Archiwum – SENSORY 33

Archiwum – SENSORY 33
Sensory piezoelektryczne
 Zjawisko piezoelektryczne zostało odkryte w 1880 roku przez braci Pierre’a i Jacques’a Curie którzy zauważyli, że pod wpływem działania siły na powierzchni niektórych kryształów pojawiają się ładunki elektryczne proporcjonalnie do przyłożonej siły.
Reakcja jest tylko dynamiczna. Odwrotnie po podaniu ładunku lub napięcia materiał piezoelektryczny odrobinę zmienia swój wymiar. Osie siły i ładunku są prostopadłe do siebie

Materiały monokrystaliczne  ( kwarc, fosfat galu GaPO4,  turmaliny) mają małą czułość ale bez przeciążenia nie degradują się i są bardzo trwałe. Rezonator kwarcowy zwany potocznie kwarcem jest stabilny a ultrastabilne dokładnie termostatowane generatory kwarcowe z kwarcami o cięciu SC ( Stres Compensated) są używane w zegarach atomowych gdzie synchronizowane są mikrofalowymi zjawiskami fizycznymi.

Ceramiki piezoelektryczne mają czułość nawet 100x większą niż materiały krystaliczne. Niestety  degradują w czasie pracy tym szybciej im większa jest podana do nich moc zwłaszcza w podwyższonej temperaturze.
Piezoceramiczne wkładki gramofonowe są tanie i dają duży sygnał wyjściowy ale ich jakość jest marna. Tanie mikrofony piezoceramiczne wyszły z użytku.  Wysokotonowe głośniki piezoelektryczne nigdy nie zyskały dużej popularności. 

Filtry ceramiczne do torów pośredniej częstotliwości FM i AM są koniem roboczym w radioodbiornikach.

Piezoelektryków używa się w głowicach sonarów i miernikach odległości. Zbudowany w oparciu o układ scalony „parking sensor” jest prosty i tani.
Piezoelektryków używa się w akcelerometrach i  sensorach ciśnienia. 
Wyrafinowane są wektorowe sensory ( wpierw nadawanie impulsu a potem odbiór fali odbitej ) piezoelektryczne w medycznych  ultrasonografach – to jest zupełnie osobny temat.
 
Duża moc podawana jest to przetwornika ultradźwiękowego w myjce i spawarce ultradźwiękowej.

Interfejsy do przetworników piezoelektrycznych wykonuje się na standardowych elementach scalonych i dyskretnych ale National Semiconductor produkuje wyspecjalizowany układ LM1812 do przetworników piezoelektrycznych. 

Na rysunkach pokazano wewnętrzną budowę nadajnika i odbiornika układu LM1812. Ponieważ w fazie nadawania sygnał podany do przetwornika musi być duży ( im większy zakres tym większy ) i konieczne jest użycie transformatora dopasowującego i dopasowującej indukcyjności rozproszenia.

Na rysunkach pokazano aplikacje do odległościomierzy w zakresie 4 cale-6 stóp i 3-20 stóp oraz echosondę – głębokościomierz 5-100 stóp.