En las industrias se dan distintos procesos que requieren de una medición precisa y exacta, donde el sensor piezoeléctrico es el instrumento ideal, pues además de ser versátil tiene la característica de ofrecer mediciones exhaustivas. Para conocer más sobre este importante dispositivo sigue leyendo este post.
Luego de la creación del primer sensor, se siguieron realizando estudios e investigaciones que dieron como origen la creación de nuevos dispositivos sensoriales, pero para la fabricación del sensor piezoeléctrico, previamente fue necesario estudiar la piezoelectricidad.
La piezoelectricidad es un efecto que se da en algunos cristales que, al ser sometidos a tensiones mecánicas, logran en su masa una polarización eléctrica, surgiendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.
Los primeros fenómenos de este tipo se conocieron en 1824, cuando David Brewster demostró efectos piezoeléctricos usando sal de La Rochelle.
A partir de ese momento y con la ayuda de los nuevos avances tecnológicos se fueron creando otros dispositivos basados en la teoría de la piezoelectricidad, entre ellos el sensor piezoeléctrico.
¿Qué es un sensor piezoeléctrico?
Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo basado en la teoría del efecto piezoeléctrico, el cual es utilizado para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas.
Los componentes básicos de un sensor piezoeléctrico son el material piezoeléctrico, placa de metal y los cables (positivo y negativo)
¿Cómo funciona un sensor piezoeléctrico?
El principio de funcionamiento se debe procesar el material para reordenar sus cargas, porque estas cargas inicialmente están desordenadas y es imposible generar electricidad. Para obtener propiedades piezoeléctricas, el material debe someterse a un fuerte campo eléctrico para secuenciar las cargas.
Siendo eliminado el campo eléctrico, la carga se liberará y cuando se aplique presión, la carga se reorganizará para provocar la carga deseada. Con estos sensores no debe exceder la temperatura máxima, mejor conocida como «temperatura de Curie», ya que por encima de la temperatura máxima, las cargas volverán a su estado inicial en un estado caótico, y estas cargas no se generarán.
Tipos de sensor piezoeléctrico
- Sensor piezoeléctrico de presión: Es utilizado para medir la presión de gases o líquidos y se clasifica dentro de dos tipos diferentes. De alta y baja impedancia.
- Sensor piezoeléctrico de fuerza: Es el instrumento ideal para medir la presión dinámica y fuerzas de tracción.
- Sensor piezoeléctrico tipo acelerómetro: Por lo general es utilizado para la medida de vibraciones en máquinas.
Hablemos de sus aplicaciones más comunes
La versatilidad de estos dispositivos permite que sean por aplicados en diferentes campos de la industria, así como en otras áreas como por ejemplo la medicina y para audios. A continuación mencionamos algunos casos donde han sido utilizados satisfactoriamente.
- Se utilizan para detección de golpes.
- Para medidores de espesor, sensor de flujo.
- Se utilizan sensores piezoeléctricos pasivos, micrófonos, acelerómetros, pastillas musicales, etc.
- Son compatibles para la obtención de imágenes por ultrasonido.
- Para mediciones ópticas, mediciones de micro movimiento, electroacústica, etc.
Características principales de los sensores piezoeléctricos
- La medición que ofrecen estos dispositivos es precisa y exacta
- Los sensores se pueden incorporar en herramientas y maquinaria como parte de su estructura, de modo que se puedan construir con sensores incorporados.
- puede manejar fuertes fuerzas de impacto y operar de manera efectiva a altas temperaturas,
- puede convertir la fuerza ejercida sobre él por compresión, impacto, aceleración o vibración en una señal eléctrica
En cuanto a las características técnicas tenemos:
- El rango de medida está sujeto a límites de medición.
- Sensibilidad S: Relación entre el cambio en la señal de salida ∆ y la señal que provocó el cambio ∆x. S = ∆y / ∆x.
- Otras particularidades de los sensores piezoeléctricos son un umbral de reacción, errores, tiempo de indicación.
Circuito del sensor piezoeléctrico
La resistencia (Ri) es la resistencia interna o resistencia del aislante. La inductancia se debe a la inercia del sensor. La capacitancia Ce es inversamente proporcional a la elasticidad del material del sensor. Para la respuesta adecuada del sensor, la carga y la resistencia a las fugas deben ser lo suficientemente grandes para que se guarden las frecuencias bajas.
Las mejores marcas
Son muchas las marcas que se han dado a la tarea de fabricar este tipo de dispositivo. A continuación mencionaremos las más reconocidas en el mercado internacional.
- Timesetl
- Icquanzx
- DollaTek
- Bnineteenteam
- Wangjun
- Wangyou
- Aritech
- Philips
Modelos disponibles en el mercado
- Sensor De Nubes Arduino Ceramica Piezoelectrica Sensor De Vibracion, Sensor De Vibracion
- WANGJUN Simular Kit de batería del Sensor piezoeléctrico analógica del Sensor de vibración de cerámica
- SeeedStudio Sensor de vibración piezoeléctrico
- Aritech GS110 - Sensor piezoeléctrico de rotura de cristales
- Grove ZiYun Vibration Sensor Piezoeléctrico
- Ddt E-Drum PRO Trigger - Conos para batería (5 unidades, sensor piezoeléctrico, (cono 3J)
- Cobeky Durable Sensor de vibración piezoeléctrico de cerámica 1PCS para microcontrolador Arduino
- Durable 10 Piezas de 35 mm Elementos piezoeléctricos zumbador Sirena Sensor Disparador Disco de Tambor