Применение пьезокерамических элементов

1. Акустические системы
Тонкие дисковые пьезокерамические элементы применяются в:
- пьезозвонках малой мощности с мощностью звука до 85 дб;
- пьезосиренах с мощностью звука до 110 дб;
- излучателях для телефонии и в синтезаторах речи.
Колебания излучателя происходят в радиальном направлении под воздействием приложенного переменного электрического поля U ~ = 30 В с частотой от 0 до 5 кГц (рисунок 1, 2).

Радиальные колебания пьезоэлемента вызывают изгибные колебания металлической мембраны со звуковой частотой.

2. Генераторы напряжения
Для генераторов высокого электрического напряжения в пьезокерамических зажигалках применяются пьезоэлементы типа "столбик".
При сжатии пьезоэлемента силой ~ 150 кг генерируется постоянное электрическое напряжение величиной свыше 10 кВ. Под воздействием упругих сил пьезоэлемент после прекращения действия сил сжатия, возвращается в исходное состояние, генерируя при этом напряжение, равное первоначальному, но с обратным знаком (рисунок 3).

3. Датчики
Толстые дисковые пьезокерамические элементы применяются в датчиках для:
- расходомеров горячей и холодной воды;
- эхолотов и др. ультразвуковых приборов.
Принципиальная схема работы датчиков представлена на рисунке 4.

4. Актюаторы пластинчатые
Пьезопластины применяются в устройствах микроперемещений (например, в швейной промышленности).
На металлическую пластину наклеено 2 пьезопластины (триморф).
Под воздействием переменного электрического поля ультразвуковой частоты, металлическая пластина, закрепленная консольно, совершает изгибные колебания с УЗ частотой (рисунок 5).

5. Источники питания на базе пьезотрансформатора
Пьезопластины и многослойные пьезопакеты (однослойные и многослойные пьезотрансформаторы) применяются в высоковольтных источниках питания для приборов ночного видения, для устройств поджига газа, в электрошокерах, для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания.
На рисунке 6 представлена принципиальная схема работы пьезотрансформатора.
На входную часть пьезотрансформатора подается переменное напряжение Uвх. с резонансной частотой, которая определяется длиной трансформатора (L). С выходной части трансформатора снимается выходное напряжение Uвых.

На рисунке 7 представлен пример схемы включения пьезотрансформатора для поджига лампы подсветки дисплея.

Исходя из резонансной частоты пьезотрансформатора, разработчик источника питания рассчитывает генераторный контур.
Резонансная частота пьезотрансформатора определяется методом резонанса - антирезонанса по максимальному выходному напряжению Uвых. при подаче переменного напряжения на входную секцию пьезотрансформатора Uвх. Она составляет (20 - 90) кГц в зависимости от габаритов пьезотрансформатора.