Loa piezo là gì

Loa piezo là gì

Loa piezo còn được gọi là loa áp điện do phương thức hoạt động của nó, và đôi khi được gọi thông tục là "piezo", loa pha lê hoặc loa bíp là một loại loa sử dụng hiệu ứng áp điện để tạo ra âm thanh. Chuyển động cơ học ban đầu được tạo ra bằng cách đặt một điện áp lên vật liệu áp điện và chuyển động này thường được chuyển thành âm thanh nghe được bằng cách sử dụng màng ngăn và bộ cộng hưởng. So với các thiết kế loa khác, loa áp điện tương đối dễ điều khiển. Ví dụ nó có thể được kết nối trực tiếp với đầu ra TTL, các trình điều khiển phức tạp hơn có thể cho cường độ âm thanh lớn hơn. Thông thường, nó hoạt động tốt trong dải tần 1-5 kHz và lên đến 100 kHz trong các ứng dụng siêu âm.

Loa piezo thường được sử dụng để tạo ra âm thanh trong đồng hồ thạch anh kỹ thuật số và các thiết bị điện tử khác, và đôi khi được sử dụng làm loa tweeter trong các hệ thống loa rẻ tiền hơn, chẳng hạn như loa máy tính và radio di động. Nó cũng được sử dụng để sản xuất siêu âm trong hệ thống sonar. Loa piezo có một số ưu điểm so với loa thông thường như khả năng chống quá tải thường phá hủy hầu hết các trình điều khiển tần số cao và nó có thể được sử dụng mà không cần bộ phân tần do đặc tính điện của nó. Ngoài ra còn có những nhược điểm như một số bộ khuếch đại có thể dao động khi điều khiển tải điện dung như hầu hết các áp điện, dẫn đến méo hoặc hỏng bộ khuếch đại. Thêm vào đó, tần số đáp ứng của nó kém hơn so với các công nghệ khác, đặc biệt là về âm trầm và âm trung. Đó là lý do tại sao chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng mà âm lượng và âm vực cao quan trọng hơn chất lượng âm thanh.

Loa piezo có thể có đầu ra tần số cao mở rộng và tính chất này rất hữu ích trong một số trường hợp chuyên biệt. Ví dụ, các ứng dụng sonar trong đó các biến thể áp điện được sử dụng làm cả thiết bị đầu ra (tạo ra âm thanh dưới nước) và thiết bị đầu vào (hoạt động như thành phần cảm biến của micrô dưới nước). Nó có những ưu điểm trong các ứng dụng này, đặc biệt là cấu tạo ở trạng thái rắn và đơn giản, chống lại nước biển tốt hơn so với thiết bị dựa trên dải băng hoặc hình nón. 

Loa piezo hoạt động như thế nào

Mỗi nguyên tử có một hạt nhân trung tâm được tạo ra từ các điện tích trung hòa gọi là nơtron và các điện tích dương gọi là proton. Chuyển động xung quanh hạt nhân là các điện tích âm gọi là electron.

Các điện tích trái dấu hút nhau, do đó các electron bị hút bởi các proton trong hạt nhân. Đồng thời, các điện tích tương tự đẩy nhau, do đó quá nhiều điện tử trong một khu vực có xu hướng đẩy một hoặc nhiều điện tử rời đi.

Các electron chuyển động không đổi xung quanh nguyên tử.

Khi nhiều nguyên tử được đưa đến gần nhau, các electron có thể di chuyển giữa các nguyên tử lân cận. Các electron phải đi theo các con đường sao cho chuyển động không đổi dưới lực hút các proton và lực đẩy các electron cùng loại. Việc cân bằng tất cả các quy tắc đó khiến cho nhiều nguyên tử tập hợp lại với nhau thành các mẫu hoặc hình dạng tinh thể đều đặn.

Một số vật liệu nhất định sẽ tạo ra chênh lệch điện thế có thể đo được khi chúng được tạo ra để giãn nở hoặc co lại theo một hướng cụ thể.

Việc tăng hoặc giảm không gian giữa các nguyên tử bằng cách ép, va đập hoặc uốn cong tinh thể có thể làm cho các điện tử tự phân bố lại và khiến các điện tử rời khỏi tinh thể, hoặc tạo khoảng trống cho các điện tử đi vào tinh thể. Lực vật lý tác dụng lên tinh thể tạo ra suất điện động làm di chuyển các điện tích xung quanh một mạch.

Ngược lại khi đặt điện trường lên một tinh thể áp điện dẫn đến việc thêm hoặc bớt các electron, và điều này làm cho tinh thể biến dạng và do đó tạo ra một lực vật lý nhỏ.

Hiệu ứng áp điện có thể được sử dụng trong việc chế tạo các loa dạng mỏng thay thế cho các loa điện động truyền thống trong các ứng dụng hạn chế về không gian như loa piezo và loa gốm.

Khi đặt một điện trường vào vật liệu áp điện thì nó sẽ thay đổi kích thước. Vật liệu áp điện sẽ co lại hoặc lớn lên khi các điện tích được đưa vào hoặc loại bỏ, còn vật liệu cơ bản thì không.

Điều này gây ra biến dạng đàn hồi của vật liệu đi về hoặc ra xa hướng vuông góc với bề mặt của loa. Ngay sau khi điện trường không còn đặt lên vật liệu áp điện, nó sẽ trở lại hình dạng ban đầu.

Khi loa uốn cong và va chạm vào các phân tử không khí, nó gây ra một chuỗi phản ứng va chạm cuối cùng truyền đến tai bạn. Nếu có đủ các phân tử không khí đập vào tai bạn, các tế bào thần kinh sẽ gửi tín hiệu đến não mà bạn hiểu là âm thanh.