آلية صوت الجرس الكهروضغطي

تُستخدم الطنانات الكهرضغطية على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المختلفة مثل أجهزة الإنذار وأجهزة ضبط الوقت والألعاب الإلكترونية. إنها خيار شائع نظرًا لحجمها الصغير واستهلاكها المنخفض للطاقة وموثوقيتها العالية. في هذه المقالة، سوف نستكشف الآلية الكامنة وراء توليد الصوت في الطنانات الكهرضغطية.

مقدمة

الطنانات الكهرضغطية هي أجهزة تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية، والتي بدورها تولد موجات صوتية. تتكون الجرس من قرص سيراميكي كهروضغطي يقع بين قطبين كهربائيين معدنيين. عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على الأقطاب الكهربائية، يهتز القرص، ويولد موجات صوتية.

كهرضغطية تأثير

التأثير الكهرضغطي هو قدرة بعض المواد على توليد شحنة كهربائية استجابة للضغط الميكانيكي، والعكس صحيح. تحتوي المواد الكهرضغطية على بنية بلورية مرتبة للغاية ومتناسقة. عندما تتعرض المادة لقوة ميكانيكية، يتعطل تناسق الشبكة البلورية، مما يؤدي إلى توليد شحنة كهربائية.

مبدأ عمل الطنانات الكهروضغطية

تتكون الطنانات الكهرضغطية من قرص سيراميكي كهرضغطي مثبت على لوحة معدنية. تعمل اللوحة المعدنية كحاجز يعمل على تضخيم الاهتزازات الناتجة عن القرص الكهرضغطي. عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على الأقطاب الكهربائية، يتوسع القرص الكهرضغطي وينكمش بسرعة، مما يتسبب في اهتزاز اللوحة المعدنية. يولد هذا الاهتزاز موجات صوتية يتم تضخيمها بواسطة الحجاب الحاجز وتشعها في الهواء المحيط.

التردد والسعة

يعتمد تردد وسعة الصوت الناتج عن الجرس الكهرضغطي على حجم وشكل القرص الخزفي، بالإضافة إلى تردد وسعة جهد التيار المتردد المطبق على الأقطاب الكهربائية. بشكل عام، تنتج الأقراص الخزفية الأصغر ترددات أعلى، بينما تنتج الأقراص الأكبر حجمًا ترددات أقل. وبالمثل، تنتج الفولتية الأعلى سعة أكبر، مما يؤدي إلى أصوات أعلى.

أنواع الطنانات الكهرضغطية

هناك نوعان رئيسيان من الطنانات الكهرضغطية: ذاتية القيادة ومدفوعة خارجيًا. تحتوي أجهزة الإنذار ذاتية القيادة على مذبذب مدمج يولد جهد التيار المتردد المطلوب لتشغيل القرص الكهرضغطي. تتطلب أجهزة الإنذار الخارجية مذبذبًا خارجيًا لتوفير جهد التيار المتردد.

تطبيقات الطنانات الكهروضغطية

تُستخدم الطنانات الكهرضغطية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• أجهزة الإنذار والموقتات

• الألعاب الإلكترونية

• أنظمة إنذار السيارات

• الأجهزة الطبية

• الأجهزة المنزلية

  
  

مزايا الطنانات الكهرضغطية

توفر الطنانات الكهرضغطية العديد من المزايا مقارنة بالأنواع الأخرى من مولدات الصوت، بما في ذلك:

• حجم صغير

• انخفاض استهلاك الطاقة

• موثوقية عالية

• نطاق درجة حرارة التشغيل واسعة

• انخفاض التداخل الكهرومغناطيسي

  
  

عيوب الطنانة الكهروضغطية

على الرغم من مميزاتها العديدة، فإن الطنانات الكهروضغطية لها أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك:

• نطاق التردد محدود

• مستوى ضغط الصوت محدود

• جودة صوت سيئة

  
  

خاتمة

الطنانات الكهرضغطية هي أجهزة متعددة الاستخدامات تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية. تعتمد الآلية الكامنة وراء عملها على التأثير الكهرضغطي، الذي يسمح لبعض المواد بتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية. من خلال فهم المبادئ الكامنة وراء الطنانة الكهربائية الانضغاطية، يمكن للمصممين اختيار النوع المناسب من الطنانة لتطبيقاتهم وتحسين أدائها.

هيكل الحجاب الحاجز الكهرضغطية

يجب أن يحتوي عنصر الصوت الكهرضغطي على غشاء كهرضغطي.

هذا هيكل بسيط يلتصق فيه السيراميك الكهرضغطي بصفيحة معدنية من النحاس أو سبائك النيكل.

آلية إنتاج الصوت للأغشية الانضغاطية

عندما يتم تطبيق الجهد على السيراميك الكهرضغطي، فإنه يمتد في مستواه. عندما يتم تطبيق الجهد على الحجاب الحاجز الكهروضغطي، بما أن اللوحة المعدنية غير ممتدة، فإنها تنحني كما هو موضح في (أ). عندما يتم عكس قطبية الجهد المطبق، يتقلص السيراميك الكهرضغطي وتنحني اللوحة المعدنية نحو الجانب المقابل كما هو موضح في (ب).

عندما يتناوب اتجاه الجهد المطبق، تتكرر الحالتان (أ) و(ب)، وكما هو موضح في (ج)، تتولد موجات صوتية في الهواء.