Sensor piezoeléctrico como funciona

Principio de funcionamiento del sensor de vibración piezoeléctrico

El sensor de presión piezoeléctrico es un sensor que utiliza el efecto piezoeléctrico de los materiales piezoeléctricos para convertir la presión medida en una señal eléctrica. Utiliza componentes eléctricos y otra maquinaria para convertir la presión a medir en electricidad. Instrumento de precisión de medición para trabajos de medición relacionados. Como los transmisores de presión y los sensores de presión.

Los sensores de presión piezoeléctricos se basan principalmente en el efecto piezoeléctrico. Utilizan componentes eléctricos y otra maquinaria para convertir la presión a medir en electricidad. A continuación, realizan la medición de instrumentos de precisión como transmisores de presión y sensores de presión.

Los sensores piezoeléctricos no pueden utilizarse en la medición estática. La razón es la carga eléctrica después de la acción de la fuerza externa. Cuando el circuito tiene una resistencia de entrada infinita, se puede conservar.

Con el desarrollo de la tecnología, el efecto piezoeléctrico también se ha aplicado a los policristales. Por ejemplo: la cerámica piezoeléctrica, la cerámica piezoeléctrica de niobato de magnesio, la cerámica piezoeléctrica de serie de niobato y la cerámica piezoeléctrica de titanato de bario, etc.

¿Qué detectan los sensores piezoeléctricos?

Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir los cambios de presión, aceleración, temperatura, tensión o fuerza convirtiéndolos en una carga eléctrica.

¿Cuál es el principio del piezoeléctrico?

El efecto piezoeléctrico es la capacidad de ciertos materiales de generar una carga eléctrica en respuesta a una tensión mecánica aplicada. La palabra Piezoeléctrico deriva del griego piezein, que significa apretar o presionar, y piezo, que en griego significa “empujar”.

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¿Qué es la construcción del sensor piezoeléctrico y sus aplicaciones?

Circuito de sensor piezoeléctrico

Consta de una resistencia interna Ri que también se conoce como resistencia del aislador. Se conecta un inductor que produce inductancia debido a la inercia del sensor. El valor de la capacitancia Ce es inversamente proporcional a la elasticidad del material del sensor.

Construcción de sensores piezoeléctricos

El efecto piezoeléctrico es la capacidad de ciertos materiales de generar una carga eléctrica en respuesta a una tensión mecánica aplicada. La palabra Piezoeléctrico deriva del griego piezein, que significa apretar o presionar, y piezo, que en griego significa “empujar”.

Una de las características únicas del efecto piezoeléctrico es que es reversible, lo que significa que los materiales que presentan el efecto piezoeléctrico directo (la generación de electricidad cuando se aplica una tensión) también presentan el efecto piezoeléctrico inverso (la generación de tensión cuando se aplica un campo eléctrico).

Cuando el material piezoeléctrico se somete a una tensión mecánica, se produce un desplazamiento de los centros de carga positiva y negativa en el material, lo que da lugar a un campo eléctrico externo. Cuando se invierte, un campo eléctrico exterior estira o comprime el material piezoeléctrico.

El efecto piezoeléctrico es muy útil en muchas aplicaciones que implican la producción y detección de sonido, la generación de altos voltajes, la generación de frecuencias electrónicas, las microbalanzas y el enfoque ultra fino de conjuntos ópticos. También es la base de una serie de técnicas instrumentales científicas con resolución atómica, como los microscopios de sonda de barrido (STM, AFM, etc.). El efecto piezoeléctrico también tiene su utilidad en aplicaciones más mundanas, como la de servir de fuente de ignición para los encendedores.

Proyectos de sensores piezoeléctricos

Cuando se aplica una fuerza a este sensor, los cristales de cuarzo generan una carga electrostática proporcional a la fuerza de entrada. Esta salida se recoge en los electrodos intercalados entre los cristales y se dirige directamente a un amplificador de carga externo o se convierte en una señal de tensión de baja impedancia dentro del sensor. Estos dos modos de funcionamiento se examinarán en las siguientes secciones.

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Un sensor de fuerza piezoeléctrico de modo de carga, cuando se estresa, genera una alta carga electrostática de los cristales. Esta carga de alta impedancia debe ser conducida a través de un cable especial de “bajo ruido” a un amplificador de conversión de impedancia, como un amplificador de carga de laboratorio o un seguidor de fuente para fines de registro. La conexión del sensor directamente a un dispositivo de lectura, como un osciloscopio, es posible para la indicación de impacto de alta frecuencia, pero no es adecuada para la mayoría de las mediciones cuantitativas de fuerza.

Al considerar el uso de sistemas de modo de carga, recuerde que la salida de los cristales es una carga electrostática pura. Los componentes internos del sensor de fuerza y el conector eléctrico externo mantienen una resistencia de aislamiento muy alta (normalmente 10el3 ohmios) para que la carga electrostática generada por los cristales no se “escape”. En consecuencia, los conectores, cables o amplificadores utilizados deben tener también una resistencia de aislamiento muy alta para mantener la integridad de la señal. Los contaminantes ambientales, como la humedad, la suciedad, el aceite o la grasa, pueden contribuir a reducir el aislamiento, lo que provoca una desviación de la señal y resultados incoherentes.

Cómo funciona el sensor piezoeléctrico

Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir los cambios de presión, aceleración, temperatura, tensión o fuerza convirtiéndolos en una carga eléctrica. El prefijo piezo- significa en griego “presionar” o “apretar”[1].

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Los sensores piezoeléctricos son herramientas versátiles para la medición de diversos procesos[2]. Se utilizan para la garantía de calidad, el control de procesos y para la investigación y el desarrollo en muchas industrias. Pierre Curie descubrió el efecto piezoeléctrico en 1880, pero sólo en la década de 1950 los fabricantes empezaron a utilizar el efecto piezoeléctrico en aplicaciones industriales de detección. Desde entonces, este principio de medición se ha utilizado cada vez más y se ha convertido en una tecnología madura con una excelente fiabilidad inherente.

Se han utilizado con éxito en diversas aplicaciones, como en la instrumentación médica, aeroespacial y nuclear, y como sensor de inclinación en la electrónica de consumo[3] o como sensor de presión en las almohadillas táctiles de los teléfonos móviles. En la industria del automóvil, los elementos piezoeléctricos se utilizan para controlar la combustión cuando se desarrollan motores de combustión interna. Los sensores se montan directamente en agujeros adicionales en la culata o la bujía está equipada con un sensor piezoeléctrico en miniatura incorporado[4].

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