Mekanisme for piezoelektrisk summer lyd

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

Introduksjon

Piezoelektriske summer er enheter som konverterer elektrisk energi til mekaniske vibrasjoner, som igjen genererer lydbølger. Sumerne består av en piezoelektrisk keramisk plate som er klemt mellom to metallelektroder. Når en vekselstrømspenning påføres elektrodene, vibrerer platen og genererer lydbølger.

Piezoelektrisk  effekt

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

Arbeidsprinsippet for piezoelektriske summere

Piezoelektriske summere består av en piezoelektrisk keramisk plate som er montert på en metallplate. Metallplaten fungerer som en mellomgulv, som forsterker vibrasjonene generert av den piezoelektriske platen. Når en vekselstrømspenning påføres elektrodene, utvides den piezoelektriske platen og trekker seg raskt sammen, noe som får metallplaten til å vibrere. Denne vibrasjonen genererer lydbølger, som forsterkes av mellomgulvet og utstråles i den omkringliggende luften.

Frekvens og amplitude

Frekvensen og amplituden til lyden som genereres av en piezoelektrisk summer avhenger av størrelsen og formen på den keramiske skiven, så vel som frekvensen og amplituden til vekselstrømspenningen som er påført på elektrodene. Generelt produserer mindre keramiske plater høyere frekvenser, mens større plater produserer lavere frekvenser. Tilsvarende gir høyere spenninger større amplituder, noe som resulterer i høyere lyder.

Typer piezoelektriske summer

Det er to hovedtyper av piezoelektriske summere: selvdrevet og eksternt drevet. Selvdrevne summere har en innebygd oscillator som genererer vekselstrømspenningen som kreves for å drive den piezoelektriske platen. Eksternt drevne summer krever en ekstern oscillator for å gi vekselstrømspenningen.

Applikasjoner av piezoelektriske summer

Piezoelektriske summere brukes i et bredt spekter av applikasjoner, inkludert:

• Alarmer og tidtakere

• Elektroniske leker

• Automotive advarselssystemer

• Medisinsk utstyr

• Hjemmeapparater

  
  

Fordeler med piezoelektriske summer

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

• Kompakt størrelse

• Lavt strømforbruk

• Høy pålitelighet

• Bredt driftstemperaturområde

• Lav elektromagnetisk interferens

  
  

Ulemper med piezoelektriske summere

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 operasjonen deres er basert på den piezoelektriske effekten, som gjør at visse materialer kan konvertere elektrisk energi til mekaniske vibrasjoner. Ved å forstå prinsippene bak piezoelektriske summer, kan designere velge riktig type summer for applikasjonen og optimalisere ytelsen.

Struktur av piezoelektrisk membran

Det piezoelektriske lydelementet må ha en piezoelektrisk membran.

Dette er en enkel struktur der en piezoelektrisk keramisk fester seg til messing eller nikkellegeringsmetallplate.

Mekanisme for å produsere lyd for piezo membraner

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

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