En este post intentamos investigar qué son los transductores y cómo deben configurarse en circuitos mientras los usamos en una aplicación determinada.
Comprensión de los transductores piezoeléctricos
Un transductor piezoeléctrico es un dispositivo que se utiliza principalmente para convertir una frecuencia aplicada en sonido audible. Puede compararse con un altavoz, la única diferencia es la capacidad de manejo y los principios de funcionamiento.
Un altavoz se utiliza para manejar frecuencias de sonido de alta potencia y es capaz de reproducir exactamente lo que se alimenta en la entrada.
Sin embargo, un transductor piezoeléctrico puede no ser tan eficiente como un altavoz con potencia y calidad de salida, pero hay algunas características que hacen que estos dispositivos sean excepcionales.
Un transductor piezoeléctrico es especialmente adecuado para generar salidas de sonido de tono muy alto, lo que es posible que un altavoz no pueda hacer.
Además, un transductor piezoeléctrico es barato, muy compacto y elegante y no requiere circuitos complicados para su funcionamiento.
Básicamente, estos se utilizan para producir notas de tono alto aplicables en trompas musicales, dispositivos de advertencia, etc.
Especificaciones generales (uso como generador de sonido)
Un transductor piezoeléctrico tiene forma redonda con una base metálica, los transductores piezoeléctricos de 27 mm de diámetro son los más populares.
Aproximadamente a 3 mm de la periferia exterior, el material piezoeléctrico interior se recubre sobre la base metálica de un piezoeléctrico.
Este material es bastante vulnerable, especialmente al soldar cables en ellos.
Básicamente, estos son dos contactos y tres tipos de contactos. La base de metal se utiliza como terminal de tierra y el revestimiento interior de material poezo se convierte en el terminal positivo.
Para el tipo de tres contactos, el material piezoeléctrico interno consiste en una pequeña sección piezoeléctrica discretamente separada que se convierte en el tercer contacto y se comporta principalmente como el elemento de retroalimentación.
El piezoeléctrico de tres contactos anterior también se puede usar en una aplicación de transductor de dos cables donde no se usa el tercer contacto de retroalimentación central.
La frecuencia externa de un controlador piezoeléctrico se aplica a través de la base de metal y el material piezoeléctrico interno, luego el piezo comienza a vibrar en el nivel de frecuencia aplicado, generando un sonido de tono alto.
Sin embargo, este sonido puede ser muy insignificante y de bajo volumen a menos que el piezo se fije sobre una carcasa de plástico especial con un orificio central.
El tamaño del orificio es importante y no debe tener más de 8 mm de diámetro ni menos de 6 mm de diámetro.
La carcasa de plástico debe ser tal que el piezo se pegue con un adhesivo sobre una plataforma elevadora solo un par de mm por encima de la base de la carcasa, que consta del orificio explicado anteriormente.
La parte elevada debe tener solo 2 mm de ancho, apenas soportando el borde de la circunferencia del piezo.
Se ha explicado todo el procedimiento de pegado (instalación) en este simple artículo sobre el circuito del timbre .
Especificaciones técnicas: cómo funciona Piezo
Como sabemos, un transductor piezoeléctrico convierte una fuerza mecánica en pulsos eléctricos equivalentes en los terminales de su cuerpo. La aplicación de esta fuerza mecánica sobre el material piezoeléctrico podría tener las siguientes 3 formas básicas:
- Transverso
- Longitudinal
- Cortar.
Efecto transversal
En este impacto, la presión se corta a lo largo de un eje neutro (y) moviendo cargas a lo largo de la dirección (x), perpendicular a la línea de fuerza. La magnitud o el nivel de carga (Cz) producido depende de las especificaciones geométricas del material piezoeléctrico. Si tomamos a, b, d como las dimensiones obtenemos:
Ccon= dxyFy licenciado en Letras
dónde a es la dimensión a través del eje neutral, b se encuentra en la línea que genera la carga, y D es el coeficiente piezoeléctrico relevante.
Efecto longitudinal
En este impacto, la magnitud de la carga transferida es específicamente equivalente a la fuerza aplicada. Sin embargo, esto no depende de las dimensiones piezoeléctricas.
La única forma de aumentar la salida de carga de un elemento piezoeléctrico es configurar muchos de estos dispositivos mecánicamente en serie o apilados uno encima del otro, pero conectados eléctricamente en paralelo. La carga generada se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Cx= dxxFx norte
Donde Dxxdenota el coeficiente piezoeléctrico para una carga en la dirección x, producido por la tensión o la fuerza aplicada en la misma dirección. Fxrepresenta la fuerza aplicada en la dirección x, mientras que norte representa el número de elementos piezoeléctricos apilados uno encima del otro.
Efecto de corte
En este impacto las cargas generadas son específicamente equivalentes a la fuerza ejercida, pero no dependen de las dimensiones del piezo. Cuando norte El número de transductores se apilan en serie uno encima del otro y se conectan eléctricamente en paralelo, la magnitud de la carga se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:
Cx= 2dxxFx norte
Solo el efecto transversal presenta una sensibilidad ajustable para la fuerza aplicada sobre el material piezoeléctrico, que no está disponible para los resultados del efecto longitudinal y de corte.
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