Ett av problemen med modern elektronik och elektroteknik är omvandlingen av elektrisk ström till mekanisk rörelse och vice versa. Det uppstår på grund av den olika karaktären hos mekanisk rörelse och elektrisk ström. Det finns olika sätt att lösa detta problem, alla med sin egen klass av enheter. Den piezoelektriska tekniken diskuteras härnäst.
Kärnan i den piezoelektriska effekten och dess huvudsakliga egenskaper
De första rapporterna om den piezoelektriska effekten publicerades 1880 i Frankrike av bröderna Curie. De fann att under mekanisk deformation av kvarts och några andra kristallina material genom tryck, kompression, sträckning och vridning, visas en elektrisk laddning på den. Författarna till upptäckten kallade sådana laddningar för piezoelektricitet från det grekiska ordet "krossa". Följaktligen tilldelades material med en sådan egenskap till gruppen av piezoelektriska produkter.
En anmärkningsvärd kvalitet hos den piezoelektriska effekten är dess reversibilitet, såsom illustreras i figur 1. Med andra ord skapar alla piezoelektriska material inte bara en elektrisk laddning under tryck utan börjar också ändra sin volym i ett elektriskt fält.
Piezoelektriska enheter är utbredda inom modern teknik. Detta underlättas av:
- billighet, förekomst och enkel bearbetning av piezoelektriska material;
- god stabilitet av deras elektriska och mekaniska egenskaper över tiden.
Av ingen liten betydelse är det faktum att storleken på själva laddningen och de mekaniska förskjutningarna i vissa fall är de tillräckliga för direkt användning utan inblandning av ytterligare förstärkare.
Vissa tillämpningsområden
Här är bara några exempel på piezoelektrisk teknik för massanvändning.
Den handhållna piezo-tändaren gick på massförsäljning tillbaka på 70-talet. förra århundradet. Elen som dyker upp på kristallen när du trycker på knappen går till elektroderna, mellan vilka en gnista hoppar och tänds gasen när den är urladdad. För närvarande är gasspisar från mellersta och äldre modeller utrustade med inbyggda element, figur 2.
Piezofiltret är populärt inom elektronik på grund av att en piezokristall, som ett mekaniskt system, har en mycket hög vibrationssiffra. Som ett resultat kan det minska filtreringsbandbredden avsevärt och effektivt separera signaler från varandra.
Ekolodet använder en kristall som sändare av ljudande akustiska vågor och en signalmottagare, reflekteras från alla hinder under vattnet (botten, fisk, drivved, ubåt etc.), bild 3.
Mikroförflyttningar av fokuseringselement i TV-kameror, elektronisk-mekaniska omkopplare av optiska signaler och andra element. Fördelar genom att de skapar linjär rörelse direkt utan mellanliggande transformation från roterande.
Mobiltelefonsummer som vibrerar ett samtal i tyst läge.
Piezo-huvuden för bläckstråleskrivare för att kontrollera processen att applicera bläck på papper.