مکانیسم صدای وزوز پیزو الکتریک

وزوزهای پیزوالکتریک به طور گسترده در دستگاه های الکترونیکی مختلف مانند آلارم ، تایمر و اسباب بازی های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها به دلیل اندازه جمع و جور ، مصرف کم مصرف و قابلیت اطمینان زیاد ، یک انتخاب محبوب هستند. در این مقاله ، مکانیسم تولید صدا در وزوزهای پیزوالکتریک را بررسی خواهیم کرد.

مقدمه

وزوزهای پیزوالکتریک دستگاههایی هستند که انرژی الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل می کنند که به نوبه خود امواج صوتی ایجاد می کنند. وزوزها از یک دیسک سرامیکی پیزو الکتریک تشکیل شده اند که بین دو الکترود فلزی ساندویچ شده است. هنگامی که یک ولتاژ AC روی الکترودها اعمال می شود ، دیسک ارتعاش می کند و امواج صوتی ایجاد می کند.

پیزو الکتریکی اثر

اثر پیزوالکتریک توانایی برخی از مواد در تولید بار الکتریکی در پاسخ به استرس مکانیکی است و بالعکس. مواد پیزو الکتریک دارای ساختار کریستالی هستند که بسیار مرتب و متقارن است. هنگامی که این ماده به یک نیروی مکانیکی قرار می گیرد ، تقارن شبکه کریستال مختل می شود و در نتیجه تولید بار الکتریکی ایجاد می شود.

اصل کار وزوزهای پیزوالکتریک

وزوزهای پیزوالکتریک از یک دیسک سرامیکی پیزوالکتریک تشکیل شده است که بر روی یک صفحه فلزی نصب شده است. صفحه فلزی به عنوان دیافراگم عمل می کند ، که ارتعاشات تولید شده توسط دیسک پیزو الکتریک را تقویت می کند. هنگامی که یک ولتاژ AC به الکترودها اعمال می شود ، دیسک پیزوالکتریک به سرعت گسترش می یابد و منقبض می شود و باعث لرزش صفحه فلزی می شود. این لرزش امواج صوتی ایجاد می کند ، که توسط دیافراگم تقویت شده و به هوای اطراف تابش می شوند.

فرکانس و دامنه

فرکانس و دامنه صدای تولید شده توسط یک وزوز پیزو الکتریک به اندازه و شکل دیسک سرامیک و همچنین فرکانس و دامنه ولتاژ AC که به الکترودها اعمال می شود بستگی دارد. به طور کلی ، دیسک های سرامیکی کوچکتر فرکانس های بالاتری تولید می کنند ، در حالی که دیسک های بزرگتر فرکانس های کمتری تولید می کنند. به طور مشابه ، ولتاژهای بالاتر دامنه های بیشتری تولید می کنند و در نتیجه صداهای بلندتر ایجاد می شود.

انواع وزوزهای پیزو الکتریک

دو نوع اصلی از وزوزهای پیزوالکتریک وجود دارد: خود محور و خارج از کشور. وزوزهای خود محور دارای یک نوسان ساز داخلی هستند که ولتاژ AC مورد نیاز برای رانندگی دیسک پیزو الکتریک را تولید می کند. وزوزهای خارجی برای تأمین ولتاژ AC به یک نوسان ساز خارجی نیاز دارند.

کاربردهای وزوزهای پیزوالکتریک

وزوزهای پیزوالکتریک در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شوند ، از جمله:

• آلارم و تایمر

• اسباب بازی های الکترونیکی

• سیستم های هشدار دهنده خودرو

• دستگاه های پزشکی

• لوازم خانگی

  
  

مزایای وزوزهای پیزوالکتریک

وزوزهای پیزوالکتریک مزایای بسیاری از انواع دیگر ژنراتورهای صدا از جمله:

• اندازه فشرده

• مصرف انرژی کم

• قابلیت اطمینان بالا

• دامنه دمای عملیاتی گسترده

• تداخل الکترومغناطیسی کم

  
  

مضرات وزوزهای پیزو الکتریک

علی رغم مزایای بسیاری که آنها ، وزوزهای پیزو الکتریک نیز دارای معایبی هستند ، از جمله:

• دامنه فرکانس محدود

• سطح فشار صدا محدود

• کیفیت صدای ضعیف

  
  

پایان

وزوزهای پیزوالکتریک دستگاههای همه کاره هستند که در طیف گسترده ای از کاربردهای الکترونیکی استفاده می شوند. مکانیسم عملکرد آنها بر اساس اثر پیزو الکتریک است که به مواد خاصی اجازه می دهد انرژی الکتریکی را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل کنند. طراحان با درک اصول پشت وزوزهای پیزوالکتریک ، می توانند نوع مناسب وزوز را برای کاربرد خود انتخاب کرده و عملکرد آن را بهینه کنند.

ساختار دیافراگم پیزو الکتریک

عنصر صدای پیزوالکتریک باید دارای دیافراگم پیزوالکتریک باشد.

این یک ساختار ساده است که در آن یک سرامیک پیزوالکتریک به صفحه فلزی آلیاژ برنج یا نیکل چسبیده است.

مکانیسم تولید صدا برای دیافراگم های پیزو

هنگامی که یک ولتاژ به سرامیک پیزو الکتریک اعمال می شود ، در صفحه خود گسترش می یابد. هنگامی که یک ولتاژ به دیافراگم پیزو الکتریک اعمال می شود ، از آنجا که صفحه فلزی کشیده نشده است ، همانطور که در (A) نشان داده شده است خم می شود. هنگامی که قطبیت ولتاژ کاربردی معکوس می شود ، سرامیک پیزوالکتریک کوچک می شود و صفحه فلزی همانطور که در (b) نشان داده شده است به طرف مقابل خم می شود.

هنگامی که جهت ولتاژ اعمال شده جایگزین می شود ، حالتهای (الف) و (ب) تکرار می شوند و همانطور که در (c) نشان داده شده است ، امواج صوتی در هوا ایجاد می شوند.