Mekanisme for piezoelektrisk summerlyd

Piezoelektriske summer er mye brukt i ulike elektroniske enheter som alarmer, tidtakere og elektroniske leker. De er et populært valg på grunn av deres kompakte størrelse, lave strømforbruk og høye pålitelighet. I denne artikkelen vil vi utforske mekanismen bak generering av lyd i piezoelektriske summer.

Introduksjon

Piezoelektriske summer er enheter som konverterer elektrisk energi til mekaniske vibrasjoner, som igjen genererer lydbølger. Buzzerne består av en piezoelektrisk keramisk skive som er klemt mellom to metallelektroder. Når en AC-spenning påføres elektrodene, vibrerer platen og genererer lydbølger.

Piezoelektrisk  effekt

Den piezoelektriske effekten er evnen til visse materialer til å generere en elektrisk ladning som svar på mekanisk stress, og omvendt. Piezoelektriske materialer har en krystallinsk struktur som er svært ordnet og symmetrisk. Når materialet utsettes for en mekanisk kraft, blir symmetrien til krystallgitteret forstyrret, noe som resulterer i generering av en elektrisk ladning.

Arbeidsprinsipp for piezoelektriske summer

Piezoelektriske summer består av en piezoelektrisk keramisk skive som er montert på en metallplate. Metallplaten fungerer som en diafragma, som forsterker vibrasjonene som genereres av den piezoelektriske skiven. Når en AC-spenning påføres elektrodene, utvider den piezoelektriske platen seg og trekker seg raskt sammen, noe som får metallplaten til å vibrere. Denne vibrasjonen genererer lydbølger, som forsterkes av membranen og stråler ut i luften rundt.

Frekvens og amplitude

Frekvensen og amplituden til lyden som genereres av en piezoelektrisk summer avhenger av størrelsen og formen på den keramiske platen, samt frekvensen og amplituden til AC-spenningen som påføres elektrodene. Vanligvis produserer mindre keramiske plater høyere frekvenser, mens større plater produserer lavere frekvenser. På samme måte produserer høyere spenninger større amplituder, noe som resulterer i høyere lyder.

Typer piezoelektriske summer

Det er to hovedtyper av piezoelektriske summer: selvdrevne og eksternt drevne. Selvdrevne summer har en innebygd oscillator som genererer AC-spenningen som kreves for å drive den piezoelektriske skiven. Eksternt drevne summer krever en ekstern oscillator for å gi AC-spenningen.

Bruk av piezoelektriske summer

Piezoelektriske summer brukes i et bredt spekter av bruksområder, inkludert:

• Alarmer og tidtakere

• Elektroniske leker

• Varslingssystemer for biler

• Medisinsk utstyr

• Hvitevarer

  
  

Fordeler med piezoelektriske summer

Piezoelektriske summer gir flere fordeler i forhold til andre typer lydgeneratorer, inkludert:

• Kompakt størrelse

• Lavt strømforbruk

• Høy pålitelighet

• Bredt driftstemperaturområde

• Lite elektromagnetisk interferens

  
  

Ulemper med piezoelektriske summer

Til tross for deres mange fordeler, har piezoelektriske summer også noen ulemper, inkludert:

• Begrenset frekvensområde

• Begrenset lydtrykknivå

• Dårlig lydkvalitet

  
  

Konklusjon

Piezoelektriske summer er allsidige enheter som brukes i et bredt spekter av elektroniske applikasjoner. Mekanismen bak driften deres er basert på den piezoelektriske effekten, som lar visse materialer konvertere elektrisk energi til mekaniske vibrasjoner. Ved å forstå prinsippene bak piezoelektriske summer, kan designere velge riktig type summer for deres applikasjon og optimalisere ytelsen.

Struktur av piezoelektrisk diafragma

Det piezoelektriske lydelementet må ha en piezoelektrisk diafragma.

Dette er en enkel struktur der en piezoelektrisk keramikk fester seg til messing eller nikkellegering metallplate.

Mekanisme for å produsere lyd for piezomembraner

Når en spenning påføres den piezoelektriske keramikken, strekker den seg i planet. Når en spenning påføres den piezoelektriske diafragmaen, siden metallplaten ikke er strukket, bøyes den som vist i (a). Når polariteten til den påførte spenningen reverseres, krymper den piezoelektriske keramikken og metallplaten bøyes mot motsatt side som vist i (b).

Når retningen til den påtrykte spenningen veksler, gjentas tilstandene til (a) og (b), og som vist i (c), genereres lydbølger i luften.