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NINGBO SANCO ELECTRONICS CO., LTD.

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Technique
La technologie et le fonctionnement du sondeur piézoélectrique PRINCIPES DE BASE Un élément céramique piézoélectrique est un corps fritté de nombreux cristaux (polycristaux). La distorsion de ce cristal se produit lorsqu'une contrainte est appliquée à l'élément, soit thermiquement, mécaniquement ou électriquement. Ces distorsions créent de nombreuses utilisations possibles, y compris les applications d'alarme et de capteur.

En utilisant des éléments piézoélectriques dans une sortie audible dans une application, 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 le montre la figure 1 en raison de la contraction et de l'expansion de la céramique piézoélectrique, et un signal sonore est produit.

CARACTÉRISTIQUES D'IMPÉDANCE Le circuit équivalent pour les éléments piézoélectriques est illustré à la figure 3. La résonance mécanique de l'élément est indiquée par R, L, C où L et C déterminent la fréquence de résonance (figure 3). 6dklprf0 Parce que le condensateur shunt est plus grand que la combinaison série, l'impédance totale est capacitive. xjjk0kac MODES DE VIBRATION ET MÉTHODES DE SUPPORT POUR L'ÉLÉMENT SONORE Trois modes principaux de vibration peuvent être créés dans l'élément en fonction du style de montage. Ceci est illustré sur la Fig. 2 MONTAGE (1) Support de nœud L'élément sonore montré sur la Fig. 2 (a) est monté sur nœud, lui permettant de vibrer dans un état libre. Le nœud, une circonférence où aucune vibration n'a lieu, est créé comme le montre la ligne brisée de la figure 1. Le montage au nœud provoque la moindre suppression mécanique des vibrations, permettant ainsi la plus grande amplitude. Par conséquent, cette méthode de montage, comme illustré sur 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 autonomes à haut rendement. (2) Support de bord La figure 2 (b) montre le mode de vibration lorsque l'élément sonore est supporté sur les bords. Dans cette configuration de montage, toute la plaque acoustique vibre de haut en bas comme l'illustre la ligne en pointillés sur le schéma. Par conséquent, le procédé de bord tel qu'illustré sur la figure 5 (b), supprime la fréquence de résonance fondamentale en déplaçant le nœud. Cela offre la possibilité d'une réponse en fréquence large et est plus avantageusement utilisé avec un lecteur externe. (3) Support central La figure 2 (c) montre le mode de vibration lorsque l'élément sonore est supporté au centre. Comme la zone de vibration principale est fortement soutenue, de grands niveaux de pression acoustique ne sont pas possibles lorsque cette méthode est utilisée. Ceci est également approprié pour un lecteur externe, mais en raison de difficultés de conception, le support central n'est pas utile comme alarme. CONSIÉRATIONS DE CONCEPTION DE CIRCUIT 1. Onde motrice
Les éléments piézoélectriques peuvent être entraînés par une onde sinusoïdale, pulsée ou carrée, selon 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, à travers le laps de temps entre les déflexions maximales comme illustré sur la figure 7. Il est important qu'un signal sinusoïdal propre soit fourni, car tout écrêtage de la forme d'onde peut entraîner une instabilité de fréquence. Si des ondes carrées ou des ondes pulsées sont utilisées pour entraîner les éléments, une sortie acoustique plus élevée sera réalisée, avec une augmentation des niveaux harmoniques. Un condensateur parallèle peut réduire ces harmoniques.2. Fréquence de conduite
Pour une sortie maximale, une fréquence comprise entre 500 Hz et 4KHz doit être utilisée, comme recommandé par la partie spécifique choisie.

3. Précaution DC
Afin d'éviter la dépolarisation des éléments céramiques, il est nécessaire de prendre toutes les précautions nécessaires pour éviter qu'ils ne soient soumis à un courant continu.

4. Précautions contre les hautes tensions
Une tension supérieure à celles recommandées par 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 provoquer la rupture des liaisons frittées par les cristaux, entraînant des dommages permanents. Des niveaux de pression acoustique sensiblement plus élevés ne seront pas atteints par des tensions supérieures à celles recommandées par les spécifications.

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5. Applications de bobine de rappel:
Lorsque vous utilisez une bobine de rappel, ne dépassez pas les recommandations de tension, car la bobine chauffera, passant trop de courant au transistor.

6. Choc:
Un impact mécanique sur les buzzers ou les éléments peut générer des tensions élevées qui peuvent gravement endommager les circuits de commande. Une protection par diode appropriée est recommandée dans les applications où un choc mécanique est possible. Diode Zener représentée sur la figure 7a; Diode Schottky représentée sur la figure 7b.

7. Colle de montage:
Une application appropriée de la colle de montage est nécessaire pour produire des niveaux de pression acoustique adéquats.

8. Conception du boîtier résonnant:
Lorsqu'un élément est pris en charge et n'a pas de boîtier, le niveau de pression acoustique est faible. En effet, l'impédance acoustique des éléments ne correspond à celle d'aucune charge en plein air.
Cependant, en construisant un boîtier résonnant, l'impédance acoustique de l'élément et de l'air enrobé peuvent être adaptés. Ce cas peut être conçu en utilisant les éléments suivants
(Équation de Helmholtz)

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fo = fréquence de résonance de la cavité (Hz) c = vitesse du son 34,4 x cm / sec @ 24
a = Rayon du trou d'émission sonore (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 de faire correspondre l'impédance de sortie de l'oscillateur avec l'impédance du transducteur afin d'obtenir le niveau de pression acoustique maximal du transducteur. La capacité électrostatique réelle peut être calculée à partir de la formule suivante.

C = 8c6vpeco pF
D = Diamètre de l'électrode (cm)
t = épaisseur de céramique (cm)

10. Recommandations de soudage
L'emplacement souhaité pour souder les fils de sortie 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 entre l'extrémité de la plaque et l'extrémité de la céramique.
Voici les conditions de soudage.

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