Piezoelektrik zil sesinin mekanizması

Piezoelektrik buzzerlar, alarmlar, zamanlayıcılar ve elektronik oyuncaklar gibi çeşitli elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Kompakt boyutları, düşük güç tüketimi ve yüksek güvenilirliği nedeniyle popüler bir seçimdir.Bu yazıda piezoelektrik buzzerlarda ses oluşumunun ardındaki mekanizmayı inceleyeceğiz.

giriiş

Piezoelektrik buzzerlar, elektrik enerjisini mekanik titreşimlere dönüştüren ve bu da ses dalgaları üreten cihazlardır.Buzzerlar, iki metal elektrot arasına sıkıştırılmış bir piezoelektrik seramik diskten oluşur.Elektrotlara AC voltajı uygulandığında disk titreyerek ses dalgaları üretir.

Piezoelektrik  Etkisi

Piezoelektrik etki, belirli malzemelerin mekanik strese tepki olarak bir elektrik yükü üretme yeteneğidir ve bunun tersi de geçerlidir.Piezoelektrik malzemeler oldukça düzenli ve simetrik bir kristal yapıya sahiptir.Malzeme mekanik bir kuvvete maruz kaldığında kristal kafesin simetrisi bozulur ve bu da bir elektrik yükünün oluşmasına neden olur.

Piezoelektrik Buzzerların Çalışma Prensibi

Piezoelektrik buzzerlar, metal bir plaka üzerine monte edilmiş bir piezoelektrik seramik diskten oluşur.Metal plaka, piezoelektrik diskin ürettiği titreşimleri güçlendiren bir diyafram görevi görür.Elektrotlara AC voltajı uygulandığında, piezoelektrik disk hızla genişleyip büzülür ve metal plakanın titreşmesine neden olur.Bu titreşim, diyafram tarafından güçlendirilen ve çevredeki havaya yayılan ses dalgaları üretir.

Frekans ve Genlik

Piezoelektrik zil tarafından üretilen sesin frekansı ve genliği, seramik diskin boyutuna ve şekline ve ayrıca elektrotlara uygulanan AC voltajının frekansına ve genliğine bağlıdır.Genellikle daha küçük seramik diskler daha yüksek frekanslar üretirken, daha büyük diskler daha düşük frekanslar üretir.Benzer şekilde, daha yüksek voltajlar daha büyük genlikler üreterek daha yüksek seslere neden olur.

Piezoelektrik Buzzer Çeşitleri

İki ana tip piezoelektrik buzzer vardır: kendinden tahrikli ve harici tahrikli.Kendinden tahrikli buzzerlar, piezoelektrik diski çalıştırmak için gereken AC voltajını üreten yerleşik bir osilatöre sahiptir.Dışarıdan çalıştırılan sesli uyarıcılar, AC voltajı sağlamak için harici bir osilatör gerektirir.

Piezoelektrik Buzzer Uygulamaları

Piezoelektrik buzzerlar aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılır:

• Alarmlar ve zamanlayıcılar

• Elektronik oyuncaklar

• Otomotiv uyarı sistemleri

• Tıbbi cihazlar

• Ev Aletleri

  
  

Piezoelektrik Buzzerların Avantajları

Piezoelektrik buzzerlar, aşağıdakiler de dahil olmak üzere diğer ses üreteç türlerine göre çeşitli avantajlar sunar:

• Kompakt boyut

• Düşük güç tüketimi

• Yüksek güvenilirlik

• Geniş çalışma sıcaklığı aralığı

• Düşük elektromanyetik girişim

  
  

Piezoelektrik Buzzerların Dezavantajları

Pek çok avantajına rağmen piezoelektrik buzzerların bazı dezavantajları da vardır:

• Sınırlı frekans aralığı

• Sınırlı ses basıncı seviyesi

• Kötü ses kalitesi

  
  

Çözüm

Piezoelektrik buzzerlar çok çeşitli elektronik uygulamalarda kullanılan çok yönlü cihazlardır.Çalışmalarının ardındaki mekanizma, bazı malzemelerin elektrik enerjisini mekanik titreşimlere dönüştürmesine olanak tanıyan piezoelektrik etkiye dayanmaktadır.Tasarımcılar, piezoelektrik buzzerların arkasındaki prensipleri anlayarak uygulamaları için doğru buzzer tipini seçebilir ve performansını optimize edebilir.

Piezoelektrik diyaframın yapısı

Piezoelektrik ses elemanının bir piezoelektrik diyaframı olmalıdır.

Bu, piezoelektrik seramiğin pirinç veya nikel alaşımlı metal plakaya yapıştığı basit bir yapıdır.

Piezo diyaframlar için ses üretme mekanizması

Piezoelektrik seramiğe voltaj uygulandığında kendi düzleminde uzar.Piezoelektrik diyaframa voltaj uygulandığında metal plaka gerilmediğinden (a)'da gösterildiği gibi bükülür.Uygulanan voltajın polaritesi ters çevrildiğinde piezoelektrik seramik büzülür ve metal plaka (b)'de gösterildiği gibi karşı tarafa doğru bükülür.

Uygulanan voltajın yönü değiştiğinde (a) ve (b)'nin durumları tekrarlanır ve (c)'de gösterildiği gibi havada ses dalgaları oluşur.