পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার: প্রয়োগ ও কাজের নীতি

পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার কি

একটি পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার (যা পায়েজোইলেকট্রিক সেন্সরও বলা হয়) এমন একটি ডিভাইস যা পায়েজোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে ত্বরণ, চাপ, প্রসারণ, তাপমাত্রা বা বলের পরিবর্তন মাপতে এই শক্তিকে ইলেকট্রিক্যাল চার্জে রূপান্তর করে।

একটি ট্রান্সডিউসার হল যেকোনো জিনিস যা একটি শক্তির আকারকে অন্য আকারে রূপান্তর করে। পায়েজোইলেকট্রিক পদার্থ ট্রান্সডিউসারের একটি ধরন। যখন আমরা এই পায়েজোইলেকট্রিক পদার্থকে চাপ দিই বা কোনো বল বা চাপ প্রয়োগ করি, তখন ট্রান্সডিউসার এই শক্তিকে ভোল্টেজে রূপান্তর করে। এই ভোল্টেজ প্রয়োগ করা বল বা চাপের একটি ফাংশন।

পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার দ্বারা উৎপন্ন ইলেকট্রিক ভোল্টেজ সহজেই ভোল্টেজ মাপন যন্ত্র দ্বারা মাপা যায়। যেহেতু এই ভোল্টেজ প্রয়োগ করা বল বা চাপের একটি ফাংশন, আমরা ভোল্টেজ পড়ার মাধ্যমে বল/চাপ কী ছিল তা অনুমান করতে পারি। এইভাবে, যান্ত্রিক স্ট্রেস বা বল প্রকার পরিমাণগুলি পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করে সরাসরি মাপা যায়।

পায়েজোইলেকট্রিক অ্যাকচুয়েটর

পায়েজোইলেকট্রিক অ্যাকচুয়েটর পায়েজোইলেকট্রিক সেন্সরের বিপরীত ভাবে কাজ করে। এটি হল এমন একটি ডিভাইস যেখানে ইলেকট্রিক প্রভাব পদার্থকে বিকৃত করে, অর্থাৎ প্রসারিত বা বাঁকায়।

অর্থাৎ, পায়েজোইলেকট্রিক সেন্সরে, যখন বল প্রয়োগ করা হয় তাকে প্রসারিত বা বাঁকানোর জন্য, একটি ইলেকট্রিক পটেনশিয়াল উৎপন্ন হয় এবং বিপরীতে, একটি পায়েজোইলেকট্রিক অ্যাকচুয়েটর এ, ইলেকট্রিক পটেনশিয়াল প্রয়োগ করা হলে তা বিকৃত হয়, অর্থাৎ প্রসারিত বা বাঁকানো হয়।

পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল দিয়ে গঠিত, যা সিলিকন এবং অক্সিজেন দিয়ে ক্রিস্টালিন গঠন (SiO2) করা হয়। সাধারণত, সকল ক্রিস্টালের ইউনিট সেল (মৌলিক পুনরাবৃত্ত ইউনিট) সমমিতিক, কিন্তু পায়েজোইলেকট্রিক কোয়ার্টজ ক্রিস্টালে এটি নয়। পায়েজোইলেকট্রিক ক্রিস্টাল ইলেকট্রিক্যালি নিরপেক্ষ।

তাদের অভ্যন্তরীণ পরমাণুগুলি সমমিতিকভাবে সাজানো না থাকলেও তাদের ইলেকট্রিক্যাল চার্জ সুষম, অর্থাৎ ধনাত্মক চার্জ ঋণাত্মক চার্জকে বাতিল করে। কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য হল যখন তাতে যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করা হয় তখন এটি ইলেকট্রিক পোলারিটি উৎপন্ন করে। মূলত, দুই ধরনের চাপ রয়েছে। একটি হল সংকোচন চাপ এবং অন্যটি হল টান।

যখন কোয়ার্টজ অচাপিত, তখন তাতে কোনো চার্জ উৎপন্ন হয় না। সংকোচন চাপের ক্ষেত্রে, একদিকে ধনাত্মক চার্জ এবং বিপরীত দিকে ঋণাত্মক চার্জ উৎপন্ন হয়। কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের আকার সংকোচন চাপের কারণে পাতলা ও লম্বা হয়। টানের ক্ষেত্রে, চার্জ সংকোচন চাপের বিপরীতে উৎপন্ন হয় এবং কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল ছোট ও চওড়া হয়।

পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার পায়েজোইলেকট্রিক প্রভাবের উপর ভিত্তি করে তৈরি। "পায়েজোইলেকট্রিক" শব্দটি গ্রিক শব্দ "piezen" থেকে উদ্ভূত, যার অর্থ চাপ দেওয়া বা দাবি করা। পায়েজোইলেকট্রিক প্রভাব বলে যে, যখন কোয়ার্টজ ক্রিস্টালে যান্ত্রিক চাপ বা বল প্রয়োগ করা হয়, তখন কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের পৃষ্ঠে ইলেকট্রিক চার্জ উৎপন্ন হয়। পায়েজোইলেকট্রিক প্রভাব পিয়ের এবং জ্যাক কুরি দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল। চার্জ উৎপন্ন হওয়ার হার প্রয়োগ করা যান্ত্রিক চাপের হারের সমানুপাতিক হবে। চাপ বেশি হলে ভোল্টেজ বেশি হবে।

পায়েজোইলেকট্রিক প্রভাবের একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য হল এটি বিপরীতগামী, অর্থাৎ যখন তাদের উপর ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন তারা নির্দিষ্ট সমতলে আকার পরিবর্তন করে। যেমন, যখন কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের গঠনকে ইলেকট্রিক ফিল্ডে রাখা হয়, তখন কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল ইলেকট্রিক ফিল্ডের শক্তির সমানুপাতিক পরিমাণে বিকৃত হয়। যদি একই গঠনকে ইলেকট্রিক ফিল্ডের দিক বিপরীত করে রাখা হয়, তখন বিকৃতি বিপরীত হবে।

ইলেকট্রিক ফিল্ড প্রয়োগ করার কারণে কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল লম্বা হয়ে যায়

বিপরীত দিকে ইলেকট্রিক ফিল্ড প্রয়োগ করার কারণে কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল ছোট হয়ে যায়।
এটি একটি স্ব-উৎপন্ন ট্রান্সডিউসার। এটির কাজের জন্য কোনো ইলেকট্রিক ভোল্টেজ সোর্সের প্রয়োজন নেই। পায়েজোইলেকট্রিক ট্রান্সডিউসার দ্বারা উৎপন্ন ইলেকট্রিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করা চাপ বা বলের সা