy podłączyć odpowiednie napięcie stałe (zwykle w zakresie 2..12 V, zależnie od modelu), a wewnętrzny przerzutnik sam zapewni potrzebny przebieg do wzbudzenia membrany. Buzzery bez generatora niewiele natomiast różnią się (pod względem koncepcyjnym) od klasycznych głośników, choć rzecz jasna w tym przypadku nie mają znaczenia wyśrubowane parametry akustyczne, tak ważne w głośnikach audio.

Buzzery bez generatora wymagają natomiast zasilania napięciem zmiennym, które można wygenerować np. z wyjścia PWM mikrokontrolera (rzecz jasna, buzzer nie może obciążać pinu MCU bezpośrednio - należy go zaopatrzyć w odpowiedni driver, w postaci chociażby pojedynczego tranzystora małej mocy). Dużą zaletą tych elementów jest możliwość zmiany (w pewnym zakresie) częstotliwości generowanego sygnału, co jest niemożliwe w przypadku buzzerów z wbudowanym generatorem. W ofercie Sklepu AVT znajdziesz szeroką gamę buzzerów z montażem do druku (na płytce PCB) lub wyposażonych we własną, tworzywową obudowę oraz parę przewodów połączeniowych. Wyjątkiem jest trójprzewodowy buzzer PIEZO KPI-4513 - zbudowany w oparciu o nieco bardziej skomplikowany generator, umożliwia uzyskanie sygnału ciągłego lub kluczowanego (wyboru dokonuje użytkownik, zasilając przetwornik przez przewód żółty lub czerwony).

Częstotliwość rezonansowa - kluczowy parametr przetworników dźwięku

Bardzo ważnym parametrem każdego przetwornika dźwięku jest jego częstotliwość rezonansowa. Parametr ten określa, przy jakiej częstotliwości sygnału membrana wpada w rezonans, czyli - innymi słowy - jest najbardziej podatna na drgania mechaniczne. Obecność jednej, wyróżnionej wartości częstotliwości rezonansu własnego jest szczególnie istotna w przypadku buzzerów oraz przetworników ultradźwiękowych - zasilenie podzespołu sygnałem o częstotliwości zbliżonej do rezonansowej zapewnia maksimum jego wydajności. Warto przy tym zwrócić uwagę, że właśnie te grupy komponentów są przeznaczone do pracy z sygnałami o bardzo wąskim paśmie, w przeciwieństwie do szerokopasmowych głośników i mikrofonów, w których jedną z najcenniejszych cech technicznych jest brak silnych zafalowań charakterystyki częstotliwościowej (co przekłada się rzecz jasna na wierniejsze odwzorowanie sygnałów akustycznych). Dostępne w naszym sklepie buzzery mają częstotliwość rezonansową na poziomie 3.0 kHz, 3.2 kHz, 3.3 kHz, 3.5 kHz, 4.0 kHz czy też 4.5 kHz, dzięki czemu świetnie trafiają w pasmo najlepszej słyszalności u człowieka - pozwalają zatem na wyraźną sygnalizację istotnych zdarzeń, odbieraną nawet ze sporej odległości od urządzenia.