Схема пьезоэлектрического привода — 4 общие технологии проектирования

О схеме пьезопривода. Часто нам необходимо измерять физические величины, такие как температура, звуковое давление и механическое напряжение. Преобразователь — это любое устройство, которое мы можем использовать для измерения таких величин. Как правило, преобразователь преобразует механический сигнал в электрический сигнал.

Существует множество типов преобразователей, и пьезоэлектрический преобразователь является одним из них. Любое устройство, использующее этот преобразователь, может преобразовывать физическую величину в электрический сигнал. Тем не менее, вопрос на миллион долларов заключается в том, как работает пьезоэлектрический преобразователь?

В этом руководстве по схемам пьезопривода объясняется схема этой системы и общая технология ее проектирования.

1. Принципы работы схемы пьезопривода

Электрик

Сначала вам нужно понять состав пьезоизлучателя. Некоторые материалы обладают пьезоэлектрическими свойствами, и вы найдете их в любом пьезоизлучателе. К ним относятся кварц, поливинилидендифторид, цирконат-титанат свинца (PZT) и сегнетовая соль, среди многих других.

В типичных приводных схемах вы найдете пьезоэлектрический оповещатель, покрытый проводящим материалом. Когда вы оказываете звуковое давление на проводящую поверхность, ионы пьезоэлемента становятся активными. Следовательно, ионы будут двигаться от одного конца проводящего материала к другому.

Следовательно, это приведет к генерации заряда. Выходной заряд впоследствии будет иметь решающее значение при калибровке исходного звукового давления.

Обратите внимание, что это напряжение может быть как растягивающим, так и сжимающим. Таким образом, тип напряжения и ориентация пьезоэлемента будут определять интенсивность выходного сигнала.

Кроме того, обратите внимание, что аудиовыход будет зависеть от величины входного переменного напряжения.

2. Базовая схема пьезопривода

Электрокомпоненты

Для этой схемы требуется очень мало компонентов, включая электронный переключатель, резистор сброса и пьезозуммер. Вы можете включить биполярный переходной транзистор (BJT) или полевой транзистор (FET) для переключателя.

Для схемы нужно несколько компонентов, и все они дешевые. Таким образом, вы можете работать с небольшим бюджетом. Тем не менее, у него есть некоторые недостатки, в том числе ограничение рассеиваемой мощности резистором сброса. Кроме того, входной сигнал вашей системы будет определять количество пьезоэлектрического звука. Поэтому вам придется мириться с этими ограничениями, если вы выберете базовую схему.

Кроме того, обратите внимание, что вам не обязательно подключать пьезоизлучатель к положительной клемме. Когда вы подключите его к заземлению цепи, он будет работать одинаково эффективно.

3. Добавление буферов в базовую схему привода пьезопреобразователя

Оратор

Вы можете избежать проблемы резистора сброса в приведенной выше схеме, добавив буферы. Для этой схемы вы должны добавить два буферных транзистора, чтобы решить проблему импеданса преобразователя. Тем не менее, это, несомненно, повлияет на мощность системы. Напряжение возбуждения уменьшится примерно на 1,2 В, но соединение полностью предотвратит импеданс преобразователя.

Также следует отметить, что вы можете подключить пьезоэлектрический оповещатель к положительной или заземляющей клемме. Каким бы способом вы его не подключили, вы не повлияете на работу звукового компонента.

Вы все еще можете улучшить напряжение привода, изменив подключение теоретической цепи. Все, что вам нужно сделать, это изменить расположение буфера BJT на схеме. В качестве альтернативы вы можете использовать буферы FET вместо буферов BJT, и схема будет одинаково функциональной.

4. Схемы полумоста и полного моста

Электрокомпоненты

Существует много типов драйверных схем, но у вас не будет такой эффективной, как это подключение. Это усовершенствование предыдущей схемы, позволяющее использовать широкий спектр дискретных компонентов. Предыдущая схема аналогового драйвера будет напрягать, особенно когда вы используете дискретные компоненты.

У вас могут быть драйверы полумоста или драйверы полного моста, в зависимости от ваших подключений. Когда вы используете двухтактные буферы, это даст буферы полумоста. С другой стороны, вы создадите полномостовой драйвер, когда схема драйвера находится не в фазе. Для полномостового драйвера вы можете использовать его, подключив пьезоэлектрический звуковой сигнал к выходному контакту схемы.

С драйверами с полным мостом у вас есть преимущество в том, что вы получаете удвоенную достижимую выходную мощность по сравнению с другими схемами. Впоследствии громкость выходного звука будет выше, чем у базовой схемы или полумостовой схемы. Вы можете проверить это, подключив три цепи к одному и тому же входному напряжению переменного тока.

Из-за оптимального диапазона выходного напряжения вы найдете такие схемы драйверов в электродвигателях. Вы также получите дешевый доступ к двум мостовым схемам. Таким образом, это интегральная схема, которую вы можете легко приобрести и использовать.

5. Цепь резонансного драйвера

Печатная плата

Вы можете создать схему резонансного драйвера для питания внешнего пьезоизлучателя вместо вышеуказанных схем. Вам требуется дискретная катушка индуктивности, и ваша система будет работать на основе концепции паразитной емкости базовой схемы драйвера. Резонансный контур работает по простому принципу накопления и передачи энергии между катушкой индуктивности и конденсатором.

Вы можете собрать соединение на печатных платах при условии, что у вас есть эти компоненты схемы. Резонансный контур также будет очень выгодным в первую очередь, учитывая простоту сборки. Во-вторых, он имеет электрический КПД, а также гарантирует более высокий выходной диапазон, чем напряжение питания.

Индуктор

Тем не менее, резонансный контур будет работать только на постоянной частоте. Следовательно, вы не можете использовать его для управления пьезоэлектрическими приводами, требующими широкого диапазона частот. Эта постоянная частота также повлияет на эффективность индуктора. Примечательно, что вы можете выбрать индуктор большего размера или более тяжелый, чем обычный тип деталей схемы. Это никак не повлияет на звуковую частоту системы.

Эта паразитная емкость преобразователя также будет влиять на эффективность системы. Многие производители не заботятся об этом аспекте; следовательно, вам придется мириться с этим во время эксплуатации. Наконец, вам также будет сложно смоделировать механизм работы этой системы. Таким образом, вам придется проводить больше времени в лаборатории на этапе ее проектирования. Тем не менее, несмотря на эти ограничения, вы получите высокую эффективность, которую он гарантирует.

Заключение

Мы предоставили вам подробное описание различных вариантов схемы пьезоэлектрического привода. Таким образом, в зависимости от вашего предполагаемого использования, вы можете выбрать тот, который вам подходит. Все эти схемы пьезопривода также просты в сборке. Таким образом, вы можете создать желаемый звук без особых хлопот.

Если вы хотите получить дополнительную консультацию, свяжитесь с нами, и мы немедленно ответим. Мы ваш постоянный помощник в электронных вопросах. Таким образом, для получения дополнительной информации об электронике ознакомьтесь с другим контентом на нашем веб-сайте.