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ピエゾサウンダー
ピエゾサウンダーの基本原理の技術と動作圧電セラミック要素は、多くの結晶(ポリクリスタル)の焼結体です。この結晶の歪みは、熱、機械的、または電気的に要素に応力をかけると発生します。これらの歪みは、アラームアプリケーションやセンサーアプリケーションなど、多くの使用可能な用途を作成します。

Audible Outputで圧電要素を使用する際には、セラミックの共振周波数が高すぎて可聴トーンを生成できないため、金属板がセラミック要素に取り付けられています。この金属板は、ピエゾセラミックの収縮と膨張のために図1に示すように振動し、可聴信号が生成されます。

インピーダンス特性圧電要素の等価回路を図3に示します。元素の機械的共鳴は、r、l、cによって示されています。ここで、lおよびcは共振周波数を決定します(図3)。 シャントコンデンサはシリーズの組み合わせよりも大きいため、総インピーダンスは容量性です。

音響要素の振動のモードとサポート方法の3つの主要な振動モードは、取り付けのスタイルに応じて要素に作成できます。これを図2取り付け(1)に示します(1)ノードは、図2(a)に示されているサウンド要素がノードに取り付けられており、自由状態で振動することができます。図1の破線が示すように、振動が発生しない円周であるノードは、ノードに取り付けられると振動の機械的抑制が最も少なくなり、最大の振幅が可能になります。したがって、図5(a)に示すように、この取り付け方法は、3つの選択肢の最高の音圧出力と最も安定した振動周波数を示します。その結果、これは高出力、自動運転アプリケーションの最も適切な設計です。(2)エッジサポート図2(b)は、音素がエッジでサポートされているときの振動モードを示しています。この取り付け構成では、図の破線が示すように、サウンドプレート全体が上下に振動します。したがって、図5(b)に示すエッジ法は、ノードを移動することにより、基本的な共振周波数を抑制します。これにより、広範な周波数応答の可能性が提供され、外部ドライブで最も有利に使用されます。主な振動領域が強制的にサポートされているため、この方法を使用すると、大きな音圧レベルは不可能です。これも外部ドライブに適していますが、設計が難しいため、センターサポートはアラームとして役立ちません。回路の設計Consierations 1.駆動波


ピエゾの元素は、特定のアプリケーションに応じて、正弦波、パルス、または正方形の波のいずれかによって駆動される場合があります。正弦波を使用すると、デバイスは音の圧力レベルが低い共鳴周波数(FO)よりも低い周波数で動作します。この理由は、図7に示すように、ピークのたわみの間の時間遅れを通してエネルギーの喪失であるためです。波形のクリッピングが周波数不安定になる可能性があるため、きれいな正弦波信号を提供することが重要です。正方形の波またはパルス波が要素を駆動するために使用される場合、高調波レベルの増加とともに、より高い音響出力が実現されます。並列コンデンサは、これらの高調波を減らすことができます。運転頻度
最大出力の場合、選択した特定の部分で推奨されるように、500Hzから4KHzの周波数を使用する必要があります。

3. DC予防措置
セラミック元素の脱分極を防ぐために、それらが直接電流にさらされるのを防ぐために、あらゆる予防措置をとる必要があります。

4.高電圧予防策
仕様によって推奨される電圧よりも高い電圧は、短期間に適用された場合でも、セラミックを損傷する可能性があります。圧電効果の強度により、高電圧は結晶が焼結結合を破壊し、永続的な損傷を引き起こす可能性があります。仕様によって推奨される電圧よりも高い電圧では、有意に高い音圧レベルは達成されません。


5.ブースターコイルアプリケーション:
ブースターコイルを使用する場合、コイルが加熱され、トランジスタに電流が多すぎるため、電圧の推奨事項を超えないでください。

6.ショック:
ブザーまたは要素への機械的影響は、駆動回路を深刻に害する可能性のある高電圧を生成できます。機械的衝撃が可能なアプリケーションでは、適切なダイオード保護が推奨されます。図7aとして示されているツェナーダイオード。図7bとして示されているショットキーダイオード。

7.取り付け接着剤:
適切な音圧レベルを生成するには、取り付け接着剤の適切な適用が必要です。

8.共鳴ケースの設計:
要素がサポートされ、ケースがない場合、音圧レベルは小さいです。これは、元素の音響インピーダンスがオープンエアローディングのそれと一致しないためです。
ただし、共鳴するケースを構築することにより、元素と包まれた空気の音響インピーダンスを一致させることができます。このケースは、以下を使用して設計できます
(Helmholtzの方程式)


FO =キャビティの共振周波数(Hz)C =音速34.4 x cm/sec@24
a =音の半径(cm)d =サポートの直径
H =空洞の高さ(cm)
T =空洞の厚さ
k =定数= 〜1.3

9.静電容量
トランスデューサーから最大音圧レベルを取得するには、発振器の出力インピーダンスをトランスデューサーインピーダンスと一致させる必要があります。実際の静電容量は、次の式から計算できます。

c = pf
D =電極の直径(cm)
T =セラミックの厚さ(cm)

10.はんだ付けの推奨事項
要素上の鉛線をはんだ付けするための目的の位置は、銀表面の端に最も近いポイントです。鉛を金属板にはんだ付けするための望ましい場所は、プレートの端とセラミックの端の間の領域です。
以下は、はんだ付けの条件です。




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