ממיר פיאזואלקטרי: יישומים עקרון פעולה

מהו חיישן פיאזואלקטרי

חיישן פיאזואלקטרי (ידוע גם כחיישן פיאזואלקטרי) הוא מכשיר שמשתמש באפקט הפיאזואלקטרי כדי למדוד שינויים בפרץ, לחץ, מתח, טמפרטורה או כוח על ידי המרת האנרגיה הזו ל Ladger חשמלי.

טרנסדוסר יכול להיות כל דבר הממיר צורה אחת של אנרגיה לצורה אחרת. החומר הפיאזואלקטרי הוא סוג אחד של טרנסדוסרים. כאשר אנו מלחצים על החומר הפיאזואלקטרי או מפעילים עליו כל כוח או לחץ, הטרנסדוסר ממיר את האנרגיה הזו לladger. הladger הוא פונקציה של הכוח או הלחץ המופעל עליו.

הלadger החשמלי שנוצר על ידי טרנסדוסר פיאזואלקטרי ניתן למדידה בקלות על ידי מכשירי מדידת ladger. מאחר והladger יהיה פונקציה של הכוח או הלחץ המופעל עליו, נוכל להסיק מה היה הכוח/הלחץ על בסיס קריאת הלadger. באופן זה, ניתן למדוד ישירות גדלים פיזיים כמו מתח מכני או כוח באמצעות טרנסדוסר פיאזואלקטרי.

אקטואטור פיאזואלקטרי

אקטואטור פיאזואלקטרי מתנהג בצורה הפוכה של החיישן הפיאזואלקטרי. זהו האקטואטור שבו האפקט החשמלי יגרום לחומר להתעוות, כלומר להתרחב או להתכופף.

כלומר, בחיישן פיאזואלקטרי, כאשר מפעילים כוח כדי להרחיב או להתכופף אותו, נוצר Ladger חשמלי ובנוסף, כאשר על אקטואטור פיאזואלקטרי מפעילים Ladger חשמלי, הוא מתעוות, כלומר מתרחב או מתכופף.

טרנסדוסר פיאזואלקטרי מורכב מקuars שהופך מסיליקון ואוקסיגן הנמצאים בנבכי גבישי (SiO2). בדרך כלל, תא היחידה (היחידה הבסיסית החוזרת על עצמה) של כל גביש הוא סימטרי, אבל בקuars פיאזואלקטרי זה אינו כך. גבישי פיאזואלקטרי הם חשמלית ניטרליים.

האטומים בתוך הגביש עשויים לא להיות מסודרים סימטרית, אך המטענים החשמליים שלהם מאוזנים, כלומר המטענים החיוביים מבטלים את המטענים השליליים. לקuars יש את התכונה הייחודית ליצור קוטביות חשמלית כאשר מפעילים עליו מתח מכני לאורך מישור מסוים. יש שני סוגי מתח, אחד הוא מתח דחיסה והשני הוא מתח מתיחה.

כאשר אין מתח על הקuars, אין מטענים נוצרים בו. במקרה של מתח דחיסה, מטענים חיוביים נוצרים בצד אחד ומטענים שליליים נוצרים בצד השני. הגודל של הגביש נעשה דק יותר וארוך יותר עקב מתח הדחיסה. במקרה של מתח מתיחה, המטענים נוצרים באופן הפוך בהשוואה למתח הדחיסה והגביש נהיה קצר יותר ורחב יותר.

טרנסדוסר פיאזואלקטרי מבוסס על עקרון האפקט הפיאזואלקטרי. המילה פיאזואלקטרי נגזרת מהמילה היוונית piezen, שמציינת ללחוץ או לדחוף. האפקט הפיאזואלקטרי מצביע על כך שאם מפעילים מתח מכני או כוח על גביש קוורץ, נוצרים מטענים חשמליים על פני הגביש. האפקט הפיאזואלקטרי נתגלה על ידי פייר וז'אק קירי. קצב המטענים הנוצרים יהיה פרופורציונלי לקצב שינוי המתח המכני המופעל עליו. ככל שהמתח גבוה יותר, כן הלadger גבוה יותר.

אחת מתכונותיו הייחודיות של האפקט הפיאזואלקטרי היא שהוא הפיך, כלומר כאשר מפעילים Ladger עליהם, הם נוטים לשנות את המימדים שלהם לאורך מישור מסוים, כלומר אם מניחים את מבנה הגביש הפיאזואלקטרי בשדה חשמלי, הוא יתעוות את הגביש הפיאזואלקטרי בכמות פרופורציונלית לחוזק השדה החשמלי. אם אותו מבנה מניחים בשדה חשמלי עם כיוון השדה הפוך, ההתעוות יהיה הפוך.

הגביש הפיאזואלקטרי נהיה ארוך יותר בשל השדה החשמלי המופעל

הגביש הפיאזואלקטרי נהיה קצר יותר בשל השדה החשמלי המופעל בכיוון הפוך.
זהו טרנסדוסר עצמאי. אין צורך במקור Ladger חשמלי לתפעול. הלadger החשמלי שנוצר על ידי טרנסדוסר פיאזואלקטרי משתנה באופן ליניארי בהתאם למתח או לכוח המופעל.

טרנסדוסר פיאזואלקטרי בעל רגישות גבוהה. לכן, הוא משמש כחיישן ונמצא בשימוש באקסלומטר בשל תגובת התדר המDTD. האפקט הפיאזואלקטרי נמצא בשימוש במגוון רחב של יישומים שמערבים יצירה והצגה של קול, יצירה אלקטרונית של תדרים. הוא משמש כמקור הדלקה לסיגריות ולשימוש בסונאר, מיקרופון, מדידת כוח, לחץ ומיקום

יישומי חומרים פיאזואלקטריים

באמצעות חומרים פיאזואלקטריים, ניתן להשתמש בטרנסדוסרים פיאזואלקטריים במגוון רחב של יישומים, כולל:

1. במיקרופונים, לחץ הקול מתורגם לשัญ חשמלי והשัญ הזה מוגבר לבסוף כדי לייצר קול חזק יותר.

2. בנדנדות מכוניות, המנעול מתנתק בתגובה לריחוף מהיר, גם זאת באמצעות חומר פיאזואלקטרי.

3. הוא נמצא בשימוש בדיאגנוזה רפואית.

4. הוא נמצא בשימוש בעיפרון חשמלי במטבח. הלחץ המופעל על חיישן פיאזואלקטרי יוצר שัญ חשמלי שבסופו של דבר גורם לפלאש להצית.

5. הם משמשים למחקר של גלי sock מהירים וגלי blast.

6. משמש בטיפול בעדינות.

7. משמש במדפסות Inkjet

8. הוא נמצא בשימוש במסעדות או בנתיבי תעופה בהם כאשר אדם עומד ליד הדלת, הדלת נפתחת אוטומטית. הרעיון כאן הוא שאדם שמתקרב לדלת מפעיל לחץ על החיישן בשל משקלו, מה שגורם ליצירת אפקט חשמלי והדלת נפתחת אוטומטית.

דוגמאות לחומרים פיאזואלקטריים

החומרים הם :

1. טיטניאט בריום.

2. טיטניאט זירקוניום-פלדספאתי (PZT).

3. מלח Rochelle.

טרנסדוסר פיאזואלקטרי אולטרה-סוני

הוא מייצר תדרים שהם הרבה מעל אלה שאפשר לשמוע באוזניים אנושיות. הוא מתכווץ ומתרחב במהירות כאשר מפעילים עליו Ladger. הוא משמש בעיקר במנקה אבק.

צלצל פיאזואלקטרי

צלצל הוא כל דבר שמייצר קול. הם מופעלים על ידי מעגל אלקטרוני מתנודד. אלמנט פיאזואלקטרי עשוי להיפעל על ידי מעגל אלקטרוני מתנודד או מקור שัญ אחר, מופעל באמצעות מגבר פיאזואלקטרי. צליל, צלצול או בייפ הם צלילים נפוצים המשמשים כדי לציין שהכפתור נלחץ.

צלצל פיאזואלקטרי (או צלצל פיאזואלקטרי) תלוי בתנודה קולית (או תהודה הלמהולץ) כדי לייצר צליל בייפ אודיבלי.

יתרונות טרנסדוסר פיאזואלקטרי

יתרונות טרנסדוסר פיאזואלקטרי הם:

1. אין צורך בכוח חיצוני

2. קל להפעיל ולהשתמש בו בשל ממדיו הקטנים