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Geräte, die auf die Erzeugung bestimmter Arten von Klängen und Soundeffekten spezialisiert sind, werden nicht nur von Musikern verwendet. In der Welt der Informatik und Computertechnologie werden sie seit den Anfängen der Computer eingesetzt. Lassen Sie uns herausfinden, was sie für Elektronikingenieure, die mit der Bearbeitung und ihren eigenen Projekten beschäftigt sind, tun können.
Piezo-Summer - Generator, oder Buzzer
Diese komplizierte Wortkombination beschreibt eigentlich recht einfache Geräte. Ton-Summer – auch bekannt als Piezo-Buzzer, Piezo-Wandler oder Buzzer – sind elektronische Bauteile, die hörbare Töne oder Klänge erzeugen. Sie werden üblicherweise in verschiedenen Geräten der Unterhaltungselektronik wie Weckern, Uhren oder elektronischem Spielzeug verwendet.
Sie werden auch oft verwendet, um akustische Rückmeldungen oder Warnungen zu geben. Dem piezoelektrischen Effekt hingegen werden Sie begegnen, wenn Sie die Informationen auf den Feuerzeugen, die Sie in jedem Geschäft kaufen können, aufmerksam lesen – jeder, der gefragt wird, weiß, was das ist, aber wenn Sie sie als piezoelektrisch bezeichnen, wird sich mancher Verkäufer verwundert die Augen reiben. Piezoelektrizität ist die Fähigkeit bestimmter Materialien, als Reaktion auf mechanische Belastung eine elektrische Ladung zu erzeugen. Umgekehrt können sie auch mechanische Belastung erzeugen, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden.
Aufbau und Funktionsweise von Tongeneratoren
Das Grundelement eines Piezo-Summers ist eine piezoelektrische Keramikscheibe. Scheibe ist ein herkömmlicher und eher weniger gebräuchlicher Begriff – es kann sich um Platten, Ringe oder Kugeln handeln. Wenn eine elektrische Spannung an diese Scheibe angelegt wird, verformt sie sich leicht, was zu Schwingungen führt. Diese wiederum erzeugen Schallwellen in der Luft und es entsteht ein hörbarer Ton.
Ein wichtiger Aspekt sind Membranen – in der Regel ein dünnes, flexibles Material, das unter mechanischen Kräften oder Druck schwingen kann. Im Zusammenhang mit Summern wird die Membran häufig als das schwingende Element verwendet, das den Ton erzeugt. Die Frequenz des von einem Piezo-Summer erzeugten Tons hängt von der Frequenz des an ihn angelegten elektrischen Signals ab. Durch die Steuerung der Frequenz des Signals ist es daher möglich, verschiedene Töne oder Tonhöhen zu erzeugen – ohne diese Modulation hätten wir es mit einer einzigen Art von Ton zu tun.
Piezo-Buzzer benötigen ebenfalls eine Treiberschaltung, die das elektrische Signal liefert, das für die Erzeugung des Tons erforderlich ist. Diese Schaltung besteht in der Regel aus einem Rechteckwellengenerator oder Oszillator, der die gewünschte Frequenz erzeugt, sowie einer Verstärkerschaltung, die das Signal auf die erforderliche Amplitude bringt. Piezo-Summer sind im Vergleich zu anderen Arten von Tonwandlern relativ einfach aufgebaut – es ist schwierig, sie mit Geräten wie elektromagnetischen Lautsprechern zu vergleichen. Das hat seine Vorteile, denn da sie außer der schwingenden Scheibe keine beweglichen Teile haben, sind sie langlebig und widerstandsfähig gegen Stöße und Vibrationen. Andererseits ist eine der Einschränkungen von Piezo-Summern ihr relativ begrenzter Frequenzbereich im Vergleich zu anderen Audio-Wandlern. Sie sind am effektivsten bei der Erzeugung von Tönen im Bereich von einigen wenigen bis einigen zehn kHZ, was den für den Menschen hörbaren Bereich abdeckt, aber wahrscheinlich nicht für Anwendungen geeignet ist, die sehr niedrige oder sehr hohe Frequenzen erfordern.
Tongeneratoren im Alltag - wo sind sie zu finden?
Buzzer und Tongeneratoren werden üblicherweise in Alarmsystemen verwendet, um vor Gefahren und Notfällen zu warnen. Dazu können Feueralarme, Sicherheitsalarme und medizinische Alarme gehören. Der Grund dafür ist einfach – akustische Alarme sind entscheidend, um schnell Aufmerksamkeit zu erregen, insbesondere in Situationen, in denen visuelle Hinweise unzureichend sind oder in denen sehbehinderte Menschen beteiligt sind.
In der Tat ist es schwierig, sich moderne Kommunikationssysteme ohne diese praktisch integralen Komponenten vorzustellen. Von Türklingeln und Telefonen bis hin zu Beschallungsanlagen und Gegensprechanlagen erleichtern Tongeneratoren die Kommunikation, übermitteln Nachrichten und senden Signale über kurze Entfernungen aus. Tonsignale werden häufig für Navigations- und Orientierungszwecke, für Fußgänger an Zebrastreifen und überall dort eingesetzt, wo für eine sichere Verkehrsorganisation gesorgt werden muss.
Soundprojekte, Buzzer und Entwicklungsplattformen
Enthusiasten und Bastler verwenden oft Buzzer aus dem Arduino, Raspberry Pi und einer Vielzahl von Mikrocontroller-basierten Plattformen. Buzzer werden oft in Alarmsystemen verwendet, die von Bastlern erstellt werden. Ein Arduino-basiertes Sicherheitssystem kann zum Beispiel einen Buzzer verwenden, um einen Alarm auszulösen, wenn ein Sensor eine Bewegung erkennt oder eine Tür geöffnet wird.
Ebenso häufig integrieren Entwickler Soundgeneratoren in Projekte, die eine Zeitmessung oder Erinnerungsfunktion benötigen. So kann ein Timer erstellt werden, der in Verbindung mit einem Arduino das Ende eines Countdowns mit einem Summer signalisiert. Bei manchen Projekten reichen visuelle Benachrichtigungen nicht aus – eine mit einem Raspberry Pi gebaute Wetterstation könnte einen Summer verwenden, um den Benutzer auf schlechte Wetterbedingungen aufmerksam zu machen.
Zwischen Soundeffekten, Musikprojekten und so genannten Rückkopplungssystemen besteht ein großer Unterschied. Es gibt nichts, was Sie davon abhält, mit Buzz-Funktionen zu experimentieren, wenn es um Soundeffekte in Projekten geht. Interaktive Dekoration für Halloween? Weihnachtsmelodien? Einfache tonale Musik komponieren? Eine Arduino-basierte Installation ist ideal, um elektronische Musikinstrumente zu ersetzen oder um mit Klangsynthese-Techniken zu experimentieren. Außerdem ist sie austauschbar mit Heimautomatisierungssystemen und -projekten, bei denen ein Buzzer verwendet werden kann, um eine Rückmeldung zu geben, wenn ein Befehl ausgeführt wird oder eine bestimmte Bedingung erfüllt ist.
