Forstå og bruke en Piezo-svinger

I dette innlegget prøver vi å undersøke hva transdusere er og hvordan de må konfigureres i kretser mens vi bruker dem i en gitt applikasjon

Forstå Piezo-svingere

En piezo-svinger er en enhet som primært brukes til å konvertere en anvendt frekvens til hørbar lyd. Det kan sammenlignes med en høyttaler, den eneste forskjellen er håndteringskapasiteten og driftsprinsippene.

En høyttaler brukes til å håndtere høyeffektive lydfrekvenser og er i stand til å reprodusere nøyaktig det som ble matet ved inngangen.

Imidlertid er en piezo-svinger ikke så effektiv som en høyttaler med kraft og utgangskvalitet, men det er noen av funksjonene som gjør disse enhetene enestående.

En piezo-svinger er spesielt egnet for å generere svært høye lydutganger, noe en høyttaler kanskje ikke kan gjøre.

Dessuten er en piezo-svinger billig, veldig kompakt og slank og krever ikke kompliserte kretsløp for drift.

Så i utgangspunktet blir disse brukt til å produsere toner med høy tone som gjelder i musikalske horn, advarselenheter etc.

Generelle spesifikasjoner (Brukes som lydgenerator)

En piezo-transduser er rund i form med en metallisk base, piezo-transdusere med en diameter på 27 mm er mer populære.
Cirka 3 mm fra den ytre periferien er det indre piezo-materialet belagt på metallbunnen til en piezo.

Dette materialet er ganske sårbart, spesielt når du lodder ledninger på dem.

I utgangspunktet er dette to kontakt- og tre kontakttyper. Metallbunnen brukes som bakketerminal, og det indre poezo-materialbelegget blir den positive terminalen.

For de tre kontakttypene består det indre piezo-materialet av en liten diskret atskilt piezo-seksjon som blir den tredje kontakten og oppfører seg mest som tilbakemeldingselementet.

Ovennevnte tre-kontakt piezo kan også brukes i to-leder transduser applikasjon der den tredje sentrale tilbakemeldingskontakten ikke brukes.

Den eksterne frekvensen fra en piezo-driver blir påført over metallbunnen og det indre piezo-materialet, piezo begynner deretter å vibrere på det anvendte frekvensnivået, og genererer en høy lyd.

Denne lyden kan imidlertid være veldig ubetydelig og lite volum med mindre piezo er festet over et spesielt plasthus med et senterhull.

Hullets størrelse betyr noe og bør ikke være mer enn 8 mm i diameter eller mindre enn 6 mm i diameter.

Plasthuset skal være slik at piezo sitter fast med et lim over en løfteplattform bare et par mm over bunnen av huset som består av det forklarte hullet ovenfor.

Den hevede delen skal være bare 2 mm bred, og knapt støtte piezoens omkretskant.

Hele fremgangsmåten for liming (installasjon) er forklart i denne enkle artikkelen om summerkrets .

Tekniske spesifikasjoner - Hvordan Piezo fungerer

Som vi vet at en piezoelektrisk transduser konverterer en mekanisk kraft til ekvivalente elektriske pulser over kroppsterminalene. Anvendelsen av denne mekaniske kraften på piezo-materialet kan være i følgende tre grunnleggende former:

• Tverrgående
• Langsgående
• Klippe.

Tverrgående effekt

I dette støt presses kutt langs en nøytral akse (y) som beveger ladninger langs (x) -retningen, vinkelrett på kraftlinjen. Størrelsen eller ladningsnivået (Cz) som produseres, avhenger av de geometriske spesifikasjonene til piezo-elektrisk materiale. Hvis vi tar a, b, d som dimensjonene vi får:

C_med= d_xyF_Y b / a

hvor til er dimensjonen over den nøytrale aksen, b ligger på linjen som genererer ladningen, og d er relevant piezolektrisk koeffisient.

Lengdeeffekt

I denne påvirkningen tilsvarer størrelsen på den overførte ladningen spesifikt den påførte kraften. Dette er imidlertid ikke avhengig av de piezoelektriske dimensjonene.

Den eneste måten å øke ladeeffekten fra et piezoelektrisk element er å konfigurere mange av disse enhetene mekanisk i serie eller stablet over hverandre, men elektrisk koblet parallelt. Den genererte ladningen kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

C_x= d_xxF_x n

Hvor_xxbetegner den piezoelektriske koeffisienten for en ladning over x-retningen, produsert av spenningen eller kraften påført over samme retning. F_xrepresenterer kraften påført i x-retning, mens n representerer antall piezo-elementer stablet opp over hverandre.

Skjæreffekt

I denne innvirkningen tilsvarer de genererte ladningene spesifikt den utøvde kraften, men ikke avhengig av piezo-dimensjonene. Når n antall transdusere er stablet i serie over hverandre, og elektrisk koblet parallelt, kan størrelsen på ladningen beregnes ved hjelp av følgende ligning:

C_x= 2d_xxF_x n

Bare den tverrgående effekten har en justerbar følsomhet for den påførte kraften på piezo-materialet, som ikke er tilgjengelig for resultatene i lengderetningen og skjæreffekten.