Comprensió i ús d’un transductor piezoelèctric

Comprensió i ús d’un transductor piezoelèctric

En aquest post intentem investigar què són els transductors i com cal configurar-los en circuits mentre els fem servir en una aplicació determinada



Comprensió dels transductors piezoelèctrics

Un transductor piezoelèctric és un dispositiu que s’utilitza principalment per convertir una freqüència aplicada en so audible. Es pot comparar amb un altaveu alt, l'única diferència és la capacitat de maneig i els principis de funcionament.

Un altaveu s’utilitza per manejar freqüències de so d’alta potència i és capaç de reproduir exactament el que s’ha alimentat a l’entrada.





Tanmateix, un transductor piezoelèctric pot no ser tan eficient com un altaveu amb potència i qualitat de sortida, però hi ha algunes de les característiques que fan que aquests dispositius siguin excel·lents.

Un transductor piezoespecíficament adequat per generar sortides de so molt agudes, cosa que és possible que un altaveu no pugui fer.



A més, un transductor piezoès és barat, molt compacte i elegant i no requereix circuits complicats per funcionar.

Així, bàsicament, s’utilitzen per produir notes agudes aplicables a trompes musicals, dispositius d’avís, etc.

Especificacions generals (com a generador de so)

Un transductor piezoelèctric és de forma rodona amb una base metàl·lica; els transductors piezoelèctrics de 27 mm de diàmetre són més populars.
A uns 3 mm de la perifèria exterior, el material piezo interior està recobert sobre la base metàl·lica d’un piezo.

Aquest material és força vulnerable, sobretot mentre es solden cables.

Bàsicament, es tracta de dos tipus de contacte i tres de contacte. La base metàl·lica s’utilitza com a terminal de terra i el recobriment interior del material poezo es converteix en el terminal positiu.

Per als tres tipus de contacte, el material piezoelèctric interior consisteix en una petita secció piezoelèctrica separada discretament que es converteix en el tercer contacte i es comporta principalment com a element de retroalimentació.

com connectar piezo de 3 cables

Els tres contactes piezo anteriors també es poden utilitzar en aplicacions de transductor de dos cables on no s’utilitza el tercer contacte de retroalimentació central.

La freqüència externa d’un controlador piezoelèctric s’aplica a la base metàl·lica i al material piezo interior, el piezo comença a vibrar al nivell de freqüència aplicat, generant un so agut.

Tanmateix, aquest so pot ser molt insignificant i de baix volum a menys que el piezo es fixi sobre una carcassa especial de plàstic amb un forat central.

La mida del forat és important i no pot ser superior a 8 mm de diàmetre ni inferior a 6 mm de diàmetre.

La carcassa de plàstic ha de ser tal que el piezo s’enganxi amb un adhesiu sobre una plataforma elevadora només un parell de mm per sobre de la base de la carcassa que consisteix en el forat explicat anteriorment.

La part elevada hauria de tenir una amplada de només 2 mm, amb prou feines recolzar la vora circumferencial del piezo.

S'ha explicat tot el procediment de pegat (instal·lació) en aquest senzill article del circuit de brunzidors .

Especificacions tècniques: com funciona Piezo

Com sabem, un transductor piezoelèctric converteix una força mecànica en polsos elèctrics equivalents a través dels seus terminals del cos. L’aplicació d’aquesta força mecànica sobre el material piezoelèctric es podria presentar en les 3 formes bàsiques següents:

  • Transversals
  • longitudinal
  • Cisalla.

Efecte transversal

En aquest impacte es talla la pressió al llarg d'un eix neutre (y) que es mou en càrregues al llarg de la direcció (x), perpendicular a la línia de força. La magnitud o el nivell de càrrega (Cz) produïts depèn de les especificacions geomètriques del material piezoelèctric. Si prenem a, b, d com a dimensions que obtenim:

Camb= dxyFi b / a

on a és la dimensió a través de l'eix neutre, b es troba a la línia que genera la càrrega i d és el coeficient piezolèctric rellevant.

Efecte longitudinal

En aquest impacte, la magnitud de la càrrega transferida és específicament equivalent a la força aplicada. Tanmateix, això no depèn de les dimensions piezoelèctriques.

L'única manera d'augmentar la sortida de càrrega d'un element piezoelèctric és configurar molts d'aquests dispositius mecànicament en sèrie o apilats l'un sobre l'altre, però connectats elèctricament en paral·lel. El càrrec generat es pot calcular mitjançant la fórmula següent:

Cx= dxxFx n

On dxxdenota el coeficient piezoelèctric per a una càrrega a través de la direcció x, produïda per la tensió o la força aplicada a la mateixa direcció. Fxrepresenta la força aplicada en la direcció x, mentre que n representa el nombre d'elements piezoelèctics apilats l'un sobre l'altre.

Efecte tallant

En aquest impacte, les càrregues generades són específicament equivalents a la força exercida, però no depenen de les dimensions piezoelèctriques. Quan n el nombre de transductors s’apilen en sèries una sobre l’altra i connectats elèctricament en paral·lel, la magnitud de la càrrega es pot calcular mitjançant la següent equació:

Cx= 2dxxFx n

Només l’efecte transversal presenta una sensibilitat ajustable per a la força aplicada sobre el material piezoelèctric, que no està disponible per als resultats de l’efecte longitudinal i tallant.




Anterior: Circuit de control IC piezoelèctric únic: indicador d’avís LED Següent: s’explica el circuit de conductors piezoestres més senzill