Comprendre et utiliser un transducteur piézo

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Dans cet article, nous essayons d'étudier ce que sont les transducteurs et comment ils doivent être configurés dans les circuits tout en les utilisant dans une application donnée

Comprendre les transducteurs piézoélectriques

Un transducteur piézo est un dispositif principalement utilisé pour convertir une fréquence appliquée en son audible. Il peut être comparé à un haut-parleur, la seule différence étant la capacité de traitement et les principes de fonctionnement.



Un haut-parleur est utilisé pour gérer les fréquences sonores de haute puissance et est capable de reproduire exactement ce qui a été alimenté à l'entrée.

Cependant, un transducteur piézoélectrique peut ne pas être aussi efficace qu'un haut-parleur avec une puissance et une qualité de sortie, mais il y a quelques caractéristiques qui rendent ces appareils exceptionnels.



Un transducteur piézo est spécifiquement adapté pour générer des sorties sonores très aiguës, ce qu'un haut-parleur pourrait ne pas être en mesure de faire.

De plus, un transducteur piézo est bon marché, très compact et élégant et ne nécessite pas de circuits compliqués pour fonctionner.

Donc, fondamentalement, ils sont utilisés pour produire des notes aiguës applicables dans les cors musicaux, les dispositifs d'avertissement, etc.

Spécifications générales (utilisation comme générateur de son)

Un transducteur piézo est de forme ronde avec une base métallique, les transducteurs piézoélectriques de 27 mm de diamètre sont plus populaires.
À environ 3 mm de la périphérie extérieure, le matériau piézo intérieur est enduit sur la base métallique d'un piézo.

Ce matériau est assez vulnérable, en particulier lors du soudage de fils dessus.

Fondamentalement, ce sont deux types de contact et trois contacts. La base métallique est utilisée comme borne de terre et le revêtement de matériau poezo interne devient la borne positive.

Pour le type à trois contacts, le matériau piézo intérieur consiste en une petite section piézoélectrique discrètement séparée qui devient le troisième contact et se comporte principalement comme l'élément de rétroaction.

comment connecter 3 fils piezo

Le piézo à trois contacts ci-dessus peut également être utilisé dans une application de transducteur à deux fils où le troisième contact de rétroaction central n'est pas utilisé.

La fréquence externe d'un pilote piézo est appliquée à travers la base métallique et le matériau piézo intérieur, le piézo commence alors à vibrer au niveau de fréquence appliqué, générant un son aigu.

Cependant, ce son peut être très insignifiant et de faible volume à moins que le piezo ne soit fixé sur un boîtier en plastique spécial avec un trou central.

La taille du trou est importante et ne doit pas être supérieure à 8 mm de diamètre ou inférieure à 6 mm de diamètre.

Le boîtier en plastique doit être tel que le piézo est collé avec un adhésif sur une plate-forme élévatrice à seulement quelques mm au-dessus de la base du boîtier qui se compose du trou expliqué ci-dessus.

La partie surélevée ne doit avoir que 2 mm de large, supportant à peine le bord de la circonférence du piézo.

Toute la procédure de collage (installation) a été expliquée dans cet article simple sur le circuit buzzer .

Spécifications techniques - Fonctionnement du piézo

Comme nous le savons, un transducteur piézoélectrique convertit une force mécanique en impulsions électriques équivalentes aux bornes de son corps. L'application de cette force mécanique sur le matériau piézo pourrait se présenter sous les 3 formes de base suivantes:

  • Transversal
  • Longitudinal
  • Tondre.

Effet transversal

Dans cet impact, la pression est coupée le long d'un axe neutre (y) en déplaçant les charges selon la direction (x), perpendiculairement à la ligne de force. L'amplitude ou le niveau de charge (Cz) produit dépend des spécifications géométriques du matériau piézoélectrique. Si nous prenons a, b, d comme dimensions, nous obtenons:

Cavec= dxyFOui b / a

à est la dimension sur l'axe neutre, b se trouve sur la ligne qui génère la charge, et est le coefficient piézoélectrique pertinent.

Effet longitudinal

Dans cet impact, l'amplitude de la charge transférée est spécifiquement équivalente à la force appliquée. Cependant, cela ne dépend pas des dimensions piézoélectriques.

La seule façon d'augmenter la sortie de charge d'un élément piézoélectrique est de configurer plusieurs de ces dispositifs mécaniquement en série ou empilés les uns sur les autres, mais connectés électriquement en parallèle. La charge générée peut être calculée à l'aide de la formule suivante:

CX= dxxFX n

Où dxxdésigne le coefficient piézoélectrique pour une charge dans la direction x, produite par la contrainte ou la force appliquée dans la même direction. FXreprésente la force appliquée dans la direction x, tandis que n représente le nombre d'éléments piezo empilés les uns sur les autres.

Effet de cisaillement

Dans cet impact, les charges générées sont spécifiquement équivalentes à la force exercée, mais ne dépendent pas des dimensions du piézo. Quand n nombre de transducteurs sont empilés en série les uns au-dessus des autres et connectés électriquement en parallèle, l'amplitude de la charge peut être calculée à l'aide de l'équation suivante:

CX= 2dxxFX n

Seul l'effet transversal présente une sensibilité réglable pour la force appliquée sur le matériau piézoélectrique, qui n'est pas disponible pour les résultats d'effet longitudinal et de cisaillement.




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