Aantal keren bekeken: 213 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 05-09-2019 Herkomst: Locatie
Piëzo-elektrische zoemers worden veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten, zoals alarmen, timers en elektronisch speelgoed. Ze zijn een populaire keuze vanwege hun compacte formaat, laag energieverbruik en hoge betrouwbaarheid. In dit artikel zullen we het mechanisme achter het genereren van geluid in piëzo-elektrische zoemers onderzoeken.
Piëzo-elektrische zoemers zijn apparaten die elektrische energie omzetten in mechanische trillingen, die op hun beurt geluidsgolven genereren. De zoemers bestaan uit een piëzo-elektrische keramische schijf die tussen twee metalen elektroden is ingeklemd. Wanneer er wisselspanning op de elektroden wordt gezet, trilt de schijf, waardoor geluidsgolven worden gegenereerd.
Het piëzo-elektrische effect is het vermogen van bepaalde materialen om een elektrische lading te genereren als reactie op mechanische spanning, en omgekeerd. Piëzo-elektrische materialen hebben een kristallijne structuur die zeer geordend en symmetrisch is. Wanneer het materiaal wordt onderworpen aan een mechanische kracht, wordt de symmetrie van het kristalrooster verstoord, waardoor een elektrische lading ontstaat.
Piëzo-elektrische zoemers bestaan uit een piëzo-elektrische keramische schijf die op een metalen plaat is gemonteerd. De metalen plaat fungeert als een diafragma, dat de trillingen versterkt die door de piëzo-elektrische schijf worden gegenereerd. Wanneer er een wisselspanning op de elektroden wordt aangelegd, zet de piëzo-elektrische schijf snel uit en samentrekt, waardoor de metalen plaat gaat trillen. Deze trilling genereert geluidsgolven, die door het middenrif worden versterkt en naar de omringende lucht worden uitgestraald.
De frequentie en amplitude van het geluid dat door een piëzo-elektrische zoemer wordt gegenereerd, zijn afhankelijk van de grootte en vorm van de keramische schijf, evenals van de frequentie en amplitude van de wisselspanning die op de elektroden wordt aangelegd. Over het algemeen produceren kleinere keramische schijven hogere frequenties, terwijl grotere schijven lagere frequenties produceren. Op dezelfde manier produceren hogere spanningen grotere amplitudes, wat resulteert in luidere geluiden.
Er zijn twee hoofdtypen piëzo-elektrische zoemers: zelfaangedreven en extern aangedreven. Zelfaangedreven zoemers hebben een ingebouwde oscillator die de wisselspanning genereert die nodig is om de piëzo-elektrische schijf aan te drijven. Extern aangedreven zoemers hebben een externe oscillator nodig om de wisselspanning te leveren.
Piëzo-elektrische zoemers worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder:
Alarmen en timers
Elektronisch speelgoed
Waarschuwingssystemen voor auto's
Medische apparaten
Huishoudelijke apparaten
Piëzo-elektrische zoemers bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere soorten geluidsgeneratoren, waaronder:
Compact formaat
Laag stroomverbruik
Hoge betrouwbaarheid
Groot bedrijfstemperatuurbereik
Lage elektromagnetische interferentie
Ondanks hun vele voordelen hebben piëzo-elektrische zoemers ook enkele nadelen, waaronder:
Beperkt frequentiebereik
Beperkt geluidsdrukniveau
Slechte geluidskwaliteit
Piëzo-elektrische zoemers zijn veelzijdige apparaten die in een breed scala aan elektronische toepassingen worden gebruikt. Het mechanisme achter hun werking is gebaseerd op het piëzo-elektrische effect, waardoor bepaalde materialen elektrische energie kunnen omzetten in mechanische trillingen. Door de principes achter piëzo-elektrische zoemers te begrijpen, kunnen ontwerpers het juiste type zoemer voor hun toepassing kiezen en de prestaties ervan optimaliseren.
Structuur van piëzo-elektrisch diafragma
Het piëzo-elektrische geluidselement moet een piëzo-elektrisch diafragma hebben.
Dit is een eenvoudige structuur waarbij een piëzo-elektrisch keramiek hecht aan een metalen plaat van messing of nikkellegering.
Mechanisme voor het produceren van geluid voor piëzo-diafragma's
Wanneer een spanning wordt aangelegd op het piëzo-elektrische keramiek, strekt het zich uit in zijn vlak. Wanneer er spanning wordt aangelegd op het piëzo-elektrische diafragma, wordt de metalen plaat gebogen, omdat deze niet wordt uitgerekt, zoals weergegeven in (a). Wanneer de polariteit van de aangelegde spanning wordt omgekeerd, krimpt het piëzo-elektrische keramiek en wordt de metalen plaat naar de andere kant gebogen, zoals weergegeven in (b).
Wanneer de richting van de aangelegde spanning wisselt, worden de toestanden van (a) en (b) herhaald, en zoals weergegeven in (c), worden geluidsgolven in de lucht gegenereerd.
