Meccanismo del suono del cicalino piezoelettrico

I cicalini piezoelettrici sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi elettronici come allarmi, timer e giocattoli elettronici. Sono una scelta popolare grazie alle dimensioni compatte, al basso consumo di energia e ad alta affidabilità. In questo articolo, esploreremo il meccanismo dietro la generazione di suono nei cicalini piezoelettrici.

Introduzione

I cicalini piezoelettrici sono dispositivi che convertono l'energia elettrica in vibrazioni meccaniche, che a loro volta generano onde sonore. I cicalini sono costituiti da un disco ceramico piezoelettrico che è inserito tra due elettrodi metallici. Quando viene applicata una tensione CA agli elettrodi, il disco vibra, generando onde sonore.

piezoelettrico Effetto

L'effetto piezoelettrico è la capacità di alcuni materiali di generare una carica elettrica in risposta alla sollecitazione meccanica e viceversa. I materiali piezoelettrici hanno una struttura cristallina altamente ordinata e simmetrica. Quando il materiale è sottoposto a una forza meccanica, la simmetria del reticolo cristallino viene interrotta, con conseguente generazione di una carica elettrica.

Principio di lavoro dei cicalini piezoelettrici

I cicalini piezoelettrici sono costituiti da un disco ceramico piezoelettrico montato su una piastra metallica. La piastra metallica funge da diaframma, che amplifica le vibrazioni generate dal disco piezoelettrico. Quando viene applicata una tensione CA agli elettrodi, il disco piezoelettrico si espande e contrae rapidamente, causando la vibrazione della piastra metallica. Questa vibrazione genera onde sonore, che sono amplificate dal diaframma e irradiate nell'aria circostante.

Frequenza e ampiezza

La frequenza e l'ampiezza del suono generato da un cicalino piezoelettrico dipendono dalle dimensioni e dalla forma del disco ceramico, nonché dalla frequenza e dall'ampiezza della tensione CA applicata agli elettrodi. Generalmente, dischi ceramici più piccoli producono frequenze più elevate, mentre dischi più grandi producono frequenze più basse. Allo stesso modo, tensioni più elevate producono maggiori ampiezze, con conseguenti suoni più forti.

Tipi di cicalini piezoelettrici

Esistono due tipi principali di cicalini piezoelettrici: guidati da sé e guidati esternamente. I cicalini auto-guidati hanno un oscillatore incorporato che genera la tensione CA necessaria per guidare il disco piezoelettrico. I cicalini guidati esternamente richiedono un oscillatore esterno per fornire la tensione CA.

Applicazioni di cicalini piezoelettrici

I cicalini piezoelettrici sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Allarmi e timer

• Giocattoli elettronici

• Sistemi di avvertimento automobilistici

• Dispositivi medici

• Elettrodomestici

  
  

Vantaggi dei cicalini piezoelettrici

I cicalini piezoelettrici offrono diversi vantaggi rispetto ad altri tipi di generatori sonori, tra cui:

• Dimensione compatta

• Basso consumo energetico

• Alta affidabilità

• Ampia intervallo di temperatura di funzionamento

• Bassa interferenza elettromagnetica

  
  

Svantaggi dei cicalini piezoelettrici

Nonostante i loro numerosi vantaggi, anche i cicalini piezoelettrici hanno alcuni svantaggi, tra cui:

• Intervallo di frequenza limitato

• Livello di pressione del suono limitato

• Scarsa qualità del suono

  
  

Conclusione

I cicalini piezoelettrici sono dispositivi versatili che vengono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni elettroniche. Il meccanismo alla base del loro funzionamento si basa sull'effetto piezoelettrico, che consente a alcuni materiali di convertire l'energia elettrica in vibrazioni meccaniche. Comprendendo i principi dietro i cicalini piezoelettrici, i progettisti possono scegliere il giusto tipo di cicalino per la loro applicazione e ottimizzarne le prestazioni.

Struttura del diaframma piezoelettrico

L'elemento sonoro piezoelettrico deve avere un diaframma piezoelettrico.

Questa è una struttura semplice in cui una ceramica piezoelettrica aderisce alla piastra di metallo in lega in ottone o in nichel.

Meccanismo di produzione del suono per i diaframmi piezolesi

Quando viene applicata una tensione alla ceramica piezoelettrica, si estende sul suo piano. Quando viene applicata una tensione al diaframma piezoelettrico, poiché la piastra metallica non viene allungata, viene piegata come mostrato in (a). Quando la polarità della tensione applicata viene invertita, la ceramica piezoelettrica si restringe e la piastra metallica è piegata verso il lato opposto, come mostrato in (B).

Quando la direzione della tensione applicata si alterna, gli stati di (a) e (b) vengono ripetuti e, come mostrato in (c), le onde sonore vengono generate nell'aria.