La série PZT-5 est utilisée dans les applications de capteurs et se caractérise par ses facteurs de couplage élevés, ses constantes de charge élevées et ses faibles valeurs Q mécaniques. Applications des transducteurs piézo-céramiques- Capteurs de distance
- Capteurs d'accélération
- Mesure de débit
- Alarmes antivol
- Aides au stationnement
- Capteurs de niveau
- Capteurs de cliquetis
- Transducteurs d'air à ultrasons
- Protection de la propriété
- Prises de son
Applications de capteurs avec composants piézo-céramiques
Capteurs de distance à ultrasons
Un disque piézo-céramique envoie une courte onde aérienne ultrasonore en direction de l'objet dont la distance doit être mesurée. L'onde sonore est réfléchie par cet objet et reçue à nouveau par la même pièce piézo-céramique. La partie piézo-céramique fonctionne ici en émetteur et récepteur (mode multiplex temporel). La partie piézo-céramique a normalement une couche d'adaptation du côté rayonnant pour adapter l'impédance acoustique du transducteur à celle de l'air. La fréquence utilisée par le transducteur (mode résonance) dépend ici de la plage souhaitée et de la résolution. Plus la fréquence est élevée, plus la résolution est élevée et plus la portée est courte, et vice versa. Si la longueur d'onde résultant de la fréquence est grande par rapport à la taille du transducteur, le résultat est un rayonnement de forme sphérique du front d'onde. Si la longueur d'onde est plus courte que le transducteur, il est rayonné droit (dans un angle proche). Un rayonnement dirigé est souhaité dans presque tous les cas. Les distances que l'on peut raisonnablement mesurer à l'aide de ces systèmes sont comprises entre 0,25 m et 10 m. Cette application peut être utilisée à diverses fins dans l'automatisation industrielle, par exemple, pour la mesure de distance, comme moniteur de limite ou comme compteur (un objet est enregistré chaque fois qu'il passe dans la plage de mesure). Conception : Disque rond Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Capteurs d'accélération
Une plaque de capteur piézo-céramique transforme les fluctuations de pression dynamiques en signaux électriques, qui peuvent ensuite être traités en conséquence. La fluctuation de pression est générée par une masse sismique couplée à la partie piézo-céramique, qui applique une force sur le disque piézo-céramique lorsque l'ensemble du système est accéléré. Ce système est utilisé par exemple dans les machines d'équilibrage dynamique des roues où chaque déséquilibre de la roue génère un signal dans la partie piézo-céramique. Il est alors possible de détecter et de quantifier tout déséquilibre des roues de la voiture en quelques secondes et de positionner les contrepoids appropriés. Designs : Disque rond, plaque rectangulaire, anneau Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Mesure du débit
Dans la mesure du débit par ultrasons, une distinction est faite entre deux principes de mesure différents : l'effet Doppler et l'analyse du temps d'onde progressive. Dans les deux cas, un transducteur piézo-céramique positionné sur la paroi du tube génère des ondes ultrasonores, qui sont ensuite transmises dans le liquide en diagonale par rapport au sens d'écoulement. Le Doppler évalue le décalage de fréquence des ondes ultrasonores, qui sont réfléchies par les particules parasites dans le liquide. Plus la vitesse d'écoulement du liquide est grande, plus le décalage de fréquence entre le front d'onde rayonné et le front d'onde réfléchi est important. Un seul transducteur piézo émettant et recevant à des moments différents est nécessaire pour cette méthode de mesure. Le principe du temps d'onde progressive utilise toujours deux transducteurs piézo-céramiques positionnés décalés par rapport à la direction du flux. Ils envoient ou reçoivent alternativement des paquets d'ondes ultrasonores en forme d'impulsion dans le sens inverse et dans le sens du flux. Dans chaque cas, il y a une superposition de vitesse de propagation du son et de vitesse d'écoulement. La vitesse d'écoulement est alors proportionnelle à la valeur réciproque de la différence de temps de propagation dans et en sens inverse du sens d'écoulement. L'avantage de cette méthode de mesure est que la mesure est indépendante de la vitesse de propagation du son et donc également du milieu. Cela permet de mesurer à la fois des liquides et des gaz. Conception : Disque rond Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Alarmes antivol et protection des biens
Les transducteurs piézo-céramiques sont utilisés de multiples façons dans les systèmes d'alarme antivol. Pour la protection de la pièce, des capteurs de mouvement à ultrasons sont utilisés dans lesquels un transducteur piézo-céramique envoie des impulsions ultrasonores puis capte à nouveau les ondes réfléchies. Chaque entrée dans la pièce ainsi que chaque mouvement à l'intérieur de la pièce est détecté. Pour la protection de la propriété, de petites plaques de détection sont montées sur la propriété à sécuriser (par exemple sur la vitre du magasin). Ces capteurs captent le bruit solidien et le transforment en signaux électriques. Les sons et vibrations provoqués par les outils de l'intrus suffisent à déclencher l'alarme au tout début de la tentative d'effraction. Designs : Disque rond, plaque rectangulaire ou carrée Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Aides au stationnement
Un transducteur piézo-céramique émet une courte impulsion ultrasonore, qui est réfléchie par un obstacle avant d'être à nouveau reçue par le même transducteur piézo. Le temps de propagation de l'onde est utilisé pour calculer la distance à l'obstacle. Des capteurs de ce type sont utilisés par exemple dans les camions pour la détection exacte de la distance à la rampe de chargement lorsque le conducteur recule, ou comme aides au stationnement dans les voitures particulières. Designs : Disque rond, en partie avec métallisation enveloppante Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Capteurs de niveau – Mesure par transducteur immergé
Les capteurs de niveau sont généralement divisés en deux systèmes de mesure différents : la mesure du temps de propagation d'un signal ultrasonore aéroporté réfléchi par des transducteurs piézo-céramiques d'une part, et la mesure du transducteur immergé par des capteurs piézo-céramiques d'autre part. La fréquence de résonance d'un diapason en métal est excitée par une petite plaque piézo-céramique. Cette fréquence de résonance propre dépend du milieu environnant. Si par exemple le diapason est immergé dans un liquide ou une poudre, la fréquence de résonance du système va changer. Ce changement de fréquence est détecté par l'électronique d'évaluation. L'inconvénient de ce système est qu'aucune mesure analogique n'est possible. Le capteur indique uniquement s'il a dépassé ou n'a pas atteint un certain niveau. Cet inconvénient peut être surmonté en positionnant plusieurs de ces capteurs à des niveaux différents dans le réservoir. L'avantage du système est que la substance existante est détectée de manière très fiable et que le capteur est largement insensible aux interférences. Motifs : Disque rond, anneaux perforés autres formes spéciales Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51 Capteurs de cliquetis
Un capteur de cliquetis se compose d'un anneau piézo-céramique, d'une masse sismique et d'électrodes de contact. L'unité complète est fixée au bloc moteur à un endroit approprié. Les vibrations du moteur accélèrent le capteur de cliquetis et la masse sismique génère une force sur l'anneau piézo-céramique. L'anneau génère alors un signal électrique équivalent aux vibrations dans une large gamme de fréquences. Si le moteur commence à [cogner" en raison d'une essence à faible indice d'octane ou de conditions de fonctionnement changeantes, le signal est détecté par l'électronique d'évaluation et la cartographie d'allumage est réajustée en conséquence. Cette gestion intelligente du moteur permet une combustion très proche de la limite de cliquetis, ce qui réduit finalement la consommation de carburant. Motifs : Anneau, disque rond Matériaux : PZTS8-7, PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Transducteurs d'air à ultrasons
Un transducteur piézo-céramique émet une courte impulsion ultrasonore, qui est réfléchie par un obstacle avant d'être à nouveau reçue par le même transducteur piézo. La distance entre l'émetteur et l'obstacle peut être calculée à partir du temps de transit du faisceau. De tels capteurs sont utilisés dans les équipements, l'ingénierie mécanique et la construction d'usines. Designs : Disques ronds, en partie avec métallisation enveloppante Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
Pick-up pour l'industrie de la musique
De petites plaques de capteurs piézo-céramiques, par exemple montées dans le chevalet des guitares sous les cordes, captent les vibrations générées par les cordes et les convertissent en signaux électriques. Ces signaux peuvent ensuite être déformés, amplifiés ou enregistrés électroniquement – une solution qui a eu un impact durable sur la musique rock et pop. Les piézo-céramiques agissent comme un capteur de vibrations, ce qui signifie qu'elles peuvent être utilisées dans presque tous les instruments de musique. Designs : Disque rond, assiette rectangulaire, assiette carrée Matériaux : PZT-51, PSnN-5, PLiS-51
