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      • 発行日 2024年1月26日
      • 最終変更日 2024年2月20日
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    圧電ブザーの仕組み

    圧電ブザーに関する総合ガイドには、回路構築ガイド、部品リスト、電磁ブザーとの比較など、さまざまな情報が含まれます

    piezo buzzer

    *テクニカルサポートエンジニア Peter Kendall (2023年8月) * 圧電ブザーは、音を発生させるために設計されたシンプルな電気部品です。ピエゾ素子に交流電圧をかけると、ピエゾ素子が変形します。この電圧による急速な材料の振動が、音を発生させます。

    圧電ブザーは、低コストでありながら有用な音響デバイスであり、さまざまな用途で利用されています。多くのデバイスで単純な可聴出力を必要とする場合、圧電ブザーまたは磁気ブザーが使用されます。

    圧電効果

    圧電効果は、1880年に科学的な大発見となりました。キュリー兄弟のジャックとピエールは、特定の材料に機械的なひずみを与えると電荷が発生することを発見しました。この性質を示す材料は「圧電材料」と呼ばれます。

    圧電ブザーはこの圧電効果を利用して音を発生させます。通常のブザーが力を加えて振動させるのとは異なり、圧電ブザーは電圧を印加して材料を動かします。交流電圧によって材料が繰り返し変形し、それによって音波が発生します。

    このタイプのブザーには、保護ハウジングまたはケースの中に双方向に電極を備えたセラミックディスクが内蔵されています。

    圧電ブザーと磁気ブザーの違いは?

    圧電ブザーと磁気ブザーの違いは、音を発生させる仕組みにあります。磁気ブザーは磁界の中に交流電流を流す仕組みを採用しています。対照的に、圧電ブザーは交流電圧が加わると形状が変化する材料を使用しています。

    磁気ブザーはスピーカーと同じ原理を持っています。コイルに電流を流すと磁界が発生し、コイルに流れる交流電流によって磁界の向きが繰り返し変化します。この繰り返し変化する磁界が、永久磁界(ブザーに内蔵された磁性体により発生)と結合することで、コイルが高速で振動し、音が発生します。

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    簡単なブザー回路の作り方

    シンプルなブザー回路は簡単に作ることができ、多くの部品や専門知識を必要としません。磁気ブザーの場合、電源とスイッチ、そしてブザー本体があれば十分です。一方、圧電セラミックブザーの場合、ブザーのオンとオフを繰り返すメカニズムが回路に必要です。この繰り返し動作が音を発生させるために必要です。

    最低限必要な部品は以下の通りです:

    • バッテリー
    • 圧電ブザー
    • トランジスタ
    • 抵抗(回路図を参照)
    • スイッチ
    • リード線

    圧電ブザー回路図

    以下は、シンプルな圧電ブザーの回路図を使用して、回路に適した部品を選んで接続するためのものです。 これらの種類のプロジェクトには、ブレッドボードが便利です。ブレッドボードを使用すると、素早く簡単に部品を接続できます。以下の回路図を参照して、ブザー回路を構築してください。

    圧電ブザードライバー

    磁気ブザーには、振動板を交互に動かすメカニズムが組み込まれています。コイルに電流が流れると振動板が動き、接続が「切れる」ことで振動板が元の位置に戻り、再びサイクルが始まります。

    圧電ブザーも同様に、空気中に音の振動を発生させるために交互の運動が必要です。ピエゾサウンダーは、この効果を得るために特定の回路設計を使用しています。この回路は通常、圧電ブザードライバとして知られています。

    ドライバー回路がオンになると、ピエゾ素子にかかる電圧によってピエゾ素子が動き、同時にトランジスタのベースが接地されます。これにより、トランジスタと圧電ブザーのスイッチが切れます。両者が元の位置に戻ると、瞬時にサイクルが再スタートします。

    電気ブザーの用途

    piezo buzzer

    電気ブザーは、アラーム、電話、イヤホン、超音波害虫駆除器など、音出力が必要なさまざまな用途に利用できます。音は「ブザー」である必要はなく、さまざまな音色や音を発生させることができます。 回路設計によっては、ブザーは単一の短い音を発生させることも、回路がリセットされるまで長いノイズを発生させることもできます。これにより、以下のような幅広い応用が可能です:

    • アラーム
    • タイマー
    • 煙感知器
    • 電子レンジや洗濯機などの家電製品
    • 車両のバックアップ警告などの安全インジケーター
    • ドアベル
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    圧電ブザー人気メーカー

    圧電ブザーを選ぶ際に検討すべき仕様

    圧電ブザーを検討する際には、以下の主な特徴を考慮してください:

    • 電圧:

      圧電セラミックブザーの動作電圧は3~250Vです。

    • 電流:

      圧電デバイスの消費電流は通常15mA以下と非常に小さい。

    • 音圧レベル(SPL):

      圧電サウンダーが出せる音量レベルを示し、通常は60~115dBです。

    • 周波数:

      発生する音の高さを表します。周波数が高いほど高音になります。

    • サイズ:

      ブザーの直径と奥行きを確認し、用途に合うかどうかを確認します。

    • 接続:

      あなたが構築している回路のタイプで動作するブザーを選択します。

    • 取り付け:

      ブザーを設置する場所と、その環境で最も効果的な取り付けタイプを考えてください。

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