Transductor piezoeléctrico: Aplikazioak & Printzipio oinarrikoa

Zer da Piezoelektriko Transductorra

Piezoelektriko transductorea (piezoelektriko sensorrarekin ere ezaguna) piezoelektriko efektua erabiliz azelerazio, presio, deformazio, tenperatura edo indar aldaketak neurtzen dituen gailu bat da, energia hau elektrikoa bihurtuz.

Transductoreak forma baten energi bat beste forma batera bihurtzen duen edozein objektu izan daiteke. Piezoelektriko materiala transductore mota bat da. Piezoelektriko material hori sakatzen edo edonork indar bat aplikatzen denean, transductoreak energia hori tensiora bihurtzen du. Tensior honek aplikatutako indar edo presioaren menpe dago.

Piezoelektriko transductoreak sortutako elektrikoa tensiora neurriko tresnak erabiliz neurtu daiteke erraz. Tensior hau aplikatutako indar edo presioaren funtzioa denez, tensioraren datuekin zehaztu dezakegu zein izan den indar/presioa. Modu honetan, mekanikoeko estresua edo indar diren magnitude fisikoak piezoelektriko transductore baten laguntzaz zuzenean neurtu daitezke.

Piezoelektriko Aktuatorea

Piezoelektriko aktuatorea piezoelektriko sensorren aurka erabiltzen da. Hona hemen elektrikoa aplikatzeak materiala deformatzeko (edota luzatu edo doitu).

Honek esan nahi du piezoelektriko sensorrean, indar bat aplikatzen denean, elektrikoa sortzen dela eta alderantziz, piezoelektriko aktuatorean, elektrikoa aplikatzeak materiala deformatzen duelako (luzatu edo doitu).

Piezoelektriko transductoreak kristaloi silikoaren eta oxiengo osasunak ditu (SiO2). Kristalo guztien unitate-zelula (osagaia errepikatzailea) simetrikoa da, baina piezoelektriko kristaloetan ez. Piezoelektriko kristaloak elektrikoki neutroak dira.

Kristaloen barruan dagoen atomoen antolaketa ez simetrikoa izan daiteke, baina elektrikoki orekatuta egon. Kristaloek propietate berezi bat dute, mekanikoeko estresua aplikatzen denean elektrikoa sortzen dutela. Bi motatako estresu daude: presioa eta trantsia.

Estresurik gabeko kristaloetan, ez da karga elektrikorik sortzen. Presio estresuan, kargak positiboak kristaloaren alde batean eta negatiboak bestean sortzen dira. Kristaloaren tamaina txikiago eta luzeagoa bihurtzen da. Trantsia estresuan, kargak alderantzikotan sortzen dira, eta kristaloa laburrago eta zabaleago bihurtzen da.

Piezoelektriko transductorea piezoelektriko efektuaren oinarrian dago. Piezoelektriko hitza grezieratik dator, "piezen" esanahia du, sakatu edo prestu. Piezoelektriko efektuak esaten du kristalo bat sakatzean edo prestutzat utzi ondoren, kristaloaren gainean kargak sortzen direla. Piezoelektriko efektua Pierre eta Jacques Curie aurkitu zuten. Sortutako kargak mekanikoeko estresuaren aldatze tasa proportzionala da. Estresua handiagoa, tensiora handiagoa.

Piezoelektriko efektuaren ezaugarri bakarra da alderantzizkoa dela, hau da, kristaloari elektrikoa aplikatzean, kristaloak tamaina aldatzen du. Kristaloa elektrikoko eremu baten barruan jartzen bada, kristaloak deformatuko da, eremuaren intensitatearen arabera. Eremuaren norabidea aldatzen bada, deformazioa alderantzizkoa izango da.

Kristaloa elektrikoa aplikatzean luzeagoa bihurtzen da.

Kristaloa elektrikoa aplikatzean alderantzizko norabidean txikiagoa bihurtzen da. Transductore hau bere buru sortzen du, eta elektrikoa aplikatzea ez du behar. Sortutako elektrikoa aplikatutako estresu edo indarraren arabera linealki aldatzen da.

Piezoelektriko transductoreak sensitibotasun handia dauka. Horregatik, accelerometerretan erabiltzen da, frekuentziaren erantzun onena duenagatik. Piezoelektriko efektua soinuaren eragiketa eta detektorean, elektronikoaren frekuentziaren sortzean, purreteko esparkiaren igintza-itzulgarri gisa, sonar, mikrofono, indar, presio eta desplazamendu-neurketan erabiltzen da.

Piezoelektriko Materialen Aplikazioak

Piezoelektriko materialak erabiliz, piezoelektriko transductoreak hainbat aplikazioetan erabil daitezke:

1. Mikrofonoetan, soinuaren presioa elektrikora bihurtzen da, eta segida hori amaitzeko erabiltzen da soinu handiago bat sortzeko.

2. Autoen segurtasun-beltak piezoelektriko material baten laguntzaz blokeatzen dira decelerazio arrunt baten ondorioz.

3. Erabilita da medikuntzan diagnostikan.

4. Erabilita da sukaldeko esparkietan. Piezoelektriko sensorrean egin den presioak elektrikoa sortzen du, eta horrek esparkia aktibatzen du.

5. Erabilita dira abiadura handiko urruneko ahotsak eta soka-hondakinak ikertzeko.

6. Erabilita dira infertilitatearen tratamenduan.

7. Erabilita dira inktu-printerretan.

8. Erabilita dira jatetxeetan edo aeroportuetan, non pertsona bat atarian hurbilduenean, ataria automatikoki ireki egiten duen. Kasu hau presioa aplikatzen denean, elektrikoa sortzen da, eta ataria ireki egiten da.

Piezoelektriko Materialen Adibideak

Materialak hauek dira:

1. Bario Titanatoa.

2. Plomo zirkonato titanatoa (PZT).

3. Rochelle saltoa.

Piezoelektriko Ultrasonikoa Transductorea

Frequentsia altuak sortzen ditu, gehienetan inork entzun ezin dituenak. Elektrikoa aplikatzean, askoz eta askoz doitu eta luzatu egiten da. Arrakasta handitan aspiradorretan erabiltzen da.

Piezoelektriko Buztinkia

Buztinkia soinu bat sortzen du. Oszilatzaile elektroniko baten laguntzaz dira erabili. Piezoelektriko elementu bat oszilatzaile elektroniko baten edo beste audio iturri baten laguntzaz erabili daiteke, piezoelektriko audio amplifikatzaile baten bidez. Blink, ring edo beep erabili ohi dira botoi bat sakatu dela adierazteko.

Piezoelektriko buztinkia (edo piezoelektriko beeper) Helmholtz resonantziaren laguntzaz soinu bat sortzen du.

Piezoelektriko Transductorearen Alkurrak

Piezoelektriko transductoreen alkurrak hauek dira:

1. Barne-indarrik beharrezkoa ez dago.

2. Kontsumo txikia eta erabilera erraza, dimentsio txikiak dituelako.

3. Frekuentzia-altu erantzuna, parametroak erraz aldatzen direlako.

Doako