Untuk semua aplikasi ini kita membutuhkan perangkat yang sanggup mengukur jumlah yang tidak dikenali ini dalam satuan dan kalibrasi yang bersahabat bagi kami. Salah satu perangkat yang paling berkhasiat bagi kami merupakan TRANSDUSER.
Transduser merupakan perangkat listrik yang sanggup merubah semua jenis kuantitas fisik dalam bentuk kuantitas listrik proporsional baik selaku tegangan atau arus listrik. Dari kumpulan besar banyak sekali jenis transduser, postingan ini berniat untuk menerangkan wacana transduser piezoelektrik.
Apa itu Transduser Piezoelektrik?
Pengertian transduser piezoelektrik merupakan transduser listrik yang sanggup mengkonversi setiap bentuk kuantitas fisik menjadi sinyal listrik, yang sanggup digunakan untuk pengukuran. Transduser listrik yang menggunakan sifat materi piezoelektrik untuk konversi kuantitas fisik menjadi sinyal listrik dipahami selaku transduser piezoelektrik.
Bahan piezoelektrik menampilkan sifat piezoelektrik, yang menurutnya pada aplikasi semua jenis tegangan mekanik atau regangan mengarah pada pembangkitan tegangan listrik sepadan dengan tegangan yang diterapkan. Tegangan listrik yang dihasilkan ini sanggup diukur dengan menggunakan alat pengukur tegangan untuk menjumlah nilai tegangan atau regangan yang dipraktekkan pada material.
Jenis Bahan Piezoelektrik
Beberapa jenis materi (material) piezoelektrik adalah:Yang Tersedia Secara Alami: Kuarsa, garam Rochelle, Topaz, mineral kalangan Turmalin, dan beberapa zat organik menyerupai sutra, kayu, enamel, tulang, rambut, karet, dentin.
Bahan produksi piezoelektrik yang dibentuk secara artifisial: Polyvinylidene difluoride, PVDF atau PVF2, Barium titanate, Lead titanate, Lead zirconate titanate (PZT), Potassium niobate, Lithium niobate, Lithium tantalate, dan piezoelektrik keramik bebas timah lainnya.
Tidak semua bahan (material) piezoelektrik sanggup digunakan dalam transduser piezoelektrik. Ada patokan tertentu yang mesti dipenuhi oleh materi piezoelektrik untuk digunakan selaku transduser.
Bahan yang digunakan untuk tujuan pengukuran mesti memiliki stabilitas frekuensi, nilai output yang tinggi, tidak sensitif kepada keadaan suhu dan kelembaban yang ekstrim dan yang sanggup tersedia dalam banyak sekali bentuk atau mesti fleksibel untuk dibentuk menjadi banyak sekali bentuk tanpa mengusik sifat-sifatnya.
Sayangnya, tidak ada materi piezoelektrik yang memiliki semua sifat ini. Kuarsa merupakan kristal yang sungguh stabil yang tersedia secara alami tetapi memiliki tingkat output yang kecil. Parameter yang beraneka ragam lambat sanggup diukur dengan kuarsa. Garam Rochelle menampilkan nilai output tertinggi tetapi sensitif kepada keadaan lingkungan dan tidak sanggup dioperasikan di atas 1150F.
Prinsip Kerja Transduser Piezoelektrik
Transduser piezoelektrik melakukan pekerjaan dengan prinsip piezoelektrik. Permukaan materi piezoelektrik, kuarsa biasa, dilapisi dengan lapisan tipis materi penghantar menyerupai perak. Ketika tekanan sudah menerapkan ion dalam material bergerak menuju salah satu permukaan konduktor sambil bergerak menjauh dari yang lain.Kemudian hal tersebut menciptakan pembangkit muatan. Muatan ini digunakan untuk kalibrasi tekanan. Polaritas muatan yang dihasilkan tergantung pada arah tegangan yang diterapkan. Tekanan sanggup dipraktekkan dalam dua bentuk selaku tegangan tekan dan tegangan tarik menyerupai yang ditunjukkan di bawah ini.
Rumus Transduser Piezoelektrik
Orientasi kristal juga mensugesti jumlah tegangan yang dihasilkan. Kristal dalam transduser sanggup dikelola dalam posisi longitudinal atau posisi melintang.
Efek Membujur dan Melintang
Dalam imbas longitudinal, muatan yang dihasilkan diberikan oleh
Q = F * d
Koefisien piezoelektrik d kristal kuarsa merupakan sekitar 2.3 * 10-12 C/N.
Dalam imbas transversal, muatan yang dihasilkan diberikan oleh
Q = F * d * (b/a)
Rangkaian Transduser Piezoelektrik
Prinsip Kerja transduser piezoelektrik dasar sanggup diterangkan oleh gambar di bawah ini.
Di sini kristal kuarsa dilapisi dengan perak digunakan selaku sensor untuk menciptakan tegangan di saat tekanan dipraktekkan di atasnya. Penguat muatan digunakan untuk mengukur muatan yang dihasilkan tanpa disipasi.
Untuk menawan arus yang sungguh minim resistansi R1 sungguh tinggi. Kapasitansi kawat timah yang menghubungkan sensor transduser dan piezoelektrik sensor juga mensugesti kalibrasi. Kaprikornus penguat muatan umumnya diposisikan sungguh dekat dengan sensor.
Kaprikornus dalam transduser piezoelektrik di saat tegangan mekanik diterapkan, tegangan listrik proporsional dihasilkan yang diperkuat menggunakan penguat muatan dan digunakan untuk kalibrasi tegangan yang diterapkan.
Transduser Piezoelektrik Ultrasonik
Transduser piezoelektrik ultrasonik melakukan pekerjaan menurut prinsip efek piezoelektrik sebaliknya. Dalam imbas ini di saat listrik dipraktekkan pada materi piezoelektrik, ia mengalami deformasi fisik sepadan dengan muatan yang diterapkan. Rangkaian transduser ultrasonik diberikan di bawah ini.
Di sini, kristal kuarsa diposisikan di antara dua plat logam A dan B yang terhubung ke L3 utama transformator. Dari transformator primer merupakan secara induktif digabungkan ke osilator elektronik. Coil L1 dan L2, yang merupakan transformator sekunder, dihubungkan ke osilator elektronik.
Ketika baterai ON, Osilator menghasilkan pulsa tegangan bergantian frekuensi tinggi dengan frekuensi f = 1 ÷ (2Ï€√L1C1). Karena hal ini, ggl diinduksi dalam L3 yang ditransfer ke kristal kuarsa lewat plat A dan B. Karena imbas piezoelektrik yang bertentangan kristal mulai berkontraksi dan meluas secara alternatif sehingga bikin getaran mekanis.
Resonansi terjadi di saat frekuensi osilator elektronik sama dengan frekuensi alami kuarsa. Pada titik ini, kuarsa menciptakan gelombang ultrasonik longitudinal dengan amplitudo besar.
Aplikasi Transduser Piezoelektrik
- Karena materi piezoelektrik tidak sanggup mengukur nilai statis, ini khususnya digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan, dalam akselerometer, dan selaku pengangkat getaran.
- Mereka digunakan dalam seismograf untuk mengukur getaran dalam roket.
- Alat pengukur regangan untuk mengukur kekuatan, tekanan, getaran dll...
- Digunakan oleh industri otomotif untuk mengukur ledakan pada mesin.
- Ini digunakan dalam pencitraan ultrasonik dalam aplikasi medis.
Kelebihan dan Kekurangan Transduser piezoelektrik
Kelebihan dan kelemahan transduser piezoelektrik termasuk yang berikut ini.Kelebihan Transduser piezoelektrik
- Ini merupakan transduser aktif yakni mereka tidak membutuhkan daya eksternal untuk melakukan pekerjaan dan balasannya menciptakan sendiri.
- Respons frekuensi tinggi dari transduser ini bikin opsi yang bagus untuk banyak sekali aplikasi.
Kekurangan Transduser piezoelektrik
- Kondisi suhu dan lingkungan sanggup mensugesti sikap transduser.
- Mereka cuma sanggup mengukur pergantian tekanan alasannya merupakan itu tidak berkhasiat di saat mengukur parameter statis.
