Kysyt todella, kuinka sähköpiirit voivat aiheuttaa pieniä liikkeitä. Loppujen lopuksi ääni on ilman liike.

Vastaus on, että sähkökentät tai sähkövirrat voivat aiheuttaa voimia tai liikkeitä eri tavoin. Näitä vaikutuksia hyödynnetään suunniteltaessa erilaisia ​​ antureita , jotka ovat olemassa tarkoituksellisesti aiheuttamaan tai aistimaan pieniä liikkeitä. Fysiikan lait, jotka antavat näiden antureiden toimia, eivät kuitenkaan pysähdy anturin kotelon ulkopuolella. Niitä on kaikkialla, joten monet asiat ovat tahattomia antureita. Erona on, että yleensä vaikutus on melko heikko ilman, että sitä suunnitellaan tarkoituksellisesti kuten anturissa.

Jotkut näistä vaikutuksista ovat:

1. Sähköstaattinen voima . Kahdella eri jännitteellä olevalla esineellä on voima niiden välillä. Voima on verrannollinen jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen etäisyyteen. Tämä on sama voima, joka sallii ilmapallon tarttua hiuksiisi hieromalla sitä kissaa tai jotain muuta kohti. Tavallisissa piireissä tämä voima on hyvin heikko, ja johtimet pidetään paikallaan paljon voimakkaammin kuin se. Tästä huolimatta voit joskus saada kuuluvan äänen suurjännitepiireillä.

2. Elektrodynaaminen voima . Liikkuva varaus luo pyöreän magneettikentän sen ympärille. Magneettikenttä on verrannollinen virtaan, ja se voidaan tehdä melko vahvaksi silmukkaamalla lanka kelaan. Tämä magneettikenttä voidaan saada liikuttamaan asioita, ja se on perusta sille, miten solenoidit, moottorit ja kaiuttimet toimivat.

   Liikkuvat varaukset kokevat myös voiman, jos ne virtaavat oikean suuntaisen magneettikentän läpi. Suurin osa kaiuttimista todella toimii tällä periaatteella; ne on valmistettu siten, että vahva kestomagneetti kiinnittyy ja kela liikkuu, mikä puolestaan ​​liikuttaa kaiutinkartion keskustaa. Sama tapahtuu missä tahansa induktorissa. Jokainen lanka, jolla on virtaa sen läpi, kokee jonkin verran voimaa johtuen magneettikentästä. Jotkut muuntajista kuulemastasi surinasta ovat yksittäisiä johdinpaloja, jotka liikkuvat hieman seurauksena.

3. Pietsosähköinen vaikutus . Jotkut materiaalit, kuten esimerkiksi kvartsi, muuttavat kokoa tai muotoa hieman käytetyn sähkökentän funktiona. Jotkut pienet kuulokkeet toimivat tällä periaatteella. On myös "kristallimikrofoneja", jotka toimivat tällä periaatteella päinvastoin, eli voiman kohdistaminen kiteeseen saa sen aikaan jännitteen. Yleiset grilligrillien sytyttimet toimivat tällä periaatteella lyöen kvartsikiteen kovaa ja riittävän äkillisesti riittävän korkean jännitteen aikaansaamiseksi kipinän aikaansaamiseksi. kortti voi aiheuttaa ääntä. Minun piti levyttää levy kerran ja korvata keraaminen korkki elektrolyysillä vain siksi, että keraaminen aiheuttaisi ärsyttävää ääntä.

4. Magnetostriktiivinen vaikutus . Tämä on pietsosähköisen vaikutuksen magneettinen analogi. Jotkut materiaalit muuttavat muotoa tai kokoa käytetyn magneettikentän mukaan, ja tämä vaikutus toimii myös päinvastoin. Olen työskennellyt magneettisten antureiden parissa, jotka hyödyntivät tätä vaikutusta.

   Muuntajien ja induktorien materiaaleilla ei ole vaikutusta, mutta pieni määrä on silti olemassa. Induktorin ydin itse asiassa muuttaa kokoa hyvin vähän magneettikentän muuttuessa. Tämä voi aiheuttaa ääntä, varsinkin jos induktori on mekaanisesti kytketty johonkin, joka antaa ilmalle suuremman alueen, kuten piirilevy.

Ihanteellinen induktori tai muuntaja voi olla puhtaasti elektroninen komponentti, mutta oikea induktori tai muuntaja tuottaa (nopeasti muuttuvan) magneettikentän. Tällaisen komponentin suunnittelutavoitteena on pitää tuo magneettikenttä komponentin sisällä (esimerkiksi ferromagneettisen ytimen sisällä), mutta sitä ei saavuteta 100 prosentilla. 'Vuotava' magneettikenttä saa asiat liikkumaan (värisemään), ja nämä asiat saavat ilmansa liikkumaan samalla tavalla. Presto: (ei-toivottu) sähkömagneettinen kaiutin.

Samanlainen vaikutus voidaan todennäköisesti saada suurjännitekondensaattoreissa, joissa johtavat levyt houkuttelevat toisiaan jännitteestä riippuen. Tämä vastaa sähköstaattista kaiutinta :)

Kolmas vaikutus on (ei-toivottuja) pietsosähköisiä vaikutuksia komponenteissa. En ole varma, onko näin todellakin havaittavalla tasolla.

Se ei laajenna tai supista materiaalia, joka tuottaa äänen muuntaja- tai induktoripohjaisissa piireissä. Kuitenkin osat liikkuvat.

Muuntajiin kohdistuu merkittäviä mekaanisia voimia, joita vaihtoehtoisten sähkömagneettikenttien aiheuttamat. Tämä saa johdot ja laminaatit liikkumaan ja siten tuottamaan ääntä. DC-DC-muuntimissa on usein haavan induktorit, jotka myös liikkuvat samasta syystä.

Tässä on vielä yksi

Ääni muuttamalla ympäröivän plasman tai kaasun ominaisuuksia sähkökentän altistumisen ja / tai sähköpurkauksen vuoksi

Perustuu William Duddellin vuonna 1900 löytämän "laulavan kaaren" jälkeen ionofoni tai kuten sitä useimmiten kutsutaan plasmakaiuttimeksi / diskanttikaiuttimeksi (käytetään tosiasiallisesti kaiuttimissa) tuottaa ääniaaltoja lataamalla plasmaa plasman koon muuttamiseksi tavallisesti kapea kenttä elektrodien välillä. Siirrettävän erittäin pienen massan vuoksi tämä kaiutin voi tuottaa erittäin tarkan elektrodeihin syötettyjen aaltojen toiston, erityisen hyvä korkeille taajuuksille.

Toinen vaikutus, jota ei ole vielä käsitelty, on langan suoristaminen kuormitettuna - langat taipuvat taipua suoristumaan, kun virta kulkee niiden läpi mikroskooppisesti tai näkyvästi. Virtamuuntajan käämeissä oleva lanka yrittää suoristaa hyvin vähän 100--120 kertaa sekunnissa (riippuen kunnan sähkön taajuudesta).

Tämä ilmiö voidaan havaita hyvin helposti, kun "hyppää käynnistettäessä" ajoneuvoa, jossa on pienet hyppyjohdot, varsinkin jos käynnistettävässä ajoneuvossa on huonosti tyhjentynyt akku. Kun käynnistin on kytkettynä, on usein helppo nähdä, että hyppyjohdot "hyppäävät" ja jäykistyvät, kun ne suoristuvat hieman raskaan kuormituksen aikana.

Liikkuvat kalvot tai pietsosähköiset materiaalit tuottavat ilmeisesti ääniaaltoja, mutta miten "puhtaasti" sähköpiirit, kuten muuntaja tai DC / DC-hakkurit (ja muut), voivat usein kuulla melua? Laajentuu materiaali mikroskooppisesti ja kutistuu virran mukana?

Toiset ovat selittäneet materiaalia liikkuvaa osaa hienosti, mutta yksi keskeinen seikka on, että kuultava melu vaatii liikkumista ihmisen kuultavissa alue . Tyypillisesti se tarkoittaa 20 Hz - 20 kHz, mutta voi olla hieman matalampi tai korkeampi, samoin kuin ikä / kuulohäviö. Mitään, joka värähtelee tämän alueen ylä- tai alapuolella (Infrasonic tai Ultraääni), ei yleensä kuulla. Onneksi sillä olisi kuitenkin se alue, jota käytetään tyypillisesti monissa piireissä, DC / DC-hakkurista, muuntajista, EL-paneeli-invertteristä, PWM-valopiireistä, joten se on usein sivutuote.

Tässä on ollut paljon teoriaa. Käytännössä mukana on yleensä löysät induktoreiden johdot. Kelojen napauttaminen (ei !!!! millä tahansa magneettisella tavalla, kuten ruuvimeisseli: sen yrittäminen keloissa CRT flyback -piireissä on jotain, mitä et tee useammin kuin kerran) voi auttaa löytämään syyllisen ja sopivan lämpimän liiman tai naulan puola voi auttaa saamaan sen hallintaan.

Kokemukseni mukaan muuntajan melusta aiheutuu suurimmaksi osaksi löysä laminointi tai löysä asennus. Mekaaninen silppuri aiheuttaa melua, koska ruoko, joka "pilkkoo" nykyisen liikkuu / värisee. Ilmeisesti kaikki liikkuvat, antavat äänen. Muuntaja tuottaa yleensä 60 Hz: n huminan, kun taas silppuri riippuu taajuudesta, jolle se on suunniteltu (tyypillisesti 400 Hz).

En usko, että materiaali laajenee ja supistuu mikroskooppisesti, mutta jos se olisi, taajuus olisi niin korkea, että sitä ei olisi kuultavissa. Lisäksi se ei välttämättä ole tarpeeksi kovaa.

Ainoat puhtaasti ei-mekaaniset piirit, jotka voivat tuottaa ääniä, ovat mikroaaltolähettimet. Mutta he valmistavat aivosi.