Mechanisme van piëzo -elektrisch zoemergeluid

Piëzo -elektrische zoemers worden veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten zoals alarmen, timers en elektronisch speelgoed. Ze zijn een populaire keuze vanwege hun compacte grootte, laag stroomverbruik en hoge betrouwbaarheid. In dit artikel zullen we het mechanisme achter het genereren van geluid in piëzo -elektrische zoemers onderzoeken.

Invoering

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 is ingeklemd tussen twee metalen elektroden. Wanneer een AC -spanning op de elektroden wordt toegepast, trilt de schijf en genereert geluidsgolven.

Piëzo -elektrisch  effect

Het piëzo -elektrische effect is het vermogen van bepaalde materialen om een ​​elektrische lading te genereren in reactie op mechanische stress en vice versa. Piëzo -elektrische materialen hebben een kristallijne structuur die sterk geordend en symmetrisch is. Wanneer het materiaal wordt onderworpen aan een mechanische kracht, wordt de symmetrie van het kristalrooster verstoord, wat resulteert in het genereren van een elektrische lading.

Werkprincipe van piëzo -elektrische zoemers

Piëzo -elektrische zoemers bestaan ​​uit een piëzo -elektrische keramische schijf die op een metalen plaat is gemonteerd. De metalen plaat werkt als een diafragma, dat de trillingen versterkt die worden gegenereerd door de piëzo -elektrische schijf. Wanneer een AC -spanning op de elektroden wordt toegepast, breidt de piëzo -elektrische schijf snel uit en samentrekt het, waardoor de metalen plaat trilt. Deze trilling genereert geluidsgolven, die worden versterkt door het diafragma en in de omringende lucht worden uitgestraald.

Frequentie en amplitude

De frequentie en amplitude van het geluid dat wordt gegenereerd door een piëzo -elektrische zoemer hangt af van de grootte en vorm van de keramische schijf, evenals de frequentie en amplitude van de AC -spanning die op de elektroden wordt toegepast. Over het algemeen produceren kleinere keramische schijven hogere frequenties, terwijl grotere schijven lagere frequenties produceren. Evenzo produceren hogere spanningen grotere amplitudes, wat resulteert in luidere geluiden.

Soorten piëzo -elektrische buzzers

Er zijn twee hoofdtypen piëzo-elektrische zoemers: zelfgestuurd en extern aangedreven. Zelfgestuurde zoemers hebben een ingebouwde oscillator die de AC-spanning genereert die nodig is om de piëzo-elektrische schijf aan te drijven. Extern aangedreven buzzers vereisen een externe oscillator om de AC -spanning te leveren.

Toepassingen van piëzo -elektrische zoemers

Piëzo -elektrische zoemers worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder:

• Alarmen en timers

• Elektronisch speelgoed

• Automotive waarschuwingssystemen

• Medische hulpmiddelen

• Thuisapparatuur

  
  

Voordelen van piëzo -elektrische zoemers

Piëzo -elektrische zoemers bieden verschillende voordelen ten opzichte van andere soorten geluidsgenerators, waaronder:

• Compact maat

• Laag stroomverbruik

• Hoge betrouwbaarheid

• Breed bedrijfstemperatuurbereik

• Lage elektromagnetische interferentie

  
  

Nadelen van piëzo -elektrische buzzers

Ondanks hun vele voordelen hebben piëzo -elektrische buzzers ook enkele nadelen, waaronder:

• Beperkte frequentiebereik

• Beperkt geluidsdrukniveau

• Slechte geluidskwaliteit

  
  

Conclusie

Piëzo -elektrische buzzers zijn veelzijdige apparaten die worden gebruikt in een breed scala van elektronische toepassingen. 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 kiezen voor hun toepassing 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 waarin een piëzo -elektrische keramiek hecht aan messing of nikkellegering metalen plaat.

Mechanisme van het produceren van geluid voor piëzo -diafragma's

Wanneer een spanning wordt toegepast op het piëzo -elektrische keramiek, strekt deze zich uit in zijn vlak. Wanneer een spanning wordt aangebracht op het piëzo -elektrische diafragma, omdat de metalen plaat niet is uitgerekt, wordt deze gebogen zoals weergegeven in (a). Wanneer de polariteit van de uitgeoefende spanning wordt omgekeerd, krimpt de piëzo -elektrische keramische krimp en wordt de metalen plaat gebogen naar de andere kant zoals getoond in (b).

Wanneer de richting van de toegepaste spanning afwisselt, worden de toestanden van (a) en (b) herhaald en zoals getoond in (c), worden geluidsgolven in de lucht gegenereerd.