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請安靜!在產品中加入警報器要符合需求

我熱愛英國的黑白懸疑老電影,就是在 1950 年代這篇冗長卻富有見解的文章《簡單的謀殺藝術》(The Simple Art of Murder) 中所探討的類型,作者是偵探小說家 Raymond Chandler。(別笑,每個人都有獨特的喜好!)1946 年的《綠色的危險》(Green for Danger) 我最喜歡的電影之一。內容描述二戰期間,在英國鄉村一家醫院裡一些看似意外死亡的事件,當然,並非真的都是意外。

我第一次看這部電影時,有個非常戲劇化的大恢復室場景。與現今的許多醫院環境相比,那間擁擠的房間異常安靜,沒有嗶嗶聲、鳴音、韻律聲或是 EKG 監視器的警鈴聲、血壓裝置、輸液幫浦、呼吸器,或其他會干擾人的設備。會這麼安靜,單純只是因為當時沒有使用任何與病患連接的醫療電子裝置。沒有任何聲響,讓我更專注在這個場景上,而不會分心。

現在已有了大幅變化,醫院環境不再如此安靜。手術室、加護病房、恢復室,甚至於病房都擺滿了電子設備,充滿著相關的刺耳聲響;每一種聲響都各有用途,但在許多情況下,仍然成為不和諧的合奏。這些噪音不僅對病患無益,同時發出的許多聲音還會造成「遮蔽效應」,讓頭腦會無法分辨獨立的聲音 (通常是警報),以及各自代表的意思。事實上,這麼多警鈴和警報會造成反效果,導致醫療人員決定忽略或乾脆關掉以求清靜。

近幾年來,有相反的趨勢。獨立的醫療儀器開始連成網路,醫院也將加護病房及高度照護區的病患監測器升級,以便向鄰近的護理站安靜回報。在此配置中,一名以上的護士會以多重螢幕查看多間房間,這些螢幕會閃爍警示,聲音只會留給關鍵的警報情況。在每個病床旁邊放置的各種不同裝置不須發出各種聲響,這些聲響無法提供太大的立即用途。

不過,在醫療環境中,聲音還是有其必要性。甚至有標準廣泛的定義醫療電子裝置應該發出的聲響及其條件。儘管文章標題有些平淡,ISO/IEC 60601-1-8 《醫療電子設備 - 第 1-8 篇:基本安全和必要效能的一般需求》是這類應用利基的音訊關鍵標準。

發出有用的聲響

無論是醫療或其他應用,需要在產品中加入音訊輸出時,如果只要求符合規範,通常會運用簡單的解決方案。可從 Mallory SonalertASI12N35MTRQ 壓電架構蜂鳴器開始使用:沒有更簡單的方案了 (圖 1)。此自激單元僅需一個 DC 電壓,即可產生 3500 ±500 Hz 的基本聲調。採用 3 V 至 15 V 的電源直接操作,在 12 V 時僅消耗 10 mA,可在 10 cm 的距離提供83 dB。

圖 1:ASI12N35MTRQ 壓電架構蜂鳴器是自激單元,僅需施加 DC 電壓;能以 12 V 電源發出引人注意的 3500 Hz、83 dB 聲響。(圖片來源:Mallory Sonalert)

當然,在一些情況下,固定頻率的音頻輸出太有限。在這些情況下,可以考慮使用 CUI Devices 的 CT-1205H-SMT-TR 磁性蜂鳴器傳感器。此元件可以產生 200 Hz 至 5 kHz 的聲響 (圖 2)。

圖 2:CT-1205H-SMT-TR 磁性蜂鳴器傳感器可以產生音訊頻譜低頻的基礎聲響,約為 200 Hz 至 5 kHz。(圖片來源:CUI Devices)

能以 3 V 至 7 V 電源操作,從 5 V 電源消耗 60 mA,提供 92 dB (典型值)、2400 Hz 的聲響。此元件所需的驅動電路也很簡單:涵蓋一個單一電晶體,能由軟體控制的數位輸出引腳開啟和關閉,以產生預期的頻率和時間模式的方波 (圖 3)。

圖 3:跨頻譜磁性蜂鳴器 CT-1205H-SMT-TR 並非自激元件,但還是能以簡單的方波在預期的頻率下輕鬆驅動。(圖片來源:CUI Devices)

音訊過載:並非只是醫療裝置的問題

減少整體音訊數量是個好主意,並非只是為了避免屏蔽現象。即使一次只有發出一個聲音,通常消費型裝置的終端使用者還是會感到困惑。我的 2019 年 Subaru Outback 有至少 15 種不同的聲調模式,許多難以分辨。有些嗶嗶聲、鳴響、叮咚聲有明確的用途,例如頭燈未關,但還有很多聲響無法明白。當然,發出聲響時幾乎難以錄製,或讓它再響一次。我可以試著向經銷商說明發出的聲音,但他們大概也會沒有頭緒。

我甚至於上網查看是否有這些聲響的音訊檔案及其含意 (例如「叮叮咚咚」表示快要沒油了),但都徒勞無功。我也研究過針對這些車輛發出的聲音是否有 SAE 或 IEC 標準,類似於火車哨音和喇叭聲,但顯然沒有。

結論

使用壓電蜂鳴器、磁性蜂鳴器,甚至小型擴音器,您有各種可行的方式在產品中建立聲響,讓人想要將這個功能發揮到極致。但若要在產品中加入警報或聲響,多不一定代表好。雖然原則上,聲音能提供有用的用途,但太多卻會適得其反。所以,您在大肆使用前,務必以終端使用者的角度謹慎思考。順道一提,您如果找到汽車聲響的「解密」清單,請務必跟我說!

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關於作者

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Bill Schweber 是電子產品工程師,至今已撰寫三本有關電子通訊系統的教科書,以及數百篇技術文章、評論專欄,及產品特色介紹。他曾擔任 EE Times 的多個特定主題網站的技術網站管理人,以及 EDN 的執行編輯和類比技術編輯。

在類比和混合式訊號 IC 領導廠商 Analog Devices, Inc. 任職期間,Bill 從事行銷溝通 (即公關) 職務,因此他在技術及公關職能兩個方面皆有實務經驗,能與媒體雙向交流公司產品、業務事例及傳遞訊息。

Bill 在加入 Analog 從事行銷溝通職務前,原在業界舉足輕重的技術期刊擔任副主編,也曾任職於該公司的產品行銷和應用工程團隊。在此之前,Bill 於 Instron Corp. 從事材料測試用機器控制的類比電路和電源電路設計以及系統整合。

他擁有麻薩諸塞大學電機工程碩士學位和哥倫比亞大學電機工程學士學位,為註冊專業工程師,並持有進階級業餘無線電執照。Bill 也曾就各類工程主題進行線上課程的規劃、撰寫及講授,包括 MOSFET 概論、ADC 的選擇以及驅動 LED。

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