压电电路：详细概述

每天，我们都会遇到不同的情况，需要我们测量未知的物理量。比如，温度水平或压力水平。而且，要测量这些未知量，您将需要具有此类功能的设备。值得庆幸的是，我们有答案。您所需要的只是一个压电电路。有用于各种应用的不同类型的压电电路，例如压电蜂鸣器或压电传感器。但是，本文的重点是压电换能器。因此，在本文中，我们将向您展示您需要了解的有关压电电路和不同类型的压电电路的所有信息。此外，如果您想为您的转换项目了解有关压电换能器的更多信息，本文也适合您。

你准备好了吗？开始吧！

什么是压电电路

数字电路

首先，让我们看看压电是什么意思。简而言之，压电是由机械压力产生的电，产生我们所知的压电效应。

现在，压电电路利用这种压电效应将力、加速度、温度、压力或应变变化产生的能量转换为电荷。

换能器一词涵盖了可以将一种能量形式转变为另一种形式的所有事物。因此，压电换能器是其中一种换能器。

但这还不是全部。

压电换能器的灵敏度很高。因此，它具有良好的响应频率，可以作为传感器和加速度计工作。

压电传感器的工作原理是什么？

超声波换能器图标

如前所述，压电换能器是根据压电原理工作的。此外，压电材料（在这种情况下为石英）具有覆盖其主体的导电材料（银）薄层。

石英晶体

此外，石英晶体是放置在有序晶体系统 (SiO2) 中的硅和氧的组合。

更重要的是，压电晶体是电中性和无偏的（不均匀和对称的）。

尽管与这些晶体一起存在的原子不是有序的，但它具有中等的电负载。换句话说，正电荷抵消了负电荷。

此外，石英晶体还有一个独特的功能。每当您在表面上对其施加压力或机械力时，它都会产生电极性。

如果您想了解更多有关压电电路的信息，可以查看这篇文章。

压电传感器类型

有各种类型的压电换能器。此外，您可以根据压电晶体材料对这些类型的压电换能器进行分类。

陶瓷压电传感器

那么，您可以创建不同形状和尺寸的陶瓷压电换能器。因此，您始终可以满足您或您客户的特定要求。陶瓷压电换能器的主要成分主要由锆钛酸铅制成。

罗谢尔盐压电传感器

罗谢尔盐是另一种可用于压电晶体管的材料。在所有不同的压电材料中，罗谢尔盐是产量最高的材料。

一些缺点包括无法在潮湿环境中使用这种材料。此外，您可以在特定温度（240 摄氏度）以上使用这种材料。

然而，合成晶体在电压峰值输出应用方面比天然晶体更有效，特别是在灵敏度方面。

基于操作的压电换能器

您可以根据工作频率将压电换能器分为兆声波、声波和超声波换能器。这些分类中的每一个都有不同的设计和功能。首先，您可以在任何可听频率级别使用声波换能器，该频率应低于 2 kHz。

声波换能器的好例子是蜂鸣器换能器。其次，超声波换能器的正常工作频率在 20 到 200 kHz 之间。最后，兆声波换能器工作在MHz频率水平。

超声波换能器

压电电路示例

以下是其他压电电路及其工作原理的几个示例：

3V 供电的响亮蜂鸣器

3V 供电的蜂鸣器电路图

使用 3V DC 电源的压电式蜂鸣器很难获得响亮的声音强度。

然而，该电路绕过了这些限制并有效地产生了强烈的声音。它通过将升压扇区与谐振反馈网络相结合来实现这一点。

因此，压电晶片接收的电压峰峰值约为 40 伏。最终的结果是一个电路可以在不消耗大量电流的情况下产生响亮的声音。

使用压电设备的运动警报

使用压电设备的运动警报

这是另一个价格合理且易于构建的压电电路。该电路的结果是一个压电设备，您可以将其用作任何运动警报的运动感应设备。

点击声音发生器压电电路

点击声音发生器压电电路

每当您按下计算机系统上的按钮时，咔哒声发生器电路都会产生可听见的“咔哒”声或反馈。上述两个电路都有能力在每次逻辑输入从低电平切换到高电平时产生这些咔哒声。

压电式发声器功耗低，并提供传感器电平指示。此外，您还可以控制每秒获得的点击次数。

压电分接开关

压电分接开关电路

这是另一个使用压电晶片的压电电路。此外，您可以将此晶片固定在塑料盒内，使其充当手指敲击传感器。因此，每当您点击包含晶圆的盒子时，它都会打开/关闭外部设备的电源（AC 或 DC）。

此外，9v 电池为该电路供电并驱动单个 10 安培触点额定单线圈继电器 (5V)。使用此继电器，您可以在交流或直流电源之间切换。此外，当您将电路置于待机模式时，它消耗的电流最小为 1ua。

压电抽头开关电路用塑料盒

压电传感器：不同类型的工作模式

压电换能器具有三种主要操作模式，具体取决于您对压电材料进行切片的方式。它们包括横向、纵向和剪切操作模式。

对于横模；您可以向主轴“Y”施加压力并产生负载。然后，以与压力线成 90 度角的方式向“X”方向移动。此时，电荷将取决于压电材料的形状。

对于纵向模式，产生的载荷取决于您施加的力。与横向效应相反，纵向模态载荷不依赖于压电材料的形状或尺寸。

最后，剪切模式类似于纵向效应。它会根据您施加的力产生负载，并且不依赖于压电元件的几何形状。

压电传感器应用

以下是压电换能器的一些应用：

• 在汽车、接近传感器和液位传感器中

汽车应用

• 在运动探测器或物体探测器等住宅产品中
• 在玩具、遥控器和游戏等普通电子设备中

遥控器

• 计算汽车应用中的爆轰
• 在有自动门的机场或餐厅

压电换能器的优点和局限性

以下是压电换能器的一些优点和局限性

优势

• 它们是自动生成的传感器
• 非常适合各种应用
• 在电路中易于使用和处理

限制

• 易受温度等环境条件的影响
• 无法测量静态应用程序
• 您无法轻松获得所需的压电材料形状和强度
• 在少数应用中偶尔会出现低输出电压

总结

压电电路是适用于各种应用的独特电路。压电换能器就是这些电路之一，它可以为您提供其他传感器设备中很难找到的独特功能。

压电换能器有几个优点和缺点——但这取决于您的应用。最后，请务必在选择或购买之前仔细评估压电换能器的性能。

我们现在已经到了本文的结尾。但是，如果您有更多问题，请随时与我们联系。我们很乐意听取您的意见。