Пьезоэлектрлік дыбыстық сигнал беру механизмі

Пьезоэлектрлік сигналдар дабылдар, таймерлер және электронды ойыншықтар сияқты түрлі электронды құрылғыларда кеңінен қолданылады. Олар шағын көлеміне, қуатты тұтынуға және жоғары сенімділікке байланысты танымал таңдау. Бұл мақалада біз пьезоэлектрлік сигналдардағы дыбыс шығаратын механизмді зерттейміз.

Кіріспе

Пьезоэлектрлік сигналдар - бұл электр энергиясын механикалық тербелістерге айналдыратын құрылғылар, ол өз кезегінде дыбыстық толқындар шығарады. Дыбыстық сигналдар екі металл электродтың арасында сландиялық пьезоэлектрлік церамикалық дискіден тұрады. Электродтарға токтың кернеуі қолданылатын кезде, дискі дыбыстық толқындар пайда болады.

Пьезоэлектрлік  әсер

Пьезоэлектрлік әсер белгілі бір материалдардың механикалық кернеуге және керісінше электр ақысының пайда болу қабілеті болып табылады. Пьезоэлектрлік материалдарда кристалды құрылымы бар, олар өте тапсырыс беріліп, симметриялы. Материал механикалық күшке ұшыраған кезде, кристалл торының симметриясы бұзылады, нәтижесінде электр ақы пайда болады.

Пьезоэлектрлік сигналдардың жұмыс принципі

Пьезоэлектрлік сигналдар металл тақтайға орнатылған пьезоэлектрлік церамикалық дискіден тұрады. Металл табақ диафрагма ретінде әрекет етеді, ол пьезоэлектрлік диск шығарған дірілдерді күшейтеді. Айнымалы токтың кернеуі электродтарға қолданылатын кезде, пьезоэлектрлік диск тез кеңейеді және тез арада келісімшарттар жасайды, металл тақтайшаны дірілдейді. Бұл діріл дыбыстық толқындарды тудырады, оларды диафрагма күшейтеді және қоршаған ауада сәулелендіреді.

Жиілік және амплитудасы

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналмен пайда болған дыбыстың жиілігі мен амплитудасы керамикалық дискінің мөлшері мен пішініне, сондай-ақ электродтарға қолданылатын ток кернеуінің жиілігі мен амплитудасына байланысты. Жалпы, кіші керамикалық дискілер жоғары жиіліктерді шығарады, ал үлкен дискілер төменгі жиіліктер шығарады. Сол сияқты, жоғары кернеулер үлкен амплитудалар шығарады, нәтижесінде қатты дыбыстар пайда болады.

Пьезоэлектрлік сигналдардың түрлері

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың екі негізгі түрі бар: өзін-өзі басқаратын және сыртқы басқарылатын. Өздігінен басқарылатын дыбыстық сигналдарда пьезоэлектрлік дискіні басқару үшін қажетті токтың кернеуін жасайтын кірістірілген осциллятор бар. Сыртқы басқарылатын дыбыстық сигналдар айнымалы кернеуді қамтамасыз ету үшін сыртқы осцилляторды қажет етеді.

Пьезоэлектрлік сигналдардың қосымшалары

Пьезоэлектрлік сигналдар көптеген қосымшаларда қолданылады, соның ішінде:

• Дабылдар мен таймерлер

• Электрондық ойыншықтар

• Автомобильді ескерту жүйелері

• Медициналық құрылғылар

• Тұрмыстық техника

  
  

Пьезоэлектрлік сигналдардың артықшылықтары

Пьезоэлектрлік сигналдар басқа дыбыстық генераторлардың бірнеше артықшылықтарын ұсынады, соның ішінде:

• Шағын өлшем

• Аз қуатты тұтыну

• Жоғары сенімділік

• Кең жұмыс температурасының диапазоны

• Төмен электромагниттік кедергілер

  
  

Пьезоэлектрлік сигналдардың кемшіліктері

Көптеген артықшылықтарына қарамастан, пьезоэлектрлік сигналдарда кейбір кемшіліктер бар, соның ішінде:

• Шектеулі жиілік диапазоны

• Дыбыс қысымының шектеулі деңгейі

• Дыбыс сапасы нашар

  
  

Қорытынды

Пьезоэлектрлік сигналдар - кең электронды қосымшаларда қолданылатын жан-жақты құрылғылар. Олардың жұмысының артындағы механизм пьезоэлектрлік әсерге негізделген, бұл белгілі бір материалдар электр энергиясын механикалық тербелістерге айналдыруға мүмкіндік береді. Пьезоэлектрлік сигналдардың принциптерін түсіну арқылы дизайнерлер оларды қолдану үшін дұрыс дыбыстық түрін таңдай алады және оның өнімділігін оңтайландыруы мүмкін.

Пьезоэлектрлік диафрагманың құрылымы

Пьезоэлектрлік дыбыс элементінде пьезоэлектрлік диафрагма болуы керек.

Бұл қарапайым құрылым, оның ішінде пьезоэлектрлік қыш бұйымдар жезге немесе никельмен жасалған металл плиталарын ұстанады.

Пьезо диафрагмаларына арналған дыбыс шығару механизмі

Пьезоэлектрлік керамикаға кернеу қолданылған кезде, ол ұшаққа созылады. Пьезоэлектрлік диафрагмаға кернеу қолданылған кезде, металл пластинасы созылмағандықтан, ол (A) көрсетілгендей иіліп тұрады. Қолданылған кернеудің полярлығы өзгерген кезде, пьезоэлектрлік церамика және металл тақтайшалар (b) -де көрсетілгендей қарама-қарсы жаққа бүгілген.

Қолданылған кернеудің бағыты қолданылған кезде, (а) және (b) күйі қайталанады және (с) көрсетілгендей, (с) -де көрсетілгендей, дыбыстық толқындар ауада пайда болады.