Transductor piezoeléctrico: principio de funcionamiento y aplicaciones

«Descubre el fascinante mundo de los transductores piezoeléctricos y cómo su principio de funcionamiento revoluciona múltiples industrias. Desde dispositivos electrónicos hasta tecnología médica, estas pequeñas maravillas son clave en numerosas aplicaciones. Acompáñanos en este artículo donde exploraremos su funcionamiento, ventajas y campos de uso. ¡Prepárate para sorprenderte con la increíble versatilidad de los transductores piezoeléctricos!»

El transductor piezoeléctrico convierte el movimiento mecánico en una señal eléctrica y viceversa. Discutiremos el principio de funcionamiento del transductor piezoeléctrico en este artículo.

Los diversos tipos de transductores están disponibles hoy en día. Un transductor es un dispositivo simple que convierte una forma de cantidad física en una señal eléctrica. La señal eléctrica producida por el transductor piezoeléctrico se utiliza para conocer la cantidad o amplitud de la fuerza o cantidad física aplicada al transductor.


Tendremos una discusión detallada sobre uno de esos tipos de transductor llamado transductor piezoeléctrico. Un transductor piezoeléctrico convierte la fuerza o presión aplicada sobre su superficie en una salida eléctrica.

Transductor piezoeléctrico: principio de funcionamiento y aplicaciones

Principio de funcionamiento del transductor piezoeléctrico

Un transductor piezoeléctrico utiliza el principio del efecto piezoeléctrico. Por lo tanto, el nombre es un transductor piezoeléctrico. El efecto piezoeléctrico es el efecto en el que cuando se aplica fuerza o presión sobre la superficie de cierto material, se recibe una salida eléctrica en forma de voltaje eléctrico de las otras dos superficies. El voltaje producido es función de la fuerza o presión aplicada. Debido a que un transductor piezoeléctrico produce la salida en forma de voltaje eléctrico, un transductor piezoeléctrico es un tipo de transductor eléctrico.


Cuando no se aplica fuerza o presión al transductor piezoeléctrico, el voltaje eléctrico de salida producido también es 0, es decir, no se produce salida.

Transductor piezoeléctrico: principio de funcionamiento y aplicaciones

De las siguientes dos figuras, es muy claro que la aplicación de fuerza o presión produce un voltaje. Ahora, si miramos ambas imágenes, podemos ver una gran diferencia. La diferencia está en la aplicación de la fuerza o dirección de la presión.

La siguiente imagen muestra la polaridad del voltaje cuando la fuerza de tracción se aplica a un sensor piezoeléctrico.

Transductor piezoeléctrico: principio de funcionamiento y aplicaciones

La siguiente imagen muestra la polaridad del voltaje cuando se aplica una fuerza de compresión a un sensor piezoeléctrico.

Transductor piezoeléctrico: principio de funcionamiento y aplicaciones

A veces lo llamamos compresión y tensión. Así como hay un cambio en la dirección de la fuerza o presión, hay un cambio en la polaridad del voltaje eléctrico producido. La magnitud del voltaje eléctrico producido depende de la magnitud de la fuerza o presión aplicada. A medida que aumenta la cantidad de fuerza o presión aplicada, también se observa un aumento en la magnitud del voltaje eléctrico de salida. Si bien hay una disminución en la cantidad de fuerza o presión aplicada, el voltaje eléctrico de salida también disminuye. Esto significa que cuanto mayor sea la cantidad de fuerza o presión, mayor será el voltaje de salida y viceversa.

Algo muy importante a tener en cuenta aquí es que el transductor piezoeléctrico proporciona voltaje eléctrico de salida solo para cambios en la fuerza o la presión. Una vez que la fuerza o presión es estable, aunque también sea de alto valor, no se produce tensión eléctrica de salida.

El voltaje eléctrico de salida producido por el transductor piezoeléctrico es tan pequeño que este pequeño voltaje eléctrico no puede utilizarse directamente. Es necesario un circuito para amplificar estos voltajes eléctricos de salida. El circuito utilizado para amplificar el voltaje eléctrico producido por el transductor piezoeléctrico es el circuito amplificador que es muy famoso y está fácilmente disponible en los mercados.

¿Ha oído hablar de transductores ultrasónicos disponibles en el mercado? Producen ondas ultrasónicas cuando le damos un voltaje eléctrico al transductor ultrasónico. Entonces, ¿cómo se producen estas ondas?

Las ondas del transductor ultrasónico se producen porque un transductor piezoeléctrico está presente en el circuito del transductor ultrasónico.

La forma del transductor piezoeléctrico cambia cuando hay un cambio en el voltaje eléctrico aplicado en la superficie del transductor piezoeléctrico. Este efecto es el inverso del efecto piezoeléctrico. En resumen, el transductor piezoeléctrico funciona en ambos sentidos. Cuando se les da fuerza o presión, se produce un voltaje eléctrico y cuando se les da voltaje eléctrico como entrada, se observa un cambio de forma. El transductor piezoeléctrico se utiliza en ambos sentidos en muchas aplicaciones en nuestra vida cotidiana.

El transductor piezoeléctrico consta de un cristal de cuarzo que se compone de SiO2, es decir, dióxido de silicio o titanato de bario, titanato de circonio de plomo (PZT) o sal de Rochelle.

Aplicación de transductor piezoeléctrico

  1. Los auriculares que usamos para escuchar canciones o mirar videos usan un transductor piezoeléctrico. El transductor piezoeléctrico produce ondas de sonido como salida para una señal eléctrica dada del teléfono móvil.
  2. En el campo de la medicina moderna, la imagen ultrasónica utiliza el transductor piezoeléctrico.
  3. Un sismógrafo que mide vibraciones, hace uso de un transductor piezoeléctrico.
  4. En las carreteras, se colocan transductores piezoeléctricos. Siempre que hay algún movimiento en la carretera se producen vibraciones. Esta vibración es una entrada para el transductor piezoeléctrico y se recolecta un voltaje eléctrico usando esto.
  5. Los transductores piezoeléctricos también se utilizan para la medición dinámica de la presión y la medición dinámica de la vibración.
  6. En las industrias para conocer la fuerza o presión variable se utilizan transductores piezoeléctricos.

Ventajas de los transductores piezoeléctricos

  1. Los transductores piezoeléctricos son un tipo de transductores activos y, por lo tanto, no necesitan suministro eléctrico para su funcionamiento.
  2. Los transductores piezoeléctricos tienen una buena respuesta de alta frecuencia y, por lo tanto, los transductores piezoeléctricos se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones debido a su rápida respuesta.
  3. Los sensores piezoeléctricos son de tamaño compacto, lo que es muy beneficioso al diseñar circuitos pequeños.

Limitaciones de los transductores piezoeléctricos

  1. Los transductores piezoeléctricos no se pueden utilizar para aquellas aplicaciones que tienen fuerzas estáticas.
  2. La salida del transductor piezoeléctrico también se ve afectada por el cambio de temperatura.
  3. Un circuito externo para amplificar la salida del transductor piezoeléctrico
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