Circuitos piezoeléctricos:descripción detallada al respecto

Todos los días nos encontramos con diferentes situaciones que nos obligan a medir cantidades físicas desconocidas. Como, los niveles de temperatura o los niveles de presión. Y, para medir estas cantidades desconocidas, necesitará un dispositivo con tales capacidades. Afortunadamente, tenemos la respuesta. Todo lo que necesitas es un circuito piezoeléctrico. Existen diferentes tipos de circuitos piezoeléctricos para diversas aplicaciones, como el zumbador piezoeléctrico o el sensor piezoeléctrico. Sin embargo, el enfoque de este artículo está en los transductores piezoeléctricos. Entonces, en este artículo, le mostraremos todo lo que necesita saber sobre los circuitos piezoeléctricos y los diferentes tipos de circuitos piezoeléctricos. Además, si desea obtener más información sobre los transductores piezoeléctricos para su proyecto de conversión, este artículo también es para usted.

¿Estás listo? ¡Comencemos!

¿Qué son los circuitos piezoeléctricos?

Circuito digital

Primero, veamos qué significa piezoelectricidad. En pocas palabras, la piezoelectricidad es electricidad producida por presión mecánica, creando lo que conocemos como el efecto piezoeléctrico.

Ahora, un circuito piezoeléctrico utiliza este efecto piezoeléctrico para convertir la energía creada por los cambios de fuerza, aceleración, temperatura, presión o tensión en una carga eléctrica.

El término transductor abarca todo lo que puede cambiar una forma de energía a otra. Por lo tanto, el transductor piezoeléctrico es uno de los tipos de transductores.

Pero eso no es todo.

La sensibilidad del transductor piezoeléctrico es alta. Así, puede servir como sensor y trabajar en un acelerómetro por su buena frecuencia de respuesta.

¿Cómo funciona un transductor piezoeléctrico?

Iconos de transductores de ultrasonido

Como se mencionó anteriormente, el transductor piezoeléctrico funciona según el principio piezoeléctrico. Además, el material piezoeléctrico, en este caso cuarzo, tiene una fina capa de material conductor (plata) que recubre su cuerpo.

Cristal de cuarzo

Además, los cristales de cuarzo son combinaciones de silicio y oxígeno colocados en un sistema cristalino ordenado (Si02).

Además, los cristales piezoeléctricos son eléctricamente neutros e imparciales (ni uniformes ni simétricos).

Aunque los átomos presentes en estos cristales no están en orden, tiene cargas eléctricas moderadas. En otras palabras, las cargas positivas contrarrestan las cargas negativas.

Además, el cristal de cuarzo tiene una función única. Produce una polaridad eléctrica cada vez que se aplica presión o fuerza mecánica sobre una superficie.

Si desea obtener más información sobre cómo funcionan los circuitos piezoeléctricos, puede consultar este artículo.

Tipos de transductores piezoeléctricos

Hay varios tipos de transductores piezoeléctricos. Además, puede clasificar estos tipos de transductores piezoeléctricos según el material del cristal piezoeléctrico.

Transductores piezoeléctricos de cerámica

Bueno, puede crear el transductor piezoeléctrico de cerámica en diferentes formas y tamaños. Por esta razón, siempre puede cumplir con sus requisitos específicos o los de su cliente. El componente principal del transductor piezoeléctrico de cerámica se crea principalmente en composiciones de titanato de zirconato de plomo.

Transductores piezoeléctricos de sal de Rochelle

La sal de Rochelle es otro material que puede funcionar en transistores piezoeléctricos. De todos los diferentes materiales piezoeléctricos, la sal de Rochelle es el material con el mayor rendimiento.

Algunas de las desventajas incluyen no poder usar este material en ambientes húmedos. Además, puede usar este material por encima de una temperatura particular (240 grados centígrados).

Sin embargo, los cristales sintéticos son más efectivos para aplicaciones de salida de pico de voltaje, especialmente para la sensibilidad, que los cristales naturales.

Transductores Piezoeléctricos basados ​​en Operación

Puede dividir un transductor piezoeléctrico en transductores megasónicos, sónicos y ultrasónicos, según la frecuencia de trabajo. Cada una de estas clasificaciones tiene diferentes diseños y funciones. Primero, puede usar el transductor sónico en cualquier nivel de frecuencia audible, que debe ser inferior a 2 kHz.

Buenos ejemplos del transductor sónico son los transductores de zumbador. En segundo lugar, la frecuencia operativa normal del transductor ultrasónico está entre 20 y 200 kHz. Por último, los transductores megasónicos funcionan en el nivel de frecuencia de MHz.

Transductores ultrasónicos

Ejemplos de circuitos piezoeléctricos

Aquí hay algunos ejemplos de otros circuitos piezoeléctricos y cómo funcionan:

Altavoz con alimentación de 3 V

Diagrama del circuito del pitido con alimentación de 3 V

Es difícil obtener una intensidad de sonido alta con un bíper de tipo piezoeléctrico con un suministro de 3 V CC.

Sin embargo, este circuito pasa por alto tales limitaciones y produce de manera eficiente un sonido intenso. Lo hace combinando un sector de refuerzo de voltaje con una red de retroalimentación resonante.

Entonces, el voltaje que recibe la oblea piezoeléctrica es de aproximadamente 40 voltios de pico a pico. El resultado final es un circuito que crea un sonido fuerte sin consumir mucha corriente.

Alarma de movimiento con dispositivo piezoeléctrico

Alarma de movimiento con dispositivo piezoeléctrico

Aquí hay otro circuito piezoeléctrico que es asequible y fácil de construir. El resultado de este circuito es un dispositivo piezoeléctrico que puede utilizar como dispositivo de detección de movimiento para cualquier alarma de movimiento.

Haga clic en el circuito piezoeléctrico del generador de sonido

Haga clic en el circuito piezoeléctrico del generador de sonido

El circuito generador de sonido de clic crea un "clic" audible o retroalimentación cada vez que presiona un botón, en un sistema informático. Los dos circuitos anteriores tienen la capacidad de generar estos sonidos de clic cada vez que su entrada lógica cambia de bajo a alto.

El generador de sonido de tipo piezoeléctrico tiene un bajo consumo de energía y proporciona un nivel de indicación del sensor. Además, puede controlar la cantidad de clics que recibe por segundo.

Interruptor de toma piezoeléctrico

Circuito de interruptor de derivación piezoeléctrico

Aquí hay otro circuito piezoeléctrico que utiliza una oblea piezoeléctrica. Además, puede asegurar esta oblea dentro de una caja de plástico para que actúe como un sensor táctil. Por lo tanto, cada vez que toque la caja que contiene la oblea, encenderá/apagará la alimentación (CA o CC) de un dispositivo externo.

Además, una batería de 9v alimenta este circuito y acciona un solo relé de bobina simple (5V) con clasificación de contacto de 10 amperios. Con este relé, cambia entre alimentación de CA o CC. Además, cuando coloca el circuito en modo de espera, consume una corriente mínima de 1ua.

Caja de plástico para circuito interruptor piezoeléctrico

Transductor piezoeléctrico:los diferentes tipos de modos de funcionamiento

El transductor piezoeléctrico tiene tres modos de funcionamiento principales, dependiendo de cómo corte el material piezoeléctrico. Incluyen modos de operación transversal, longitudinal y de corte.

Para el modo transversal; puede aplicar presión al eje principal 'Y' y generar una carga. Luego, muévase hacia la dirección 'X' en un ángulo de 90 grados desde la línea de presión. En este punto, la carga dependerá de la forma del material piezoeléctrico.

Para el modo longitudinal, la carga generada depende de la fuerza que apliques. A diferencia del efecto transversal, la carga en el modo longitudinal no depende de la forma o tamaño del material piezoeléctrico.

Finalmente, el modo de corte es similar al efecto longitudinal. Genera carga en función de la fuerza que aplica y tampoco depende de la geometría del componente piezoeléctrico.

Aplicaciones de transductores piezoeléctricos

Aquí hay algunas aplicaciones del transductor piezoeléctrico:

• En sensores de automóviles, de proximidad y de nivel

Aplicaciones para automóviles

• En productos residenciales como detectores de movimiento o detectores de objetos
• En dispositivos electrónicos normales como juguetes, controles remotos y juegos

Controles remotos

• Para calcular detonaciones en aplicaciones automotrices
• En aeropuertos o restaurantes con puertas automáticas

Ventajas y limitaciones de los transductores piezoeléctricos

Estas son algunas de las ventajas y limitaciones de los transductores piezoeléctricos

Ventajas

• Son transductores autogeneradores
• Perfecto para una amplia variedad de aplicaciones
• Simple de usar y manejar en circuitos

Limitaciones

• Susceptible a condiciones ambientales como la temperatura
• No se pueden medir aplicaciones estáticas
• No puede obtener la forma y la fuerza que desea para sus materiales piezoeléctricos con facilidad
• Voltaje de salida ocasionalmente bajo en algunas aplicaciones

En resumen

Los circuitos piezoeléctricos son circuitos únicos que funcionan para diversas aplicaciones. El transductor piezoeléctrico es uno de estos circuitos que le ofrece capacidades únicas que difícilmente puede encontrar en otros dispositivos sensores.

El transductor piezoeléctrico tiene varias ventajas y desventajas, pero esto depende de su aplicación. Por último, asegúrese de evaluar detenidamente el rendimiento de un transductor piezoeléctrico antes de elegir o comprar.

Hemos llegado al final de este artículo. Sin embargo, si tiene más preguntas, no dude en contactarnos. Nos encantaría saber de usted.