Circuito de acionamento piezo – 4 tecnologias de projeto comuns

Sobre o circuito de acionamento piezo ，Muitas vezes, precisamos medir grandezas físicas como temperatura, pressão sonora e estresse mecânico. Um transdutor é qualquer dispositivo que podemos usar para medir tais quantidades. Normalmente, o que um transdutor faz é converter um sinal mecânico em um sinal elétrico.

Existem muitos tipos de transdutores, e um transdutor piezoelétrico é um deles. Qualquer dispositivo que utilize este transdutor pode converter uma grandeza física em um sinal elétrico. No entanto, a pergunta de um milhão de dólares é como funciona um transdutor piezoelétrico?

Este guia de circuito de acionamento piezo explica o circuito deste sistema e sua tecnologia de design comum.

1. Princípios de funcionamento do circuito de acionamento piezo

Um eletricista

Você precisa primeiro entender a composição de uma campainha piezo. Alguns materiais têm propriedades de piezoeletricidade e você os encontrará em qualquer campainha piezoelétrica. Eles incluem quartzo, difluoreto de polivinilideno, titanato de zirconato de chumbo (PZT) e sal de Rochelle, entre muitos outros.

Em circuitos de acionamento típicos, você encontrará uma sirene piezoelétrica revestida com um material condutor. Quando você aplica pressão sonora na superfície condutora, os íons do elemento piezoelétrico se tornam ativos. Consequentemente, os íons se moverão de uma extremidade do material condutor para a outra.

Isso levará, portanto, à geração de uma carga. A carga de saída será subsequentemente crucial na calibração da pressão sonora original.

Observe que essa tensão pode ser de tração ou compressão. Assim, o tipo de tensão e a orientação do elemento piezoelétrico determinarão a intensidade do sinal de saída.

Além disso, observe que a saída de áudio dependerá da quantidade de tensão CA de entrada.

2. Circuito de acionamento piezo básico

Componentes elétricos

Você precisa de muito poucos componentes para este circuito, incluindo um interruptor eletrônico, um resistor de reset e uma campainha piezo. Você pode incluir um transistor de junção bipolar (BJT) ou um transistor de efeito de campo (FET) para a chave.

Para o circuito, você precisa de alguns componentes e todos são baratos. Você pode, portanto, trabalhar com um orçamento pequeno. No entanto, tem algumas desvantagens que incluem uma limitação de dissipação de energia pelo resistor de reset. Além disso, o sinal de acionamento de entrada do seu sistema determinará a quantidade de som piezoelétrico. Portanto, você terá que suportar essas limitações se optar pelo circuito básico.

Além disso, observe que você não precisa necessariamente conectar a campainha piezo ao terminal positivo. Quando você conectá-lo ao terra do circuito, ele funcionará de forma igualmente eficaz.

3. Adicionando buffers a um circuito de acionamento de transdutor piezo básico

Um orador

Você pode evitar o problema do resistor de reset no circuito acima pela adição de buffers. Para este circuito, você deve adicionar dois transistores de buffer para resolver o problema de impedância do transdutor. No entanto, isso sem dúvida afetará a entrega de energia do sistema. A tensão do inversor diminuirá em aproximadamente 1,2 Volts, mas a conexão impedirá completamente a impedância do transdutor.

Também digno de nota é que você pode conectar a sirene piezoelétrica ao terminal positivo ou terra. Seja qual for a forma de conectá-lo, você não influenciará o desempenho do componente de som.

Você ainda pode melhorar a tensão do drive alterando a conexão do circuito teórico. Tudo o que você precisa fazer é modificar a localização do buffer BJT no circuito. Alternativamente, você pode usar buffers FET no lugar de buffers BJT, e o circuito será igualmente funcional.

4. Circuitos de acionamento de meia ponte e ponte completa

Componentes elétricos

Existem muitos tipos de circuitos de driver, mas você não terá um tão eficaz quanto esta conexão. É uma melhoria do circuito anterior e permite uma ampla gama de componentes discretos. O circuito de driver analógico anterior se esforçará para entregar, especialmente quando você usa componentes discretos.

Você pode ter drivers de meia ponte ou drivers de ponte completa, dependendo de suas conexões. Quando você usa buffers push-pull, isso produzirá buffers de meia ponte. Por outro lado, você criará um driver de ponte completa quando o circuito do driver estiver fora de fase. Para o driver de ponte completa, você pode usá-lo conectando a sirene piezoelétrica ao pino de saída do circuito.

Com drivers de ponte completa, você tem a vantagem de obter o dobro da potência de saída alcançável dos outros circuitos. Subsequentemente, o volume do som de saída será maior do que o do circuito básico ou do circuito de meia ponte. Você pode testar isso conectando os três circuitos na mesma tensão CA de entrada.

Devido à faixa de tensão de saída ideal, você encontrará esses tipos de circuitos de acionamento em motores elétricos. Você também acessará os dois circuitos de ponte de forma barata. Assim, é um circuito integrado que você pode facilmente adquirir e usar.

5. Circuito de driver ressonante

Uma placa de circuito

Você pode criar o circuito de driver ressonante para alimentar uma campainha piezo de unidade externa em vez dos circuitos acima. Você precisa de um indutor discreto e seu sistema operará através do conceito de capacitância parasita de um circuito de driver básico. O circuito ressonante opera através de um princípio simples de armazenamento e transferência de energia entre o indutor e o capacitor.

Você pode montar a conexão em placas de circuito, desde que tenha esses componentes de circuito. O circuito ressonante também será muito vantajoso primeiro, visto que é fácil de montar. Em segundo lugar, possui eficiência elétrica e também garante uma faixa de saída maior que a tensão da fonte de alimentação.

Um indutor

No entanto, o circuito ressonante operará apenas em uma frequência constante. Portanto, você não pode usá-lo para acionar atuadores piezoelétricos que exigem uma ampla faixa de frequência. Essa frequência constante também afetará a eficácia do indutor. Digno de nota, você pode escolher um indutor maior ou mais pesado do que o tipo comum de peças de circuito. Isso não afetará de forma alguma a frequência de áudio do sistema.

Essa capacitância parasita do transdutor também influenciará a eficácia do sistema. Muitos fabricantes não cuidam desse aspecto; portanto, você tem que tolerá-lo durante a operação. Por fim, você também terá dificuldades para modelar o mecanismo de operação desse sistema. Assim, você terá que passar mais tempo no laboratório durante a fase de projeto. No entanto, apesar dessas limitações, você se beneficiará da alta eficiência que ela garante.

Conclusão

Nós fornecemos a você um esboço elaborado das diferentes opções de circuito de acionamento piezo. Dependendo do uso pretendido, você pode, portanto, escolher o que mais lhe convier. Todos esses circuitos de acionamento piezo também são fáceis de montar. Assim, você pode criar a saída de som desejada sem muito incômodo.

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