O que é um transdutor piezelétrico?

Um transdutor piezelétrico é um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro aproveitando as propriedades piezoelétricas de certos cristais ou outros materiais. Quando um material piezoelétrico é submetido a tensão ou força, ele gera um potencial elétrico ou tensão proporcional à magnitude da força. Isso torna esse tipo de transdutor ideal como conversor de energia mecânica ou força em potencial elétrico.

A alta sensibilidade dos transdutores piezoelétricos os torna úteis em microfones, onde convertem pressão sonora em tensão elétrica, em balanças de precisão, em acelerômetros e detectores de movimento, e como geradores e detectores de ultrassom. Eles também são usados ​​em testes não destrutivos, gerando altas tensões e muitas outras aplicações que requerem detecção precisa de movimento ou força.

O efeito piezoelétrico também funciona ao contrário, pois uma tensão aplicada a um material piezoelétrico fará com que esse material dobre, estique ou deforme. Essa deformação geralmente é muito leve e proporcional à tensão aplicada, de modo que o efeito inverso oferece um método de movimento de precisão na microescala. Assim, um transdutor pode ser usado como um atuador para ajuste fino de instrumentos ópticos finos, lasers e microscópios de força atômica.

Esses dispositivos podem ser usados ​​tanto como sensores quanto como atuadores, por isso são conhecidos como transdutores, termo que se aplica a qualquer dispositivo capaz de converter uma forma de energia em outra. Como resultado, tanto os sensores piezoelétricos quanto os atuadores piezoelétricos estão incluídos neste título. O sensor converte energia mecânica em potencial elétrico e o atuador converte energia elétrica em força mecânica ou movimento.

A tensão gerada por transdutores piezoelétricos pode ser bastante alta, muitas vezes na casa dos milhares de volts, mas é breve e ocorre apenas quando o material é inicialmente deformado. Isso os torna úteis em isqueiros eletrônicos e acendedores de botão para fogões e churrasqueiras a gás. Nessas aplicações, pressionar um botão ativa um pequeno martelo acionado por mola, que atinge um material piezoelétrico, gerando tensão suficiente para causar um salto de arco elétrico entre os eletrodos expostos do ignitor.

Originalmente pensado para ser uma propriedade apenas de tipos específicos de cristais como quartzo e topázio, os avanços na ciência dos materiais resultaram na criação de polímeros e cerâmicas que também exibem propriedades piezoelétricas. Na verdade, o material piezelétrico mais comum em uso atualmente é o titanato de zirconato de chumbo cerâmico artificial, conhecido como PZT. Este material tem a capacidade de fornecer o dobro da tensão do quartzo sob uma determinada força.
Esses transdutores são simples, confiáveis ​​e muito robustos, razão pela qual são amplamente utilizados na indústria, medicina e trabalho aeroespacial. Eles não são afetados por campos eletromagnéticos externos, portanto, podem ser usados ​​em aplicações onde os sensores eletrônicos falhariam. Eles são estáveis ​​em uma ampla faixa de temperaturas, mas podem ser afetados pelo uso prolongado, como temperaturas elevadas.

Go up