Механизм пьезоэлектрического зуммера

Пьезоэлектрические зуммеры широко используются в различных электронных устройствах, таких как тревоги, таймеры и электронные игрушки. Они являются популярным выбором из -за их компактного размера, низкого энергопотребления и высокой надежности. В этой статье мы рассмотрим механизм поколения звука в пьезоэлектрических зуммерах.

Введение

Пьезоэлектрические зуммеры - это устройства, которые преобразуют электрическую энергию в механические вибрации, которые, в свою очередь, генерируют звуковые волны. Зуммеры состоят из пьезоэлектрического керамического диска, который зажат между двумя металлическими электродами. Когда напряжение переменного тока подается на электроды, диск вибрирует, генерируя звуковые волны.

Пьезоэлектрический  эффект

Пьезоэлектрический эффект - это способность определенных материалов генерировать электрический заряд в ответ на механическое напряжение и наоборот. Пьезоэлектрические материалы имеют кристаллическую структуру, которая высоко упорядочена и симметрична. Когда материал подвергается механической силе, симметрия кристаллической решетки нарушается, что приводит к генерации электрического заряда.

Рабочий принцип пьезоэлектрических зуммеров

Пьезоэлектрические зуммеры состоят из пьезоэлектрического керамического диска, который установлен на металлической пластине. Металлическая пластина действует как диафрагма, которая усиливает вибрации, генерируемые пьезоэлектрическим диском. Когда напряжение переменного тока подается на электроды, пьезоэлектрический диск расширяется и быстро сжимается, в результате чего металлическая пластина вибрирует. Эта вибрация генерирует звуковые волны, которые усиливаются диафрагмой и излучаются в окружающий воздух.

Частота и амплитуда

Частота и амплитуда звука, генерируемого пьезоэлектрическим зуммером, зависят от размера и формы керамического диска, а также от частоты и амплитуды напряжения переменного тока, приложенного к электродам. Как правило, меньшие керамические диски производят более высокие частоты, в то время как более крупные диски производят более низкие частоты. Точно так же более высокие напряжения производят большие амплитуды, что приводит к более громким звукам.

Типы пьезоэлектрических зуммеров

Существует два основных типа пьезоэлектрических зуммеров: самостоятельно управляемые и извне. Самостоятельные зуммеры имеют встроенный генератор, который генерирует напряжение переменного тока, необходимое для управления пьезоэлектрическим диском. Внешне управляемые зуммеры требуют внешнего генератора для обеспечения напряжения переменного тока.

Применение пьезоэлектрических зуммеров

Пьезоэлектрические зуммеры используются в широком спектре применений, в том числе:

• Тревоги и таймеры

• Электронные игрушки

• Автомобильные системы предупреждения

• Медицинские устройства

• Домашние приборы

  
  

Преимущества пьезоэлектрических зуммеров

Пьезоэлектрические зуммеры предлагают несколько преимуществ по сравнению с другими типами звуковых генераторов, включая:

• Компактный размер

• Низкое энергопотребление

• Высокая надежность

• Широкий диапазон рабочей температуры

• Низкие электромагнитные помехи

  
  

Недостатки пьезоэлектрических зуммеров

Несмотря на их многочисленные преимущества, пьезоэлектрические зуммеры также имеют некоторые недостатки, в том числе:

• Ограниченный частотный диапазон

• Ограниченный уровень звукового давления

• Плохое качество звука

  
  

Заключение

Пьезоэлектрические зуммеры - это универсальные устройства, которые используются в широком диапазоне электронных применений. Механизм их работы основан на пьезоэлектрическом эффекте, который позволяет определенным материалам преобразовать электрическую энергию в механические вибрации. Понимая принципы пьезоэлектрических зуммеров, дизайнеры могут выбрать правильный тип зуммера для своего применения и оптимизировать его производительность.

Структура пьезоэлектрической диафрагмы

Пьезоэлектрический звуковой элемент должен иметь пьезоэлектрическую диафрагму.

Это простая структура, в которой пьезоэлектрическая керамика прилипает к металлической пластине из латуни или никелевого сплава.

Механизм создания звука для пьезой диафрагмы

Когда на пьезоэлектрическую керамику наносится напряжение, оно простирается в своей плоскости. Когда на пьезоэлектрическую диафрагму наносится напряжение, поскольку металлическая пластина не растянута, она согнута, как показано в (а). Когда полярность приложенного напряжения изменяется, пьезоэлектрическая керамическая сжимания и металлическая пластина согнута в сторону противоположной стороны, как показано в (b).

Когда направление приложенного напряжения чередуется, состояния (а) и (б) повторяются, и, как показано в (c), звуковые волны генерируются в воздухе.