كيف يقوم SMD Buzzer Passive بتوليد الصوت دون الحاجة إلى مذبذب داخلي أو مصدر طاقة؟

يقوم جهاز SMD الجرس السلبي بتوليد الصوت باستخدام التأثير الكهرضغطي، حيث تتسبب الإشارة الكهربائية الخارجية في حدوث اهتزاز ميكانيكي فيزيائي في العنصر الكهرضغطي داخل الجرس. على عكس الجرس النشط، الذي يحتوي على مذبذب داخلي لتوليد الصوت من تلقاء نفسه، يعتمد الجرس السلبي كليًا على إشارة خارجية، عادةً من وحدة تحكم دقيقة أو إلكترونيات أخرى، لقيادته. وفيما يلي تفصيل خطوة بخطوة لكيفية عمله:

1. العنصر الكهرضغطي
المكون الأساسي ل SMD Buzzer Passive هو عنصر كهرضغطية - قطعة رقيقة ومسطحة من مادة كهرضغطية (غالبًا سيراميك) تظهر خاصية خاصة: فهي تغير شكلها عند تطبيق تيار كهربائي عليها. هذا هو جوهر التأثير الكهروإجهادي. تتوسع المادة أو تتقلص اعتمادًا على قطبية الجهد المطبق.

2. تطبيق الإشارة الكهربائية الخارجية
لكي يصدر الجرس صوتًا، فإنه يحتاج إلى إشارة خارجية لتشغيل العنصر الكهرضغطي. عادة ما تكون هذه إشارة تيار متردد (AC)، أو بشكل أكثر شيوعًا، موجة مربعة يتم إنشاؤها بواسطة مصدر خارجي مثل وحدة التحكم الدقيقة، أو دائرة مولد الصوت، أو أي نظام إلكتروني آخر.

عند تطبيق إشارة التيار المتردد، تتغير قطبية الجهد بشكل دوري. عندما يتناوب الجهد، فإنه يتسبب في تمدد العنصر الكهرضغطي وتقلصه بنفس تردد الإشارة.
يحدد تردد هذه الإشارة الخارجية درجة الصوت الناتج عن الجرس. على سبيل المثال، الإشارة ذات التردد العالي سوف تتسبب في اهتزاز العنصر الكهرضغطي بشكل أسرع، مما ينتج صوتًا عالي الطبقة، في حين أن الإشارة ذات التردد المنخفض ستنتج صوتًا أقل حدة.

3. الاهتزاز الميكانيكي ينتج الصوت
عندما يهتز (أو يتشوه) العنصر الكهرضغطي، فإنه يخلق موجات ضغط في الهواء، والتي نعتبرها صوتًا. في الأساس، عندما يهتز العنصر، فإنه يدفع ويسحب جزيئات الهواء المحيطة، مما يولد موجات صوتية.

تؤثر كمية التشوه في العنصر الكهرضغطي أيضًا على جهارة الصوت. كلما زاد جهد الإشارة الخارجية، زاد تشوه العنصر، وزاد الصوت.
يلعب شكل وحجم العنصر الكهرضغطي أيضًا دورًا في نطاق التردد وكفاءة إنتاج الصوت.

4. التحكم في الدائرة الخارجية
نظرًا لأن SMD Buzzer Passive لا يحتوي على مذبذب داخلي، فإنه لا يمكنه إنتاج الصوت بمفرده. يتطلب دائرة خارجية للتحكم في الصوت. دائرة التحكم هذه عادة:

يولد التردد (عن طريق إنتاج موجة مربعة أو إشارات بديلة أخرى).
يوفر الجهد المطلوب لقيادة العنصر الكهرضغطي.
يعدل النغمة عن طريق تغيير تردد الإشارة، ويمكنه ضبط مستوى الصوت عن طريق تغيير سعة الإشارة.
على سبيل المثال، يمكن لوحدة التحكم الدقيقة أو المؤقت IC توليد موجة مربعة بتردد محدد، وإرسالها إلى الجرس. من خلال ضبط التردد، يمكن للنظام تغيير درجة الصوت، مما يجعل الجرس يصدر نغمات مختلفة حسب احتياجات التطبيق.

5. لماذا هو سلبي
السبب وراء تسمية هذا النوع من الجرس بالجرس السلبي هو أنه لا يحتوي على المكونات الضرورية (مثل المذبذب الداخلي أو الرقاقة الدقيقة) لتوليد الصوت بنفسه. وبدلا من ذلك، فإنه يعتمد على الدائرة الخارجية لتوفير الإشارة الكهربائية. وهذا يجعل الجرس أبسط وأرخص في كثير من الأحيان من الجرس النشط، ولكنه يعني أيضًا أنه يتطلب مصدر إشارة خارجي ليعمل.

6. التطبيقات
تُستخدم أجهزة SMD Passive Buzzers بشكل شائع في الأجهزة التي تحتاج إلى تنبيهات صوتية بسيطة. تشمل الأمثلة ما يلي:

الإنذارات (على سبيل المثال، أجراس الأبواب، وأجهزة ضبط الوقت).
المؤشرات (على سبيل المثال، في الأجهزة الإلكترونية أو الأجهزة للإشارة إلى خطأ أو إشعار).
الألعاب (تُستخدم لإنشاء المؤثرات الصوتية).
الأنظمة المضمنة (مثل عندما يحتاج المتحكم الدقيق إلى تنبيه المستخدم عبر نغمة).

7. مزايا الطنانة السلبية SMD
استهلاك منخفض للطاقة: بما أن الجرس لا يحتوي على مذبذب داخلي، فإنه يستهلك طاقة أقل، وهي ميزة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية.
المرونة في التحكم في الصوت: يوفر مولد الإشارة الخارجية المرونة من حيث تعديل النغمة. يمكن التحكم بسهولة في درجة الصوت والإيقاع ومدته برمجيًا عن طريق ضبط الإشارة المرسلة إلى الجرس.
مدمجة وفعالة من حيث التكلفة: تتميز أجهزة SMD (جهاز التثبيت على السطح) بأنها صغيرة وخفيفة الوزن، مما يجعلها مثالية للدوائر الإلكترونية المدمجة حيث تكون المساحة ممتازة.

8. القيود
لا يوجد توليد صوت بدون إشارة خارجية: العيب الرئيسي هو أن الجرس لا يمكنه العمل بشكل مستقل؛ فهو يحتاج إلى إشارة قيادة خارجية. ولذلك فإن تصميم الدائرة الإلكترونية التي تتحكم فيها أمر بالغ الأهمية.
حجم محدود: نظرًا لطبيعة العنصر الكهرضغطي، قد لا تكون أصوات الطنانة السلبية عالية مثل أصوات الطنانة النشطة، على الرغم من أنها كافية للعديد من التطبيقات.