Piezo muunduri mõistmine ja kasutamine

Selles postituses püüame uurida, mis muundurid on ja kuidas neid tuleb ahelates konfigureerida, kasutades neid antud rakenduses

Piezo muundurite mõistmine

Piesoandur on seade, mida kasutatakse peamiselt rakendatud sageduse teisendamiseks kuuldavaks heliks. Seda võib võrrelda valjuhääldiga, erinevus seisneb ainult juhitavuses ja tööpõhimõtetes.

Kõlarit kasutatakse suure võimsusega helisageduste käitlemiseks ja see suudab taasesitada täpselt sisendis sisestatud toitu.

Piesoandur ei pruugi aga olla nii tõhus kui võimsuse ja väljundkvaliteediga kõlar, kuid on mõned funktsioonid, mis muudavad need seadmed silmapaistvaks.

Pieso-muundur sobib spetsiaalselt väga kõrgete heliväljundite genereerimiseks, mida kõlar võib-olla ei suuda.

Veelgi enam, piesoandur on odav, väga kompaktne ja klanitud ning ei vaja tööks keerukaid vooluringe.

Põhimõtteliselt kasutatakse neid kõrgete helidega nootide valmistamiseks, mida saab kasutada muusikalistes sarvedes, hoiatusseadmetes jne

Üldised spetsifikatsioonid (kasutamine heligeneraatorina)

Piesoandur on ümmarguse kujuga ja metallalusega, populaarsemad on 27 mm läbimõõduga piesoandurid.
Umbes 3 mm kaugusel välimisest perifeeriast on sisemine pieso materjal kaetud pieso metallist alusega.

See materjal on üsna haavatav, eriti kui neile juhtmeid jootma panna.

Põhimõtteliselt on need kaks kontakti ja kolm kontakti tüüpi. Metallist alust kasutatakse maandusterminalina ja sisemine poezo materjali kate saab positiivseks terminaliks.

Kolme kontakti tüübi puhul koosneb sisemine pieso materjal väikesest diskreetselt eraldatud pieso sektsioonist, millest saab kolmas kontakt ja mis käitub enamasti tagasiside elemendina.

Ülalmainitud kolme kontakti pieso võib kasutada ka kahes traadiga muunduri rakenduses, kus kolmandat keskset tagasisidekontakti ei kasutata.

Piesoajami välissagedus rakendatakse üle metallaluse ja sisemise pieso materjali, pieso hakkab seejärel rakendatud sagedustasemel vibreerima, tekitades kõrge heli.

Kuid see heli võib olla väga tähtsusetu ja väikese helitugevusega, kui pieso ei ole kinnitatud spetsiaalse keskeauguga plastkorpuse kohale.

Ava suurus on oluline ja see ei tohiks olla läbimõõduga üle 8 mm ega alla 6 mm läbimõõduga.

Plastikkorpus peaks olema selline, et pieso oleks kleepainega kinni tõstetava platvormi kohal vaid paar mm eespool ülalpool selgitatud august koosneva korpuse alusest.

Tõstetud osa peaks olema vaid 2 mm lai, toetades vaevalt pieso ümbermõõdu serva.

Kogu kleepimise (paigaldamise) protseduur on lahti seletatud selles lihtsas sumina vooluringi artiklis .

Tehnilised näitajad - kuidas piezo töötab

Kuna me teame, et piesoelektriline muundur muundab mehaanilise jõu keha klemmide ulatuses samaväärseteks elektrilisteks impulssideks. Selle mehaanilise jõu rakendamine pieso materjalile võib olla järgmisel kolmel põhivormil:

• Põiki
• Pikisuunaline
• Pügama.

Ristmõju

Selles kokkupõrkes langeb rõhk mööda neutraalset telge (y), mis liigub laenguid piki (x) suunda, risti jõujoonega. Laengu suurus või tase (Cz) sõltus piesoelektrilise materjali geomeetrilistest näitajatest. Kui võtame saadud mõõtmeteks a, b, d:

C_koos= d_xyF_Y b / a

kus kuni on neutraaltelje mõõde, b asub laengut tekitaval joonel ja d on asjakohane piesolektriline koefitsient.

Pikisuunaline efekt

Selles löögis võrdub ülekantava laengu suurus konkreetselt rakendatava jõuga. Kuid see ei sõltu piesoelektrilistest mõõtmetest.

Ainus viis piesoelektrilise elemendi laenguväljundi suurendamiseks on seadistada paljud neist seadmetest mehaaniliselt järjestikku või üksteise kohale kuhjatuna, kuid elektriliselt paralleelselt ühendatud. Loodud laengut saab arvutada järgmise valemi abil:

C_x= d_xxF_x n

Kus d_xxtähistab x-suunalise laengu piesoelektrilist koefitsienti, mille tekitab samas suunas rakendatud pinge või jõud. F_xtähistab x-suunas rakendatavat jõudu, samas kui n tähistab üksteise kohale virnastatud piesoelementide arvu.

Nihkeefekt

Selles löögis tekivad tekitatud laengud spetsiifiliselt rakendatava jõuga, kuid ei sõltu pieso mõõtmetest. Millal n muundurite arv on üksteise järel järjestikku virnastatud ja paralleelselt elektriliselt ühendatud, saab laengu suuruse arvutada järgmise võrrandi abil:

C_x= 2d_xxF_x n

Ainult põikiefektil on pieso materjalile rakendatava jõu suhtes reguleeritav tundlikkus, mis pole piki- ja nihkeefekti tulemuste jaoks saadaval.