A piezo jelátalakító megértése és használata

Ebben a bejegyzésben megpróbáljuk megvizsgálni, hogy mi az átalakító és hogyan kell konfigurálni őket az áramkörökben, miközben egy adott alkalmazásban használják őket

A piezo jelátalakítók megértése

A piezo-átalakító olyan eszköz, amelyet elsősorban az alkalmazott frekvencia hallható hangzá alakítására használnak. Összehasonlítható egy hangszóróval, az egyetlen különbség a kezelhetőség és a működési elvek között van.

A hangszórót nagy teljesítményű hangfrekvenciák kezelésére használják, és pontosan képes reprodukálni a bemeneten táplált mennyiséget.

A piezo jelátalakító azonban nem biztos, hogy olyan hatékony, mint egy hangszóró, teljesítmény- és kimeneti minõséggel, de néhány olyan tulajdonság jellemzi ezeket az eszközöket, amelyek kiemelkedõk.

A piezo jelátalakító kifejezetten alkalmas nagyon magas hangkimenetek létrehozására, amire a hangszóró nem biztos, hogy képes.

Ezenkívül a piezo-átalakító olcsó, nagyon kompakt és letisztult, működéséhez nem szükséges bonyolult áramkör.

Tehát alapvetően ezeket használják magas hangok előállítására, amelyek alkalmazhatók a kürtökben, figyelmeztető eszközökben stb.

Általános előírások (hanggenerátorként használva)

A piezo jelátalakító kerek alakú, fémes talppal, a 27 mm átmérőjű piezo átalakítók népszerűbbek.
Körülbelül 3 mm-re a külső kerülettől, a belső piezo anyag egy piezo fém alapjára van bevonva.

Ez az anyag különösen sérülékeny, főleg amikor huzalt forrasztanak rájuk.

Alapvetően ezek két érintkezési és három érintkezési típusúak. A fém talapzatot földelő terminálként használják, és a belső poezo anyag bevonat válik pozitív terminálsá.

A három érintkezőtípus esetében a belső piezo anyag egy kis diszkréten elválasztott piezo szakaszból áll, amely a harmadik kontaktussá válik, és többnyire visszacsatoló elemként viselkedik.

A fenti három érintkező piezo két vezetékes átalakító alkalmazásban is használható, ahol a harmadik központi visszacsatoló érintkezőt nem használják.

A piezo-meghajtó külső frekvenciáját a fém alapon és a belső piezo anyagon keresztül alkalmazzák, a piezo ezután az alkalmazott frekvencia szintjén rezegni kezd, magas hangot keltve.

Ez a hang azonban nagyon jelentéktelen és alacsony hangerővel bírhat, hacsak a piezo nincs rögzítve egy speciális lyukú műanyag ház felett.

A furat mérete számít, és átmérője nem lehet 8 mm-nél nagyobb vagy 6 mm-nél kisebb.

A műanyag háznak olyannak kell lennie, hogy a piezo ragasztóval ragaszkodjon egy emelőplatform fölé, csupán néhány mm-rel a ház alapja felett, amely a fent ismertetett lyukból áll.

A megemelt résznek csak 2 mm szélesnek kell lennie, alig támasztva alá a piezo kerületi szélét.

A teljes ragasztási (telepítési) eljárást elmagyarázták ebben az egyszerű hangjelző áramköri cikkben .

Műszaki adatok - A piezo működése

Mint tudjuk, hogy a piezoelektromos átalakító a mechanikai erőt ekvivalens elektromos impulzusokká alakítja át a test termináljain. Ennek a mechanikai erőnek a piezo anyagra való alkalmazása a következő 3 alapformában történhet:

• Átlós
• Hosszirányú
• Nyírás.

Keresztirányú hatás

Ebben a becsapódási nyomás egy semleges tengely mentén csökken (y), amely mozgatja a töltéseket az (x) irány mentén, merőlegesen az erővonalra. A töltés nagysága vagy szintje (Cz) a piezo elektromos anyag geometriai jellemzőitől függ. Ha a, b, d dimenziót kapjuk:

C_{val vel}= d_xyF_Y b / a

hol nak nek a dimenzió a semleges tengelyen, b - azon a vonalon fekszik, amely a töltést generálja, és d releváns piezoelektromos együttható.

Hosszirányú hatás

Ebben a hatásban az átvitt töltés nagysága pontosan megegyezik az alkalmazott erővel. Ez azonban nem függ a piezoelektromos mérettől.

A piezoelektromos elem töltöttségének növelésének egyetlen módja az, ha ezek közül az eszközök közül sokat mechanikusan sorba állítunk vagy egymás fölé rakunk, de egymással párhuzamosan vannak összekötve. A keletkezett töltet a következő képlet segítségével számolható:

C_x= d_xxF_x n

Hol D_xxaz x irányú töltés piezoelektromos együtthatóját jelöli, amelyet az ugyanabban az irányban kifejtett feszültség vagy erő okoz. F_xaz x irányban alkalmazott erőt jelenti, míg n az egymás fölé rakott piezo elemek számát jelenti.

Nyíróhatás

Ebben a hatásban a keletkező töltések kifejezetten ekvivalensek a kifejtett erővel, de nem a piezo méreteitől függenek. Amikor n az átalakítók száma egymás után sorba rakódik, és párhuzamosan elektromosan kapcsolódik, a töltés nagysága a következő egyenlet segítségével számolható:

C_x= 2d_xxF_x n

Csak a keresztirányú effektus állítható érzékenységgel rendelkezik a piezo anyagra kifejtett erő iránt, amely a hosszanti és a nyíróhatás eredményéhez nem áll rendelkezésre.