Юный техник, 2001 № 02 | страница 39

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

Как устроен наушник, известно, наверное, всем: катушка с большим количеством витков тонкого провода, постоянный магнит, железная мембрана. Но есть наушники, вскрыв которые многие удивятся: ни катушки, ни магнита, а всего-навсего маленькая пластинка и мембрана из пластмассы. Речь идет не о привычном электромагнитном телефоне, а о пьезоэлектрическом.

С пьезоэффектом мы знакомы по школьному курсу физики: переменное напряжение, приложенное к пьезокристаллу, вызывает его механические колебания с частотой подведенных электрических, воспроизводя речь или музыку.

Если присоединить пьезотелефон к звуковому генератору и плавно поднимать частоту электрических колебаний, в какой-то момент можно заметить резкое увеличение громкости тонального сигнала. Всплеск амплитуды колебаний пьезокристалла вызывается явлением резонанса.

Оказывается, пьезокристалл не так прост, его эквивалентная электрическая схема представлена «хитрым» соединением реактивных и активного сопротивлений, как показано на рисунке 1.

Рис. 1

Первый пик громкости происходит, когда наступает последовательный резонанс в цепочке элементов C_>q, L_>q, R_>q, второй пик отвечает параллельному резонансу между этой цепочкой и ветвью с элементом С_>о. Повторим, что реально этих деталей в кристалле нет, в нем проявляются лишь их свойства.

Между резонансными частотами кристалл обнаруживает свойства индуктивности, подобно катушке с проволочной обмоткой. Вне указанного промежутка кристалл являет свойства конденсатора. Именно потому пьезотелефон, включенный непосредственно в коллекторную цепь транзисторного каскада УЗЧ, будет молчать — ведь через конденсатор нет ходу постоянной составляющей тока. А чтобы пьезонаушник зазвучал, нужно шунтировать его резистором.

Свойства пьезоэлементов, уже упомянутые, и те, речь о которых впереди, дают возможность конструировать разноообразные устройства, позволяющие уменьшить количество намоточных узлов, а то и вовсе без них обойтись, а потому более простых и технологичных.

Для примера на рисунке 2 показана известная схема карманного устройства, подающего сигнал тревоги с весьма значительной громкостью.

Звукоизлучателем служит «пьезодеталь» типа СП-1. «Раскачивает» излучатель генератор прямоугольных импульсов, собранный на интегральном таймере DA1 и задающей частоту цепочке элементов R1, R2, С1. Включенный на выходе автотрансформатор Т1 создает на излучателе BQ1 переменное напряжение порядка 25 В.