EN
1. Nguyên lý sinh ra tiếng ồn
Tiếng ồn được tạo ra bởi sự rung động của các vật thể. Hãy lấy loa làm ví dụ để hiểu nguyên lý của sự rung động.
Một loa không chuyển đổi trực tiếp năng lượng điện thành năng lượng âm thanh. Thay vào đó, nó sử dụng dòng điện mang (cuộn dây giọng nói hoặc cuộn dây) để tương tác giữa các nam châm, làm cho cuộn dây giọng nói rung động và đẩy màng loa rung động: năng lượng điện - năng lượng cơ học - năng lượng âm thanh.
Một loa: Khi hướng của dòng điện ở hai đầu cuộn dây thay đổi, nó tương tác trực tiếp với trường từ của nam châm vĩnh cửu, khiến cuộn dây giọng nói rung động và đẩy màng loa rung động. Năng lượng điện - năng lượng cơ học - năng lượng âm thanh.
Một loa phát ra âm thanh bằng cách chuyển đổi năng lượng cơ học được tạo ra khi dòng điện trong cuộn dây thay đổi. Một cuộn cảm có thể được làm thành một loa không?
Nếu thêm một màng rung vào cuộn dây của cảm ứng và tạo ra một không gian âm thanh nhỏ, cảm ứng sẽ trở thành loa. Thực tế, ngay cả khi không thêm màng rung và không gian âm thanh vào cuộn dây cảm ứng, nếu áp dụng dòng điện đủ lớn vào các đầu của cảm ứng, nó cũng có thể phát ra âm thanh. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng âm thanh rất thấp, âm thanh rất nhỏ và âm lượng thấp, khiến khó có thể nghe thấy!
2.Cảm ứng có phát ra tiếng ồn không?
Nếu bạn có thể nghe thấy một âm thanh huýt gió (tiếng kêu lép bép), chắc chắn rằng có một dòng điện chuyển mạch trong khoảng 20Hz - 20kHz (dải tần số của tai người) qua cuộn cảm. Ví dụ, trong trường hợp cuộn cảm phát ra tiếng huýt gió trong bộ chuyển đổi DC - DC, do dòng tải quá lớn, có một mạch bảo vệ giới hạn dòng điện bên trong bộ chuyển đổi DC. Khi tải vượt quá khả năng dòng điện của bộ chuyển mạch (MOS) nội bộ của IC, mạch phát hiện giới hạn dòng điện sẽ xác định rằng dòng điện tải quá cao. Nó sẽ ngay lập tức điều chỉnh chu kỳ làm việc của các bộ chuyển mạch nội bộ trong DAC hoặc dừng hoàn toàn hoạt động chuyển mạch. Chuyển mạch sẽ chỉ trở lại hoạt động bình thường sau khi dòng tải được phát hiện ở trong phạm vi tiêu chuẩn. Chu kỳ thời gian từ khi dừng chuyển mạch đến khi khởi động lại chính xác nằm trong dải tần số vài kHz, và chính tần số chuyển mạch định kỳ này tạo ra tiếng huýt gió.
Độ lớn của tiếng huýt sáo có liên quan phần nào đến chất lượng cuộn dây của cảm ứng. Các cuộn dây lỏng hơn sẽ tạo ra âm thanh huýt sáo to hơn.
3.Điều kiện để cảm ứng phát ra âm thanh
① Sự thay đổi độ lớn của dòng điện đi qua cảm ứng → Điều này gây ra sự thay đổi trong thông số từ thông.
② Sự hiện diện của một vật dẫn xung quanh cuộn cảm, đủ mạnh để gây ra hiệu ứng Lenz → Vật dẫn nhận biết thông lượng từ của cuộn cảm và tạo ra một trường từ đẩy → Vỏ nhôm/cápaci của đèn cung cấp điều kiện như vậy. Như chúng ta đã biết, cực từ giống nhau đẩy nhau trong khi các cực đối lập hút nhau. Khi một cuộn cảm/biến áp hoạt động, nó tạo ra một trường từ giao biến mạnh bên trong. Lõi từ và cuộn dây trong trường này chịu tác động của lực từ. Nếu những lực này gây ra dao động định kỳ, ma sát hoặc biến dạng vật liệu, tiếng ồn sẽ được tạo ra. Hệ thống dao động hình thành bởi nguồn kích thích tần số cao và cấu trúc cơ học phức tạp có thể tạo ra tiếng ồn có thể nghe thấy.
4. Dao động cuộn dây gây ra tiếng ồn của cuộn cảm
Nếu khoảng cách giữa các vòng của cuộn cảm lớn và sắp xếp không đủ chặt chẽ, và nếu keo không thấm hoàn toàn và cố định các khe hở của cuộn dây, nó dễ dàng tạo ra tiếng ồn. Hướng của dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi theo tần số. Kết quả là sự hút và đẩy lẫn nhau xảy ra giữa các vòng dây. Khi tần số tăng lên, sự hút - đẩy này chuyển thành rung động. Khi tần số rung động nằm trong khoảng từ 20Hz đến 20kHz (dải âm thanh mà tai người có thể nghe được), tiếng ồn sẽ được tạo ra.
Giải pháp:
① Định luật Lenz giữa cuộn dây và lõi từ → Củng cố việc cố định cuộn dây để hạn chế sự di chuyển của nó. Thấm keo vào cuộn dây hoặc tăng đường kính dây dẫn.
② Định luật Lenz giữa các lõi từ → Sử dụng keo để cố định các lõi từ và giới hạn không gian di chuyển của chúng.
5. Hiệu ứng từ co giãn (biến dạng từ tính) gây ra tiếng ồn cho cuộn cảm
Các vật liệu lõi từ được sử dụng trong cuộn cảm thường là vật liệu từ mềm. Nguyên liệu bột từ của các vật liệu từ tính biểu hiện hiện tượng biến dạng mạng tinh thể từ (từ co giãn), nghĩa là khi bột từ bên trong lõi bị từ hóa, thể tích của vật liệu sẽ có sự thay đổi nhẹ. Khi điện áp tăng và tần số lên cao, sự thay đổi này trở nên mạnh mẽ hơn, cuối cùng phát triển thành dao động. Nếu có khe hở giữa các phần kết hợp của lõi từ, cộng hưởng có khả năng xảy ra, tạo ra tiếng ồn.
Giải pháp:
① Khi lắp ráp, hãy giảm thiểu khe hở giữa các mặt tiếp xúc của lõi từ. Lực kẹp cần được điều chỉnh đều đặn để đảm bảo sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các lõi. Ngoài ra, không gian khe hở ở cột trung tâm của lõi là nơi dễ xảy ra cộng hưởng nhất. Cách tốt nhất là điền đầy keo vào khe hở đó.
②Thay thế bằng vật liệu lõi từ có mật độ thông lượng từ cao và độ co giãn từ thấp: biến dạng và rung động nhỏ hơn có thể hiệu quả giảm tiếng ồn.
③Thay thế bằng vật liệu lõi được làm từ bột từ tính mịn hơn. Chúng ta có thể sử dụng bột sắt có kích thước hạt nhỏ hơn để giảm khoảng cách giữa các hạt và tăng số lượng khe hở. Hành động này khiến tần số dao động sinh ra bởi ma sát giữa các bức tường từ tính vượt quá phạm vi nghe phổ thông là 20kHz.
Lưu ý: Khi tần số dao động vượt quá 20kHz, nó trở nên không thể nghe thấy bằng tai người.
6.Tiếng ồn do cộng hưởng mạch điện gây ra
Điện dung ký sinh tồn tại trong mạch điện. Khi tần số nguồn đạt hoặc rất gần với tần số LC tự nhiên của mạch, cộng hưởng xảy ra. Nếu tần số cộng hưởng rơi vào dải âm thanh, tiếng ồn sẽ được tạo ra.
Giải pháp:
① Điều chỉnh tần số đầu ra của IC quản lý điện năng để tránh điểm tần số cộng hưởng.
② Điều chỉnh giá trị cuộn cảm để tránh điểm tần số cộng hưởng. (Ví dụ, lấy giới hạn trên và dưới của các giá trị cuộn cảm, nhằm thay đổi tần số cộng hưởng).
7. Tiếng ồn do hiệu ứng quang điện gây ra
Phát điện một phần xảy ra do cách điện kém trong vật liệu, thường biểu hiện dưới dạng khuyết tật trong lớp cách điện của dây đồng như bị hư hại, xước hoặc lỗ hổng giữa các vòng dây. Trong điều kiện điện áp cao nhất định, điều này dẫn đến phóng điện vào môi trường xung quanh, kích thích cộng hưởng trong các khoang kề cận.
Giải pháp:
Xử lý ngâm cuộn: Tăng cường hiệu suất cách điện của cuộn thông qua quá trình ngâm.
Thay thế bằng dây enamel chất lượng cao hơn: Sử dụng dây enamel có tính năng cách điện tốt hơn.
8. Phân tích quá tải của cảm ứng
Nếu dòng điện thực tế quá lớn, đạt hoặc vượt quá 1/3 dòng định mức, có thể gây ra cảm ứng phát ra tiếng ồn.
Giải pháp:
① Giảm độ thấm từ hiệu quả của lõi và tăng số vòng dây cuộn.
② Tăng diện tích mặt cắt ngang hiệu quả của cửa sổ lõi.
9. Tiếng ồn gây ra bởi việc mài từ tâm không đều
Trong quá trình sản xuất, từ tâm của các cuộn cảm dòng điện lớn thường yêu cầu phải mài để tạo khe khí. Nếu khe khí mài không mượt (đặc biệt là khe khí của cột trung tâm), hướng của dòng từ thông gần đó sẽ bị méo mó, gây ra hiện tượng tắc nghẽn từ thông, rất có thể dẫn đến phát sinh tiếng ồn.
Giải pháp:
Mài khe khí của từ tâm một cách mượt mà.
10. Từ tâm bị hư hại về vật liệu
Nếu từ tâm thành phẩm bị nứt hoặc cột trung tâm bị gãy, khi bột từ bên trong lõi bị từ hóa, tiếng ồn sẽ được tạo ra do hiện tượng co giãn từ (biến dạng từ: đã giải thích trước đó).
Giải pháp:
Chọn vật liệu lõi từ có độ bền cao để sản xuất.
Sử dụng keo có hệ số giãn nở thấp và tính linh hoạt để điền vào.
11.Thiết kế đường dẫn PCB và Tia Từ Trường Gần Kề
Thiết kế đường dẫn PCB không hợp lý, chẳng hạn như các đường dẫn tạo thành một vòng kín, có thể gây ra bức xạ EMI mạnh làm nhiễu loạn cuộn cảm. Thiết kế đường dẫn không phù hợp cũng có thể dẫn đến cộng hưởng mạch, cả hai đều tạo ra tiếng ồn. Ngoài ra, bức xạ từ trường từ các thành phần gần đó có thể khiến cuộn cảm phát ra tiếng ồn.
Giải pháp:
① Làm việc với khách hàng để điều chỉnh thiết kế mạch.
② Di chuyển cảm biến để tránh các nguồn nhiễu và bức xạ.
Kết luận: Phần trên phân tích sơ lược về các vấn đề tiếng ồn thường gặp của cảm biến. Như chúng ta đã biết, âm thanh được tạo ra bởi sự rung động—và tiếng ồn của cảm biến cũng tuân theo nguyên tắc đó. Để giải quyết các vấn đề như vậy, chúng ta phải xác định nguồn gây rung động và sau đó áp dụng các biện pháp khắc phục khoa học và hợp lý.