Kaasaegse elektroonika ja elektrotehnika üheks probleemiks on elektrivoolu muundamine mehaaniliseks liikumiseks ja vastupidi. See tekib mehaanilise liikumise ja elektrivoolu erineva olemuse tõttu. Selle probleemi lahendamiseks on erinevaid lähenemisviise, millest igaühel on oma seadmete klass. Järgmisena käsitletakse piesoelektrilist tehnikat.
Piesoelektrilise efekti olemus ja selle peamised omadused
Esimesed teated piesoelektrilise efekti kohta avaldasid vennad Curie Prantsusmaal 1880. aastal. Nad leidsid, et kvartsi ja mõnede muude kristalliliste materjalide mehaanilisel deformeerimisel rõhu, kokkusurumise, venitamise ja väände abil ilmub sellele elektrilaeng. Avastuse autorid nimetasid selliseid laenguid piesoelektriks kreeka sõnast "purustada". Vastavalt sellele määrati sellise omadusega materjalid piesoelektrikute rühma.
Piesoelektrilise efekti tähelepanuväärne kvaliteet on selle pööratavus, nagu on näidatud joonisel 1. Teisisõnu, mis tahes piesoelektriline materjal mitte ainult ei tekita rõhu all elektrilaengut, vaid hakkab elektriväljas viibides muutma ka selle mahtu.
Piesoelektrilisi seadmeid kasutatakse tänapäevases tehnoloogias laialdaselt. Seda hõlbustab:
- piesoelektriliste materjalide odavus, levimus ja töötlemise lihtsus;
- nende elektriliste ja mehaaniliste omaduste hea stabiilsus aja jooksul.
Vähetähtis pole asjaolu, et nii laengu enda kui ka mehaaniliste nihete suurus mõnel juhul piisab nende otseseks kasutamiseks ilma täiendavate võimenditeta.
Mõni rakendusala
Siin on vaid mõned näited piesoelektrilisest tehnoloogiast massiliseks kasutamiseks.
Käeshoitav pieso-tulemasin tuli massimüüki juba 70ndatel aastatel. eelmisel sajandil. Klahvile vajutamisel kristallile ilmuv elekter läheb elektroodidele, mille vahel tühjenedes hüppab säde ja süttib gaasi. Praegu on keskmise ja vanema mudeli gaasipliidid varustatud sisseehitatud elementidega, joonis 2.
Piesofilter on populaarne elektroonikas tänu sellele, et pieso-kristallil on mehaanilise süsteemina väga kõrge vibratsiooniline teenetemärk. Selle tulemusena võib see oluliselt vähendada filtri ribalaiust ja tõhusalt eraldada signaale üksteisest.
Kajalood kasutavad helisevate akustiliste lainete kiirgajana ja signaali vastuvõtjana kristalli. peegeldub igasugustest veealustest takistustest (põhi, kalad, triivpuu, allveelaev jne), pilt 3.
Telekaamerate teravustuselementide, optiliste signaalide elektroonilis-mehaanilised lülitid ja muud elemendid. Soodsad selle poolest, et nad loovad sirgjoonelise liikumise otse ilma pöörleva vahepealse muundamiseta.
Mobiiltelefoni sumisevad seadmed, mis vibreerivad kõnet vaikses režiimis.
Piezo-otsad tindiprinteritele, et kontrollida tindi paberile kandmist.