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Jan Ahlswede, René Mehnert Referat Piezo-Mikrofon/Lautsprecher
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Piezo-Mikrofon/Lautsprecher Geschichte des Piezo-Effekts Die Entdeckung des Effektes ist dem Turmalin zu verdanken. Diesem Kristall ist zu Eigen, dass er in der Lage ist, im glühenden Zustand Asche anzuziehen. Erstmalig wurde der Effekt der Piezoelektrizität von den Brüdern Jaques und Pierre Curie am Turmalin beschrieben. Sie stellten fest, dass auf der Oberfläche bestimmter Kristalle elektrische Ladungen entstehen, wenn man diese mechanisch beansprucht. Hierbei war die Ladung direkt proportional zur mechanischen Beanspruchung. Der Piezo-Effekt Der Effekt der Piezoelektrizität beschreibt den Zusammenhang zwischen Kristallverformung nach Anlegen einer Spannung und der Entstehung von Spannung bei aktiver Verformung des Kristalls. Der Begriff wird von dem griechischen piezein (= drücken) abgeleitet.
Schematische Darstellung Ladungszentren Bei bestimmten Kristallen, wie zum Beispiel Turmalin oder Quarz bilden sich bei Druck auf der Oberfläche elektrische Ladungen. Der Effekt lässt sich auch umkehren indem man Spannung an den Kristall anlegt. Dieser verformt sich proportional zur angelegten Spannung. Bei wechselndem Druck oder Zug wird eine Wechselspannung erzielt. Man kann also sagen: Der Druck P ist proportional zur entstehenden Spannung U
P~U
Piezo-Mikrofon Mikrofone sind technisch betrachtet Sensoren, die Schalldruck in elektrische Signale umwandelt. Bei dem Piezo-Mikrofon übernimmt ein Piezokristall diese Aufgabe. Durch die Schallwellen wird die Membran zum Schwingen gebracht. Diese übt Druck auf den Piezokristall aus, der durch die Verschiebung der Ladungszentren eine niederfrequente Spannung erzeugt. Diese Spannung entspricht dem Schalldruck. Frequenzbereich: f = 30Hz ... 10kHz, deswegen ist es nicht für Qualitätsaufnahmen in Studios geeignet, sondern wird im Homebereich z.B. in Videorekordern, Sprechanlagen usw. verwendet.
Jan Ahlswede, René Mehnert Referat Piezo-Mikrofon/Lautsprecher
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Kristallmikrofone haben eine Eigenkpazität von einigen hundert pF. Der Eingangswiderstand der angeschlossenen Verstärkerstufe sollte mindestens 1MΩ betragen, sonst bildet sich durch die Mikrofonkapazitäten ein Hochpass und die tiefen Frequenzen würden herausgefiltert. Aus diesem Grund muss auch die Zuleitung auf auf einige Meter begrenzt bleiben. Piezo-Lautsprecher Bei dem Piezo-Lautsprecher (Ferroelektrischer Lautsprecher) wird der umgekehrte Effekt eines Piezokristalls verwendet. Durch angelegte Spannung verformt sich der Piezokristall im Rhythmus der Spannung. Diese Bewegungen werden auf eine Membran übertragen, die daraus wiederum Schallwellen erzeugt, die das menschliche Ohr hören kann. Vorteile
Nachteile
kleine Bauformen
robust
einfacher Aufbau
billig
keine Spannungsquelle nötig
natürlicher neutraler Klang
liefert hohe Spannungen
sehr empfindlich gegenüber Wärme und Feuchtigkeit
