Circuitos piezo:uma visão detalhada sobre isso

Todos os dias, nos deparamos com diferentes situações que nos obrigam a medir quantidades físicas desconhecidas. Tipo, níveis de temperatura ou níveis de pressão. E, para medir essas quantidades desconhecidas, você precisará de um dispositivo com esses recursos. Felizmente, temos a resposta. Tudo que você precisa é de um circuito piezo. Existem diferentes tipos de circuitos piezoelétricos para diversas aplicações, como o buzzer piezoelétrico ou o sensor piezoelétrico. No entanto, o foco deste artigo são os transdutores piezoelétricos. Portanto, neste artigo, mostraremos tudo o que você precisa saber sobre circuitos piezoelétricos e os diferentes tipos de circuitos piezoelétricos. Além disso, se você quiser saber mais sobre transdutores piezoelétricos para seu projeto de conversão, este artigo também é para você.

Você está pronto? Vamos começar!

O que são circuitos piezo

Circuito digital

Primeiro, vamos ver o que significa piezoeletricidade. Simplificando, a piezoeletricidade é a eletricidade produzida a partir da pressão mecânica, criando o que conhecemos como efeito piezoelétrico.

Agora, um circuito piezo usa esse efeito piezoelétrico para converter a energia criada por mudanças na força, aceleração, temperatura, pressão ou tensão em uma carga elétrica.

O termo transdutor engloba tudo o que pode mudar uma forma de energia para outra. Assim, o transdutor piezoelétrico é um dos tipos de transdutores.

Mas isso não é tudo.

A sensibilidade do transdutor piezoelétrico é alta. Assim, ele pode servir como sensor e funcionar em um acelerômetro devido à sua boa frequência de resposta.

Como funciona um transdutor piezoelétrico?

Ícones de transdutores de ultrassom

Como mencionado anteriormente, o transdutor piezoelétrico funciona no princípio piezoelétrico. Além disso, o material piezoelétrico, neste caso, o quartzo, possui uma fina camada de material condutor (prata) cobrindo seu corpo.

Cristal de quartzo

Além disso, os cristais de quartzo são combinações de silício e oxigênio colocados em um sistema cristalino ordenado (Si02).

Além disso, os cristais piezoelétricos são eletricamente neutros e imparciais (não uniformes e simétricos).

Embora os átomos presentes com esses cristais não estejam em ordem, ele possui cargas elétricas moderadas. Em outras palavras, as cargas positivas neutralizam as cargas negativas.

Além disso, o cristal de quartzo tem uma função única. Ele produz uma polaridade elétrica sempre que você aplica pressão ou força mecânica a ele em uma superfície.

Se você quiser obter mais informações sobre como os circuitos Piezo, você pode conferir este artigo.

Tipos de transdutores piezoelétricos

Existem vários tipos de transdutores piezoelétricos. Além disso, você pode classificar esses tipos de transdutores piezoelétricos de acordo com o material do cristal piezoelétrico.

Transdutores Piezoelétricos Cerâmicos

Bem, você pode criar o transdutor piezoelétrico cerâmico em diferentes formas e tamanhos. Por esse motivo, você sempre pode atender às suas necessidades específicas ou às de seu cliente. O principal componente do transdutor piezoelétrico cerâmico é formado principalmente por composições de titanato de zirconato de chumbo.

Transdutores piezoelétricos de sal Rochelle

O sal de Rochelle é outro material que pode funcionar em transistores piezo. De todos os diferentes materiais piezoelétricos, o sal de Rochelle é o material com maior rendimento.

Algumas das desvantagens incluem não poder usar este material em ambientes úmidos. Além disso, você pode usar este material acima de uma temperatura específica (240 graus Celsius).

No entanto, os cristais sintéticos são mais eficazes para aplicações de saída de pico de tensão, especialmente para sensibilidade, do que os cristais naturais.

Transdutores piezoelétricos baseados na operação

Você pode dividir um transdutor piezoelétrico em transdutores megassônicos, sônicos e ultrassônicos, dependendo da frequência de trabalho. Cada uma dessas classificações tem diferentes designs e funções. Primeiro, você pode usar o transdutor sônico em qualquer nível de frequência audível, que deve ser inferior a 2 kHz.

Bons exemplos do transdutor sônico são os transdutores de campainha. Em segundo lugar, a frequência normal de operação do transdutor ultrassônico está entre 20 a 200 kHz. Por fim, os transdutores megassônicos funcionam no nível de frequência MHz.

Transdutores ultrassônicos

Exemplos de circuitos piezoelétricos

Aqui estão alguns exemplos de outros circuitos piezo e como eles funcionam:

Apito sonoro de alta potência de 3V

Diagrama de Circuito do Bip Alto Alimentado de 3V

É difícil obter uma intensidade de som alta de um bipe do tipo piezoelétrico com uma alimentação de 3V DC.

No entanto, este circuito contorna tais limitações e produz com eficiência um som intenso. Ele faz isso combinando um setor de aumento de tensão com uma rede de feedback ressonante.

Assim, a tensão que o wafer piezoelétrico recebe é de aproximadamente 40 volts pico a pico. O resultado final é um circuito que cria um som alto sem consumir muita corrente.

Alarme de movimento usando dispositivo Piezo

Alarme de movimento usando dispositivo Piezo

Aqui está outro circuito piezo que é acessível e fácil de construir. O resultado deste circuito é um dispositivo piezoelétrico que você pode usar como um dispositivo de detecção de movimento para qualquer alarme de movimento.

Clique em Circuito Piezo do Gerador de Som

Clique em Circuito Piezo do Gerador de Som

O circuito gerador de som de clique cria um “clique” audível ou feedback sempre que você aperta um botão – em um sistema de computador. Ambos os circuitos acima têm a capacidade de gerar esses sons de clique toda vez que sua entrada lógica muda de baixo para alto.

O gerador de som do tipo piezo tem baixo consumo de energia e fornece um nível de indicação do sensor. Além disso, você pode controlar o número de cliques que recebe por segundo.

Interruptor de derivação piezoelétrico

Circuito do interruptor de derivação piezoelétrico

Aqui está outro circuito piezoelétrico que utiliza uma pastilha piezoelétrica. Além disso, você pode prender este wafer dentro de uma caixa de plástico para que ele funcione como um sensor de toque de dedo. Portanto, sempre que você tocar na caixa que contém o wafer, ele ligará/desligará a energia (CA ou CC) de um dispositivo externo.

Além disso, uma bateria de 9V alimenta este circuito e aciona um único relé de bobina única com classificação de contato de 10 Amp (5V). Com este relé, você alterna entre alimentação CA ou CC. Além disso, quando você coloca o circuito no modo de espera, ele consome uma corrente mínima de 1ua.

Caixa de plástico para circuito de comutação piezoelétrico

Transdutor piezoelétrico:os diferentes tipos de modos de operação

O transdutor piezoelétrico tem três modos de operação principais, dependendo de como você corta o material piezoelétrico. Eles incluem modos de operação transversal, longitudinal e de cisalhamento.

Para o modo transversal; você pode aplicar pressão ao eixo principal 'Y' e gerar uma carga. Em seguida, mova-se para a direção 'X' em um ângulo de 90 graus da linha de pressão. Neste ponto, a carga dependerá da forma do material piezoelétrico.

Para o modo longitudinal, a carga gerada depende da força que você aplica. Em contraste com o efeito transversal, a carga no modo longitudinal não depende da forma ou tamanho do material piezoelétrico.

Finalmente, o modo de cisalhamento é semelhante ao efeito longitudinal. Ele gera carga com base na força que você aplica e também não depende da geometria do componente piezoelétrico.

Aplicações de transdutores piezoelétricos

Aqui estão algumas aplicações do transdutor piezoelétrico:

• Em automóveis, sensores de proximidade e de nível

Aplicativos para automóveis

• Em produtos residenciais, como detectores de movimento ou detectores de objetos
• Em dispositivos eletrônicos normais, como brinquedos, controles remotos e jogos

Remotos

• Para calcular detonações em aplicações automotivas
• Em aeroportos ou restaurantes com portas automáticas

Vantagens e limitações dos transdutores piezoelétricos

Aqui estão algumas das vantagens e limitações dos transdutores piezoelétricos

Vantagens

• Eles são transdutores autogerados
• Perfeito para uma ampla variedade de aplicações
• Simples de usar e manusear em circuitos

Limitações

• Suscetível a condições ambientais, como temperatura
• Não é possível medir aplicativos estáticos
• Você não consegue a forma e a força desejadas para seus materiais piezoelétricos com facilidade
• Tensão de saída ocasionalmente baixa em algumas aplicações

Em resumo

Os circuitos piezoelétricos são circuitos exclusivos que funcionam para várias aplicações. O transdutor piezoelétrico é um desses circuitos que oferece recursos únicos que dificilmente você encontra em outros dispositivos sensores.

O transdutor piezoelétrico tem várias vantagens e desvantagens, mas isso depende da sua aplicação. Por fim, certifique-se de avaliar de perto o desempenho de um transdutor piezoelétrico antes de fazer uma escolha ou compra.

Chegamos agora ao final deste artigo. No entanto, se você tiver mais dúvidas, entre em contato conosco. Adoraríamos ouvir de você.