Como um SMD Buzzer Passivo gera som sem a necessidade de um oscilador interno ou fonte de alimentação?

Uma campainha SMD passiva gera som usando o efeito piezoelétrico, onde um sinal elétrico externo causa uma vibração físico-mecânica no elemento piezoelétrico dentro da campainha. Ao contrário de uma campainha ativa, que possui um oscilador interno para gerar som por conta própria, uma campainha passiva depende inteiramente de um sinal externo, normalmente de um microcontrolador ou outro sistema eletrônico, para acioná-la. Aqui está uma análise passo a passo de como funciona:

1. Elemento Piezoelétrico
O componente central de um Campainha SMD passiva é o elemento piezoelétrico – um pedaço fino e plano de material piezoelétrico (geralmente cerâmico) que exibe uma propriedade especial: muda de forma quando uma corrente elétrica é aplicada a ele. Esta é a essência do efeito piezoelétrico. O material se expande ou contrai dependendo da polaridade da tensão aplicada.

2. Aplicação de Sinal Elétrico Externo
Para que a campainha emita som, é necessário um sinal externo para alimentar o elemento piezoelétrico. Geralmente é um sinal de corrente alternada (CA) ou, mais comumente, uma onda quadrada gerada por uma fonte externa, como um microcontrolador, circuito gerador de som ou outro sistema eletrônico.

Quando o sinal CA é aplicado, a polaridade da tensão muda periodicamente. À medida que a tensão alterna, faz com que o elemento piezoelétrico se expanda e contraia na mesma frequência do sinal.
A frequência deste sinal externo determina a intensidade do som produzido pela campainha. Por exemplo, um sinal com uma frequência mais alta fará com que o elemento piezoelétrico vibre mais rápido, produzindo um som mais agudo, enquanto um sinal de frequência mais baixa produzirá um som mais grave.

3. Vibração mecânica produz som
À medida que o elemento piezoelétrico vibra (ou se deforma), ele cria ondas de pressão no ar, que percebemos como som. Essencialmente, quando o elemento vibra, ele empurra e puxa as moléculas de ar circundantes, gerando ondas sonoras.

A quantidade de deformação no elemento piezoelétrico também afeta o volume do som. Quanto maior a tensão do sinal externo, mais o elemento se deforma e mais alto é o som.
A forma e o tamanho do elemento piezoelétrico também desempenham um papel na faixa de frequência e na eficiência da produção sonora.

4. Controle de circuito externo
Como um SMD Buzzer Passivo não contém um oscilador interno, ele não pode produzir som por si só. Requer um circuito externo para controlar o som. Este circuito de controle normalmente:

Gera a frequência (produzindo uma onda quadrada ou outros sinais alternados).
Fornece a tensão necessária para acionar o elemento piezoelétrico.
Modula o tom variando a frequência do sinal e pode ajustar o volume alterando a amplitude do sinal.
Por exemplo, um microcontrolador ou temporizador IC pode gerar uma onda quadrada com uma frequência específica, enviando-a para a campainha. Ao ajustar a frequência, o sistema pode alterar a tonalidade do som, fazendo com que a campainha produza tons diferentes dependendo da necessidade da aplicação.

5. Por que é passivo
A razão pela qual esse tipo de campainha é chamada de campainha passiva é que ela não possui os componentes necessários (como um oscilador interno ou microchip) para gerar som por si só. Em vez disso, depende do circuito externo para fornecer o sinal elétrico. Isto torna a campainha mais simples e muitas vezes mais barata do que uma campainha ativa, mas também significa que requer uma fonte de sinal externa para funcionar.

6. Aplicações
As campainhas passivas SMD são comumente usadas em dispositivos onde são necessários alertas sonoros simples. Os exemplos incluem:

Alarmes (por exemplo, campainhas, temporizadores).
Indicadores (por exemplo, em eletrônicos ou eletrodomésticos para sinalizar um erro ou notificação).
Brinquedos (usados ​​para criar efeitos sonoros).
Sistemas embarcados (como quando um microcontrolador precisa alertar um usuário por meio de um tom).

7. Vantagens das campainhas passivas SMD
Baixo Consumo de Energia: Como a campainha não possui oscilador interno, ela consome menos energia, o que é uma vantagem em dispositivos alimentados por bateria.
Flexibilidade no controle de som: O gerador de sinal externo oferece flexibilidade em termos de modulação de tom. O tom, o ritmo e a duração do som podem ser facilmente controlados de forma programática, ajustando o sinal enviado à campainha.
Compactos e econômicos: as campainhas SMD (Surface Mount Device) são pequenas e leves, tornando-as ideais para circuitos eletrônicos compactos onde o espaço é escasso.

8. Limitações
Não há geração de som sem sinal externo: Uma desvantagem importante é que a campainha não pode funcionar de forma independente; ele precisa de um sinal de condução externo. Portanto, o projeto do circuito eletrônico que o controla é crucial.
Volume limitado: Devido à natureza do elemento piezoelétrico, as campainhas passivas podem não ser tão altas quanto as campainhas ativas, embora sejam suficientes para muitas aplicações.