Механізм гуку п'езаэлектрычнага зуммера

П'езаэлектрычныя зуммеры шырока выкарыстоўваюцца ў розных электронных прыладах, такіх як будзільнікі, таймеры і электронныя цацкі. Яны карыстаюцца папулярнасцю дзякуючы сваім кампактным памерам, нізкаму энергаспажыванню і высокай надзейнасці. У гэтым артыкуле мы вывучым механізм стварэння гуку ў п'езаэлектрычных гукавых сігналах.

Уводзіны

П'езаэлектрычныя зуммеры - гэта прылады, якія пераўтвараюць электрычную энергію ў механічныя ваганні, якія, у сваю чаргу, ствараюць гукавыя хвалі. Зумеры складаюцца з п'езаэлектрычнага керамічнага дыска, які заціснуты паміж двума металічнымі электродамі. Калі на электроды падаецца пераменнае напружанне, дыск вібруе, ствараючы гукавыя хвалі.

П'езаэлектрычны  эфект

П'езаэлектрычны эфект - гэта здольнасць некаторых матэрыялаў ствараць электрычны зарад у адказ на механічнае ўздзеянне, і наадварот. П'езаэлектрычныя матэрыялы маюць крышталічную структуру, якая з'яўляецца высокаўпарадкаванай і сіметрычнай. Калі матэрыял падвяргаецца механічнай сіле, сіметрыя крышталічнай рашоткі парушаецца, у выніку чаго ўзнікае электрычны зарад.

Прынцып працы п'езаэлектрычных зуммераў

П'езаэлектрычныя зуммеры складаюцца з п'езаэлектрычнага керамічнага дыска, які ўсталяваны на металічнай пласціне. Металічная пласціна дзейнічае як дыяфрагма, якая ўзмацняе вібрацыі, якія ствараюцца п'езаэлектрычным дыскам. Калі на электроды падаецца пераменнае напружанне, п'езаэлектрычны дыск хутка пашыраецца і сціскаецца, прымушаючы металічную пласціну вібраваць. Гэтая вібрацыя стварае гукавыя хвалі, якія ўзмацняюцца дыяфрагмай і выпраменьваюцца ў навакольнае паветра.

Частата і амплітуда

Частата і амплітуда гуку, які ствараецца п'езаэлектрычным зумерам, залежаць ад памеру і формы керамічнага дыска, а таксама ад частаты і амплітуды пераменнага напружання, якое падаецца на электроды. Як правіла, керамічныя дыскі меншага памеру ствараюць больш высокія частоты, а дыскі большага памеру - больш нізкія частоты. Сапраўды гэтак жа больш высокія напружання ствараюць большыя амплітуды, што прыводзіць да больш гучных гукаў.

Віды п'езаэлектрычных зуммераў

Існуе два асноўных тыпу п'езаэлектрычных зумераў: з самакіраваннем і з вонкавым прывадам. Аўтаномныя зуммеры маюць убудаваны асцылятар, які генеруе напружанне пераменнага току, неабходнае для кіравання п'езаэлектрычным дыскам. Зумеры з знешнім кіраваннем патрабуюць знешняга асцылятара для забеспячэння напружання пераменнага току.

Прымяненне п'езаэлектрычных зуммераў

П'езаэлектрычныя зуммеры выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне прымянення, у тым ліку:

• Будзільнікі і таймеры

• Электронныя цацкі

• Аўтамабільныя сістэмы папярэджання

• Медыцынскія прылады

• Бытавая тэхніка

  
  

Перавагі п'езаэлектрычных зумераў

П'езаэлектрычныя зуммеры маюць некалькі пераваг перад іншымі тыпамі генератараў гуку, у тым ліку:

• Кампактныя памеры

• Нізкае энергаспажыванне

• Высокая надзейнасць

• Шырокі дыяпазон працоўных тэмператур

• Нізкія электрамагнітныя перашкоды

  
  

Недахопы п'езаэлектрычных зумераў

Нягледзячы на ​​мноства пераваг, п'езаэлектрычныя зуммеры таксама маюць некаторыя недахопы, у тым ліку:

• Абмежаваны дыяпазон частот

• Абмежаваны ўзровень гукавога ціску

• Дрэнная якасць гуку

  
  

Заключэнне

П'езаэлектрычныя зуммеры - гэта ўніверсальныя прылады, якія выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне электронных прыкладанняў. Механізм іх працы заснаваны на п'езаэлектрычным эфекце, які дазваляе некаторым матэрыялам пераўтвараць электрычную энергію ў механічныя ваганні. Разумеючы прынцыпы п'езаэлектрычных зуммераў, дызайнеры могуць выбраць правільны тып зуммера для свайго прымянення і аптымізаваць яго працу.

Будова п'езаэлектрычнай дыяфрагмы

П'езаэлектрычны гукавы элемент павінен мець п'езаэлектрычную дыяфрагму.

Гэта простая структура, у якой п'езаэлектрычная кераміка прылягае да металічнай пласціны з латуні або нікелевага сплаву.

Механізм атрымання гуку для п'езадыяфрагм

Калі на п'езаэлектрычную кераміку падаецца напружанне, яна пашыраецца ў сваёй плоскасці. Калі на п'езаэлектрычную дыяфрагму падаецца напружанне, паколькі металічная пласціна не расцягваецца, яна згінаецца, як паказана на (а). Калі палярнасць прыкладзенага напружання змяняецца, п'езаэлектрычная кераміка сціскаецца, і металічная пласціна згінаецца ў процілеглы бок, як паказана на (b).

Калі кірунак прыкладзенага напружання змяняецца, стану (a) і (b) паўтараюцца, і, як паказана ў (c), у паветры ўзнікаюць гукавыя хвалі.