PortuguêsNúmero Browse:125 Autor:editor do site Publicar Time: 2020-12-23 Origem:alimentado
O efeito piezoelétrico é reversível. Se uma tensão de áudio for aplicada aos discos de cerâmica piezoelétrica, a vibração e o som mecânicos poderão ser gerados. Pelo contrário, quando o disco cerâmico piezo é submetido a vibração mecânica (ou pressão), uma certa quantidade de carga q é gerada na folha e um sinal de tensão pode ser emitido do eletrodo.
Figura 1 Discos de cerâmica piezoelétricos Estrutura e símbolos gráficos
Os discos cerâmicos piezoelétricos de titanato de titanato de chumbo mais comum (PZT) são feitos de zircônio, titânio e óxidos de chumbo e depois sinterizados. Como o ouvido humano é mais sensível a sons com uma frequência de cerca de 3kHz, a frequência de ressonância f0 do disco cerâmica PZT geralmente é projetada para ser de cerca de 3kHz. Considerando que funciona em baixas frequências, é difícil atender aos requisitos de frequência com apenas uma peça de cerâmica piezoelétrica. Geralmente, uma estrutura de diafragma dupla é adotada e sua aparência e símbolos são mostrados na Figura 1. É um composto de discos de som do transdutor piezo com um diâmetro de D e uma folha de vibração de metal com um diâmetro de D. D geralmente é de 15 ~ 40 mm, e a espessura total da placa vibratória compósita é H.
Figura 2 Curva de característica de frequência do disco de cerâmica piezo
Quando o material piezoelétrico é constante, a frequência de ressonância é proporcional a H e inversamente proporcional a (d/2) 2. A frequência de ressonância F0 tem uma relação exponencial com o diâmetro D da placa vibratória composta, como mostrado na Figura 2 (a). Obviamente, quanto maior o D, melhores as características de baixa frequência. Quando o disco de cerâmica PZT é usado como microfone, a frequência de trabalho é de cerca de 300Hz ~ 5kHz. A impedância Z do disco cerâmico piezo depende da relação D/D. A partir da Figura 2 (b), pode -se observar que a impedância diminui à medida que a relação D/D aumenta.
Existem dois métodos de direção para cerâmica piezoelétrica. O primeiro é a unidade de auto-ascilação. O princípio do circuito é fornecer feedback positivo através de um amplificador de transistor para formar um oscilador de cristal piezoelétrico, que faz com que a folha de cerâmica piezoelétrica trabalhe na frequência ressonante f0 para produzir som. Nesse momento, os discos de som do transdutor Piezo têm baixa impedância e o volume de saída é controlado pela corrente de entrada, portanto também é chamada de tipo de unidade atual.
O segundo é uma unidade de oscilação excitada separadamente, que usa um oscilador de onda quadrada (ou onda curta) para excitar o som. Nesse momento, a cerâmica piezoelétrica geralmente funciona em frequências que não sejam F0, portanto a impedância é maior e a corrente de entrada é menor. É um tipo acionado por voltagem. Sua vantagem é que a faixa de som é mais ampla e o tom é melhor.
Sob condições amadoras, você pode usar o arquivo de tensão de um multímetro para verificar a qualidade do disco de cerâmica PZT. O método específico é: disque o multímetro para a faixa de tensão de 2,5V CC, mantenha suavemente os dois lados do disco cerâmico piezo com o polegar e o dedo indicador da mão esquerda, segure dois cabos de teste na mão direita, conecte a caneta vermelha à folha de metal e coloque a caneta de teste preto horizontalmente na superfície cerâmica. Como mostrado na Figura 3. Em seguida, o polegar e o dedo indicador da mão esquerda são pressionados firmemente e, em seguida, eles estão relaxados. Dois múltiplos de tensão com polaridades opostas são geradas no disco piezoelétrico, tornando o ponteiro o primeiro balanço para a direita, depois retorne à posição zero e balance para a esquerda. A amplitude do balanço é de cerca de 0,1 ~ 0,15V. Sob a mesma pressão, quanto maior o balanço, maior a sensibilidade dos discos de som do transdutor piezo. Se as mãos do relógio não se moverem, isso significa que os discos piezo para venda estão vazando ou danificados.
Figura 3
Re-teste depois de trocar as posições dos dois leads de teste. A sequência de giro do ponteiro deve ser: Retorno esquerdo-zero de retorno-right-right-zero.
Coisas para se preocupar:
① Se a tensão CA for usada, nenhum balanço do ponteiro será observado. Isso se deve às mudanças mais lentas no sinal de tensão gerado.
② Antes da inspeção, primeiro meça a resistência ao isolamento com o arquivo r × 1k ou r × 10k. O resultado deve ser infinito, caso contrário, prova vazamento. Depois que os discos de cerâmica piezoelétrica são rachados por vibração forte, uma fina camada de solda pode ser aplicada à rachadura com um ferro de solda elétrica e geralmente pode ser usado.
③ Não use força excessiva ou força excessiva durante a inspeção e não dobra o disco de cerâmica piezo. Não arranhe o disco de cerâmica PZT com a ponta da caneta do medidor para evitar danos na folha.
④ Se a pressão constante for aplicada ao disco cerâmico piezoelétrico, o ponteiro retornará lentamente a zero devido ao vazamento constante da carga elétrica.
Usando o arquivo 50UA do multímetro, você também pode verificar a qualidade do disco piezoelétrico. O circuito é mostrado na Figura 4. Conecte o condado do teste vermelho à folha de metal e o chumbo de teste preto à superfície cerâmica piezoelétrica. Quando as duas mãos aplicam força +f, -f ao longo da direção axial, as mãos do relógio devem balançar alguns microampos para a direita. Quando a mão é liberada novamente, a mão do relógio balança alguns microampos para a esquerda. A força de instalação e o tempo de relaxamento são DT, o valor médio da corrente através do microamtro é: i = +q/△ t, i2 = -q/△ t.
Figura 4
Como mencionado acima, existem dois modos de cerâmica piezoelétrica: unidade de oscilação auto-excitada e unidade de oscilação excitada. A seguir, é apresentado um diagrama de circuito para verificar a cerâmica piezoelétrica projetada de acordo com o segundo método. Veja a Figura 3. Um pedaço de CC4069 seis inversores agora é usado, e os inversores F1 e F2 formam um oscilador de capacitores de resistência invertida em dois estágios, e F3 desempenha um papel de isolamento. Depois de conectar os discos de som do transdutor piezo, é formado um circuito completo de campainha (BZ). Os números na figura indicam os números de pino de CC4069. Na verdade, o R1 selecionado é de 470kΩ, resistência ajustável, C = 470pf, FR2 = 1mΩ. Substitua na fórmula (f0 = 0,455/(R1C1)) para encontrar a frequência de onda quadrada de saída F0 é de cerca de 2kHz. A tensão da fonte de alimentação VDD é 6 ~ 9V.
Quando o Switch S está fechado, a peça de cerâmica piezoelétrica em teste deve poder emitir um som. Em seguida, ajuste gradualmente R1. Quando R1 aumenta, F0 aumenta e o tom aumenta. Quando R1 cai, F0 cai e a pitch cai. Este método também pode medir as características de frequência da cerâmica piezoelétrica.
Os discos de cerâmica piezoelétricos são usados principalmente em falantes piezoelétricos, microfones, linhas de atraso ultrassônico, sensores para medir a vibração e pressão e transmissores e receptores em telefones para converter energia mecânica (energia sonora) em energia elétrica ou a partir de energia elétrica em transdutores de baixa potência em energia mecânica. Também pode ser aplicado à limpeza ultrassônica, soldagem, detecção de falhas, diagnóstico ultrassônico, tratamento médico ultrassônico, emissão hidroacústica, ignição, detonação etc. quando é usado como alta pressão e forte potência, o elemento de conversão de energia que converte energia elétrica em energia mecânica.
