Sirkuit Piezoelectric: Panduan Lengkap dan Aplikasi

Setiap hari, kita menemui berbagai situasi yang mengharuskan kita untuk mengukur kuantitas fisik yang tidak diketahui. Seperti, tingkat suhu atau tingkat tekanan. Dan, untuk mengukur kuantitas tidak diketahui ini, Anda akan membutuhkan perangkat dengan kemampuan semacam itu. Untungnya, kami memiliki jawabannya. Semua yang Anda butuhkan adalah sirkuit piezo. Ada berbagai jenis sirkuit piezo untuk aplikasi yang berbeda, seperti buzzer piezo atau sensor piezo. Namun, fokus artikel ini adalah pada transduktor piezoelectrik. Jadi, dalam artikel ini, kami akan menunjukkan segala yang perlu Anda ketahui tentang sirkuit piezo dan berbagai jenis sirkuit piezo. Selain itu, jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang transduktor piezoelectrik untuk proyek konversi Anda, artikel ini juga untuk Anda.

Apakah Anda siap? Mari kita mulai!

Apa itu Sirkuit Piezo

Sirkuit digital

Pertama, mari kita lihat apa arti piezoelectrik. Sederhananya, piezoelectrik adalah listrik yang dihasilkan dari tekanan mekanis, menciptakan apa yang kita kenal sebagai efek piezoelectrik.

Sekarang, sirkuit piezo menggunakan efek piezoelectrik ini untuk mengubah energi yang dihasilkan dari perubahan gaya, percepatan, suhu, tekanan, atau regangan menjadi muatan listrik.

Istilah transduktor mencakup segala sesuatu yang dapat mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Dengan demikian, transduktor piezoelectrik adalah salah satu jenis transduktor.

Namun, itu belum semuanya.

Sensitivitas transduktor piezoelectrik tinggi. Jadi, ini dapat berfungsi sebagai sensor dan bekerja dalam accelerometer karena respons frekuensi yang baik.

Bagaimana Cara Kerja Transduktor Piezoelectrik?

Ikon transduktor ultrasound

Seperti yang disebutkan sebelumnya, transduktor piezoelectrik bekerja berdasarkan prinsip piezoelectrik. Juga, material piezoelectrik, dalam hal ini kuarsa, memiliki lapisan tipis bahan konduktif (perak) yang melapisi badannya.

Kristal Kuarsa

Selain itu, kristal kuarsa adalah kombinasi silikon dan oksigen yang ditempatkan dalam sistem kristal teratur (Si02).

Yang lebih menarik lagi, kristal piezoelectrik secara listrik netral dan tidak bias (tidak seragam dan simetris).

Meskipun atom yang ada dalam kristal ini tidak teratur, memiliki beban listrik sedang. Dengan kata lain, beban positif membatalkan beban negatif.

Plus, kristal kuarsa memiliki satu fungsi unik. Ini menghasilkan polaritas listrik setiap kali Anda memberikan tekanan atau gaya mekanis padanya di permukaan.

Jika Anda ingin mendapatkan informasi lebih lanjut tentang cara kerja sirkuit Piezo, Anda dapat memeriksa artikel ini.

Jenis Transduktor Piezoelectrik

Ada berbagai jenis transduktor piezoelectrik. Plus, Anda dapat mengklasifikasikan jenis transduktor piezo ini berdasarkan material kristal piezoelectrik.

Transduktor Piezoelectrik Keramik

Nah, Anda dapat membuat transduktor piezoelectrik keramik dalam berbagai bentuk dan ukuran. Untuk alasan ini, Anda selalu dapat memenuhi persyaratan spesifik Anda atau pelanggan Anda. Komponen utama transduktor piezoelectrik keramik sebagian besar dibuat dari komposisi zirconate titanate timbal.

Transduktor Piezoelectrik Garam Rochelle

Garam Rochelle adalah bahan lain yang dapat bekerja dalam transistor piezo. Di antara semua bahan piezoelectrik yang berbeda, garam Rochelle adalah bahan dengan output tertinggi.

Beberapa kelemahan termasuk tidak dapat menggunakan bahan ini di lingkungan yang lembap. Juga, Anda dapat menggunakan bahan ini di atas suhu tertentu (240 derajat Celsius).

Namun, kristal sintetik lebih efektif untuk aplikasi output puncak tegangan, terutama untuk sensitivitas, daripada kristal alami.

Transduktor Piezoelectrik berdasarkan Operasi

Anda dapat membagi transduktor piezo menjadi mega-sonic, sonic, dan ultrasonic tergantung pada frekuensi operasi. Setiap klasifikasi ini memiliki desain dan fungsi yang berbeda. Pertama, Anda dapat menggunakan transduktor sonic pada setiap tingkat frekuensi yang terdengar, yang harus di bawah 2 kHz.

Contoh bagus dari transduktor sonic adalah buzzer transduktor. Kedua, frekuensi operasi normal transduktor ultrasonic adalah antara 20 hingga 200 kHz. Terakhir, transduktor mega-sonic bekerja pada tingkat frekuensi MHz.

Transduktor Ultrasonik

Contoh Sirkuit Piezo

Berikut adalah beberapa contoh sirkuit piezo lain dan cara kerjanya:

Beeper Kencang 3V

Diagram Rangkaian Beeper Kencang 3V

Sulit untuk mendapatkan intensitas suara yang keras dari beeper tipe piezoelectrik dengan pasokan DC 3V.

Namun, rangkaian ini melewati keterbatasan tersebut dan menghasilkan suara yang intens dengan efisien. Ini melakukannya dengan menggabungkan sektor peningkat tegangan dengan jaringan umpan balik resonansi.

Jadi, tegangan yang diterima wafer piezoelectrik adalah sekitar 40 volt puncak-ke-puncak. Hasil akhirnya adalah rangkaian yang menciptakan suara keras tanpa mengkonsumsi banyak arus.

Alarm Gerakan menggunakan Perangkat Piezo

Alarm Gerakan menggunakan Perangkat Piezo

Di sini adalah sirkuit piezo lain yang terjangkau dan mudah dibuat. Hasil dari rangkaian ini adalah perangkat piezoelectrik yang dapat Anda gunakan sebagai perangkat deteksi gerakan untuk alarm gerakan apa pun.

Sirkuit Piezo Generator Klik Suara

Sirkuit Piezo Generator Klik Suara

Rangkaian generator klik suara menciptakan “klik” atau umpan balik yang terdengar setiap kali Anda menekan tombol—pada sistem komputer. Kedu rangkaian di atas memiliki kemampuan untuk menghasilkan suara klik ini setiap kali input logika mereka beralih dari rendah ke tinggi.

Generator suara tipe piezo memiliki konsumsi daya rendah dan memberikan indikasi tingkat sensor. Juga, Anda dapat mengontrol jumlah klik yang Anda dapatkan per detik.

Saklar Ketukan Piezoelectrik

Sirkuit Saklar Ketukan Piezoelectrik

Di sini adalah sirkuit piezo lain yang menggunakan wafer piezoelectrik. Juga, Anda dapat mengamankan wafer ini di dalam kotak plastik sehingga berfungsi sebagai sensor ketukan jari. Oleh karena itu, setiap kali Anda mengetuk kotak yang berisi wafer, itu akan menyalakan/mematikan daya (AC atau DC) dari perangkat eksternal.

Selain itu, baterai 9V mendayai rangkaian ini dan mendorong satu relay single-coil dengan rating kontak 10 Amp (5V). Dengan relay ini, Anda beralih antara daya AC atau DC. Juga, saat Anda menempatkan rangkaian dalam mode standby, ini menarik arus minimal 1ua.

Kotak Plastik untuk Sirkuit Saklar Ketukan Piezo

Transduktor Piezoelectrik: Berbagai Mode Operasi

Transduktor piezoelectrik memiliki tiga mode operasi utama, tergantung pada cara Anda memotong material piezoelectrik. Mereka meliputi mode operasi transverse, longitudinal, dan shear.

Untuk mode transverse; Anda dapat memberikan tekanan pada sumbu utama ‘Y’ dan menghasilkan beban. Kemudian, bergerak ke arah ‘X’ dengan sudut 90 derajat dari garis tekanan. Pada titik ini, muatan akan tergantung pada bentuk material piezoelectrik.

Untuk mode longitudinal, beban yang dihasilkan tergantung pada gaya yang Anda berikan. Berbeda dengan efek transverse, beban dalam mode longitudinal tidak tergantung pada bentuk atau ukuran material piezoelectrik.

Terakhir, mode shear mirip dengan efek longitudinal. Ini menghasilkan beban berdasarkan gaya yang Anda berikan dan juga tidak bergantung pada geometri komponen piezoelectrik.

Aplikasi Transduktor Piezoelectrik

Berikut adalah beberapa aplikasi transduktor piezoelectrik:

• Dalam mobil, sensor kedekatan, dan level

Aplikasi Mobil

• Dalam produk perumahan seperti detektor gerakan atau detektor objek
• Dalam perangkat elektronik normal seperti mainan, pengendali jarak jauh, dan game

Remote

• Untuk menghitung detonasi dalam aplikasi mobil
• Di bandara atau restoran dengan pintu otomatis

Keuntungan dan Keterbatasan Transduktor Piezoelectrik

Berikut adalah beberapa keuntungan dan keterbatasan transduktor piezoelectrik

Keuntungan

• Mereka adalah transduktor yang menghasilkan sendiri
• Sempurna untuk berbagai macam aplikasi
• Mudah digunakan dan ditangani dalam rangkaian

Keterbatasan

• Rentan terhadap kondisi lingkungan seperti suhu
• Tidak dapat mengukur aplikasi statis
• Anda tidak dapat dengan mudah mendapatkan bentuk dan kekuatan yang diinginkan untuk material piezoelectrik Anda
• Kadang-kadang output tegangan rendah dalam beberapa aplikasi

Ringkasan

Sirkuit piezoelectrik adalah sirkuit unik yang bekerja untuk berbagai aplikasi. Transduktor piezoelectrik adalah salah satu sirkuit ini yang menawarkan kemampuan unik yang jarang Anda temukan di perangkat sensor lainnya.

Transduktor Piezoelectrik memiliki beberapa keuntungan dan kerugian—tetapi, ini tergantung pada aplikasi Anda. Terakhir, pastikan untuk mengevaluasi kinerja transduktor piezoelectrik dengan cermat sebelum membuat pilihan atau pembelian.

Kami telah mencapai akhir artikel ini. Namun, jika Anda memiliki lebih banyak pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami akan senang mendengar dari Anda.