Pietsosähköisen summerisen äänen mekanismi

Pietsosähköisiä summereita käytetään laajasti erilaisissa elektronisissa laitteissa, kuten hälytyksissä, ajastimissa ja elektronisissa leluissa. Ne ovat suosittu valinta kompaktin koon, pienen virrankulutuksen ja korkean luotettavuuden vuoksi. Tässä artikkelissa tutkimme mekanismia äänen muodostumisen takana pietsosähköisissä summereissa.

Esittely

Pietsosähköiset summerit ovat laitteita, jotka muuttavat sähköenergiaa mekaanisiksi värähtelyiksi, jotka puolestaan ​​tuottavat ääniaaltoja. Buzzers koostuvat pietsosähköisestä keraamisesta levystä, joka on kerrostettu kahden metallielektrodin väliin. Kun elektrodiin levitetään vaihtojännite, levy värähtelee, tuottaen ääniaaltoja.

Pietsosähköinen  vaikutus

Pietsosähköinen vaikutus on tiettyjen materiaalien kyky tuottaa sähkövaraus vasteena mekaaniselle rasitukselle ja päinvastoin. Pietsosähköiset materiaalit ovat kiteinen rakenne, joka on erittäin järjestetty ja symmetrinen. Kun materiaali altistetaan mekaaniselle voimalle, kidehilan symmetria on häiriintynyt, mikä johtaa sähkövarauksen muodostumiseen.

Pietsosähköisten summerien toimintaperiaate

Pietsosähköiset summerit koostuvat pietsosähköisistä keraamisista levyistä, jotka on asennettu metallilevylle. Metallilevy toimii kalvona, joka vahvistaa pietsosähköisen levyn tuottamia värähtelyjä. Kun elektrodiin levitetään vaihtojännite, pietsosähköinen levy laajenee ja supistuu nopeasti aiheuttaen metallilevyn värähtelyn. Tämä tärinä tuottaa ääniaaltoja, jotka monistetaan kalvolla ja säteilee ympäröivään ilmaan.

Taajuus ja amplitudi

Pietsoelektrisen summerin tuottaman äänen taajuus ja amplitudi riippuvat keraamisen levyn koosta ja muodosta sekä elektrodeihin kohdistetun vaihtojännitteen taajuudesta ja amplitudista. Yleensä pienemmät keraamiset levyt tuottavat korkeampia taajuuksia, kun taas suuret levyt tuottavat alhaisempia taajuuksia. Samoin korkeammat jännitteet tuottavat suurempia amplitudeja, mikä johtaa kovempiin ääniin.

Tyypit pietsosähköiset summerit

Pietsosähköisiä summereita on kahta päätyyppiä: itsevetoisia ja ulkoisesti ajavia. Itsevetoisissa summereissa on sisäänrakennettu oskillaattori, joka tuottaa AC-jännitteen, jota tarvitaan pietsosähköisen levyn ohjaamiseen. Ulkoisesti ajavat summerit vaativat ulkoisen oskillaattorin vaihtojännitteen aikaansaamiseksi.

Pietsosähköisten summerien sovellukset

Pietsosähköisiä summereita käytetään monissa sovelluksissa, mukaan lukien:

• Hälytykset ja ajastimet

• Elektroniset lelut

• Autoteollisuuden varoitusjärjestelmät

• Lääkinnälliset laitteet

• Kodinkoneet

  
  

Pietsosähköisten summerien edut

Pietsosähköiset summerit tarjoavat useita etuja muun tyyppisiin äängeneraattoreihin, mukaan lukien:

• Kompakti

• Alhainen virrankulutus

• Korkea luotettavuus

• Laaja käyttölämpötila -alue

• Matalat sähkömagneettiset häiriöt

  
  

Pietsosähköisten summerien haitat

Monista eduistaan ​​huolimatta pietsosähköiset summerit ovat myös joitain haittoja, mukaan lukien:

• Rajoitettu taajuusalue

• Rajoitettu äänenpainetaso

• Huono äänenlaatu

  
  

Johtopäätös

Pietsosähköiset summerit ovat monipuolisia laitteita, joita käytetään monissa elektronisissa sovelluksissa. Niiden toiminnan taustalla oleva mekanismi perustuu pietsosähköiseen vaikutukseen, jonka avulla tietyt materiaalit voivat muuntaa sähköenergiaa mekaanisiksi värähtelyiksi. Ymmärtämällä pietsosähköisten summerien taustalla olevat periaatteet suunnittelijat voivat valita oikean tyyppisen summerin soveltamiseen ja optimoida sen suorituskyvyn.

Pietsosähköisen kalvon rakenne

Pietsosähköisellä äänielementillä on oltava pietsosähköinen kalvo.

Tämä on yksinkertainen rakenne, jossa pietsosähköinen keraaminen tarttuu messinkiin tai nikkeli -seosmetallilevyyn.

Pietsokalvojen äänen tuottamismekanismi

Kun jännite levitetään pietsosähköiseen keraamiseen, se ulottuu tasoonsa. Kun levitetään jännite pietsosähköiseen kalvoon, koska metallilevy ei ole venytetty, se on taivutettu, kuten kohdassa (a) on esitetty. Kun käytetyn jännitteen napaisuus käännetään, pietsosähköinen keraaminen kutistuu ja metallilevy taivutetaan kohti vastakkaista puolta, kuten kohdassa (b) on esitetty.

Kun käytetyn jännitteen suunta vuorottelee, (a): n ja (b): n tilat toistetaan ja kuten kohdassa (c) esitetään, ilmassa syntyy ääniaaltoja.