Механізм звуку п'єзоелектричного зумер

П'єзоелектричні зубири широко використовуються в різних електронних пристроях, таких як тривоги, таймери та електронні іграшки. Вони є популярним вибором завдяки їх компактному розміру, низькому енергоспоживанням та високій надійності. У цій статті ми вивчимо механізм, що стоїть за поколінням звуку в п'єзоелектричних гудоках.

Вступ

П'єзоелектричні зубири - це пристрої, які перетворюють електричну енергію в механічні коливання, які, в свою чергу, генерують звукові хвилі. Зумери складаються з п'єзоелектричного керамічного диска, просоченого між двома металевими електродами. Коли напруга змінного струму застосовується до електродів, диск вібрує, генеруючи звукові хвилі.

П'єзоелектричний  ефект

П'єзоелектричний ефект - це здатність певних матеріалів генерувати електричний заряд у відповідь на механічне напруження, і навпаки. П'єзоелектричні матеріали мають кристалічну структуру, яка є дуже впорядкованою та симетричною. Коли матеріал піддається механічній силі, симетрія кристалічної решітки порушується, що призводить до генерації електричного заряду.

Принцип роботи п'єзоелектричних зумерів

П'єзоелектричні зубири складаються з п'єзоелектричного керамічного диска, встановленого на металевій пластині. Металева пластина діє як діафрагма, яка підсилює вібрації, що утворюються п'єзоелектричним димом. Коли напруга змінного струму застосовується до електродів, п'єзоелектричний диск розширюється і швидко стискається, внаслідок чого металева пластина вібрує. Ця вібрація генерує звукові хвилі, які посилюються діафрагмою та випромінюються в навколишнє повітря.

Частота та амплітуда

Частота та амплітуда звуку, що генерується п'єзоелектричним зумер, залежить від розміру та форми керамічного диска, а також від частоти та амплітуди напруги змінного струму, що застосовується до електродів. Як правило, менші керамічні диски виробляють більш високі частоти, тоді як більші диски виробляють менші частоти. Аналогічно, більш високі напруги дають більші амплітуди, що призводить до більш гучних звуків.

Типи п'єзоелектричних зумерів

Існує два основних типів п'єзоелектричних зумерів: самостійне та зовнішнє кероване. Самопіденційні зубири мають вбудований осцилятор, який генерує напругу змінного струму, необхідну для керування п'єзоелектричним дисковим. Зовнішні зубири потребують зовнішнього осцилятора, щоб забезпечити напругу змінного струму.

Застосування п'єзоелектричних зумерів

П'єзоелектричні зубири використовуються в широкому діапазоні додатків, включаючи:

• Тривоги та таймери

• Електронні іграшки

• Автомобільні системи попередження

• Медичні пристрої

• Домашня техніка

  
  

Переваги п'єзоелектричних зумерів

П'єзоелектричні зубири пропонують кілька переваг перед іншими типами звукових генераторів, включаючи:

• Компактний розмір

• Низьке споживання електроенергії

• Висока надійність

• Широкий діапазон робочої температури

• Низькі електромагнітні перешкоди

  
  

Недоліки п'єзоелектричних зумерів

Незважаючи на їх численні переваги, п'єзоелектричні зубири також мають деякі недоліки, в тому числі:

• Обмежений діапазон частот

• Обмежений рівень звукового тиску

• Погана якість звуку

  
  

Висновок

П'єзоелектричні зубири - це універсальні пристрої, які використовуються в широкому діапазоні електронних застосувань. Механізм їх роботи заснований на п'єзоелектричному ефекті, що дозволяє певним матеріалам перетворювати електричну енергію в механічні коливання. Розуміючи принципи, що стоять за п'єзоелектричними зумерами, дизайнери можуть вибрати правильний тип зумер для свого застосування та оптимізувати його продуктивність.

Структура п'єзоелектричної діафрагми

П'єзоелектричний звуковий елемент повинен мати п'єзоелектричну діафрагму.

Це проста структура, в якій п'єзоелектрична кераміка приєднується до латунної або нікельської металевої пластини.

Механізм видання звуку для п'єзо діафрагм

Коли напруга застосовується до п'єзоелектричної кераміки, вона поширюється на свою площину. Коли напруга застосовується до п'єзоелектричної діафрагми, оскільки металева пластина не розтягнута, вона зігнута, як показано в (a). Коли полярність прикладеної напруги зворотна, п'єзоелектрична керамічна обробка зменшується, а металева пластина зігнута до протилежної сторони, як показано в (b).

Коли напрямок застосованої напруги чергується, стани (a) та (b) повторюються, і як показано в (c), звукові хвилі генеруються у повітрі.