چگونه یک SMD Buzzer Passive بدون نیاز به نوسان ساز داخلی یا منبع تغذیه صدا تولید می کند؟

یک SMD Buzzer Passive با استفاده از اثر پیزوالکتریک صدا تولید می کند، جایی که یک سیگنال الکتریکی خارجی باعث ایجاد لرزش مکانیکی فیزیکی در عنصر پیزوالکتریک در داخل زنگ می شود. بر خلاف یک زنگ اکتیو که دارای یک نوسان ساز داخلی برای تولید صدا به تنهایی است، یک آژیر غیرفعال برای هدایت آن به طور کامل به یک سیگنال خارجی، معمولا از یک میکروکنترلر یا سایر وسایل الکترونیکی متکی است. در اینجا یک تفکیک گام به گام از نحوه عملکرد آن آورده شده است:

1. عنصر پیزوالکتریک
جزء اصلی یک SMD Buzzer Passive عنصر پیزوالکتریک است - یک قطعه نازک و مسطح از مواد پیزوالکتریک (اغلب سرامیکی) که خاصیت خاصی از خود نشان می دهد: هنگامی که جریان الکتریکی به آن اعمال می شود تغییر شکل می دهد. این جوهر اثر پیزوالکتریک است. مواد بسته به قطبیت ولتاژ اعمال شده منبسط یا منقبض می شوند.

2. کاربرد سیگنال الکتریکی خارجی
برای اینکه آژیر صدا ایجاد کند، به یک سیگنال خارجی برای تغذیه عنصر پیزوالکتریک نیاز دارد. این معمولاً یک سیگنال جریان متناوب (AC) یا معمولاً یک موج مربعی است که توسط یک منبع خارجی مانند یک میکروکنترلر، مدار تولید کننده صدا یا سایر سیستم های الکترونیکی تولید می شود.

هنگامی که سیگنال AC اعمال می شود، قطبیت ولتاژ به طور دوره ای تغییر می کند. همانطور که ولتاژ متناوب می شود، باعث می شود عنصر پیزوالکتریک در همان فرکانس سیگنال منبسط و منقبض شود.
فرکانس این سیگنال خارجی میزان صدای تولید شده توسط زنگ را تعیین می کند. به عنوان مثال، یک سیگنال با فرکانس بالاتر باعث می شود عنصر پیزوالکتریک سریعتر ارتعاش کند و صدایی با صدای بلندتر تولید کند، در حالی که سیگنال فرکانس پایین تر صدایی با صدای پایین تر تولید می کند.

3. لرزش مکانیکی صدا تولید می کند
با ارتعاش (یا تغییر شکل) عنصر پیزوالکتریک، امواج فشاری در هوا ایجاد می کند که ما آن را به عنوان صدا درک می کنیم. اساساً، هنگامی که عنصر مرتعش می شود، مولکول های هوای اطراف را فشار داده و می کشد و امواج صوتی تولید می کند.

میزان تغییر شکل در عنصر پیزوالکتریک نیز بر بلندی صدا تأثیر می گذارد. هر چه ولتاژ سیگنال خارجی بیشتر باشد، عنصر بیشتر تغییر شکل می دهد و صدا بلندتر می شود.
شکل و اندازه عنصر پیزوالکتریک نیز در محدوده فرکانس و کارایی تولید صدا نقش دارد.

4. کنترل مدار خارجی
از آنجایی که SMD Buzzer Passive دارای نوسانگر داخلی نیست، نمی تواند به تنهایی صدا تولید کند. برای کنترل صدا به مدار خارجی نیاز دارد. این مدار کنترل به طور معمول:

فرکانس را تولید می کند (با تولید موج مربعی یا سایر سیگنال های متناوب).
ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی عنصر پیزوالکتریک را تامین می کند.
تن را با تغییر فرکانس سیگنال تعدیل می کند و می تواند با تغییر دامنه سیگنال، صدا را تنظیم کند.
به عنوان مثال، یک میکروکنترلر یا آی سی تایمر می تواند یک موج مربعی با فرکانس مشخص ایجاد کند و آن را به زنگ ارسال کند. با تنظیم فرکانس، سیستم می تواند زیر و بمی صدا را تغییر دهد و باعث می شود که زنگ صدا بسته به نیاز برنامه، صداهای مختلفی تولید کند.

5. چرا منفعل است
دلیل اینکه این نوع از زنگ‌ها را یک زنگ غیرفعال می‌نامند این است که اجزای لازم (مانند یک نوسان‌گر داخلی یا ریزتراشه) برای تولید صدا به خودی خود را ندارد. در عوض، برای ارائه سیگنال الکتریکی به مدار خارجی متکی است. این امر باعث می شود که آژیر ساده تر و اغلب ارزان تر از یک زنگ فعال باشد، اما همچنین به این معنی است که برای عملکرد به یک منبع سیگنال خارجی نیاز دارد.

6. برنامه های کاربردی
زنگ‌های غیرفعال SMD معمولاً در دستگاه‌هایی استفاده می‌شوند که به هشدارهای صوتی ساده نیاز دارند. مثالها عبارتند از:

هشدارها (به عنوان مثال، زنگ در، تایمر).
نشانگرها (مثلاً در لوازم الکترونیکی یا لوازم خانگی برای علامت دادن خطا یا اعلان).
اسباب بازی (برای ایجاد جلوه های صوتی استفاده می شود).
سیستم های تعبیه شده (مانند زمانی که یک میکروکنترلر باید از طریق یک آهنگ به کاربر هشدار دهد).

7. مزایای SMD Passive Buzzers
مصرف برق کم: از آنجایی که آژیر نوسان ساز داخلی ندارد، انرژی کمتری مصرف می کند که این مزیت در دستگاه هایی است که با باتری کار می کنند.
انعطاف پذیری در کنترل صدا: مولد سیگنال خارجی از نظر مدولاسیون تن انعطاف پذیری را فراهم می کند. زیر و بم، ریتم و مدت زمان صدا را می توان با تنظیم سیگنال ارسالی به زنگ به راحتی به صورت برنامه ای کنترل کرد.
جمع و جور و مقرون به صرفه: زنگ های SMD (دستگاه نصب سطحی) کوچک و سبک وزن هستند، که آنها را برای مدارهای الکترونیکی فشرده که در آن فضا بسیار عالی است، ایده آل می کند.

8. محدودیت ها
عدم تولید صدا بدون سیگنال خارجی: یک نقطه ضعف کلیدی این است که آژیر نمی تواند به طور مستقل کار کند. به یک سیگنال رانندگی خارجی نیاز دارد. بنابراین، طراحی مدار الکترونیکی که آن را کنترل می کند بسیار مهم است.
حجم محدود: به دلیل ماهیت عنصر پیزوالکتریک، زنگ های غیرفعال ممکن است به اندازه زنگ های فعال بلند نباشند، اگرچه برای بسیاری از کاربردها کافی هستند.