Transductor Piezoelectricus: Applicationes et Principium Operativum

Quid est Transductor Piezoelectricus

Transductor piezoelectricus (etiam sensor piezoelectricus cognitus) est instrumentum quod utitur effectu piezoelectrico ad mensurandas mutationes in acceleratione, pressione, tensione, temperatura vel vi, convertendo hanc energiam in electricam.

Transductor potest esse quodlibet quod convertit unam formam energiae in aliam. Materialis piezoelectricus est unus ex transductoribus. Cum premimus hunc materiali piezoelectricum aut vim aut pressionem applicamus, transductor hanc energiam in voltam convertit. Haec voltas est functio vix sive pressionis ad eam applicatae.

Voltas producta per transductorem piezoelectricum facile metiri potest per instrumenta metientia voltas. Quoniam haec voltas erit functio vix sive pressionis ad eam applicatae, possumus concludere quid fuerit vis/pressio per lecturam voltarum. Sic quantitates physicales sicut stressus mechanicus vel vis directe metiri possunt per usum transductoris piezoelectrici.

Actuator Piezoelectricus

Actuator piezoelectricus agit in modo inverso transductoris piezoelectrici. In eo effectus electricus materiale deformabit, id est extendet aut flectet.

Id est, in transductore piezoelectrico, cum vis applicatur ut extendat aut flectat, potentialis electricus generatur, et contra, in actuatore piezoelectrico, quando potentialis electricus applicatur, deformatur, id est extenditur aut flectitur.

Transductor piezoelectricus constat cristalli quartzi qui fit ex silicio et oxygene dispositis in structura crystallina (SiO2). Generaliter, cellula unitaria (unitas repetitiva basalis) omnium cristorum symmetria est, sed in cristallo quartzi piezoelectrico, non est. Cristalli piezoelectrici sunt electriciter neutri.

Atomis intra eos non simmetrica dispositi sunt, sed eorum caricae electricae aequantur, id est caricae positivae negativas cancelant. Cristallus quartzi habet proprietas unicam generandi polaritatem electricam quando stressus mechanicus ad eum applicatur secundum certum planum. Sunt duo genera stressus. Unum est compressivus, alter tensilis.

Cum sit quartzi non stressatus, nullae caricae inducuntur. In casu stressus compressivi, caricae positivae inducuntur in uno latere, et caricae negativae in latere opposito. Magnitudo cristalli minuitur et longior fit propter stressum compressivum. In casu stressus tensili, caricae inducuntur in modo inverso comparato stressui compressivo, et cristallus quartzi brevior et latior fit.

Transductor piezoelectricus fundatur super principium effectus piezoelectrici. Verbum "piezoelectricus" derivatur a verbo Graeco "piezen", quod significat comprimere aut premere. Effectus piezoelectricus dicit quod, quando stressus mechanicus vel vires applicantur ad cristallum quartzi, caricae electricae producantur in superficie cristalli. Effectus piezoelectricus inventus est a Pierre et Jacques Curie. Ratio caricae productae proportionalis erit rationi mutationis stressus mechanicus ad ipsum applicati. Maior erit stressus, maior erit voltas.

Una ex characteribus unicis effectus piezoelectrici est quod reversibilis est, id est, quando voltas applicatur, tendunt dimensiones mutare secundum certum planum, i.e., si structura cristalli quartzi ponitur in campo electrico, deformabitur cristallum quartzi quantum ad fortitudinem campi electrici. Si eadem structura ponitur in campo electrico cum directione campi inversa, deformatio erit contraria.

Cristallus quartzi longior fit propter campum electricum applicatum.

Cristallus quartzi brevior fit propter campum electricum applicatum in directione inversa. Est transductor se generans. Non requiritur voltas externa ad operationem. Voltas producta per transductorem piezoelectricum variatur lineariter ad stressum vel vim applicatum.

Transductor piezoelectricus habet sensibilitatem altam. Itaque, utitur in accelerometro ob excellentem responsionem frequentiae. Effectus piezoelectricus utitur in multis applicationibus quae involvunt productionem et detectionem soni, generationem frequentiarum electronicarum. Utitur ut ignitio pro accenditore sigilli et in sonaro, microfono, mensuratione vix, pressionis, et displacementis.

Applicatio Materialium Piezoelectricorum

Usando materialia piezoelectrica, transductores piezoelectrici uti possunt in varietate applicationum, inter quas:

1. In microphonis, pressio sonora convertitur in signum electricum, et hoc signum tandem amplificatur ut sonus fortior producatur.

2. Cincturae automobilis clauduntur in responsionem ad decelerationem rapidam, et hoc fit per usum materialis piezoelectrici.

3. Utuntur etiam in diagnosticis medicis.

4. Utuntur in accenditore electrico usitato in culinis. Pressio facta in sensor piezoelectricum creat signum electricum, quod tandem facit scintillam incendi.

5. Utuntur ad studia undarum shock velocissimarum et undarum explosionis.

6. Utuntur in tractamento sterilitatis.

7. Utuntur in imprimitoribus inkjet.

8. Utuntur etiam in restaurantis vel aerodromis, ubi cum homo appropinquat ianuae, ianua aperitur automaticus. In hoc conceptus usus est, cum homo est iuxta ianuam, pressio exercetur ponderis hominis in sensoribus, qua de causa effectus electricus producitur et ianua aperitur automaticus.

Exempla Materialium Piezoelectricorum

Materialia sunt:

1. Barium Titanatum.

2. Plumbum Zirconium Titanatum (PZT).

3. Sal Rochelle.

Transductor Ultrasonicus Piezoelectricus

Producit frequentias quae multum supra eas quae aures humanas audire possunt. Expansus et contractus celeriter subicitur cuiquam voltas. Usualiter utitur in aspiratoribus pulveris.

Buzzer Piezoelectricus

Buzzer est quodlibet quod sonum producit. Hi sunt moti ab circuito electronicis oscillante. Elementum piezoelectricum potest moveri ab circuito electronicis oscillante vel alio fonte signi audio, motum cum amplificatore audio piezoelectrico. Sonus tinnulus, tintinnabulus, aut bip communiter utuntur ad indicandum quod clavis est pressa.

Buzzer piezoelectricus (vel beeper piezoelectricus) dependet a resonantia cavitali acustica (vel resonantia Helmholtz) ad producendum bip audibilem.

Virtutes Transductoris Piezoelectrici

Virtutes transductoris piezoelectrici sunt:

1. Non opus est vi externa.

2. Facile manu et usu propter suas parvas dimensiones.

3. Responsio alta frequentiae, id est parametri valde celeriter mutantur.

Inconvenientia Transductoris Piezoelectrici