Vues : 213 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2019-09-05 Origine : Site
Les buzzers piézoélectriques sont largement utilisés dans divers appareils électroniques tels que les alarmes, les minuteries et les jouets électroniques. Ils constituent un choix populaire en raison de leur taille compacte, de leur faible consommation d’énergie et de leur grande fiabilité. Dans cet article, nous explorerons le mécanisme à l’origine de la génération de sons dans les buzzers piézoélectriques.
Les buzzers piézoélectriques sont des dispositifs qui convertissent l’énergie électrique en vibrations mécaniques, qui génèrent à leur tour des ondes sonores. Les buzzers sont constitués d’un disque en céramique piézoélectrique pris en sandwich entre deux électrodes métalliques. Lorsqu'une tension alternative est appliquée aux électrodes, le disque vibre, générant des ondes sonores.
L'effet piézoélectrique est la capacité de certains matériaux à générer une charge électrique en réponse à une contrainte mécanique, et vice versa. Les matériaux piézoélectriques ont une structure cristalline hautement ordonnée et symétrique. Lorsque le matériau est soumis à une force mécanique, la symétrie du réseau cristallin est perturbée, entraînant la génération d’une charge électrique.
Les buzzers piézoélectriques sont constitués d'un disque piézoélectrique en céramique monté sur une plaque métallique. La plaque métallique agit comme un diaphragme qui amplifie les vibrations générées par le disque piézoélectrique. Lorsqu'une tension alternative est appliquée aux électrodes, le disque piézoélectrique se dilate et se contracte rapidement, provoquant la vibration de la plaque métallique. Cette vibration génère des ondes sonores qui sont amplifiées par le diaphragme et rayonnées dans l'air ambiant.
La fréquence et l'amplitude du son généré par un buzzer piézoélectrique dépendent de la taille et de la forme du disque en céramique, ainsi que de la fréquence et de l'amplitude de la tension alternative appliquée aux électrodes. Généralement, les disques en céramique plus petits produisent des fréquences plus élevées, tandis que les disques plus grands produisent des fréquences plus basses. De même, des tensions plus élevées produisent de plus grandes amplitudes, ce qui entraîne des sons plus forts.
Il existe deux principaux types de buzzers piézoélectriques : à entraînement automatique et à entraînement externe. Les buzzers autonomes sont dotés d'un oscillateur intégré qui génère la tension alternative nécessaire pour entraîner le disque piézoélectrique. Les buzzers à commande externe nécessitent un oscillateur externe pour fournir la tension alternative.
Les buzzers piézoélectriques sont utilisés dans une large gamme d'applications, notamment :
Alarmes et minuteries
Jouets électroniques
Systèmes d'avertissement automobiles
Dispositifs médicaux
Appareils électroménagers
Les buzzers piézoélectriques offrent plusieurs avantages par rapport aux autres types de générateurs sonores, notamment :
Taille compacte
Faible consommation d'énergie
Haute fiabilité
Large plage de températures de fonctionnement
Faible interférence électromagnétique
Malgré leurs nombreux avantages, les buzzers piézoélectriques présentent également certains inconvénients, notamment :
Gamme de fréquence limitée
Niveau de pression acoustique limité
Mauvaise qualité sonore
Les buzzers piézoélectriques sont des dispositifs polyvalents utilisés dans un large éventail d'applications électroniques. Le mécanisme de leur fonctionnement repose sur l’effet piézoélectrique, qui permet à certains matériaux de convertir l’énergie électrique en vibrations mécaniques. En comprenant les principes des buzzers piézoélectriques, les concepteurs peuvent choisir le type de buzzer adapté à leur application et optimiser ses performances.
Structure du diaphragme piézoélectrique
L'élément sonore piézoélectrique doit avoir un diaphragme piézoélectrique.
Il s'agit d'une structure simple dans laquelle une céramique piézoélectrique adhère à une plaque métallique en laiton ou en alliage de nickel.
Mécanisme de production de son pour les diaphragmes piézoélectriques
Lorsqu'une tension est appliquée à la céramique piézoélectrique, celle-ci s'étend dans son plan. Lorsqu'une tension est appliquée au diaphragme piézoélectrique, puisque la plaque métallique n'est pas étirée, elle est pliée comme indiqué en (a). Lorsque la polarité de la tension appliquée est inversée, la céramique piézoélectrique rétrécit et la plaque métallique est pliée vers le côté opposé, comme indiqué en (b).
Lorsque la direction de la tension appliquée alterne, les états de (a) et (b) se répètent et, comme le montre (c), des ondes sonores sont générées dans l'air.
