Механизам пиезоелектричног звука звука

Пиезоелектрични зуричи се широко користе у различитим електронским уређајима као што су аларми, тајмери ​​и електронски играчи. Они су популаран избор због компактне величине, ниске потрошње енергије и велике поузданости. У овом чланку ћемо истражити механизам иза генерације звука у пиезоелектричним зујама.

Увођење

Пиезоелектрични звучници су уређаји који претварају електричну енергију у механичке вибрације, које заузврат генеришу звучне таласе. Звукови се састоје од пиезоелектричног керамичког диска који је сендвијан између две металне електроде. Када се наизменични напон наноси на електроде, диск вибрира, стварајући звучне таласе.

Пиезоелектрични  ефекат

Пиезоелектрични ефекат је способност одређених материјала да генерише електрични набој као одговор на механички стрес и обрнуто. Пиезоелектрични материјали имају кристалну структуру која је веома наручена и симетрична. Када је материјал подвргнут механичкој сили, симетрија кристалне решетке је поремећена, што резултира генерацијом електричног набоја.

Принцип рада пиезоелектричних зујалица

Пиезоелектрични зуји састоје се од пиезоелектричног керамичког диска који је монтиран на металну плочу. Метална плоча делује као дијафрагма, која појачава вибрације које генеришу пиезоелектрични диск. Када се наизменични напон примењује на електроде, пиезоелектрични диск се шири и уговара брзо, узрокујући да метална плоча вибрира. Ова вибрација ствара звучне таласе, које се појачавају дијафрагма и зрачиле у околни ваздух.

Учесталост и амплитуда

Учесталост и амплитуда звука који генерише пиезоелектрична зујалица зависе од величине и облика керамичког диска, као и фреквенције и амплитуде АЦ напона који се примењују на електроде. Генерално, мањи керамички дискови производе више фреквенције, док већи дискови производе ниже фреквенције. Слично томе, виши напони производе веће амплитуде, што резултира гласнијим звуцима.

Врсте пиезоелектричних зујалица

Постоје две главне врсте пиезоелектричних зубара: самопоуздано и споља. Самозадовољни зујање имају уграђени осцилатор који генерише наизменични напон потребан за вожњу пиезоелектричног диска. Замкачи спољашњих вођених захтјев за спољни осцилатор да обезбеди наизменични напон.

Апликације пиезоелектричних зујалица

Пиезоелектрични зуричи се користе у широком распону апликација, укључујући:

• Аларми и тајмери

• Електронски играчке

• Аутомобилски системи упозорења

• Медицински уређаји

• Кућни апарати

  
  

Предности пиезоелектричних зујалица

Пиезоелектрични звучници нуде неколико предности у односу на друге врсте генератора звука, укључујући:

• Компактна величина

• Мала потрошња енергије

• Велика поузданост

• Широк опсег радне температуре

• Ниско електромагнетно сметње

  
  

Недостаци пиезоелектричних зујалица

Упркос многим предностима, пиезоелектрични зуричари такође имају неке недостатке, укључујући:

• Ограничени фреквенцијски опсег

• Ограничени ниво звучног притиска

• Лош квалитет звука

  
  

Закључак

Пиезоелектрични звучници су свестрани уређаји који се користе у широком распону електронских апликација. Механизам за њиховом операцијом заснован је на пиезоелектричном ефекту који омогућава одређеним материјалима да претварају електричну енергију у механичке вибрације. Разумевањем принципа иза пиезоелектричних зујава, дизајнери могу одабрати праву врсту зујања за њихову примену и оптимизирати своје перформансе.

Структура пиезоелектричне дијафрагме

Пиезоелектрични звучни елемент мора имати пиезоелектричну дијафрагму.

Ово је једноставна структура у којој пиезоелектрична керамичка придржавања металне плоче за месинг или никл легура.

Механизам производње звука за дијафрагме од пиезо-а

Када се напон примењује на пиезоелектричну керамику, протеже се у својој равнини. Када се напон примењује на пиезоелектричну дијафрагму, јер метална плоча није испружена, савијена је као што је приказано у (а). Када је поларитет примењеног напона обрнут, пиезоелектрична керамичка керамичка смањује и метална плоча је савијена према супротној страни као што је приказано у (Б).

Када се смер примењеног напона наизменично, стања (а) и (б) понављају, а као што је приказано у (Ц), звучни таласи се генеришу у ваздуху.