Пьезосхемы:подробный обзор о них

Каждый день мы сталкиваемся с разными ситуациями, которые требуют от нас измерения неизвестных физических величин. Например, уровни температуры или уровни давления. И для измерения этих неизвестных величин вам понадобится прибор с такими возможностями. К счастью, у нас есть ответ. Все, что вам нужно, это пьезосхема. Существуют различные типы пьезосхем для различных приложений, например, пьезоэлектрический зуммер или пьезодатчик. Однако основное внимание в этой статье уделяется пьезоэлектрическим преобразователям. Итак, в этой статье мы покажем вам все, что вам нужно знать о пьезосхемах и различных типах пьезосхем. Кроме того, если вы хотите узнать больше о пьезоэлектрических преобразователях для вашего проекта преобразования, эта статья также для вас.

Вы готовы? Начнем!

Что такое пьезосхемы

Цифровая схема

Во-первых, давайте посмотрим, что означает пьезоэлектричество. Проще говоря, пьезоэлектричество — это электричество, производимое механическим давлением, создающее то, что мы знаем как пьезоэлектрический эффект.

Теперь пьезосхема использует этот пьезоэлектрический эффект для преобразования энергии, создаваемой изменениями силы, ускорения, температуры, давления или деформации, в электрический заряд.

Термин преобразователь охватывает все, что может преобразовать одну форму энергии в другую. Таким образом, пьезоэлектрический преобразователь является одним из видов преобразователей.

Но это еще не все.

Чувствительность пьезоэлектрического преобразователя высокая. Таким образом, он может служить датчиком и работать в акселерометре благодаря хорошей частоте отклика.

Как работает пьезоэлектрический преобразователь?

Значки датчиков ультразвука

Как упоминалось ранее, пьезоэлектрический преобразователь работает по пьезоэлектрическому принципу. Кроме того, пьезоэлектрический материал, в данном случае кварц, имеет тонкий слой проводящего материала (серебра), покрывающий его тело.

Кварцевый кристалл

Кроме того, кристаллы кварца представляют собой комбинации кремния и кислорода, помещенные в упорядоченную кристаллическую систему (SiO2).

Более того, пьезоэлектрические кристаллы электрически нейтральны и беспристрастны (не однородны и не симметричны).

Хотя атомы, присутствующие в этих кристаллах, не в порядке, они имеют умеренные электрические нагрузки. Другими словами, положительные заряды противодействуют отрицательным зарядам.

Кроме того, у кристалла кварца есть одна уникальная функция. Он создает электрическую полярность всякий раз, когда вы прикладываете к нему давление или механическую силу на поверхности.

Если вы хотите получить больше информации о том, как работают пьезоэлектрические схемы, вы можете прочитать эту статью.

Типы пьезоэлектрических преобразователей

Существуют различные типы пьезоэлектрических преобразователей. Кроме того, вы можете классифицировать эти типы пьезопреобразователей в соответствии с материалом пьезоэлектрического кристалла.

Керамические пьезоэлектрические преобразователи

Ну, вы можете создать керамический пьезоэлектрический преобразователь разных форм и размеров. По этой причине вы всегда можете удовлетворить свои особые требования или требования вашего клиента. Основной компонент керамического пьезоэлектрического преобразователя в основном состоит из композиций цирконата-титаната свинца.

Пьезоэлектрические преобразователи с сегнетовой солью

Еще одним материалом, который может работать в пьезотранзисторах, является сегнетовая соль. Из всех различных пьезоэлектрических материалов сегнетовая соль обладает наибольшей производительностью.

К недостаткам можно отнести невозможность использования этого материала во влажной среде. Также вы можете использовать этот материал при температуре выше определенной (240 градусов по Цельсию).

Однако синтетические кристаллы более эффективны для приложений с пиковым выходным напряжением, особенно для чувствительности, чем натуральные кристаллы.

Пьезоэлектрические преобразователи на основе работы

Вы можете разделить пьезопреобразователь на мегазвуковые, звуковые и ультразвуковые преобразователи в зависимости от рабочей частоты. Каждая из этих классификаций имеет разные конструкции и функции. Во-первых, вы можете использовать звуковой преобразователь на любом уровне слышимой частоты, который должен быть ниже 2 кГц.

Хорошими примерами звукового преобразователя являются преобразователи зуммера. Во-вторых, нормальная рабочая частота ультразвукового преобразователя составляет от 20 до 200 кГц. Наконец, мегазвуковые преобразователи работают на частоте МГц.

Ультразвуковые преобразователи

Примеры пьезосхем

Вот несколько примеров других пьезосхем и их работы:

Звуковой сигнал с питанием от 3 В

Схема цепи громкоговорителя с питанием 3 В

Трудно получить громкую интенсивность звука от пьезоэлектрического бипера с питанием 3 В постоянного тока.

Однако эта схема обходит такие ограничения и эффективно воспроизводит интенсивный звук. Это достигается за счет объединения сектора повышения напряжения с резонансной сетью обратной связи.

Таким образом, напряжение, которое получает пьезоэлектрическая пластина, составляет примерно 40 вольт от пика к пику. Конечным результатом является схема, которая создает громкий звук, не потребляя много тока.

Тревога движения с использованием пьезоустройства

Тревога движения с использованием пьезоустройства

Вот еще одна пьезосхема, доступная и простая в сборке. Результатом этой схемы является пьезоэлектрическое устройство, которое вы можете использовать в качестве датчика движения для любого датчика движения.

Нажмите "Пьезосхема звукового генератора"

Нажмите "Пьезосхема звукового генератора"

Схема генератора звука щелчка создает слышимый «щелчок» или обратную связь всякий раз, когда вы нажимаете кнопку — в компьютерной системе. Обе приведенные выше схемы имеют возможность генерировать эти щелчки каждый раз, когда их логический вход переключается с низкого уровня на высокий.

Звукогенератор пьезотипа имеет низкое энергопотребление и обеспечивает сенсорный уровень индикации. Кроме того, вы можете контролировать количество кликов в секунду.

Пьезоэлектрический переключатель

Схема пьезоэлектрического переключателя ответвлений

Вот еще одна пьезосхема, в которой используется пьезоэлектрическая пластина. Кроме того, вы можете поместить эту пластину в пластиковую коробку, чтобы она действовала как датчик касания пальца. Следовательно, всякий раз, когда вы касаетесь коробки с пластиной, она включает/выключает питание (переменного или постоянного тока) внешнего устройства.

Кроме того, 9-вольтовая батарея питает эту схему и управляет одним реле с одной катушкой на 10 А (5 В). С помощью этого реле вы переключаетесь между питанием переменного или постоянного тока. Кроме того, когда вы переводите схему в режим ожидания, она потребляет минимальный ток 1 мкА.

Пластиковый корпус для схемы пьезоотвода

Пьезоэлектрический преобразователь:различные типы режимов работы

Пьезоэлектрический преобразователь имеет три основных режима работы, в зависимости от того, как вы нарезаете пьезоэлектрический материал. Они включают поперечный, продольный и сдвиговый режимы работы.

Для поперечного режима; вы можете применить давление к главной оси «Y» и создать нагрузку. Затем двигайтесь в направлении «X» под углом 90 градусов от линии давления. В этот момент заряд будет зависеть от формы пьезоэлектрического материала.

Для продольного режима нагрузка создаваемая нагрузка зависит от силы, которую вы прикладываете. В отличие от поперечного эффекта нагрузка в продольном режиме не зависит от формы и размера пьезоэлектрического материала.

Наконец, сдвиговая мода аналогична продольному эффекту. Он создает нагрузку в зависимости от прилагаемой силы, а также не зависит от геометрии пьезоэлектрического компонента.

Применение пьезоэлектрических преобразователей

Вот некоторые области применения пьезоэлектрического преобразователя:

• В автомобилях датчики приближения и уровня

Автомобильные приложения

• В бытовых устройствах, таких как детекторы движения или детекторы объектов.
• В обычных электронных устройствах, таких как игрушки, пульты дистанционного управления и игры.

Пульты дистанционного управления

• Для расчета детонации в автомобильных приложениях.
• В аэропортах или ресторанах с автоматическими дверями.

Преимущества и ограничения пьезоэлектрических преобразователей

Вот некоторые преимущества и недостатки пьезоэлектрических преобразователей

Преимущества

• Это самогенерирующие преобразователи.
• Идеально подходит для самых разных приложений.
• Простота использования и обработки в цепях.

Ограничения

• Чувствителен к условиям окружающей среды, таким как температура.
• Невозможно измерить статические приложения
• Вы не можете легко получить нужную форму и прочность для ваших пьезоэлектрических материалов
• Иногда низкое выходное напряжение в некоторых приложениях

Вкратце

Пьезоэлектрические схемы — это уникальные схемы, которые работают для различных приложений. Пьезоэлектрический преобразователь — одна из таких схем, предлагающих уникальные возможности, которые вряд ли можно найти в других сенсорных устройствах.

Пьезоэлектрический преобразователь имеет несколько преимуществ и недостатков, но это зависит от вашего приложения. И наконец, обязательно внимательно оцените характеристики пьезоэлектрического преобразователя перед тем, как сделать выбор или совершить покупку.

Мы подошли к концу этой статьи. Однако, если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы будем рады услышать от вас.