Mekanisme af piezoelektrisk summer lyd

Piezoelektriske summere er vidt brugt i forskellige elektroniske enheder, såsom alarmer, timere og elektronisk legetøj. De er et populært valg på grund af deres kompakte størrelse, lavt strømforbrug og høj pålidelighed. I denne artikel vil vi udforske mekanismen bag genereringen af ​​lyd i piezoelektriske summere.

Indledning

Piezoelektriske summere er enheder, der omdanner elektrisk energi til mekaniske vibrationer, som igen genererer lydbølger. Summererne består af en piezoelektrisk keramisk disk, der er klemt mellem to metalelektroder. Når en vekselstrømsspænding påføres elektroderne, vibrerer disken og genererer lydbølger.

Piezoelektrisk  effekt

Den piezoelektriske effekt er visse materialernes evne til at generere en elektrisk ladning som respons på mekanisk stress, og vice versa. Piezoelektriske materialer har en krystallinsk struktur, der er meget ordnet og symmetrisk. Når materialet udsættes for en mekanisk kraft, forstyrres krystalgitterets symmetri, hvilket resulterer i genereringen af ​​en elektrisk ladning.

Arbejdsprincippet for piezoelektriske sumrere

Piezoelektriske summere består af en piezoelektrisk keramisk disk, der er monteret på en metalplade. Metalpladen fungerer som en membran, der forstærker vibrationerne genereret af den piezoelektriske disk. Når en vekselstrømsspænding påføres elektroderne, udvides den piezoelektriske skive hurtigt og får hurtigt sammen, hvilket får metalpladen til at vibrere. Denne vibration genererer lydbølger, der forstærkes af membranen og udstråles i den omgivende luft.

Frekvens og amplitude

Frekvensen og amplituden af ​​lyden, der genereres af en piezoelektrisk summer, afhænger af størrelsen og formen på den keramiske skive, såvel som hyppigheden og amplituden af ​​den vekselstrømsspænding, der påføres elektroderne. Generelt producerer mindre keramiske diske højere frekvenser, mens større diske producerer lavere frekvenser. Tilsvarende producerer højere spændinger større amplituder, hvilket resulterer i højere lyde.

Typer af piezoelektriske summer

Der er to hovedtyper af piezoelektriske summere: selvdrevet og eksternt drevet. Selvdrevne summer har en indbygget oscillator, der genererer den vekselstrømsspænding, der kræves for at drive den piezoelektriske disk. Eksternt drevne summer kræver en ekstern oscillator for at tilvejebringe vekselstrømsspænding.

Anvendelser af piezoelektriske summer

Piezoelektriske summere bruges i en lang række applikationer, herunder:

• Alarmer og timere

• Elektronisk legetøj

• Automotive advarselssystemer

• Medicinsk udstyr

• Hjemmeapparater

  
  

Fordele ved piezoelektriske summere

Piezoelektriske summere tilbyder flere fordele i forhold til andre typer lydgeneratorer, herunder:

• Kompakt størrelse

• Lavt strømforbrug

• Høj pålidelighed

• Bred driftstemperaturområde

• Lav elektromagnetisk interferens

  
  

Ulemper ved piezoelektriske summer

På trods af deres mange fordele har piezoelektriske brummer også nogle ulemper, herunder:

• Begrænset frekvensområde

• Begrænset lydtrykniveau

• Dårlig lydkvalitet

  
  

Konklusion

Piezoelektriske summere er alsidige enheder, der bruges i en lang række elektroniske applikationer. Mekanismen bag deres operation er baseret på den piezoelektriske virkning, som gør det muligt for visse materialer at omdanne elektrisk energi til mekaniske vibrationer. Ved at forstå principperne bag piezoelektriske summere kan designere vælge den rigtige type summer til deres anvendelse og optimere dens ydeevne.

Struktur af piezoelektrisk membran

Det piezoelektriske lydelement skal have en piezoelektrisk membran.

Dette er en simpel struktur, hvor en piezoelektrisk keramisk klæber til messing eller nikkel legeringsmetalplade.

Mekanisme til produktion af lyd til piezo -membraner

Når der påføres en spænding på den piezoelektriske keramik, strækker den sig i sit plan. Når en spænding påføres den piezoelektriske membran, da metalpladen ikke er strakt, er den bøjet som vist i (a). Når polariteten af ​​den påførte spænding vendes, krymper den piezoelektriske keramiske keramiske, og metalpladen bøjes mod den modsatte side som vist i (b).

Når retningen af ​​den påførte spænding veksler, gentages tilstande af (a) og (b), og som vist i (c) genereres lydbølger i luften.