В этом посте мы пытаемся исследовать, что такое преобразователи и как их нужно настраивать в схемах при их использовании в конкретном приложении.
Что такое пьезоэлектрические преобразователи
Пьезопреобразователь - это устройство, которое в основном используется для преобразования приложенной частоты в слышимый звук. Его можно сравнить с громкоговорителем, разница лишь в управляемости и принципах работы.
Динамик используется для обработки мощных звуковых частот и способен точно воспроизводить то, что подается на вход.
Однако пьезоэлектрический преобразователь может быть не таким эффективным, как динамик, с мощностью и качеством вывода, но есть несколько особенностей, которые делают эти устройства выдающимися.
Пьезоэлектрический преобразователь особенно подходит для создания очень высоких звуковых сигналов, которые динамик может быть не в состоянии сделать.
Кроме того, пьезопреобразователь дешев, очень компактен и изящен и не требует сложных схем для работы.
Таким образом, в основном они используются для воспроизведения высоких нот, используемых в музыкальных рожках, предупреждающих устройствах и т. Д.
Общие характеристики (использование в качестве звукового генератора)
Пьезопреобразователь имеет круглую форму с металлическим основанием, более популярны пьезопреобразователи диаметром 27 мм.
Примерно в 3 мм от внешней периферии внутренний пьезо материал нанесен на металлическую основу пьезо.
Этот материал довольно уязвим, особенно при пайке на них проводов.
В основном это двухконтактного и трехконтактного типа. Металлическое основание используется в качестве клеммы заземления, а внутреннее покрытие из поэзо-материала становится положительной клеммой.
Для трехконтактного типа внутренний пьезоматериал состоит из небольшой дискретно разделенной пьезоэлемента, которая становится третьим контактом и ведет себя в основном как элемент обратной связи.
Вышеупомянутый трехконтактный пьезоэлектрический преобразователь может также использоваться в двухпроводном преобразователе, где третий центральный контакт обратной связи не используется.
Внешняя частота от пьезодрайвера прикладывается к металлическому основанию и внутреннему пьезо материалу, пьезо затем начинает вибрировать на уровне приложенной частоты, генерируя высокий звук.
Однако этот звук может быть очень незначительным и низким, если пьезоэлемент не закреплен на специальном пластиковом корпусе с центральным отверстием.
Размер отверстия имеет значение и не должен быть больше 8 мм в диаметре или меньше 6 мм в диаметре.
Пластиковый корпус должен быть таким, чтобы пьезоэлемент приклеивался клеем на подъемную платформу всего на пару мм выше основания корпуса, которое состоит из вышеупомянутого отверстия.
Выступающая часть должна быть шириной всего 2 мм и едва поддерживать периферийный край пьезоэлектрического элемента.
Была объяснена вся процедура наклеивания (установки) в этой простой статье схемы зуммера .
Технические характеристики - Принцип работы пьезо
Как мы знаем, пьезоэлектрический преобразователь преобразует механическую силу в эквивалентные электрические импульсы, проходящие через выводы своего тела. Приложение этой механической силы к пьезоматериалу может иметь следующие 3 основные формы:
- Поперечный
- Продольный
- Сдвиг.
Поперечный эффект
В этом ударе давление сокращается по нейтральной оси (y), движущиеся заряды в направлении (x), перпендикулярном силовой линии. Величина или уровень создаваемого заряда (Cz) зависит от геометрических характеристик пьезоэлектрического материала. Если мы возьмем a, b, d в качестве размеров, мы получим:
Cс участием= dхуFY б / а
куда к - размер по нейтральной оси, б лежит на линии, генерирующей заряд, и d релевантный пьезоэлектрический коэффициент.
Продольный эффект
При этом ударе величина переносимого заряда точно эквивалентна приложенной силе. Однако это не зависит от пьезоэлектрических размеров.
Единственный способ увеличить выход заряда пьезоэлемента - это механически сконфигурировать многие из этих устройств последовательно или сложить одно над другим, но электрически соединить параллельно. Сгенерированный заряд можно рассчитать по следующей формуле:
CИкс= dххFИкс п
Где Dххобозначает пьезоэлектрический коэффициент для заряда в направлении x, создаваемого напряжением или силой, приложенной в том же направлении. FИкспредставляет силу, приложенную в x-направлении, а п представляет собой количество пьезоэлементов, установленных один над другим.
Эффект сдвига
При этом ударе генерируемые заряды точно эквивалентны приложенной силе, но не зависят от размеров пьезо. Когда п Если преобразователи установлены последовательно один над другим и электрически соединены параллельно, величина заряда может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:
CИкс= 2dххFИкс п
Только поперечный эффект имеет регулируемую чувствительность к приложенной силе к пьезоматериалу, которая недоступна для результатов продольного и поперечного эффекта.
Предыдущая статья: Схема пьезодрайвера с одной микросхемой - светодиодный индикатор предупреждения Следующая статья: Объяснение простейшей схемы пьезодрайвера