Buzzer áp điện hoạt động như thế nào

Buzzer áp điện là bộ phận điện đơn giản được thiết kế để tạo ra âm thanh. Chúng hoạt động bằng cách sử dụng vật liệu áp điện bị biến dạng khi có điện áp xoay chiều đặt vào chúng. Điện áp làm cho vật liệu rung động nhanh, tạo ra âm thanh.

Bộ rung áp điện là thiết bị phát âm thanh hữu ích, chi phí thấp được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Hầu hết các thiết bị yêu cầu đầu ra âm thanh đơn giản đều sử dụng bộ rung áp điện hoặc từ tính.

Hiệu ứng áp điện

Hiệu ứng áp điện là một bước đột phá khoa học lớn vào năm 1880. Anh em nhà Curie, Jacque và Pierre, đã phát hiện ra rằng một số vật liệu nhất định tạo ra điện tích khi đặt dưới sức căng cơ học. Vật liệu thể hiện tính chất này được gọi là vật liệu áp điện.

Buzzer áp điện sử dụng đặc tính này để tạo ra âm thanh. Thay vì tạo ra điện tích bằng lực tác dụng, còi lại làm ngược lại. Một điện áp được đặt vào vật liệu để tạo ra chuyển động. Một điện áp xoay chiều sẽ liên tục làm biến dạng và biến dạng vật liệu, tạo ra sóng âm.

Loại còi này chứa một đĩa gốm có các điện cực được gắn vào cả hai mặt, bên trong vỏ hoặc hộp bảo vệ.

Sự khác biệt giữa buzzer điện áp và buzzer từ tính

Sự khác biệt giữa buzzer áp điện và buzzer từ là phương pháp chúng sử dụng để tạo ra âm thanh. Chuông từ sử dụng dòng điện xoay chiều bên trong từ trường. Bộ rung Piezo chứa các vật liệu thay đổi hình dạng khi có điện áp xoay chiều.

Buzzer từ sử dụng nguyên lý tương tự như loa phóng thanh. Từ trường được tạo ra khi có dòng điện chạy qua cuộn dây. Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây làm cho từ trường thay đổi hướng liên tục. Khi kết hợp với từ trường vĩnh cửu (được tạo ra bởi một phần tử từ tính trong còi), điều này làm cho cuộn dây rung nhanh, tạo ra âm thanh.

Cách tạo một mạch buzzer đơn giản

Một mạch buzzer đơn giản rất dễ thực hiện và không đòi hỏi nhiều linh kiện hoặc kiến thức chuyên môn. Bộ rung từ chỉ cần có nguồn điện, công tắc và chính bộ rung. Đối với bộ rung gốm áp điện, mạch điện cần có một cơ chế làm cho bộ rung bật và tắt theo chu kỳ. Chuyển động lặp đi lặp lại này là cần thiết để tạo ra âm thanh.

Các thành phần tối thiểu là:

Nguồn điện
Buzzer áp điện
Bóng bán dẫn
Điện trở (xem sơ đồ mạch)
Công tắc
Dây kết nối

Sơ đồ mạch buzzer áp điện

Sử dụng sơ đồ mạch còi áp điện đơn giản này để chọn và kết nối các thành phần phù hợp cho mạch của bạn.

Breadboard rất hữu ích cho các loại dự án này vì chúng cho phép kết nối các thành phần nhanh chóng và dễ dàng.

Trình điều khiển còi áp điện

Buzzer từ có cơ chế sẵn có để chuyển động màng ngăn xen kẽ. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó sẽ di chuyển và 'ngắt' kết nối, khiến nó quay trở lại vị trí ban đầu và chu kỳ bắt đầu lại.

Buzzer áp điện yêu cầu chuyển động xen kẽ tương tự để tạo ra rung động âm thanh trong không khí. Bộ tạo âm áp điện sử dụng một thiết kế mạch cụ thể để đạt được hiệu ứng này. Mạch này được gọi là trình điều khiển còi áp điện

Khi mạch điều khiển được bật, điện áp trên phần tử áp điện làm cho nó chuyển động nhưng cũng nối đất cho đế bóng bán dẫn. Điều này sẽ tắt bóng bán dẫn và còi Piezo. Khi họ trở lại vị trí ban đầu, chu kỳ sẽ bắt đầu lại ngay lập tức.

Công dụng của buzzer điện

Bạn có thể sử dụng buzzer điện trong bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu đầu ra âm thanh, bao gồm báo thức, điện thoại. Âm thanh không cần phải được coi là 'buzz': có thể tạo ra nhiều âm sắc và nốt nhạc khác nhau.

Tùy thuộc vào thiết kế mạch, còi có thể tạo ra một âm thanh ngắn hoặc một tiếng ồn dài cho đến khi mạch được đặt lại. Tính linh hoạt này dẫn đến một loạt các ứng dụng như:

Báo thức
Bộ hẹn giờ
Đầu báo khói
Các thiết bị gia dụng như lò vi sóng và máy giặt
Các chỉ báo an toàn như cảnh báo lùi xe
Chuông cửa

Thông số kỹ thuật của bộ rung áp điện

Khi xem xét các thông số kỹ thuật cho bộ rung áp điện, hãy xem xét các tính năng chính sau:

Điện áp: Điện áp hoạt động của buzzer áp điện có thể thay đổi từ 3-250V
Dòng tiêu thụ: Các thiết bị buzzer thường tiêu thụ dòng điện rất thấp, dưới 15mA
Mức áp suất âm thanh (SPL): thường là trong khoảng 60-115dB
Tần số: Xác định cao độ của âm được tạo ra. Tần số cao hơn tạo ra âm thanh có âm vực cao hơn
Kích thước: Kiểm tra đường kính và độ sâu của còi để đảm bảo phù hợp với ứng dụng của bạn
Kết nối: Chọn bộ rung hoạt động với loại mạch bạn đang xây dựng
Lắp đặt: Hãy suy nghĩ về nơi bạn sẽ lắp đặt bộ rung và loại lắp đặt hoạt động tốt nhất trong môi trường đó