Piëzo-circuits:een gedetailleerd overzicht ervan

Elke dag komen we verschillende situaties tegen waarbij we onbekende fysieke grootheden moeten meten. Zoals temperatuurniveaus of drukniveaus. En om deze onbekende hoeveelheden te meten, heb je een apparaat met dergelijke mogelijkheden nodig. Gelukkig hebben we het antwoord. Het enige wat je nodig hebt is een piëzo-schakeling. Er zijn verschillende soorten piëzo-schakelingen voor verschillende toepassingen, zoals de piëzo-elektrische zoemer of piëzo-sensor. De focus van dit artikel ligt echter op piëzo-elektrische transducers. Daarom laten we je in dit artikel alles zien wat je moet weten over piëzo-circuits en de verschillende soorten piëzo-circuits. Als u meer wilt weten over piëzo-elektrische transducers voor uw conversieproject, is dit artikel ook voor u bedoeld.

Ben je klaar? Laten we beginnen!

Wat zijn piëzocircuits

Digitale schakeling

Laten we eerst eens kijken naar wat piëzo-elektriciteit betekent. Simpel gezegd, piëzo-elektriciteit is elektriciteit die wordt geproduceerd door mechanische druk, waardoor het zogenaamde piëzo-elektrische effect ontstaat.

Nu gebruikt een piëzo-circuit dit piëzo-elektrische effect om energie die wordt gecreëerd door veranderingen in kracht, versnelling, temperatuur, druk of spanning om te zetten in een elektrische lading.

De term transducer omvat alles wat de ene vorm van energie in de andere kan veranderen. De piëzo-elektrische transducer is dus een van de typen transducers.

Maar dat is niet alles.

De gevoeligheid van de piëzo-elektrische transducer is hoog. Het kan dus dienen als een sensor en werken in een versnellingsmeter vanwege zijn goede responsfrequentie.

Hoe werkt een piëzo-elektrische transducer?

pictogrammen voor ultrasone transducers

Zoals eerder vermeld, werkt de piëzo-elektrische transducer volgens het piëzo-elektrische principe. Ook heeft het piëzo-elektrische materiaal, in dit geval kwarts, een dunne laag geleidend materiaal (zilver) die zijn lichaam bedekt.

Kwartskristal

Bovendien zijn kwartskristallen combinaties van silicium en zuurstof die in een geordend kristallijn systeem zijn geplaatst (Si02).

Bovendien zijn piëzo-elektrische kristallen elektrisch neutraal en onbevooroordeeld (niet uniform en symmetrisch).

Hoewel de atomen die bij deze kristallen aanwezig zijn niet in orde zijn, heeft het een matige elektrische belasting. Met andere woorden, de positieve ladingen werken de negatieve ladingen tegen.

Bovendien heeft het kwartskristal één unieke functie. Het produceert een elektrische polariteit wanneer u er druk of mechanische kracht op uitoefent op een oppervlak.

Als je meer informatie wilt over hoe piëzo-circuits werken, kun je dit artikel lezen.

Typen piëzo-elektrische transducers

Er zijn verschillende soorten piëzo-elektrische transducers. Bovendien kunt u dit soort piëzo-transducers classificeren op basis van het piëzo-elektrische kristalmateriaal.

Keramische piëzo-elektrische transducers

Welnu, u kunt de keramische piëzo-elektrische transducer in verschillende vormen en maten maken. Hierdoor kunt u altijd voldoen aan de specifieke wensen van u of uw klant. Het belangrijkste onderdeel van de keramische piëzo-elektrische transducer zijn meestal gemaakte composities van loodzirkonaattitanaat.

Rochelle-zout piëzo-elektrische transducers

Rochelle-zout is een ander materiaal dat in piëzotransistors kan werken. Van alle verschillende piëzo-elektrische materialen is het Rochelle-zout het materiaal met de hoogste output.

Enkele van de nadelen zijn dat dit materiaal niet in vochtige omgevingen kan worden gebruikt. Je kunt dit materiaal ook boven een bepaalde temperatuur (240 graden Celsius) gebruiken.

Synthetische kristallen zijn echter effectiever voor toepassingen met spanningspieken, vooral voor gevoeligheid, dan natuurlijke kristallen.

Piëzo-elektrische transducers op basis van werking

U kunt een piëzo-transducer opdelen in megasonische, sonische en ultrasone transducers, afhankelijk van de werkfrequentie. Elk van deze classificaties heeft verschillende ontwerpen en functies. Ten eerste kunt u de geluidstransducer op elk hoorbaar frequentieniveau gebruiken, dat lager moet zijn dan 2 kHz.

Goede voorbeelden van de sonische transducer zijn zoemertransducers. Ten tweede ligt de normale werkfrequentie van de ultrasone transducer tussen 20 en 200 kHz. Ten slotte werken megasonische transducers op het MHz-frequentieniveau.

Ultrasone transducers

Voorbeelden van piëzocircuits

Hier zijn enkele voorbeelden van andere piëzo-circuits en hoe ze werken:

3V aangedreven luide pieper

3V aangedreven luid pieper schakelschema

Het is moeilijk om een ​​luide geluidsintensiteit te krijgen van een piëzo-elektrische pieper met een 3V DC-voeding.

Dit circuit omzeilt dergelijke beperkingen echter en produceert efficiënt een intens geluid. Het doet dit door een spanningsversterkingssector te combineren met een resonant feedbacknetwerk.

De spanning die de piëzo-elektrische wafer ontvangt is dus ongeveer 40 volt piek-tot-piek. Het eindresultaat is een circuit dat een hard geluid produceert zonder veel stroom te verbruiken.

Bewegingsalarm met piëzo-apparaat

Bewegingsalarm met piëzo-apparaat

Hier is nog een piëzo-circuit dat betaalbaar en gemakkelijk te bouwen is. Het resultaat van deze schakeling is een piëzo-elektrisch apparaat dat je kunt gebruiken als bewegingssensor voor elk bewegingsalarm.

Klikgeluidsgenerator piëzocircuit

Click Sound Generator Piezo Circuit

Het klikgeluidgeneratorcircuit creëert een hoorbare "klik" of feedback wanneer u op een knop drukt - op een computersysteem. Beide circuits hierboven hebben de mogelijkheid om deze klikgeluiden te genereren telkens wanneer hun logische ingang van laag naar hoog schakelt.

De piëzo-type geluidsgenerator heeft een laag stroomverbruik en geeft een sensorniveau van indicatie. U kunt ook het aantal klikken bepalen dat u per seconde ontvangt.

Piëzo-elektrische kraanschakelaar

Piëzo-elektrisch kraanschakelcircuit

Hier is nog een piëzo-circuit dat gebruik maakt van een piëzo-elektrische wafer. U kunt deze wafer ook in een plastic doos bevestigen, zodat deze als een vingertapsensor fungeert. Dus wanneer u op de doos met de wafer tikt, wordt de stroom (AC of DC) van een extern apparaat in- of uitgeschakeld.

Bovendien voedt een 9V-batterij dit circuit en drijft een enkel 10 Amp contact met een enkelspoelsrelais (5V) aan. Met dit relais schakel je tussen wisselstroom of gelijkstroom. Wanneer u het circuit in de stand-bymodus zet, trekt het ook een minimale stroom van 1ua.

Plastic doos voor Piezo Tap Switch Circuit

Piëzo-elektrische transducer:de verschillende soorten bedrijfsmodi

De piëzo-elektrische transducer heeft drie hoofdbedieningsmodi, afhankelijk van hoe u het piëzo-elektrische materiaal snijdt. Ze omvatten transversale, longitudinale en shear-bedieningsmodi.

Voor de transversale modus; u kunt druk uitoefenen op de hoofdas 'Y' en een belasting genereren. Ga vervolgens in de richting van de 'X'-richting in een hoek van 90 graden vanaf de druklijn. Op dit punt hangt de lading af van de vorm van het piëzo-elektrische materiaal.

Voor de longitudinale modus is de belasting de gegenereerde belasting afhankelijk van de kracht die u uitoefent. In tegenstelling tot het transversale effect is de belasting in de longitudinale modus niet afhankelijk van de vorm of grootte van het piëzo-elektrische materiaal.

Ten slotte is de afschuifmodus vergelijkbaar met het longitudinale effect. Het genereert belasting op basis van de kracht die u uitoefent en is ook niet afhankelijk van de geometrie van de piëzo-elektrische component.

Toepassingen voor piëzo-elektrische transducers

Hier zijn enkele toepassingen van de piëzo-elektrische transducer:

• In auto-, nabijheids- en niveausensoren

Auto-applicaties

• In huishoudelijke producten zoals bewegingsdetectoren of objectdetectoren
• In normale elektronische apparaten zoals speelgoed, afstandsbedieningen en games

Afstandsbedieningen

• Ontploffingen in automobieltoepassingen berekenen
• Op luchthavens of restaurants met automatische deuren

Voordelen en beperkingen van piëzo-elektrische transducers

Hier zijn enkele voordelen en beperkingen van piëzo-elektrische transducers

Voordelen

• Het zijn zelfgenererende transducers
• Perfect voor een breed scala aan toepassingen
• Eenvoudig te gebruiken en te hanteren in circuits

Beperkingen

• Ongevoelig voor omgevingsfactoren zoals temperatuur
• Kan statische applicaties niet meten
• Je krijgt niet zomaar de vorm en sterkte die je wilt voor je piëzo-elektrische materialen
• Af en toe lage uitgangsspanning bij weinig toepassingen

Samenvatting

Piëzo-elektrische circuits zijn unieke circuits die voor verschillende toepassingen werken. De piëzo-elektrische transducer is een van deze circuits die u unieke mogelijkheden biedt die u nauwelijks kunt vinden in andere sensorapparaten.

De piëzo-elektrische transducer heeft verschillende voor- en nadelen, maar dit hangt af van uw toepassing. Zorg er ten slotte voor dat u de prestaties van een piëzo-elektrische transducer nauwkeurig evalueert voordat u een keuze maakt of een aankoop doet.

We zijn nu aan het einde van dit artikel gekomen. Mocht u echter nog vragen hebben, neem dan gerust contact met ons op. We horen graag van je.