Megtekintések: 213 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2019-09-05 Eredet: Telek
A piezoelektromos hangjelzőket széles körben használják különféle elektronikus eszközökben, például riasztókban, időzítőkben és elektronikus játékokban. Kompakt méretük, alacsony fogyasztásuk és nagy megbízhatóságuk miatt népszerű választás. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a piezoelektromos berregő hangképzésének mechanizmusát.
A piezoelektromos hangjelzők olyan eszközök, amelyek az elektromos energiát mechanikus rezgéssé alakítják, ami viszont hanghullámokat generál. A hangjelzők egy piezoelektromos kerámia korongból állnak, amely két fémelektróda között van elhelyezve. Amikor az elektródákra váltakozó feszültséget kapcsolnak, a lemez rezeg, hanghullámokat generálva.
A piezoelektromos hatás bizonyos anyagok azon képessége, hogy mechanikai igénybevétel hatására elektromos töltést generálnak, és fordítva. A piezoelektromos anyagok kristályszerkezete erősen rendezett és szimmetrikus. Ha az anyagot mechanikai erőhatásnak teszik ki, a kristályrács szimmetriája megbomlik, ami elektromos töltést eredményez.
A piezoelektromos hangjelzők egy piezoelektromos kerámia korongból állnak, amely egy fémlemezre van felszerelve. A fémlemez membránként működik, amely felerősíti a piezoelektromos tárcsa által keltett rezgéseket. Amikor az elektródákra váltakozó feszültséget kapcsolnak, a piezoelektromos korong gyorsan kitágul és összehúzódik, ami a fémlemez rezgését okozza. Ez a rezgés hanghullámokat generál, amelyeket a membrán felerősít és a környező levegőbe sugároz.
A piezoelektromos berregő által keltett hang frekvenciája és amplitúdója a kerámiakorong méretétől és alakjától, valamint az elektródákra adott váltakozó feszültség frekvenciájától és amplitúdójától függ. Általában a kisebb kerámia lemezek magasabb, míg a nagyobb lemezek alacsonyabb frekvenciákat produkálnak. Hasonlóképpen, a magasabb feszültségek nagyobb amplitúdókat produkálnak, ami erősebb hangokat eredményez.
A piezoelektromos hangjelzőknek két fő típusa van: önhajtású és külső hajtású. Az önvezérelt hangjelzők beépített oszcillátorral rendelkeznek, amely a piezoelektromos lemez meghajtásához szükséges váltakozó feszültséget állítja elő. A külső meghajtású hangjelzők külső oszcillátort igényelnek az AC feszültség biztosításához.
A piezoelektromos hangjelzőket számos alkalmazási területen használják, többek között:
Riasztások és időzítők
Elektronikus játékok
Autóipari figyelmeztető rendszerek
Orvosi eszközök
Háztartási gépek
A piezoelektromos hangjelzések számos előnnyel rendelkeznek a többi hanggenerátorhoz képest, többek között:
Kompakt méret
Alacsony energiafogyasztás
Magas megbízhatóság
Széles üzemi hőmérséklet tartomány
Alacsony elektromágneses interferencia
Számos előnyük ellenére a piezoelektromos hangjelzőknek vannak hátrányai is, többek között:
Korlátozott frekvenciatartomány
Korlátozott hangnyomásszint
Gyenge hangminőség
A piezoelektromos hangjelzők sokoldalú eszközök, amelyeket elektronikus alkalmazások széles körében használnak. A működésük mögött meghúzódó mechanizmus a piezoelektromos effektuson alapul, amely lehetővé teszi, hogy bizonyos anyagok elektromos energiát mechanikai rezgéssé alakítsanak át. A piezoelektromos hangjelzők mögött rejlő elvek megértésével a tervezők kiválaszthatják az alkalmazásuknak megfelelő hangjelzést, és optimalizálhatják annak teljesítményét.
A piezoelektromos membrán felépítése
A piezoelektromos hangelemnek piezoelektromos membránnal kell rendelkeznie.
Ez egy egyszerű szerkezet, amelyben egy piezoelektromos kerámia tapad a sárgaréz vagy nikkelötvözet fémlemezhez.
A piezo membránok hangképzésének mechanizmusa
Ha a piezoelektromos kerámiára feszültséget kapcsolunk, az a síkjában megnyúlik. Amikor feszültséget kapcsolunk a piezoelektromos membránra, mivel a fémlemez nincs megfeszítve, az (a) szerint meghajlik. Amikor az alkalmazott feszültség polaritását megfordítják, a piezoelektromos kerámia összezsugorodik, és a fémlemez az ellenkező oldalra hajlik, ahogy az a (b)-ben látható.
Amikor az alkalmazott feszültség iránya váltakozik, az (a) és (b) állapotok ismétlődnek, és a (c) szerint hanghullámok keletkeznek a levegőben.
