Een van de problemen van moderne elektronica en elektrotechniek is de omzetting van elektrische stroom in mechanische beweging en vice versa. Het ontstaat door de verschillende aard van mechanische beweging en elektrische stroom. Er zijn verschillende manieren om dit probleem op te lossen, elk met zijn eigen klasse apparaten. De piëzo-elektrische techniek wordt hierna besproken.
De essentie van het piëzo-elektrische effect en zijn belangrijkste eigenschappen
De eerste rapporten over het piëzo-elektrische effect werden in 1880 in Frankrijk gepubliceerd door de gebroeders Curie. Ze ontdekten dat tijdens mechanische vervorming van kwarts en sommige andere kristallijne materialen door druk, compressie, strekking en torsie, er een elektrische lading op verschijnt. De auteurs van de ontdekking noemden dergelijke ladingen piëzo-elektriciteit van het Griekse woord "crush". Dienovereenkomstig werden materialen met deze eigenschap door hen toegewezen aan de piëzo-elektrische groep.
Een opmerkelijke eigenschap van het piëzo-elektrische effect is de omkeerbaarheid, zoals geïllustreerd in figuur 1. Met andere woorden, elk piëzo-elektrisch materiaal creëert niet alleen een elektrische lading onder druk, maar begint ook zijn volume te veranderen in een elektrisch veld.
Piëzo-elektrische apparaten zijn wijdverbreid in moderne technologie. Dit wordt mogelijk gemaakt door:
- lage prijs, prevalentie en gemakkelijke verwerking van piëzo-elektrische materialen;
- goede stabiliteit van hun elektrische en mechanische eigenschappen in de tijd.
Van niet onbelangrijk is het feit dat de grootte van zowel de lading zelf als de mechanische verplaatsingen in sommige gevallen zijn ze voldoende voor direct gebruik zonder tussenkomst van extra versterkers.
Enkele toepassingsgebieden
Hier zijn slechts enkele voorbeelden van piëzo-elektrische technologie voor massaal gebruik.
De draagbare piëzo-aansteker werd in de jaren 70 op grote schaal verkocht. laatste eeuw. De elektriciteit die op het kristal verschijnt als je op de toets drukt, gaat naar de elektroden, waartussen, wanneer ze worden ontladen, een vonk springt en het gas ontsteekt. Momenteel zijn gasfornuizen van middelste en oudere modellen uitgerust met ingebouwde elementen, Figuur 2.
Het piëzofilter is populair in de elektronica vanwege het feit dat een piëzokristal als mechanisch systeem een zeer hoog trillingsgetal heeft. Als resultaat kan het de filterbandbreedte aanzienlijk verminderen en signalen effectief van elkaar scheiden.
De sonar gebruikt een kristal als zender van klinkende akoestische golven en een signaalontvanger, weerkaatst door een onderwaterobstakel (bodem, vis, drijfhout, onderzeeër, enz.), afbeelding 3.
Microbewegingen van focusseerelementen van televisiecamera's, elektronisch-mechanische schakelaars van optische signalen en andere elementen. Het voordeel is dat ze direct een lineaire beweging creëren zonder tussenliggende transformatie van roterend.
Zoemers voor mobiele telefoons die een oproep laten trillen in de stille modus.
Piëzo-koppen voor inkjetprinters om het proces van het aanbrengen van inkt op papier te regelen.