Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Радио

2004: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
2003: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2002: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2000: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1999: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1998: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1971: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1947: 
1, 2, 3, 4, 5
1946: 
1, 2, 3, 4-5, 6-7, 8-9

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал Радио 3 номер 1947 год. Современная пьезоаппаратура
Современная пьезоаппаратура

М. С. Жук 

За последнее время в электроакустической и измерительной технике получили широкое распространение пьезоэлектрические приборы. Пьезотелефон, пьезомикрофон, пьезоадаптер прочно вошли в практику электроакустики. Во всех этих приборах используется пьезоэлектрический эффект кристаллов сегнетовой соли.

Сегнетовая соль представляет собой двойную калиево-натриевую соль виннокаменной кислоты и изготовляется из отходов винодельческого производства. Для производства пьезоаппаратуры выращиваются большие кристаллы соли, имеющие форму двенадцатигранной призмы.

Рис. 1.
 
Рис. 2.

На рис. 1 показаны основные кристаллографические оси кристалла. В различных направлениях кристалл обладает неодинаковыми пьезоэлектрическими свойствами. Наибольший пьезоэффект получается в пластинке; вырезанной перпендикулярно оси «а» (рис, 1). Если такую квадратную пластинку подвергнуть сжатию по одной из диагоналей, то на ее плоскости появятся заряды, величина которых будет прямо пропорциональна величине механических напряжений в пластинке. Последние пропорциональны силе, действующей на пластинку. Следовательно, заряды на плоскостях пластинки будут прямо пропорциональны действующей силе.

Для того чтобы использовать эти заряды, плоскости пластинки покрывают каким-либо проводящим слоем. Эту операцию принято называть металлизацией, хотя не всегда пластинка покрывается металлом. Существует много различных способов нанесения проводящего слоя. Наиболее простым является наклейка на поверхность пластинки фольги. При этом между фольгой и поверхностью пластинки остается тонкий слой клея, который уменьшает чувствительность пластинки. Электрически это значит, что последовательно с основной емкостью пластинки включена добавочная емкость фольга — поверхность пластинки со слоем клея в качестве диэлектрика. Эта емкость уменьшает чувствительность пластинки примерно на 10 процентов.

Поэтому в промышленности применяется другой способ. Металлизация производится тончайшим сусальным металлом (обычно серебром) без клея, непосредственным наложением листка металла на поверхность кристалла. При таком способе металлизации добавочная емкость отсутствует и чувствительность получается большей.

В большинстве пьезоэлектрических приборов применяются так называемые биморфные (двойные) пьезоэлементы. Биморфный пьезоэлемент состоит из двух пластинок, работающих совместно. Бнморфные элементы по схеме соединения пластин могут быть двух типов: последовательные и параллельные.

Для того чтобы уяснить принцип работы биморфного элемента, познакомимся с пьезоэлементом балочного типа параллельного соединения. Если из показанного на рис. 1 квадрата вырезать по диагонали пластинку размерами, например, в 8X20 mm, то при ее сжатии и растяжении вдоль длинной стороны на обкладках возникнут электрические заряды. Рассматриваемый биморфный пьезоэлемент сделав из двух таких пластинок (рис. 2), склеенных вместе. Если пьезоэлемент изогнуть вверх, то первая пластинка (верхняя) растянется, а вторая (нижняя) сожмется. Для того чтобы осуществить параллельное соединение пластинок, необходимо, чтобы при описанной деформации средние обкладки имели одну полярность, например, отрицательную, а наружные — положительную. Нетрудно представить себе, что для этого обе пластинки пьезоэлемента должны быть вырезаны из кристалла одинаково; на рис. 2, внизу, показана ориентировка осей кристалла в пластинках.

При параллельном соединении электродвижущая сила (ЭДС) всего элемента равна ЭДС одной пластинки, но зато емкость получается в два раза больше. Можно осуществить последовательное соединение пластинок (для этого они должны быть вырезаны из кристалла перпендикулярно друг к другу), тогда ЭДС пьезоэлемента будет в два раза больше.

Последовательный пьезоэлемент показан на рис. 3. Внизу видна ориентировка кристаллографических осей первой и второй пластинок.

Рис. 3.
 
Рис. 4.

Необходимым условием правильной работы пьезоэлемента является достаточная механическая прочность слоя клея. Модуль упругости клея должен быть больше модуля упругости самой соли или равен ему, так как в противном случае пластинки будут сдвигаться одна относительно другой и чувствительность пьезоэлемента сильно уменьшится.

Описанный пьезоэлемент работает на изгиб. В практике имеют распространение пьезоэлементы, работающие на кручение. Принцип работы такого пьезоэлемента несколько сложнее. Квадратная пластинка, вырезанная из кристалла так, как показано на рис. 1, при подаче на ее плоскости напряжения испытывает деформацию сдвига — одна ее диагональ сжимается, а вторая растягивается (рис, 4, а).

Если склеить две таких пластинки в пьезоэлемент по одному из описанных выше способов, то при подаче на него напряжения он будет скручиваться седлообразно: одна пара углов, расположенных по диагонали, изогнется вниз, а другая — вверх (рис. 4,6). Обычно в пьезоакустической аппаратуре три угла такого пьезоэлемента закрепляются неподвижно; а к четвертому крепится мембрана. Такая система обратима, т. е. может работать и как телефон и как микрофон.

Рис. 5.
 
Рис. 6.

Прежде чем перейти к описанию отдельных пьезоэлектрических приборов, следует рассмотреть физические свойства кристаллов сегнетовой соли. Эти свойства сказываются в работе всех пьезоприборов. Кристаллы Сегнетовой соли хорошо растворяются в воде, поэтому в любом приборе пьезоэлемент должен быть так или иначе защищен от непосредственного воздействия влаги. До сих пор проблема влагозащиты целиком не разрешена, поэтому всегда надо иметь в виду, что пьезоэлектрические аппараты надо беречь от влаги.

Диэлектрическая постоянная «Е» и пьезоэлектрический модуль «d» сегнетовой соли, которые определяют соответственно емкость и чувствительность пьезоэлемента, сильно зависят от температуры.

Зависимость диэлектрической постоянной от температуры представлена на рис. 5. Как видно из кривой, «Е» имеет два максимума в так называемых точках Кюри.

Верхний максимум соответствует t°=23,5° С, нижний — 15° С. Емкость при 35° С падает в 3,5 раза по сравнению с верхним максимумом.

Температурная зависимость пьезоэлектрического модуля «d» показана на рис. 6. Кривая имеет такой же характер, как и кривая диэлектрической постоянной.

В электроакустических пьезоприборах чувствительность зависит от отношения этих двух величин, а так как они меняются примерно одинаково, то чувствительность не очень зависит от температуры. Все же некоторое падение чувствительности с повышением температуры имеет место.

Рис. 7.
 
Рис. 8.
 
Рис. 9.
 
Рис. 10.
 
Рис. 11.
 
Рис. 12.
 
Рис. 13.
 
Рис. 14.
 
Рис. 15.

Кроме того, всегда надо иметь в виду, что сегнетовая соль плавится при 63° С, а ее рабочий диапазон практически ограничен 40 — 45° С. При этих температурах чувствительность сильно снижается и одновременно при длительном воздействии такой температуры происходит так называемое выветривание соли — поверхностные слои пластин теряют кристаллизационную воду, на кристалле появляется белый налет. Этот налет не исчезает при понижении температуры, и если он значителен, — сильно снижает чувствительность и емкость пьезопластинки. Эта зависимость от температуры является главным недостатком пьезоэлектрических приборов.

Механическая прочность сегнетовой соли очень невелика и поэтому все пьезоприборы требуют осторожного обращения.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕЛЕФОН

Пьезоэлектрические телефоны выпускались в СССР нескольких типов. Наиболее распространены выпускавшиеся нашей промышленностью пьезоэлектрические телефоны ПК-1 и ПК-2. В них применены квадратные пьезоэлементы, закрепленные тремя углами. К четвертому углу элемента прикреплена легкая алюминиевая мембрана (рис. 7). Типовая частотная характеристика пьезотелефона приведена на рис. 8. Чувствительность пьезотелефона более чем в 3 раза выше, чем у электромагнитного. Кроме того, пьезотелефоны имеют сравнительно высокое сопротивление поэтому такие телефоны в любительской практике удобны для налаживания и проверки работы приемников и усилителей.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АДАПТЕР

Кроме телефонов, большое распространение получили также пьезоэлектрические адаптеры. В этих адаптерах обычно применяются продолговатые пьезоэлементы с соотношением сторон 1 : 3 или 1 : 4. Например, в выпускаемых у нас адаптерах пьезоэлементы имеют трапецевидную форму с высотой трапеции 32 mm и основаниями 12 и 6 mm. В адаптерах можно применять пьезоэлементы,

работающие как на изгиб, так и на кручение. По конструктивным соображениям и из-за большей механической прочности в адаптере чаще используют пьезоэлементы, работающие на кручение. Принципиальная схема использования пьезоэлемента в адаптере показана на рис. 9.

При такой системе закрепления хорошо обеспечивается предохранение пьезоэлемента от поломки в результате случайных ударов, а также слишком сильного повертывания иглодержателя при закреплении иглы. Механические воздействия на пьезоэлементы ослабляются резиновыми демпфирующими кольцами 1 и 2 (рис. 9).

Напряжение, которое дает адаптер на нагрузке 500 000 ом на средних частотах при проигрывании граммофонных пластинок, равно примерно 1 V.

В некоторых экземплярах пьезоадаптеров на высоких частотах (5 —7 тысяч Hz) имеется заметный резонанс. При прослушивании этот подъем мало сказывается, так как обычно высокие частоты всегда «заваливаются» регулятором тона для того, чтобы убрать шипение. Любители могут присоединять к пьезоадаптерам несложные фильтры, которые совершенно выравнивают частотную характеристику адаптера. Схема фильтра приведена на рис. 10.

С такой несложной коррекцией пьезоэлектрический адаптер дает заметно лучшее звучание, чем обычный электромагнитный, так как он хорошо воспроизводит низкие и высокие частоты, обычно «заваливаемые» при записи граммпластинок.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МИКРОФОН

Пьезоэлектрические микрофоны бывают двух типов: мембранные и типа «звуковой ячейки». Любой пьезотелефон может одновременно служить микрофоном. Мембранный микрофон имеет такую же конструкцию, как телефоны, и отличается от него только данными деталей.

Мембранный пьезомикрофон имеет большую чувствительность порядка 3 — 5 mV/bar. Характеристика американского мембранного микрофона показана на рис. 11.

Благодаря своей большой чувствительности и небольшим размерам пьезомикрофоя находит применение в переносных рациях, в аппаратах для тугоухих и других приборах. Соединив пьезомикрофон с телефоном парой проводов, можно получить безбатарейную телефонную связь. Такого рода устройства нашли широкое применение в диспетчерской связи, в особенности на железных дорогах, где под рукой имеются необходимые постоянные линии.

Пьезоэлектрический микрофон типа «звуковая ячейка» применяется в тех случаях, когда нужна хорошая частотная характеристика. Устройство «звуковой ячейки» показано на рис. 12. Два пьезоэлемента 1 и 2, работающие на изгиб, скреплены между собой двумя блочками 3 из демпфирующего материала. Пьезоэлементы с по мощью папиросной бумаги 4 наклеены на текстолитовую рамку 5. Здесь пьезоэлементы непосредственно своей поверхностью воспринимают звуковое давление. Электрически пьезоэлементы обычно соединены параллельно для увеличения емкости микрофона. Вся конструкция для защиты от влаги пропитывается парафином.

Характеристика такой «звуковой ячейки» получается достаточна ровной в полосе до 10 000 Hz (рис. 13).

Чувствительность одной ячейки 0,3 mV/bar. Обычно в микрофоне ставят несколько таких ячеек, при этом чувствительность микрофона, благодаря последовательному соединению рамок, получается порядка 0,6 mW/bar.

В США пьезомикрофоны такого типа применяются в радиовещании, для звукозаписи и в измерительной практике.

ПЬЕЗОГОВОРИТЕЛЬ

Наша промышленность за годы войны выпускала много пьезоговорителей для радиотрансляции. К сожалению, их качество оставляет желать много лучшего. Частотная характеристики пьезоэлектрического громкоговорителя одного из последних промышленных типов приведена на рис. 14.

У лучших типов громкоговорителей, выпускавшихся нашей промышленностью, полоса воспроизведения ограничена частотами 250 — 3 500 Hz с неравномерностью в 20 db (т. е. в 10 раз по звуковому давлению). Принцип работы пьезоэлектрического говорителя не отличается от принципа работы телефона. Размеры пьезоэлемента были 30 X 30 X 2 mm и 40 X 40 X Х2 mm. В последнее время выпускались говорителя на элементах 40 X 40 X 2 mm, в которых пьезоэлемент закреплен двумя противоположными углами, а к двум другим прикреплен диффузор. Для увеличения напряжения, подводимого к пьезоэлементу, в громкоговорителях ставятся повышающие трансформаторы или автотрансформаторы различных типов, обычно с небольшим кофициентом трансформации, порядка от 2 до 4. От качества трансформатора сильно зависит работа громкоговорителя. Для коррекции частотной характеристики в цепь вторичной обмотки трансформатора обычно, кроме регулятора громкости, включают постоянное сопротивление порядка 10 000 ом. Электрическая схема, таким образом, имеет вид, показанный на рис. 15.

Надо отметить, что недостатком выпускавшихся пьезогромкоговорктелей является отсутствие хорошего ящика. Как известно, воспроизведение низких частот в основном зависит от величины диффузора и ящика (или акустического экрана). Применяющиеся фанерные ящики совершенно не дают нужного эффекта и кроме того, часто являются причиной дополнительных искажений.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ.

Кроме электроакустических аппаратов, пьезоэлементы нашли себе широкое применение в электроизмерительных приборах, предназначенных для измерения механических величин. Для измерения сил, действующих на части и детали самолета. Для измерения ускорений в частях механизмов и моторов широко применяются пьезоэлектрические датчики. Простейший датчик представляет собой пьезоэлемент, работающий на изгиб, одним концом закрепленный в корпусе, а другим прикрепленный к инертной массе.

Как известно, согласно второму закону Ньютона сила равна массе, умноженной на ускорение. Поэтому, если мы сообщим корпусу какое-нибудь вибрирующее движение, то сила, действующая на пьезоэлемент, будет пропорпиональна ускорению и эффективной инертной массе. Измерив напряжение, даваемое датчиком, мы можем непосредственно судить об ускорении той части машины, на которой установлен датчик. Зная ускорение, можно узнать величину амплитуды измеряемой вибрации. На выходе усилителя ставится записывающий аппарат. Во многих случаях такие измерения являются единственным методом анализа работы частей сложного механизма.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 3 номер 1947 год





Oleg пишет...

Для меня чайника доходчиво

06/11/2012 09:21:30

Дмитрий пишет...

Учиться радиотехнике по журналу 70-ти летней давности - выглядит забавно, НО многие азы действительно тогда излагали куда лучше, чем сейчас это делают современные "умники"...

05/11/2013 22:51:34

Николай пишет...

Учиться никогда не поздно. Мне уже скоро 70. Спасибо!

29/09/2015 20:19:37

Скиндирев Николай А 75 лет пишет...

я очен благодарен вам за эту статью я
в молодости делал наушники из пьезо сегментовой соли я вспомнил молодость и ещерас спосибо

21/07/2016 03:20:12



Ваш комментарий к статье
Журнал Радио 3 номер 1947 год. Современная пьезоаппаратура :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>