Apa itu Transduser Piezoelektrik?
Transduser piezoelektrik adalah transduser elektroakustik yang digunakan untuk mengubah tekanan atau tekanan mekanis menjadi gaya listrik bolak-balik. Ini digunakan untuk mengukur kuantitas fisik seperti gaya, tekanan, stres, dll., Yang secara langsung tidak mungkin diukur.
Transduser piezo mengubah besaran fisik menjadi tegangan listrik yang mudah diukur dengan meteran analog dan digital.
Transduser piezoelektrik menggunakan bahan piezoelektrik yang memiliki sifat khusus, yaitu bahan menginduksi tegangan ketika tekanan atau ketegangan diterapkan padanya. Bahan yang menunjukkan sifat tersebut dikenal sebagai elemen elektro-resistif.
Kata piezoelektrik berarti listrik yang dihasilkan oleh tekanan. Kuarsa adalah contoh kristal piezoelektrik alami, sedangkan garam Rochelle, dehidrasi amonium, fosfat, litium sulfat, dipotassium tartrat adalah contoh kristal buatan. Bahan keramik juga digunakan untuk transduser piezoelektrik.
Bahan keramik tidak memiliki sifat piezoelektrik. Properti dikembangkan di atasnya dengan perlakuan polarisasi khusus. Bahan keramik memiliki beberapa keunggulan. Ini tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Bahan ini memiliki kemampuan bekerja pada tegangan rendah, dan juga dapat beroperasi pada suhu lebih dari 3000ºC
Efek Piezoelektrik
GGL berkembang karena perpindahan muatan. Efeknya dapat diubah, yaitu jika berbagai potensi berlaku untuk transduser piezoelektrik, itu akan mengubah dimensi material atau merusaknya. Efek ini dikenal sebagai efek piezoelektrik.
Tekanan diterapkan pada kristal dengan bantuan perangkat penjumlah gaya misalnya tegangan diterapkan melalui pengukur tekanan mekanis dan sensor tekanan, dll. Deformasi menginduksi ggl yang menentukan nilai tekanan yang diterapkan.
Teori Transduser Piezoelektrik
Sebuah kristal piezoelektrik ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Polaritas muatan tergantung pada arah gaya yang berlaku.
Di mana,
d – sensitivitas muatan kristal
F - gaya yang diterapkan dalam Newton
Gaya mengubah ketebalan kristal.
Di mana
A – luas kristal dalam meter persegi
t - ketebalan kristal dalam meter
E – Modulus muda N/m2
Modulus mudanya adalah,
di mana,
ω – lebar kristal dalam meter
l - panjang kristal dalam meter
Dengan mensubstitusikan nilai gaya dalam persamaan muatan, kita peroleh
Tegangan keluaran diperoleh karena muatan elektroda.
g adalah sensitivitas tegangan kristal.
Dimana E0 – kuat medan listrik, V/m
Sensitivitas tegangan kristal dinyatakan dengan rasio intensitas medan listrik dan tekanan.
Ketika deformasi mekanis terjadi pada kristal, itu menghasilkan muatan. Dan muatan ini mengembangkan tegangan melintasi elektroda.
Kristal piezoelektrik peka terhadap arah. Polaritas tegangan tergantung pada arah gaya tarik atau tekan. Besar dan polaritas muatan tergantung pada besar dan arah gaya yang diberikan.
Mode Operasi Kristal Piezoelektrik
Kristal piezoelektrik digunakan dalam banyak mode seperti, thickness shear, face shear, thickness expansion, Transverse expansion,, dll. Gambar fear shear ditunjukkan pada gambar di bawah.
Sifat-sifat Kristal Piezoelektrik
Berikut ini adalah sifat-sifat Kristal Piezoelektrik.
- Bahan piezoelektrik memiliki stabilitas tinggi.
- Ini tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran.
- Bahan piezoelektrik memiliki output yang tidak sensitif terhadap suhu dan kelembaban.
Penggunaan Kristal Piezoelektrik
Berikut ini adalah kegunaan transduser piezoelektrik.
- Bahan piezoelektrik memiliki stabilitas tinggi dan karenanya digunakan untuk menstabilkan osilator elektronik.
- Generator ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik. Generator ini digunakan dalam SONAR untuk deteksi bawah air dan peralatan industri untuk pembersihan.
- Ini digunakan di mikrofon dan speaker untuk mengubah sinyal listrik menjadi suara.
- Bahan piezoelektrik digunakan dalam pemantik listrik.
Transduser memiliki output yang rendah, dan karenanya sirkuit eksternal dikaitkan dengannya.
