กลไกของเสียงกริ่งเพียโซอิเล็กทริก

ออด Piezoelectric ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น นาฬิกาปลุก ตัวจับเวลา และของเล่นอิเล็กทรอนิกส์ เป็นตัวเลือกยอดนิยมเนื่องจากมีขนาดกะทัดรัด ใช้พลังงานต่ำ และมีความน่าเชื่อถือสูง ในบทความนี้ เราจะสำรวจกลไกเบื้องหลังการสร้างเสียงในออดเพียโซอิเล็กทริก

การแนะนำ

ออดเพียโซอิเล็กทริกเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการสั่นสะเทือนทางกล ซึ่งจะสร้างคลื่นเสียงตามมา ออดประกอบด้วยแผ่นเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกที่ประกบอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดโลหะสองอัน เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับอิเล็กโทรด แผ่นดิสก์จะสั่นสะเทือน ทำให้เกิดคลื่นเสียง

เพียโซอิเล็กทริก ผล

เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกคือความสามารถของวัสดุบางชนิดในการสร้างประจุไฟฟ้าเพื่อตอบสนองต่อความเครียดทางกล และในทางกลับกัน วัสดุเพียโซอิเล็กทริกมีโครงสร้างผลึกที่มีการเรียงลำดับสูงและสมมาตร เมื่อวัสดุตกอยู่ภายใต้แรงเชิงกล ความสมมาตรของโครงตาข่ายคริสตัลจะหยุดชะงัก ส่งผลให้เกิดประจุไฟฟ้า

หลักการทำงานของ Piezoelectric Buzzers

ออดเพียโซอิเล็กทริกประกอบด้วยแผ่นเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกที่ติดตั้งอยู่บนแผ่นโลหะ แผ่นโลหะทำหน้าที่เป็นไดอะแฟรม ซึ่งขยายการสั่นสะเทือนที่เกิดจากแผ่นเพียโซอิเล็กทริก เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับอิเล็กโทรด แผ่นเพียโซอิเล็กทริกจะขยายและหดตัวอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้แผ่นโลหะสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนนี้จะสร้างคลื่นเสียง ซึ่งถูกขยายโดยไดอะแฟรมและแผ่ออกไปในอากาศโดยรอบ

ความถี่และแอมพลิจูด

ความถี่และแอมพลิจูดของเสียงที่สร้างโดยเพียโซอิเล็กทริกออดจะขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของแผ่นเซรามิก เช่นเดียวกับความถี่และแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่จ่ายให้กับอิเล็กโทรด โดยทั่วไป แผ่นเซรามิกขนาดเล็กจะให้ความถี่ที่สูงกว่า ในขณะที่แผ่นขนาดใหญ่จะให้ความถี่ที่ต่ำกว่า ในทำนองเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะสร้างแอมพลิจูดที่มากขึ้น ส่งผลให้เสียงดังมากขึ้น

ประเภทของ Buzzers เพียโซอิเล็กทริก

ออดเพียโซอิเล็กทริกมีสองประเภทหลัก: แบบขับเคลื่อนด้วยตนเองและแบบขับเคลื่อนภายนอก ออดที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองมีออสซิลเลเตอร์ในตัวที่สร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่จำเป็นในการขับเคลื่อนดิสก์เพียโซอิเล็กทริก ออดที่ขับเคลื่อนจากภายนอกจำเป็นต้องใช้ออสซิลเลเตอร์ภายนอกเพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

การประยุกต์ใช้ Piezoelectric Buzzers

ออดเพียโซอิเล็กทริกถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมไปถึง:

• นาฬิกาปลุกและตัวจับเวลา

• ของเล่นอิเล็กทรอนิกส์

• ระบบเตือนภัยยานยนต์

• อุปกรณ์การแพทย์

• เครื่องใช้ในบ้าน

  
  

ข้อดีของ Piezoelectric Buzzers

ออดแบบเพียโซอิเล็กทริกมีข้อดีเหนือกว่าเครื่องกำเนิดเสียงประเภทอื่นๆ หลายประการ ได้แก่:

• ขนาดกะทัดรัด

• การใช้พลังงานต่ำ

• มีความน่าเชื่อถือสูง

• ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง

• การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำ

  
  

ข้อเสียของ Piezoelectric Buzzers

แม้จะมีข้อดีหลายประการ แต่ออดแบบเพียโซอิเล็กทริกก็มีข้อเสียบางประการเช่นกัน ได้แก่:

• ช่วงความถี่ที่จำกัด

• ระดับความดันเสียงมีจำกัด

• คุณภาพเสียงไม่ดี

  
  

บทสรุป

ออดเพียโซอิเล็กทริกเป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์ที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภท กลไกเบื้องหลังการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก ซึ่งช่วยให้วัสดุบางชนิดแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการสั่นสะเทือนทางกลได้ ด้วยการทำความเข้าใจหลักการเบื้องหลังออดเพียโซอิเล็กทริก ผู้ออกแบบสามารถเลือกประเภทออดที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานและเพิ่มประสิทธิภาพได้

โครงสร้างของไดอะแฟรมเพียโซอิเล็กทริก

องค์ประกอบเสียงเพียโซอิเล็กทริกจะต้องมีไดอะแฟรมเพียโซอิเล็กทริก

นี่เป็นโครงสร้างที่เรียบง่ายซึ่งเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกยึดติดกับแผ่นโลหะทองเหลืองหรือโลหะผสมนิกเกิล

กลไกการสร้างเสียงของไดอะแฟรมเพียโซ

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก แรงดันจะขยายในระนาบของมัน เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับไดอะแฟรมเพียโซอิเล็กทริก เนื่องจากแผ่นโลหะไม่ได้ยืดออก จึงโค้งงอตามที่แสดงใน (a) เมื่อขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กลับด้าน เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกจะหดตัวและแผ่นโลหะจะโค้งงอไปทางด้านตรงข้ามดังแสดงใน (b)

เมื่อทิศทางของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สลับกัน สถานะของ (a) และ (b) จะถูกทำซ้ำ และดังที่แสดงใน (c) คลื่นเสียงจะถูกสร้างขึ้นในอากาศ