Piesoelekter: erinevus redaktsioonide vahel
P pisitoimetamine using AWB |
|||
1. rida: | 1. rida: | ||
[[Pilt:SchemaPiezo.gif| |
[[Pilt:SchemaPiezo.gif|pisi|Elektripinge tekkimine piesokristalli surumisel]] |
||
'''Piesoelekter''', ka '''piesoelektriline efekt''' ehk '''piesoefekt''' (kreeka keeles ''piezo'' 'rõhun') on teatava materjali, näiteks [[kvartskristall]]i ‒ piesokvartsi ‒ omadus, mille puhul tema kokkusurumisel tekib kokkusurutavate tahkude vahel [[pinge (elekter)|elektripinge]] tingituna dielektrilisest [[polarisatsioon]]ist, s.o erinimeliste [[elektrilaeng]]ute suunatud nihkumisest. |
'''Piesoelekter''', ka '''piesoelektriline efekt''' ehk '''piesoefekt''' (kreeka keeles ''piezo'' 'rõhun') on teatava materjali, näiteks [[kvartskristall]]i ‒ piesokvartsi ‒ omadus, mille puhul tema kokkusurumisel tekib kokkusurutavate tahkude vahel [[pinge (elekter)|elektripinge]] tingituna dielektrilisest [[polarisatsioon]]ist, s.o erinimeliste [[elektrilaeng]]ute suunatud nihkumisest. |
||
On võimalik ka piesoelektriline pöördefekt ‒ mehaaniline deformatsioon elektrivälja mõjul; seega kui kvartskristalli vastastahkude vahele rakendada elektripinge, muutub nende tahkude vahekaugus. |
On võimalik ka piesoelektriline pöördefekt ‒ mehaaniline deformatsioon elektrivälja mõjul; seega kui kvartskristalli vastastahkude vahele rakendada elektripinge, muutub nende tahkude vahekaugus. |
||
==Piesoelektrilised materjalid== |
==Piesoelektrilised materjalid== |
||
Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute [[polarisatsioon]]i sobivale suunale kristalli [[sümmeetria |
Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute [[polarisatsioon]]i sobivale suunale kristalli [[sümmeetria]]telgede suhtes. Kvartskristallist paremate piesoelektriliste omadustega on [[liitiumniobaat]]- ja [[galliumortofosfaat]]-[[monokristall]]id, millest valmistatakse temperatuurstabiilseid ja kaovaeseid resonaatorelemente. |
||
Enamik [[täitur |
Enamik [[täitur]]elementidena kasutavaid piesoelektrilisi komponente valmistatakse polükristallilistest piesokeraamilistest materjalidest ehk piesokeraamikast: kõrgepingelised komponendid pliitsirkonaattitanaadist (PZT) ja madalpingelised pliimagneesiumniobaadist (PMN). |
||
==Rakendusnäiteid== |
==Rakendusnäiteid== |
||
Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades [[tajur]]ite ja [[täitur]]itena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris. Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste [[integraalkomponent |
Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades [[tajur]]ite ja [[täitur]]itena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris. Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste [[integraalkomponent]]ide ([[MEMS]]) kujul. |
||
===Piesotajurid === |
===Piesotajurid === |
||
{{vaata|piesoandur}} |
{{vaata|piesoandur}} |
||
16. rida: | 16. rida: | ||
*mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks [[Signaal (tehnika)|helisagedussignaaliks]], näiteks [[kitarr]]i [[helipea]]s; |
*mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks [[Signaal (tehnika)|helisagedussignaaliks]], näiteks [[kitarr]]i [[helipea]]s; |
||
*õhurõhu muutuse muundamiseks elektrisignaaliks, näiteks [[mikrofon|piesomikrofonis]] ehk kristallmikrofonis; |
*õhurõhu muutuse muundamiseks elektrisignaaliks, näiteks [[mikrofon|piesomikrofonis]] ehk kristallmikrofonis; |
||
[[Pilt:Piezo.jpg|pisi| |
[[Pilt:Piezo.jpg|pisi|Piesosumisti]] |
||
===Piesotäiturid === |
===Piesotäiturid === |
||
Piesotäiturid talitlevad piesoelektrilise pöördefekti alusel; neid kasutatakse: |
Piesotäiturid talitlevad piesoelektrilise pöördefekti alusel; neid kasutatakse: |
||
*piesokeraamilisest materjalist düüsidena tindiprinteris tindi imemiseks ja pritsimiseks; |
*piesokeraamilisest materjalist düüsidena tindiprinteris tindi imemiseks ja pritsimiseks; |
||
*piesokeraamikast valjuhääldina, s.o elektrisignaali muundamiseks harilikult kindla sagedusega ‒ vahemikus 1…5 |
*piesokeraamikast valjuhääldina, s.o elektrisignaali muundamiseks harilikult kindla sagedusega ‒ vahemikus 1…5 kHz ‒ signaaltooniks [[summer]]is ehk sumistis; |
||
*ultraheli allikana piesokristalli resonantsisagedusel; |
*ultraheli allikana piesokristalli resonantsisagedusel; |
||
*arvuti väljundseadmes kuvari tähemärkide esitamiseks [[braille kiri|pimedate kirja]] märkidena, mille punktid kerkivad nende pingestamisel esile loetavatele märkidele vastavas kombinatsioonis; |
*arvuti väljundseadmes kuvari tähemärkide esitamiseks [[braille kiri|pimedate kirja]] märkidena, mille punktid kerkivad nende pingestamisel esile loetavatele märkidele vastavas kombinatsioonis; |
||
28. rida: | 28. rida: | ||
*[[Kristallostsillaator]]is tekitab elektrivõnkumisi [[resonaator]]elemendina toimiv [[kvarts]][[kristall]]. Võnkumiste genereerimiseks läheb siin vaja nii piesoefekti kui ja piesoelektrilist pöördefekti. |
*[[Kristallostsillaator]]is tekitab elektrivõnkumisi [[resonaator]]elemendina toimiv [[kvarts]][[kristall]]. Võnkumiste genereerimiseks läheb siin vaja nii piesoefekti kui ja piesoelektrilist pöördefekti. |
||
*[[Pinnalainefilter|Pinnalainefiltris]] tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks. |
*[[Pinnalainefilter|Pinnalainefiltris]] tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks. |
||
[[Pilt:Piezo Transformer.svg|pisi |
[[Pilt:Piezo Transformer.svg|pisi|Piesoelektriline trafo ja selle aseskeem<br/>(''U''<sub>p</sub> ‒ primaarpinge; ''U''<sub>s</sub> ‒ sekundaarpinge)]] |
||
*Tulemasinas kasutatakse sädemetekitajana (traditsioonilise tulemasinakivi asemel) piesoelementi. Masina klõpsamisel annab surve alt vabanenud vedru oma tõukuriga tugeva löögi PZT-elemendile, tekitades selles kuni 15-kilovoldise kõrgepingeimpulsi; selle impulsi põhjustatud säde elektroodide vahel süütab tulemasina balloonist samal ajal väljuva gaasi. Seega vaadeldaval juhul töötab piesoelement piesoelektrilise efekti alusel täiturina. |
*Tulemasinas kasutatakse sädemetekitajana (traditsioonilise tulemasinakivi asemel) piesoelementi. Masina klõpsamisel annab surve alt vabanenud vedru oma tõukuriga tugeva löögi PZT-elemendile, tekitades selles kuni 15-kilovoldise kõrgepingeimpulsi; selle impulsi põhjustatud säde elektroodide vahel süütab tulemasina balloonist samal ajal väljuva gaasi. Seega vaadeldaval juhul töötab piesoelement piesoelektrilise efekti alusel täiturina. |
||
*Kolme elektroodiga keraamiline (PZT) piesoresonaator on kasutusel piesoelektrilise transformaatorina, näiteks kõrge pinge tekitamiseks [[LCD]]-kuvarite tagantvalgustuse [[luminofoorlamp|luminofoortorude]] kiirsüütelülituses. Transformaatori ükekandesuhte ''U''<sub>p</sub>/''U''<sub>s</sub> määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus. |
*Kolme elektroodiga keraamiline (PZT) piesoresonaator on kasutusel piesoelektrilise transformaatorina, näiteks kõrge pinge tekitamiseks [[LCD]]-kuvarite tagantvalgustuse [[luminofoorlamp|luminofoortorude]] kiirsüütelülituses. Transformaatori ükekandesuhte ''U''<sub>p</sub>/''U''<sub>s</sub> määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus. |
||
==Välislingid== |
==Välislingid== |
||
{{Commons|Category:Piezoelectricity}} |
{{Commons|Category:Piezoelectricity}} |
||
*[http://mateeriaharutus.blogspot.com/2011/07/piesoelektriline-efekt.html Piesoelektriline efekt] |
*[http://mateeriaharutus.blogspot.com/2011/07/piesoelektriline-efekt.html Piesoelektriline efekt] |
||
[[Kategooria:Elektrotehnika]] |
[[Kategooria:Elektrotehnika]] |
Redaktsioon: 31. märts 2019, kell 12:11
Piesoelekter, ka piesoelektriline efekt ehk piesoefekt (kreeka keeles piezo 'rõhun') on teatava materjali, näiteks kvartskristalli ‒ piesokvartsi ‒ omadus, mille puhul tema kokkusurumisel tekib kokkusurutavate tahkude vahel elektripinge tingituna dielektrilisest polarisatsioonist, s.o erinimeliste elektrilaengute suunatud nihkumisest.
On võimalik ka piesoelektriline pöördefekt ‒ mehaaniline deformatsioon elektrivälja mõjul; seega kui kvartskristalli vastastahkude vahele rakendada elektripinge, muutub nende tahkude vahekaugus.
Piesoelektrilised materjalid
Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute polarisatsiooni sobivale suunale kristalli sümmeetriatelgede suhtes. Kvartskristallist paremate piesoelektriliste omadustega on liitiumniobaat- ja galliumortofosfaat-monokristallid, millest valmistatakse temperatuurstabiilseid ja kaovaeseid resonaatorelemente.
Enamik täiturelementidena kasutavaid piesoelektrilisi komponente valmistatakse polükristallilistest piesokeraamilistest materjalidest ehk piesokeraamikast: kõrgepingelised komponendid pliitsirkonaattitanaadist (PZT) ja madalpingelised pliimagneesiumniobaadist (PMN).
Rakendusnäiteid
Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades tajurite ja täituritena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris. Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste integraalkomponentide (MEMS) kujul.
Piesotajurid
- Pikemalt artiklis piesoandur
Piesotajurid (piesoandurid) talitlevad piesoelektrilise efekti alusel; neid kasutatakse:
- mehaaniliste deformatsioonide mõõtmiseks peamiselt jõuanduris, rõhuanduris ja kiirendusanduris;
- mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks helisagedussignaaliks, näiteks kitarri helipeas;
- õhurõhu muutuse muundamiseks elektrisignaaliks, näiteks piesomikrofonis ehk kristallmikrofonis;
Piesotäiturid
Piesotäiturid talitlevad piesoelektrilise pöördefekti alusel; neid kasutatakse:
- piesokeraamilisest materjalist düüsidena tindiprinteris tindi imemiseks ja pritsimiseks;
- piesokeraamikast valjuhääldina, s.o elektrisignaali muundamiseks harilikult kindla sagedusega ‒ vahemikus 1…5 kHz ‒ signaaltooniks summeris ehk sumistis;
- ultraheli allikana piesokristalli resonantsisagedusel;
- arvuti väljundseadmes kuvari tähemärkide esitamiseks pimedate kirja märkidena, mille punktid kerkivad nende pingestamisel esile loetavatele märkidele vastavas kombinatsioonis;
- ajamelementidena piesomootoreis.
Muid rakendusi
- Kristallostsillaatoris tekitab elektrivõnkumisi resonaatorelemendina toimiv kvartskristall. Võnkumiste genereerimiseks läheb siin vaja nii piesoefekti kui ja piesoelektrilist pöördefekti.
- Pinnalainefiltris tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks.
- Tulemasinas kasutatakse sädemetekitajana (traditsioonilise tulemasinakivi asemel) piesoelementi. Masina klõpsamisel annab surve alt vabanenud vedru oma tõukuriga tugeva löögi PZT-elemendile, tekitades selles kuni 15-kilovoldise kõrgepingeimpulsi; selle impulsi põhjustatud säde elektroodide vahel süütab tulemasina balloonist samal ajal väljuva gaasi. Seega vaadeldaval juhul töötab piesoelement piesoelektrilise efekti alusel täiturina.
- Kolme elektroodiga keraamiline (PZT) piesoresonaator on kasutusel piesoelektrilise transformaatorina, näiteks kõrge pinge tekitamiseks LCD-kuvarite tagantvalgustuse luminofoortorude kiirsüütelülituses. Transformaatori ükekandesuhte Up/Us määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus.
Välislingid
Pildid, videod ja helifailid Commonsis: Piesoelekter |