Circuits piézo :un aperçu détaillé à ce sujet

Chaque jour, nous rencontrons différentes situations qui nous obligent à mesurer des grandeurs physiques inconnues. Comme les niveaux de température ou les niveaux de pression. Et, pour mesurer ces quantités inconnues, vous aurez besoin d'un appareil avec de telles capacités. Heureusement, nous avons la réponse. Tout ce dont vous avez besoin est un circuit piézo. Il existe différents types de circuits piézo pour diverses applications, comme le buzzer piézoélectrique ou le capteur piézo. Cependant, cet article se concentre sur les transducteurs piézoélectriques. Ainsi, dans cet article, nous allons vous montrer tout ce que vous devez savoir sur les circuits piézo et les différents types de circuits piézo. De plus, si vous souhaitez en savoir plus sur les transducteurs piézoélectriques pour votre projet de conversion, cet article est également pour vous.

Es-tu prêt? Commençons !

Qu'est-ce que les circuits piézo

Circuit numérique

Voyons d'abord ce que signifie la piézoélectricité. En termes simples, la piézoélectricité est de l'électricité produite à partir d'une pression mécanique, créant ce que nous appelons l'effet piézoélectrique.

Désormais, un circuit piézo utilise cet effet piézoélectrique pour convertir l'énergie créée par les changements de force, d'accélération, de température, de pression ou de contrainte en une charge électrique.

Le terme transducteur englobe tout ce qui peut changer une forme d'énergie en une autre. Ainsi, le transducteur piézoélectrique est l'un des types de transducteurs.

Mais ce n'est pas tout.

La sensibilité du transducteur piézoélectrique est élevée. Ainsi, il peut servir de capteur et fonctionner dans un accéléromètre en raison de sa bonne fréquence de réponse.

Comment fonctionne un transducteur piézoélectrique ?

Icônes des transducteurs à ultrasons

Comme mentionné précédemment, le transducteur piézoélectrique fonctionne sur le principe piézoélectrique. De plus, le matériau piézoélectrique, dans ce cas, le quartz, a une fine couche de matériau conducteur (argent) recouvrant son corps.

Cristal de quartz

De plus, les cristaux de quartz sont des combinaisons de silicium et d'oxygène placés dans un système cristallin ordonné (Si02).

De plus, les cristaux piézoélectriques sont électriquement neutres et non biaisés (non uniformes et symétriques).

Bien que les atomes présents avec ces cristaux ne soient pas en ordre, ils ont des charges électriques modérées. En d'autres termes, les charges positives neutralisent les charges négatives.

De plus, le cristal de quartz a une fonction unique. Il produit une polarité électrique chaque fois que vous appliquez une pression ou une force mécanique sur une surface.

Si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur le fonctionnement des circuits Piezo, vous pouvez consulter cet article.

Types de transducteurs piézoélectriques

Il existe différents types de transducteurs piézoélectriques. De plus, vous pouvez classer ces types de transducteurs piézo en fonction du matériau cristallin piézoélectrique.

Transducteurs piézoélectriques en céramique

Eh bien, vous pouvez créer le transducteur piézoélectrique en céramique dans différentes formes et tailles. Pour cette raison, vous pouvez toujours répondre à vos exigences spécifiques ou à celles de vos clients. Le composant principal du transducteur piézoélectrique en céramique est principalement composé de compositions de titanate de zirconate de plomb.

Transducteurs piézoélectriques au sel de Rochelle

Le sel de Rochelle est un autre matériau qui peut fonctionner dans les transistors piézo. De tous les différents matériaux piézoélectriques, le sel de Rochelle est le matériau le plus performant.

Certains des inconvénients incluent l'impossibilité d'utiliser ce matériau dans des environnements humides. De plus, vous pouvez utiliser ce matériau au-dessus d'une température particulière (240 degrés Celsius).

Cependant, les cristaux synthétiques sont plus efficaces pour les applications de sortie de crête de tension, en particulier pour la sensibilité, que les cristaux naturels.

Transducteurs piézoélectriques basés sur le fonctionnement

Vous pouvez diviser un transducteur piézo en transducteurs méga-soniques, soniques et ultrasoniques, en fonction de la fréquence de travail. Chacune de ces classifications a des conceptions et des fonctions différentes. Tout d'abord, vous pouvez utiliser le transducteur sonique à n'importe quel niveau de fréquence audible, qui doit être inférieur à 2 kHz.

De bons exemples de transducteur sonique sont les transducteurs à sonnerie. Deuxièmement, la fréquence de fonctionnement normale du transducteur à ultrasons est comprise entre 20 et 200 kHz. Enfin, les transducteurs méga-soniques fonctionnent au niveau de fréquence MHz.

Transducteurs à ultrasons

Exemples de circuits piézo

Voici quelques exemples d'autres circuits piézo et comment ils fonctionnent :

Bip puissant alimenté en 3 V

Schéma du circuit du bip sonore alimenté en 3 V

Il est difficile d'obtenir une forte intensité sonore à partir d'un bipeur de type piézoélectrique avec une alimentation 3V DC.

Cependant, ce circuit contourne ces limitations et produit efficacement un son intense. Pour ce faire, il combine un secteur d'amplification de tension avec un réseau de rétroaction résonant.

Ainsi, la tension que reçoit la plaquette piézoélectrique est d'environ 40 volts crête à crête. Le résultat final est un circuit qui crée un son fort sans consommer beaucoup de courant.

Alarme de mouvement à l'aide d'un appareil piézo

Alarme de mouvement à l'aide d'un appareil piézo

Voici un autre circuit piézo abordable et facile à construire. Le résultat de ce circuit est un dispositif piézoélectrique que vous pouvez utiliser comme dispositif de détection de mouvement pour toute alarme de mouvement.

Cliquez sur le circuit piézo du générateur de sons

Cliquez sur le circuit piézo du générateur de sons

Le circuit générateur de sons de clic crée un « clic » audible ou un retour chaque fois que vous appuyez sur un bouton, sur un système informatique. Les deux circuits ci-dessus ont la capacité de générer ces clics chaque fois que leur entrée logique passe de bas à haut.

Le générateur de sons de type piézo a une faible consommation d'énergie et fournit un niveau d'indication du capteur. Vous pouvez également contrôler le nombre de clics que vous obtenez par seconde.

Commutateur de prise piézoélectrique

Circuit de commutateur de prise piézoélectrique

Voici un autre circuit piézo qui utilise une plaquette piézoélectrique. En outre, vous pouvez sécuriser cette plaquette à l'intérieur d'une boîte en plastique afin qu'elle agisse comme un capteur de pression du doigt. Par conséquent, chaque fois que vous appuyez sur la boîte contenant la plaquette, elle active/désactive l'alimentation (AC ou DC) d'un périphérique externe.

De plus, une pile de 9 V alimente ce circuit et pilote un seul relais à bobine unique de 10 ampères (5 V). Avec ce relais, vous basculez entre l'alimentation AC ou DC. De plus, lorsque vous placez le circuit en mode veille, il consomme un courant minimal de 1 ua.

Boîte en plastique pour circuit de commutateur de prise piézo

Transducteur piézoélectrique :les différents types de modes de fonctionnement

Le transducteur piézoélectrique a trois modes de fonctionnement principaux, selon la façon dont vous coupez le matériau piézoélectrique. Ils incluent les modes de fonctionnement transversal, longitudinal et de cisaillement.

Pour le mode transverse; vous pouvez appliquer une pression sur l'axe principal 'Y' et générer une charge. Ensuite, déplacez-vous vers la direction «X» à un angle de 90 degrés par rapport à la ligne de pression. À ce stade, la charge dépendra de la forme du matériau piézoélectrique.

Pour le mode longitudinal, la charge générée dépend de la force que vous appliquez. Contrairement à l'effet transversal, la charge en mode longitudinal ne dépend pas de la forme ou de la taille du matériau piézoélectrique.

Enfin, le mode de cisaillement est similaire à l'effet longitudinal. Il génère une charge basée sur la force que vous appliquez et ne dépend pas non plus de la géométrie du composant piézoélectrique.

Applications des transducteurs piézoélectriques

Voici quelques applications du transducteur piézoélectrique :

• Dans les capteurs automobiles, de proximité et de niveau

Applications automobiles

• Dans les produits résidentiels tels que les détecteurs de mouvement ou les détecteurs d'objets
• Dans les appareils électroniques normaux tels que les jouets, les télécommandes et les jeux

Télécommandes

• Pour calculer les détonations dans les applications automobiles
• Dans les aéroports ou les restaurants avec portes automatiques

Avantages et limites des transducteurs piézoélectriques

Voici quelques avantages et limites des transducteurs piézoélectriques

Avantages

• Ce sont des transducteurs auto-générateurs
• Parfait pour une grande variété d'applications
• Simple à utiliser et à manipuler dans les circuits

Limites

• Susceptible aux conditions environnementales telles que la température
• Impossible de mesurer les applications statiques
• Vous ne pouvez pas obtenir facilement la forme et la résistance que vous souhaitez pour vos matériaux piézoélectriques
• Tension de sortie parfois faible dans quelques applications

En résumé

Les circuits piézoélectriques sont des circuits uniques qui fonctionnent pour diverses applications. Le transducteur piézoélectrique est l'un de ces circuits qui vous offre des capacités uniques que vous pouvez difficilement trouver dans d'autres dispositifs de détection.

Le transducteur piézoélectrique présente plusieurs avantages et inconvénients, mais cela dépend de votre application. Enfin, assurez-vous d'évaluer de près les performances d'un transducteur piézoélectrique avant de faire un choix ou un achat.

Nous sommes maintenant arrivés à la fin de cet article. Cependant, si vous avez d'autres questions, n'hésitez pas à nous contacter. Nous aimerions avoir de vos nouvelles.