Katselukerrat: 213 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2019-09-05 Alkuperä: Sivusto
Pietsosähköisiä summereita käytetään laajalti erilaisissa elektronisissa laitteissa, kuten hälyttimissä, ajastimissa ja elektronisissa leluissa. Ne ovat suosittu valinta kompaktin koon, alhaisen virrankulutuksen ja korkean luotettavuuden vuoksi. Tässä artikkelissa tutkimme mekanismia äänen synnyttämisen takana pietsosähköisissä summereissa.
Pietsosähköiset summerit ovat laitteita, jotka muuttavat sähköenergian mekaanisiksi värähtelyiksi, jotka puolestaan synnyttävät ääniaaltoja. Summerit koostuvat pietsosähköisestä keraamisesta kiekosta, joka on asetettu kahden metallielektrodin väliin. Kun elektrodeihin syötetään vaihtovirtajännite, levy tärisee ja tuottaa ääniaaltoja.
Pietsosähköinen vaikutus on tiettyjen materiaalien kyky muodostaa sähkövaraus vastauksena mekaaniseen rasitukseen ja päinvastoin. Pietsosähköisten materiaalien kiderakenne on erittäin järjestetty ja symmetrinen. Kun materiaaliin kohdistuu mekaaninen voima, kidehilan symmetria häiriintyy, mikä johtaa sähkövarauksen muodostumiseen.
Pietsosähköiset summerit koostuvat pietsosähköisestä keraamisesta levystä, joka on asennettu metallilevylle. Metallilevy toimii kalvona, joka vahvistaa pietsosähköisen levyn synnyttämää värähtelyä. Kun elektrodeihin kohdistetaan vaihtovirtajännite, pietsosähköinen levy laajenee ja supistuu nopeasti aiheuttaen metallilevyn värähtelyn. Tämä värähtely synnyttää ääniaaltoja, joita kalvo vahvistaa ja säteilee ympäröivään ilmaan.
Pietsosähköisen summerin tuottaman äänen taajuus ja amplitudi riippuvat keraamisen levyn koosta ja muodosta sekä elektrodeihin syötetyn vaihtojännitteen taajuudesta ja amplitudista. Yleensä pienemmät keraamiset levyt tuottavat korkeampia taajuuksia, kun taas suuret levyt tuottavat matalampia taajuuksia. Vastaavasti korkeammat jännitteet tuottavat suurempia amplitudeja, mikä johtaa kovempiin ääniin.
Pietsosähköisiä summereita on kahta päätyyppiä: itseohjautuva ja ulkoisesti ohjattava. Itseohjautuvissa summereissa on sisäänrakennettu oskillaattori, joka tuottaa pietsosähköisen levyn käyttämiseen tarvittavan vaihtojännitteen. Ulkoisesti ohjatut summerit vaativat ulkoisen oskillaattorin vaihtojännitteen tuottamiseksi.
Pietsosähköisiä summereita käytetään monenlaisissa sovelluksissa, mukaan lukien:
Hälytykset ja ajastimet
Elektroniset lelut
Autojen varoitusjärjestelmät
Lääketieteelliset laitteet
Kodinkoneet
Pietsosähköiset summerit tarjoavat useita etuja muihin äänigeneraattoreihin verrattuna, mukaan lukien:
Kompakti koko
Pieni virrankulutus
Korkea luotettavuus
Laaja käyttölämpötila-alue
Pieni sähkömagneettinen häiriö
Monista eduistaan huolimatta pietsosähköisillä summereilla on myös joitain haittoja, kuten:
Rajoitettu taajuusalue
Rajoitettu äänenpainetaso
Huono äänenlaatu
Pietsosähköiset summerit ovat monipuolisia laitteita, joita käytetään monenlaisissa elektronisissa sovelluksissa. Niiden toiminnan taustalla oleva mekanismi perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen, jonka avulla tietyt materiaalit voivat muuttaa sähköenergiaa mekaanisiksi värähtelyiksi. Ymmärtämällä pietsosähköisten summerien taustalla olevat periaatteet suunnittelijat voivat valita sovellukseensa sopivan summerin ja optimoida sen suorituskyvyn.
Pietsosähköisen kalvon rakenne
Pietsosähköisessä äänielementissä on oltava pietsosähköinen kalvo.
Tämä on yksinkertainen rakenne, jossa pietsosähköinen keramiikka kiinnittyy messinki- tai nikkeliseoksesta valmistettuun metallilevyyn.
Äänen tuottomekanismi pietsokalvoille
Kun pietsosähköiseen keramiikkaan kohdistetaan jännite, se ulottuu tasossaan. Kun pietsosähköiseen kalvoon syötetään jännite, koska metallilevyä ei venytetä, se taivutetaan kohdan (a) mukaisesti. Kun syötetyn jännitteen napaisuus käännetään, pietsosähköinen keramiikka kutistuu ja metallilevy taipuu vastakkaiselle puolelle, kuten kohdassa (b) on esitetty.
Kun syötetyn jännitteen suunta vaihtuu, tilat (a) ja (b) toistuvat, ja kuten kohdassa (c) esitetään, ilmassa syntyy ääniaaltoja.
