Viena iš šiuolaikinės elektronikos ir elektrotechnikos problemų yra elektros srovės pavertimas mechaniniu judesiu ir atvirkščiai. Jis atsiranda dėl skirtingo mechaninio judėjimo ir elektros srovės pobūdžio. Yra įvairių būdų, kaip išspręsti šią problemą, kiekvienas turi savo prietaisų klasę. Toliau aptariama pjezoelektrinė technika.
Pjezoelektrinio efekto esmė ir pagrindinės jo savybės
Pirmąsias pjezoelektrinio efekto ataskaitas 1880 m. Prancūzijoje paskelbė broliai Curie. Jie nustatė, kad mechaninė kvarco ir kai kurių kitų kristalinių medžiagų deformacija dėl slėgio, suspaudimo, tempimo ir sukimo sukuria elektrinį krūvį. Atradimo autoriai tokius krūvius pavadino pjezoelektriniu iš graikų kalbos žodžio „sutriuškinti“. Atitinkamai medžiagas, turinčias šią savybę, jie priskyrė pjezoelektrikų grupei.
Puiki pjezoelektrinio efekto kokybė yra jo grįžtamumas, kaip parodyta 1 paveiksle. Kitaip tariant, bet kokia pjezoelektrinė medžiaga ne tik sukuria elektros krūvį esant slėgiui, bet ir pradeda keisti savo tūrį, būdama elektriniame lauke.
Pjezoelektriniai prietaisai yra plačiai paplitę šiuolaikinėse technologijose. Tai palengvina:
- pjezoelektrinių medžiagų pigumas, paplitimas ir paprastumas;
- geras jų elektrinių ir mechaninių charakteristikų stabilumas laikui bėgant.
Nemažai svarbu tai, kad tiek paties krūvio, tiek mechaninių poslinkių dydis kai kuriais atvejais jų pakanka tiesiogiai naudoti be papildomų stiprintuvų.
Kai kurios taikymo sritys
Čia yra tik keli pjezoelektrinės technologijos, skirtos masiniam naudojimui, pavyzdžiai.
Rankinis pjezo žiebtuvėlis buvo masiškai parduodamas dar 70-aisiais. praėjusį šimtmetį. Paspaudus klavišą ant kristalo atsirandanti elektra patenka į elektrodus, tarp kurių iškrovos metu kibirkštis šokinėja ir uždega dujas. Šiuo metu vidutinio ir senesnio modelių dujinėse viryklėse yra įmontuoti elementai, 2 pav.
Pjezo filtras yra populiarus elektronikoje dėl to, kad pjezo kristalas, kaip mechaninė sistema, turi labai didelę vibracijos vertę. Todėl tai gali žymiai sumažinti filtravimo pralaidumą ir efektyviai atskirti signalus vienas nuo kito.
Sonaras naudoja kristalą kaip garsinių akustinių bangų skleidėją ir signalo imtuvą, atsispindi nuo bet kokių povandeninių kliūčių (dugno, žuvų, dreifuojančios medienos, povandeninio laivo ir kt.), 3 paveikslas.
Televizijos kamerų fokusavimo elementų, elektroninių-mechaninių optinių signalų jungiklių ir kitų elementų mikro judesiai. Naudinga tuo, kad jie sukuria tiesinį judėjimą tiesiogiai be tarpinės transformacijos iš sukamojo.
Mobiliųjų telefonų garsiakalbiai, kurie vibruoja skambučiu tyliuoju režimu.
Pjezo rašalinių spausdintuvų galvutės, skirtos kontroliuoti rašalo tepimo ant popieriaus procesą.