Zobrazenia: 213 Autor: Editor stránky Čas zverejnenia: 2019-09-05 Pôvod: stránky
Piezoelektrické bzučiaky sú široko používané v rôznych elektronických zariadeniach, ako sú alarmy, časovače a elektronické hračky. Sú obľúbenou voľbou vďaka svojim kompaktným rozmerom, nízkej spotrebe energie a vysokej spoľahlivosti. V tomto článku preskúmame mechanizmus generovania zvuku v piezoelektrických bzučiakoch.
Piezoelektrické bzučiaky sú zariadenia, ktoré premieňajú elektrickú energiu na mechanické vibrácie, ktoré zase vytvárajú zvukové vlny. Bzučiaky pozostávajú z piezoelektrického keramického disku, ktorý je vložený medzi dve kovové elektródy. Keď sa na elektródy privedie striedavé napätie, disk vibruje a generuje zvukové vlny.
Piezoelektrický efekt je schopnosť určitých materiálov generovať elektrický náboj v reakcii na mechanické namáhanie a naopak. Piezoelektrické materiály majú kryštalickú štruktúru, ktorá je vysoko usporiadaná a symetrická. Keď je materiál vystavený mechanickej sile, symetria kryštálovej mriežky sa naruší, čo vedie k vytvoreniu elektrického náboja.
Piezoelektrické bzučiaky pozostávajú z piezoelektrického keramického disku, ktorý je namontovaný na kovovej platni. Kovová doska funguje ako membrána, ktorá zosilňuje vibrácie generované piezoelektrickým kotúčom. Keď sa na elektródy privedie striedavé napätie, piezoelektrický kotúč sa rýchlo roztiahne a zmrští, čo spôsobí, že kovová platňa vibruje. Táto vibrácia vytvára zvukové vlny, ktoré sú zosilnené membránou a vyžarované do okolitého vzduchu.
Frekvencia a amplitúda zvuku generovaného piezoelektrickým bzučiakom závisí od veľkosti a tvaru keramického disku, ako aj od frekvencie a amplitúdy striedavého napätia aplikovaného na elektródy. Vo všeobecnosti menšie keramické disky produkujú vyššie frekvencie, zatiaľ čo väčšie disky produkujú nižšie frekvencie. Podobne vyššie napätie vytvára väčšie amplitúdy, čo vedie k hlasnejším zvukom.
Existujú dva hlavné typy piezoelektrických bzučiakov: samohybné a externe poháňané. Samohybné bzučiaky majú vstavaný oscilátor, ktorý generuje striedavé napätie potrebné na pohon piezoelektrického disku. Externe poháňané bzučiaky vyžadujú externý oscilátor na zabezpečenie striedavého napätia.
Piezoelektrické bzučiaky sa používajú v širokej škále aplikácií, vrátane:
Budíky a časovače
Elektronické hračky
Automobilové výstražné systémy
Lekárske prístroje
Domáce spotrebiče
Piezoelektrické bzučiaky ponúkajú niekoľko výhod oproti iným typom generátorov zvuku, vrátane:
Kompaktná veľkosť
Nízka spotreba energie
Vysoká spoľahlivosť
Široký rozsah prevádzkových teplôt
Nízke elektromagnetické rušenie
Napriek mnohým výhodám majú piezoelektrické bzučiaky aj niektoré nevýhody, vrátane:
Obmedzený frekvenčný rozsah
Obmedzená hladina akustického tlaku
Zlá kvalita zvuku
Piezoelektrické bzučiaky sú všestranné zariadenia, ktoré sa používajú v širokej škále elektronických aplikácií. Mechanizmus ich činnosti je založený na piezoelektrickom jave, ktorý umožňuje určitým materiálom premieňať elektrickú energiu na mechanické vibrácie. Po pochopení princípov piezoelektrických bzučiakov si dizajnéri môžu vybrať správny typ bzučiaka pre svoju aplikáciu a optimalizovať jeho výkon.
Štruktúra piezoelektrickej membrány
Piezoelektrický zvukový prvok musí mať piezoelektrickú membránu.
Ide o jednoduchú štruktúru, v ktorej piezoelektrická keramika priľne na kovovú platňu z mosadze alebo zliatiny niklu.
Mechanizmus vytvárania zvuku pre piezo membrány
Keď je na piezoelektrickú keramiku privedené napätie, rozprestiera sa v jej rovine. Keď sa na piezoelektrickú membránu privedie napätie, pretože kovová platňa nie je natiahnutá, je ohnutá, ako je znázornené na (a). Keď sa polarita aplikovaného napätia obráti, piezoelektrická keramika sa zmrští a kovová platňa sa ohne na opačnú stranu, ako je znázornené na (b).
Keď sa mení smer aplikovaného napätia, stavy (a) a (b) sa opakujú a ako je znázornené na (c), vo vzduchu sa vytvárajú zvukové vlny.
