آلية صوت الجرس الكهروضوئي

تستخدم صناديق Piezoelectric على نطاق واسع في أجهزة إلكترونية مختلفة مثل الإنذارات والوقت والألعاب الإلكترونية. إنها خيار شائع بسبب حجمها المدمج ، واستهلاك الطاقة المنخفض ، وموثوقية عالية. في هذه المقالة ، سوف نستكشف الآلية الكامنة وراء توليد الصوت في صناديق كهروضوئية.

مقدمة

صناديق Piezoelectric هي أجهزة تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية ، والتي بدورها تولد موجات صوتية. يتكون الصيادون من قرص سيراميك كهرو كإجهادي محصور بين قطبين معدنيين. عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على الأقطاب الكهربائية ، يهتز القرص ، ويولد موجات صوتية.

كهروضوئي تأثير

التأثير الكهروضوئي هو قدرة بعض المواد على توليد شحنة كهربائية استجابة للإجهاد الميكانيكي ، والعكس صحيح. المواد الكهروإجهادية لها بنية بلورية مرتبة للغاية ومتماثلة. عندما تتعرض المادة لقوة ميكانيكية ، يتم تعطيل تناظر الشبكة البلورية ، مما يؤدي إلى توليد شحنة كهربائية.

مبدأ العمل من صناديق الكهروضوئية

تتكون صناديق Piezoelectric من قرص سيراميك كهروضوي مثبت على طبق معدني. تعمل اللوحة المعدنية كحاجز ، مما يضخّم الاهتزازات الناتجة عن القرص الكهروضوئي. عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على الأقطاب الكهربائية ، يتوسع القرص الكهروإجهادي ويتقلص بسرعة ، مما يتسبب في اهتزاز اللوحة المعدنية. يولد هذا الاهتزاز موجات صوتية ، والتي يتم تضخيمها بواسطة الحجاب الحاجز وتشع في الهواء المحيط.

التردد والسعة

يعتمد تواتر وسعة الصوت الناتجة عن الجرس الكهروضوئي على حجم وشكل القرص الخزفي ، بالإضافة إلى تواتر وسعة جهد التيار المتردد المطبقة على الأقطاب الكهربائية. بشكل عام ، تنتج أقراص السيراميك الأصغر ترددات أعلى ، في حين أن الأقراص الكبيرة تنتج ترددات أقل. وبالمثل ، فإن الفولتية الأعلى تنتج سعة أكبر ، مما يؤدي إلى أصوات أعلى.

أنواع صناديق كهروضوئية

هناك نوعان رئيسيان من صناديق الكهروضوئية: مدفوعة ذاتيا ومدفوعة خارجيا. تحتوي صناديق الحركية ذاتية على مذبذب مدمج يولد جهد التيار المتردد المطلوب لقيادة القرص الكهروإجهادي. تتطلب صناديق الدافع خارجيًا مذبذبًا خارجيًا لتوفير جهد التيار المتردد.

تطبيقات صيادين كهروضوئية

يتم استخدام صناديق الكهروضوئية في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك:

• الإنذارات والوقت

• الألعاب الإلكترونية

• أنظمة تحذير السيارات

• الأجهزة الطبية

• الأجهزة المنزلية

  
  

مزايا صناديق كهروضوئية

تقدم صناديق Piezoelectric العديد من المزايا على أنواع أخرى من مولدات الصوت ، بما في ذلك:

• حجم مضغوط

• استهلاك الطاقة المنخفض

• موثوقية عالية

• نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع

• تدخل كهرومغناطيسي منخفض

  
  

عيوب صناديق كهروضوئية

على الرغم من مزاياها العديدة ، فإن صناديق الكهرضجة لديها أيضًا بعض العيوب ، بما في ذلك:

• نطاق تردد محدود

• مستوى ضغط الصوت المحدود

• جودة الصوت الرديئة

  
  

خاتمة

صناديق Piezoelectric هي أجهزة متعددة الاستخدامات تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية. تعتمد الآلية الكامنة وراء عملها على تأثير كهرضغطية ، مما يسمح لبعض المواد بتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية. من خلال فهم المبادئ التي تقف وراء صناديق الكهروضوئية ، يمكن للمصممين اختيار النوع الصحيح من الجرس لتطبيقهم وتحسين أدائها.

هيكل الحجاب الحاجز الكهروإجهادي

يجب أن يكون لعنصر الصوت الكهروضوئي في حجاب الحاجز كهروضوئية.

هذا هيكل بسيط يلتزم فيه بيزويك كهرو كإجهادي إلى صفيحة معدنية من سبائك النحاس أو النيكل.

آلية إنتاج الصوت لحجاب الحاجز بيزو

عندما يتم تطبيق الجهد على السيراميك الكهروإجهادي ، فإنه يمتد في طائرته. عندما يتم تطبيق الجهد على الحجاب الحاجز الكهروضوئي ، نظرًا لأن اللوحة المعدنية لا تمتد ، فهي عازمة كما هو موضح في (أ). عندما يتم عكس قطبية الجهد المطبق ، تتقلص السيراميك الكهروضوئي ويتم عازمة الصفيحة المعدنية نحو الجانب الآخر كما هو موضح في (ب).

عندما يتم تكرار اتجاه البديل للجهد المطبق ، يتم تكرار حالات (أ) و (ب) ، وكما هو موضح في (ج) ، يتم إنشاء موجات الصوت في الهواء.