テクニカル - NINGBO SANCO ELECTRONICS CO., LTD.

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ピエゾサウンダーの技術と操作 基本原理圧電セラミック素子は、多くの結晶（多結晶）の焼結体です。この結晶の歪みは、要素に熱的、機械的または電気的に応力が加えられると発生します。これらの歪みは、アラームおよびセンサーアプリケーションを含む多くの可能な用途を作成します。

圧電素子を可聴出力に使用するアプリケーションでは、セラミックの共振周波数が高すぎてそれだけでは可聴音を生成できないため、金属板がセラミック素子に取り付けられています。この金属板は、圧電セラミックの収縮・膨張により、図1に示すように振動し、可聴信号が発生します。

インピーダンス特性圧電素子の等価回路を図3に示します。素子の機械的共振は、R、L、Cで示されます。ここで、Lと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直列の組み合わせよりも大きいため、合計インピーダンスは容量性です。

振動の振動モード AND THE SOUND ELEMENTThreeの支持方法の主要なモードは、実装のスタイルに応じて素子内に作成することができます。これは、図2に示されて取り付け （1）ノードのサポートは、図1に示した音響素子。2（）ノードは、それが自由な状態で振動できるように、取り付けられています。図1の破線で示すように、振動の発生しない円周である節ができます。節に取り付けると、振動の機械的抑制が最小になり、最大の振幅が得られます。したがって、この取り付け方法は、図5（a）に示すように、3つの選択肢の中で最高の音圧出力と最も安定した発振周波数を提供します。結果として、これは高出力のセルフドライブアプリケーションに最適な設計です。（2）エッジのサポート図2（b）は、音響要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、図の破線で示されているように、サウンドプレート全体が上下に振動します。そこで、図5（b）に示すようなエッジ法では、節点を動かすことで基本共振周波数を抑制している。これは、広い周波数応答の可能性を提供し、外部ドライブで最も有利に使用されます。（3）センターサポート図2（c）は、サウンドエレメントがセンター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。主振動領域を強力にサポートするため、この方法では大きな音圧レベルを実現できません。これも外部ドライブに適していますが、設計上の問題により、センターのサポートはアラームとしては役立ちません。 回路設計の考慮事項 1.駆動波
ピエゾ素子は、特定の用途に応じて、正弦波、パルス、または方形波のいずれかで駆動できます。正弦波を使用する場合、デバイスは共振周波数（Fo）より低い周波数で動作し、音圧レベルは低くなります。これの理由は、図7に示すように、ピーク偏向間のタイムラグによるエネルギーの損失です。波形のクリッピングにより周波数が不安定になる可能性があるため、クリーンな正弦波信号を提供することが重要です。方形波またはパルス波を使用してエレメントを駆動すると、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低減できます。運転頻度
最大出力の場合、選択した特定の部品で推奨されているように、500Hz〜4KHZの周波数を使用する必要があります。

3. DCの注意事項
セラミック素子の脱分極を防ぐために、それらが直流に曝されるのを防ぐためにあらゆる予防策を講じる必要があります。

4.高電圧に関する注意
仕様で推奨されている電圧より高い電圧は、短時間印加してもセラミックを損傷する可能性があります。圧電効果の強さにより、高電圧により結晶が焼結結合を破壊し、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。仕様で推奨されている電圧よりも高い電圧では、大幅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、コイルが過熱してトランジスタに過大な電流が流れるため、推奨電圧を超えないようにしてください。

6.衝撃：
ブザーまたは要素への機械的影響は、駆動回路に深刻な損害を与える可能性のある高電圧を生成する可能性があります。機械的衝撃が発生する可能性がある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に示すツェナーダイオード。図7bに示すショットキーダイオード。

7.取り付け用接着剤：
適切な音圧レベルを生成するには、接着剤を適切に塗布する必要があります。

8.共振ケースの設計：
要素がサポートされ、ケースがない場合、音圧レベルは小さくなります。これは、要素の音響インピーダンスが外気負荷の音響インピーダンスと一致しないためです。
ただし、共振ケースを構築することにより、エレメント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
（ヘルムホルツの方程式）

fo =空洞の共振周波数（Hz）c =音速34.4 x cm / sec @ 24
a =放音孔の半径（cm）d =サポートの直径
h =キャビティの高さ（cm）
t =キャビティの厚さ
k =定数=〜1.3

9.静電容量
トランスデューサから最大の音圧レベルを得るには、発振器の出力インピーダンスをトランスデューサの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式で計算できます。

C = pF
D =電極の直径（cm）
t =セラミックの厚さ（cm）

10.はんだ付けに関する推奨事項
エレメントのリード線をはんだ付けするための望ましい場所は、銀の表面の端に最も近い点です。リードを金属プレート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。
はんだ付けの条件は以下の通りです。