Sensores Piezoelectr Nicos

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ALUMNO:
CUCHIPARTE BRIAN

TEMA:
SENSOR PIEZOELÉCTRICOS

Investigue los siguientes temas:
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SENSORES PIEZOELÉCTRICOS
ACELERÓMETROS
CELULAS DE CARGA

En cada caso presente un resumen.

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SENSORES PIEZOELÉCTRICOS

Un sensor piezoeléctrico es un dispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico
para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturasen
señales eléctricas.
El efecto piezoeléctrico consiste en la aparición de una polarización eléctrica en
un material bajo la acción de un refuerzo. Es un efecto reversible de modo que
al aplicar una diferencia de potencial eléctrico entre dos caras de un material
piezoeléctrico, aparece una deformación.
La piezoelectricidad no debe confundirse con la ferroelectricidad, que es la
propiedad depresentar un momento eléctrico dipolar (espontaneo o inducido).
La descripción de la interrelación entre las magnitudes eléctricas y las
mecánicas en un material piezoeléctrico se hace mediante las denominadas
ecuaciones piezoeléctricas.

Dependiendo de cómo se corte el material piezoeléctrico, se obtienen tres
formas de operación diferentes: transversal, longitudinal o tangencial.

EfectoTransversal
Se aplica una fuerza a lo largo del eje neutro Y, los cambios son generados a
los largo del eje X, es decir perpendicular a la línea de fuerza. La cantidad de
carga, depende de las dimensiones geométricas del elemento piezoeléctrico,
respectivo. Para dimensiones a,b,c se aplica :
Cx = dxyFyb / a,
Donde a es la dimensión alineada con el eje Y, b está alineada con el eje que
genera la carga y des el correspondiente coeficiente piezoeléctrico.[3]
Efecto longitudinal
La cantidad de carga producida es directamente proporcional a la fuerza
aplicada y es independiente del tamaño y la forma del elemento piezoeléctrico.
Usando varios elementos mecánicamente en serie y eléctricamente en
paralelo, se puede conseguir aumentar la carga emitida. La carga resultante es:
Cx = dxxFxn,
Donde dxx es elcoeficiente piezoeléctrico para una carga en dirección X, carga
liberada por fuerzas aplicadas a lo largo del eje X (en pC/N). Fx es la carga
proporcionada en dirección X [N] y n corresponde al número de elementos en
el circuito.
Efecto Tangencial
Nuevamente las cargas producidas son estrictamente proporcionales a las
fuerzas aplicadas e independientes de la forma y el tamaño de los elementos.
Paran elementos mecánicamente en serie y eléctricamente en paralelo la
carga es:
Cx = 2dxxFxn.

APLICACIONES:
La aplicación del efecto piezoeléctrico a la detección de magnitudes mecánicas
está sujeta a una serie de limitaciones.
En primer lugar, la resistencia eléctrica que presentan los materiales
piezoeléctricos, si bien es muy grande en algunos casos, nunca es realmente
infinita, por lo que alaplicar un esfuerzo constante se generará inicialmente una
carga que inevitablemente será drenada al cabo de un cierto tiempo. Por lo
tanto, no hay respuesta en continua.

Un aspecto adicional de la respuesta frecuencial es que se presenta un pico de
resonancia muy fuerte, pues al aplicarles un esfuerzo mecánico variable la
única fuente de amortiguamiento es el propio rozamiento interno en elmaterial.
Esto obliga a trabajar siempre a frecuencias muy por debajo de la frecuencia de
resonancia mecánica.
Bajo estos principios mencionados, la limitación de aplicaciones de los
sensores piezoeléctricos es notable.

ACELERÓMETROS
Se denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir
aceleraciones. Esto no es necesariamente la misma que la aceleración de
coordenadas (cambio de lavelocidad del dispositivo en el espacio), sino que es
el tipo de aceleración asociada con el fenómeno de peso experimentado por
una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del
dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es
cuando un acelerómetro medirá un valor sentado en el suelo, ya que las masas
tienen un peso, a pesar de que no hay cambio de...