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NINGBO SANCO ELECTRONICS CO., LTD.

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Sondeur Piézo
La technologie et le fonctionnement du sondeur piézo-électrique PRINCIPES DE BASE Un élément en céramique piézoélectrique est un corps fritté de nombreux cristaux (poly-cristaux). La distorsion de ce cristal se produit lorsqu'une contrainte est appliquée thermiquement, mécaniquement ou électriquement sur l'élément. Ces distorsions créent de nombreuses utilisations possibles, y compris des applications d’alarme et de détection.

Lors de l'utilisation d'éléments piézoélectriques en sortie audible, une plaque métallique est fixée à l'élément en céramique car la fréquence de résonance de la céramique est trop élevée pour produire une tonalité audible par elle-même. Cette plaque métallique vibre comme indiqué sur la figure 1 en raison de la contraction et de la dilatation de la céramique piézo, et un signal sonore est produit.

CARACTERISTIQUES D'IMPEDANCE Le circuit équivalent pour les éléments piézoélectriques est illustré à la Fig. 3. La résonance mécanique de l'élément est représentée par R, L, C, où L et C déterminent la fréquence de résonance (Fig. 3). Parce que le condensateur shunt est plus grand que la combinaison en série, l'impédance totale est capacitive.

MODES DE VIBRATION ET MÉTHODES DE SUPPORT POUR L'ÉLÉMENT SONORE Trois modes de vibration principaux peuvent être créés dans l'élément en fonction du style de montage. Ceci est illustré à la Fig. 2 MONTAGE (1) Support de nœud L'élément sonore illustré à la Fig. 2 (a) est monté sur un nœud, ce qui lui permet de vibrer à l'état libre. Le nœud, une circonférence où aucune vibration ne se produit, est créé comme indiqué par le trait pointillé de la Fig. 1. Le montage sur le nœud provoque la suppression mécanique minimale de la vibration, permettant ainsi la plus grande amplitude. Par conséquent, cette méthode de montage, illustrée à la figure 5 (a), donne la sortie de pression acoustique la plus élevée et la fréquence d’oscillation la plus stable des trois choix. En conséquence, il s'agit de la conception la plus appropriée pour les applications à haut rendement et à entraînement automatique. (2) Support de bord La Fig. 2 (b) indique le mode de vibration lorsque l'élément sonore est supporté sur les bords. Dans cette configuration de montage, la plaque sonore entière vibre de haut en bas, comme illustré par le trait pointillé du schéma. Par conséquent, le procédé de bord, comme illustré sur la figure 5 (b), supprime la fréquence de résonance fondamentale en déplaçant le nœud. Ceci offre la possibilité d'une réponse en fréquence large et est très avantageusement utilisé avec un lecteur externe. (3) Support central La Fig. 2 (c) montre le mode de vibration lorsque l'élément sonore est supporté au centre. Étant donné que la zone de vibration principale est supportée avec force, l'utilisation de cette méthode ne permet pas d'atteindre des niveaux de pression acoustique élevés. Ceci est également approprié pour un lecteur externe, mais en raison de difficultés de conception, le support du centre n’est pas utile en tant qu’alarme. CONSIERATIONS DE CONCEPTION DE CIRCUIT 1. Onde motrice


Les éléments piézoélectriques peuvent être entraînés par une onde sinusoïdale, pulsée ou carrée, en fonction de l'application particulière. Si une onde sinusoïdale est utilisée, l'appareil fonctionnera à une fréquence inférieure à la fréquence de résonance (Fo) avec un niveau de pression acoustique inférieur. La raison en est la perte d’énergie causée par le décalage entre les déviations maximales, comme indiqué sur la Fig. 7. Il est important de fournir un signal sinusoïdal épuré, car toute coupure de la forme d’onde peut entraîner une instabilité de la fréquence. Si des ondes carrées ou des ondes pulsées sont utilisées pour piloter les éléments, une sortie acoustique plus élevée sera obtenue, ainsi qu'une augmentation des niveaux harmoniques. Un condensateur parallèle peut réduire ces harmoniques.2. Fréquence de conduite
Pour une sortie maximale, une fréquence comprise entre 500Hz et 4KHZ doit être utilisée, comme recommandé par la partie spécifique choisie.

3. DC Precaution
Afin d'éviter la dépolarisation des éléments en céramique, il est nécessaire de prendre toutes les précautions nécessaires pour éviter leur exposition au courant continu.

4. Précautions relatives à la haute tension
Une tension supérieure à celle recommandée dans les spécifications peut endommager la céramique, même si elle est appliquée pendant de courtes durées. En raison de la force de l'effet piézoélectrique, une tension élevée peut amener les cristaux à briser les liaisons frittées, entraînant des dommages irréversibles. Des niveaux de pression acoustique nettement plus élevés ne seront pas atteints avec des tensions supérieures à celles recommandées par la spécification.


5. Applications de bobines auxiliaires:
Lorsque vous utilisez une bobine d'appoint, ne dépassez pas les recommandations de tension, car la bobine chauffera et transmettra trop de courant au transistor.

6. choc:
Les impacts mécaniques sur les signaux sonores ou les éléments peuvent générer des tensions élevées pouvant sérieusement endommager les circuits de commande. Une protection par diode appropriée est recommandée dans les applications où un choc mécanique est possible. Diode Zener représentée à la figure 7a; Diode Schottky illustrée à la figure 7b.

7. colle de montage:
Une bonne application de colle de montage est nécessaire pour obtenir des niveaux de pression acoustique adéquats.

8. Conception du cas de résonance:
Lorsqu'un élément est pris en charge et ne présente aucun cas, le niveau de pression acoustique est faible. En effet, l'impédance acoustique des éléments ne correspond à aucune charge à l'air libre.
Cependant, en construisant un boîtier résonant, l'impédance acoustique de l'élément et de l'air encastré peut être adaptée. Ce cas peut être conçu en utilisant les éléments suivants
(Équation de Helmholtz)


fo = fréquence de résonance de la cavité (Hz) c = vitesse du son 34,4 x cm / sec @ 24
a = Rayon du trou d'émission du son (cm) d = Diamètre du support
h = hauteur de la cavité (cm)
t = épaisseur de la cavité
k = constante = ~ 1,3

9. Capacité électrostatique
Il est nécessaire d’adapter l’impédance de sortie de l’oscillateur à l’impédance du transducteur afin d’obtenir le niveau de pression acoustique maximum du transducteur. La capacité électrostatique réelle peut être calculée à partir de la formule suivante.

C = pF
D = Diamètre de l'électrode (cm)
t = épaisseur de céramique (cm)

10. Recommandations de soudure
L'emplacement souhaité pour souder des fils conducteurs sur un élément est le point le plus proche du bord de la surface argentée. L'emplacement souhaité pour souder un plomb sur la plaque métallique est la zone située entre l'extrémité de la plaque et l'extrémité de la céramique.
Vous trouverez ci-dessous les conditions de soudure.




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