Что такое зуммер и как он работает

Слово «зуммер» происходит от немецкого «summen» — жужжать. По сути это — звукоизлучающее устройство, традиционно используемое в качестве сигнального. На сегодняшний день зуммеры бывают электромеханическими и пьезоэлектрическими. И те и другие находят применение в разных устройствах.

Исторически первым появился электромеханический зуммер, представляющий собой электромеханическое реле с нормально замкнутыми контактами, через которые катушка данного реле подключается к источнику тока.

Принцип работы зуммера прост до нельзя. Когда в рабочей цепи зуммера течет ток, обмотка реле возбуждается, а значит в ее сердечнике увеличивается магнитный поток, под действием которого тут же размыкаются контакты, через которые сама обмотка только что питалась.

При размыкании контактов, обмотка реле перестает получать питание, магнитный поток в сердечнике исчезает, а значит — отпускается подвижный контакт который только что замыкал цепь питания реле, и пружина переводит цепь в изначально замкнутое состояние.

И вот, контакты снова замкнуты, катушка опять получает питание и сердечник снова притягивает подвижный контакт реле, опять же размыкая собственную питающую цепь. Так процесс повторяется снова и снова. Колебания якоря реле издают звук, похожий на жужжание. Аналогичным образом работает катушка Румкорфа.

Разумеется, что зуммер на базе реле в процессе своей работы не только порождает сильные импульсные помехи в цепи питания, но и излучает сильные помехи в радиоэфир, поэтому зуммеры используют в числе прочего и для тестирования различной аппаратуры на помехоустойчивость.

Основной недостаток электромеханического зуммера очевиден: наличие подвижного элемента изнашивает механизм, а пружина со временем слабеет, в связи с чем наработка зуммера на отказ составляет не более 5000 часов.

Тем не менее, внимания заслуживает первое применение зуммера, изобретенного Иоганном Вагнером в 1839 году, и доработанного позже Джоном Мирандом, который добавил к вибрирующему молоточку колокол. Получился электрический звонок, производящий звук ударом молоточка по колоколу. Молоточек звонка был связан с якорем реле, которое непосредственно и работало в режиме зуммера.

Первые электрические дверные звонки, устанавливаемые во всех квартирах, были устроены приблизительно так же (смотрите — Устройство электрического звонка ). Звонки пожарных сигнализаций имеют аналогичное устройство, как и первые звонки, висевшие на железнодорожных станциях.

Более современный вариант зуммера — пьезоэлектрический звуковой излучатель, относящийся к электроакустическим устройствам, и производящий слышимый звук или ультразвук с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта.

Пьезоэлектрик нанесен здесь на тонкую металлическую пластину. На обратной стороне пьезоэлектрического слоя имеется токопроводящее напыление. Напыление и сама пластина служат контактами, на которые подается питание. Для усиления амплитуды распространяющихся звуковых колебаний, к пластине может быть прикреплен небольшой рупор с отверстием.

Питается пьезоэлектрический зуммер переменным током при напряжении от 3 до 10 вольт, а частота тока определяет частоту звука. Характерная резонансная частота пьезоэлектрических звуковых излучателей лежит в диапазоне от 1 до 4 кГц, что и приводит к легко узнаваемому жужжанию со звуковым давлением достигающим 75 дБ на расстоянии в 1 метр от излучателя. Такие зуммеры способны работать как микрофоны или датчики.

Пьезоэлектрические зуммеры применяются в будильниках, игрушках, бытовой технике, телефонных аппаратах. Ультразвук получаемый с их помощью нередко используют в отпугивателях против грызунов, в увлажнителях воздуха, в ультразвуковой очистке и т. д.