Sebagian besar perangkat modern menggunakan piezoelektrik sebagai komponen papan sirkuit tercetak (PCB). Misalnya, jam tangan kuarsa Anda membutuhkan piezoelektrik untuk mengatur waktu. Selain itu, mikrofon dan bahkan Siri kesayangan Anda juga membutuhkannya untuk pengenalan suara. Tapi bagaimana cara kerja piezoelektrik? Semua bahan piezoelektrik memiliki karakteristik yang unik. Dan karakteristik ini memungkinkan mereka untuk berintegrasi secara mulus dengan sebagian besar teknologi modern untuk memberikan perpaduan yang sempurna. Dalam artikel ini, kami akan memberikan panduan lengkap tentang cara kerja piezoelektrik untuk penggunaan sehari-hari.
Ilustrasi mekanika piezoelektrik.
Sumber: https://www.audiowell.com/technology/187.html
Piezoelektrik adalah istilah yang diciptakan oleh dua saudara ilmuwan Prancis, Jacques dan Pierre Curie. Setelah mengetahui bahwa menerapkan tekanan pada dua kuarsa (atau kristal tertentu) menghasilkan muatan listrik.
Piezo berasal dari kata Yunani 'sepotong ,’ yang artinya Remas atau tekan. Oleh karena itu, piezoelektrik berarti 'memeras listrik'. Yaitu, menekan dua kristal untuk menghasilkan energi listrik. Kristal piezo membantu mengubah mekanik (energi suara) menjadi sinyal listrik yang dapat diinterpretasikan oleh perangkat listrik.
Teknologi ini saat ini sedang berkembang pesat. Dan banyak perusahaan saat ini menggunakan fenomena ini sebagai dasar untuk teknologi yang lebih maju. Misalnya, transduser nada audio keramik baru adalah gagasan piezoelektrik.
Ilustrasi Efek Piezoelektrik.
Efek piezoelektrik adalah kemampuan untuk memeras dua bahan tertentu bersama-sama untuk menghasilkan arus listrik. Menerapkan tekanan mekanis pada bahan-bahan ini membantu menciptakan muatan negatif dan positif bolak-balik pada bahan, menciptakan medan listrik aktif.
Namun, karakteristik unik dari piezoelektrik ini juga reversibel. Bahan yang menyajikan efek piezoelektrik langsung juga dapat menunjukkan efek piezoelektrik terbalik.
Efek piezoelektrik terbalik sangat membantu di banyak bidang yang melibatkan produksi, deteksi, dan distribusi suara. Juga, ini mencakup keseimbangan mikro, mekanika sumber pengapian, pembangkitan frekuensi elektronik, produksi tegangan tinggi, dll.
Ilustrasi piezoelektrik dan piezoelektrik sebaliknya.
Sumber: https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/leadfree-piezoceramics-status-and-perspectives/533F8B4F91B57A04C2E70D372D4627E5
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, meremas kristal piezoelektrik menghasilkan piezoelektrik.
Dalam ilustrasi, ketika Anda menempatkan bahan piezoelektrik non-konduktif di antara dua pelat logam dan menekan atau mengompresnya bersama-sama, mereka menghasilkan arus listrik. Pelat logam bertindak sebagai pemancar arus listrik ini.
Arus listrik yang dihasilkan menciptakan arus – yang dikenal sebagai efek piezoelektrik.
Anda membuat piezoelektrik terbalik ketika Anda menerapkan tegangan listrik langsung untuk membuat bahan piezoelektrik mengembang atau menyusut. Dengan demikian, ini menciptakan efek piezoelektrik terbalik – mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Memanfaatkan metode ini membantu membuat perangkat yang menghasilkan suara akustik, misalnya, speaker piezoelektrik dan mikrofon piezoelektrik. Perangkat piezoelektrik tersebut sangat fungsional karena tipis dan dapat masuk ke berbagai peralatan kecil. Demikian juga, prinsip yang sama berlaku untuk perangkat seperti transduser sonar dan ultrasound medis.
https://www.youtube.com/watch?v=P9Kod4q-8XM
Berbagai bahan, baik alami maupun buatan, menunjukkan efek piezoelektrik. Ketika Anda menerapkan tekanan (tekanan mekanis) dan berubah bentuk dengan menerapkan tegangan tinggi, mereka menghasilkan listrik.
Biasanya, bahan-bahan ini tidak konduktif. Dan ini adalah satu-satunya cara efek piezoelektrik dapat terjadi.
Bahan piezoelektrik datang dalam dua kategori utama:
Contoh bahan piezoelektrik alami adalah Berlinite, kuarsa, garam Rochelle, turmalin, dll. Contoh bahan piezoelektrik buatan termasuk timbal zirkonat titanat (PZT), barium titanat, gula tebu, dan lithium niobate.
Dibandingkan dengan bahan biologis, bahan yang diproduksi lebih efektif dan memiliki penggunaan bahan yang lebih baik. Misalnya, timbal zirkonat titanat menghasilkan tegangan yang lebih tinggi daripada kuarsa saat Anda menggunakan tekanan yang sama, dan ini benar saat Anda menerapkan arus tegangan tinggi ke kedua bahan.
Bahan Piezoelektrik
Pembakar generator percikan piezoelektrik pada kompor kompor gas
Saat ini, transduser piezoelektrik dan aplikasi sensor ada di mana-mana. Mungkin ada beberapa bahan piezoelektrik di setiap perangkat di pasaran saat ini.
Ambil kereta bawah tanah ini di Tokyo, misalnya. Ini menggunakan prinsip sebagai sumber energi alternatif.
Berikut adalah beberapa penerapan prinsip piezoelektrik sehari-hari.
Sensor piezoelektrik mengubah dimensi fisik menjadi gaya yang bekerja pada dua permukaan elemen sensor yang berlawanan. Secara sederhana, sensor mendeteksi variasi tekanan yang ditimbulkan oleh suara.
Mereka tidak memerlukan sumber tegangan eksternal dan bekerja untuk menghasilkan hasil dari tekanan yang diterapkan.
Sensor piezoelektrik rentan, membuatnya sempurna untuk perangkat suara frekuensi tinggi seperti transduser ultrasonik untuk pencitraan medis dan pemantauan mesin industri.
Sensor piezoelektrik memiliki karakteristik utama sebagai berikut;
Pemantik rokok menggunakan prinsip piezoelektrik
Ini adalah aplikasi praktis yang paling populer dari prinsip piezoelektrik yang ada. Contoh terbaik adalah pemanggang gas dan pemantik rokok elektrik. Plus, yang Anda lakukan hanyalah menekan sebuah tombol, dan palu pegas menghantam kristal piezoelektrik. Yang kemudian menghasilkan percikan yang cukup yang menyebabkan muatan listrik untuk menyalakan gas.
Keuntungan utama dari efek piezoelektrik adalah perubahan kecil dalam korespondensi dengan aplikasi tegangan tinggi – membuatnya sempurna untuk digunakan dengan sangat akurat dalam penentuan posisi.
Itulah sebabnya motor piezoelektrik memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan mesin elektromagnetik konvensional. Selain itu, mereka memberikan kekuatan dan torsi yang lebih besar meskipun umumnya lebih kecil dan lebih kompak.
Selain itu, medan elektromagnetik tidak mempengaruhi kinerja perangkat piezoelektrik, yang membuatnya lebih baik untuk start dan stop yang cepat.
Ilustrasi aktuator piezoelektrik.
Sumber: https://www.mdpi.com/1996-1073/13/11/2866
Aktuator memanfaatkan efek piezoelektrik terbalik ke perangkat listrik seperti braille dan mesin rajut. Di dalam sistem aktuator, bahan piezoelektrik berada di antara pelat logam dan perangkat aktuator.
Menerapkan arus tegangan tinggi ke dalam sistem ini menyebabkan bahan piezoelektrik mengembang dan berkontraksi pada interval tertentu, menyebabkan aktuator bergerak secara berirama.
Aktuator ini bermanfaat, terutama pada perangkat yang memerlukan penentuan posisi yang tepat, seperti cermin di satelit. Selain itu, karena desainnya yang sederhana dan bagian yang bergerak minimum, mereka sangat bagus untuk perangkat mini seperti kamera video dan ponsel.
Terlepas dari semua pujian, piezoelektrik juga memiliki beberapa keterbatasan. Berikut adalah beberapa pro dan kontra utama dari piezoelektrik.
| Keuntungan | Kekurangan |
| Kemampuan untuk beroperasi pada suhu berapa pun | Sensitivitas getarannya membuat mereka rentan terhadap getaran acak. |
| Tidak ada efek dari medan elektromagnetik. | Terkadang kekakuan bahan piezoelektrik tidak sesuai dengan bahan aplikasinya, misalnya perkerasan. |
| Memiliki jejak karbon rendah menjadikannya alternatif terbaik untuk bahan bakar fosil | |
| Bahan yang sangat dapat digunakan kembali | |
| Respons kecil mereka terhadap frekuensi tinggi menjadikan mereka pemanen energi terbaik. |
Generator piezoelektrik (juga dikenal sebagai PEG) menggunakan sensor piezo untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik tanpa rotasi fisik – biasanya ditemukan pada generator tradisional. Dengan demikian, generator piezoelektrik datang dalam ukuran kecil, kompak, dan sangat mudah dikelola.
Pada generasi ini, generator Piezoelektrik adalah terobosan yang disambut baik dalam pembangkit listrik. Meski belum tercapai, mereka memiliki kekuatan untuk mewujudkan impian perangkat elektronik nirkabel mandiri.
Mungkin masih jauh sampai kita bisa mewujudkan mimpi ini; namun, generator piezoelektrik telah terbukti sebagai sumber daya yang andal, stabil, dan sangat tahan lama. Para ahli percaya bahwa tidak akan lama sampai generator piezoelektrik dapat menggantikan sebagian besar kebutuhan listrik kita.
Kedua, elemen piezo memanen energi yang akan terbuang sia-sia. Misalnya, motor piezo yang dipasang pada jembatan penyeberangan mengumpulkan getaran dari gerak kaki dan mengubahnya menjadi energi listrik. Ini berfungsi sebagai sumber energi alternatif dan cara untuk mengurangi kebisingan dari lingkungan.
Jadi, bagaimana cara kerja piezoelektrik? Singkatnya, bahan piezoelektrik dapat dengan mudah mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Karakteristik unik dari bahan-bahan ini membuatnya sangat berguna di banyak bidang teknologi. Terutama area yang membutuhkan penentuan posisi yang tepat.
Aplikasi teknologi piezoelektrik tidak terbatas, dan ada banyak kemungkinan untuk dijelajahi. Produsen teknologi seperti WellPCB berada di garis depan dalam mengintegrasikan teknologi ini ke dalam penggunaan sehari-hari.
Teknologi Industri
Apa artinya untuk Wi-Fi? Wi-Fi adalah teknologi untuk jaringan area lokal nirkabel dengan perangkat berdasarkan standar 802.11 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineering). Teknologi ini memungkinkan komputer, perangkat, ponsel, iPod, konsol game, dan perangkat lain untuk berkomunikas
Cara membangun repeater radio cukup membantu untuk mengatasi masalah komunikasi. Tapi, apakah Anda perlu membangun satu untuk proyek Anda? Atau apakah Anda memerlukan informasi yang memadai tentang repeater radio untuk proyek desain Anda? Kabar baiknya adalah, kami membantu Anda. Kenyataannya, m
Solder adalah cara umum untuk mengikat logam bersama-sama. Aluminium dapat disolder, tetapi melakukannya jauh lebih sulit dibandingkan dengan logam lain. Ada tips yang bisa diterapkan untuk mempermudah penyolderan aluminium, antara lain menggunakan paduan solder yang tepat dan menghilangkan aluminiu
Jika Anda seperti kebanyakan pemilik rumah, Anda mungkin tahu cara kerja pompa air – pompa mendorong air dari reservoir ke atas melalui pipa dan keluar ke rumah Anda. Tapi apa sebenarnya yang terjadi di dalam pompa 2 tahap itu? Dalam artikel ini, kita akan melihat cara kerjanya dan melihat betapa pe
