Piezoelektriskās pārveidotāja lietojums un darbības princips

Kas ir piezoelektrisks pārveidotājs

Piezoelektriskais pārveidotājs (arī pazīstams kā piezoelektriskais sensora) ir ierīce, kas izmanto piezoelektrisko efektu, lai mērītu apspēka, spiediena, deformācijas, temperatūras vai spēka maiņas, pārvēršot šo enerģiju elektriskajā lādē.

Pārveidotājs var būt jebkas, kas pārvērš vienas enerģijas formu par citu. Piezoelektriskais materiāls ir viens no pārveidotāju veidiem. Kad spiežam šo piezoelektrisko materiālu vai pieliekam jebkuru spēku vai spiedienu, pārveidotājs pārvērš šo enerģiju uz spriegumu. Šis spriegums ir atkarīgs no uz to piemērotā spēka vai spiediena.

Elektriskais spriegums, ko radījis piezoelektriskais pārveidotājs, viegli var tikt mērots ar sprieguma mērīšanas ierīcēm. Tā kā šis spriegums būs atkarīgs no uz to piemērotā spēka vai spiediena, mēs varam secināt, kāds bija spēks/spiediens, pamatojoties uz sprieguma rādījumu. Tādā veidā mehāniskas lielumi, piemēram, mehānisks stresis vai spēks, var tikt mēroti tieši, izmantojot piezoelektrisko pārveidotāju.

Piezoelektriskais aktuators

Piezoelektriskais aktuators darbojas pretēji piezoelektriskajam sensoram. Tas ir tāds, kurā elektriskais efekts izraisīs materiāla deformāciju, t.i., strēķieni vai lūkne.

Tas nozīmē, ka piezoelektriskajā sensorā, kad tā deformē, rodas elektrodinamika, un pretēji, ja uz piezoelektrisko aktuatoru tiek piemērots elektriskais potenciāls, tas deformējas, t.i., strēķieni vai lūkne.

Piezoelektriskais pārveidotājs sastāv no kvarts kristāla, kas izgatavots no silīcija un skābekļa, kas savienoti kristāliskā struktūrā (SiO2). Parasti visu kristālu elementārā vienība (pamatatkārtojama vienība) ir simetriska, bet piezoelektriskajā kvarts kristālā tā nav. Piezoelektriskie kristāli ir elektriski neitrāli.

Atomi tajos var nebūt simetriski sakārtoti, bet to elektriskās lādes ir līdzsvarotas, t.i., pozitīvās lādes kompensē negatīvās. Kvarts kristālam ir unikāla īpašība — to, ka mehāniskā stresa piemērošana uz to noteiktā plakni radīs elektrisko polaritāti. Galvenokārt ir divas stresa veidas. Viena ir saukšanas stresis, otra — izvilcināšanas stresis.

Ja kvarts nav stresēts, tajā neinducējas nekādas lādes. Sa