Piëzo-elektrische kristallen

Ida stelde deze vraag op 17 juli 2012 om 21:01.
Ik ben bezig met een profielwerkstuk bij het vak natuurkunde (vwo) over piëzo-elektrische kristallen. Ik wil een sensor maken met behulp van deze kristallen. Uit een keukenaansteker heb ik twee kristallen met een soort hefboompje gehaald. Met een volt-meter en met een meter op de computer heb ik de spanning gemeten. Beide meters zorgen ervoor dat de kristallen vrijwel meteen weer depolariseren, waardoor de spanning meteen wegebt. Er ontstaan spanningspieken als je het hefboompje en dus de kristallen indrukt, waar ik geen sensor mee kan maken. Zou ik dit wegebben kunnen voorkomen? Zou een Field-effect Transistor (FET) dit kunnen voorkomen? Alvast bedankt.

Reacties

JV op 19 juli 2012 om 17:55

Hallo Ida,

Piezo kristallen worden vaak gebruikt voor het meten van trillingen en andere snel veranderende signalen (geluid, vibratie in machines, etc). Hierbij is het wegebben geen probleem. Als ik het goed begrijp wil je een statische belasting meten?

Of een FET praktisch zou helpen vraag ik me af... Je hebt waarschijnlijk nog steeds lekstromen, die je spanning afbreken. Ander probleem is het hoge voltage dat je piezo kristal opwekt (je maakt immers een vonk met je aansteker, dus moet de spanning hoog zijn), over het algemeen zijn FETs daar niet zo blij mee.

Wat mogelijk een beter idee is, is om te proberen een trilling te meten. Bijvoorbeeld een stemvork. Of je kunt bijvoorbeeld een botsing meten. Via de computer kun je, als je meter snel genoeg is, deze trilling of botsing zichtbaar maken.

Succes in ieder geval!

Ida op 20 juli 2012 om 10:21

Hoi JV,

Bedankt voor je reactie. Ik wilde eerst inderdaad een statische belastig meten, maar na die snelle depolarisaties ben ik van dat plan afgestapt. Het probleem is dat ik op internet alleen maar lees over het verband tussen de mate van indrukken en de spanning. Dith heb ik nog niet gevonden. Als je de FET beschermt met hoge weerstand (schema's grnoeng op internet mom een FET te maken),  zou hij dan misschien wel preziezer kunnen meten of weet je dat niet?

JV op 20 juli 2012 om 14:40

Hallo Ida,

Je voltage is hoog, dus je kunt in principe direct meten. Waarschijnlijk moet je het zelfs wat reduceren. Belangrijk is snel genoeg te kunnen meten, zodat je de piek goed zichtbaar maakt.

Een buffer toevoegen (FET, opamp, of iets dergelijks) kan in veel gevallen inderdaad je signaal verbeteren, omdat je de uitgangsimpedantie kunt verlagen en je signaal kunt versterken indien nodig. Bij een piezo-microfoon, waar je voltage een stuk lager is, is een buffer/versterker nodig.

Ik zou niet meteen weten wat de beste oplossing is in jouw experiment, gezien het hoge voltage en de korte tijdsduur. Ik zou adviseren gewoon te proberen, eerst zonder FET, dan met en kijk of het resultaat oplevert. De kans is groot dat je FET het niet overleeft, maar als dit geen probleem is dan is het het proberen waard. Electronica is over het algemeen goedkoop.

Nog even ter overvloede: als je de piezo uit een aansteker op een PC aansluit, zorg ervoor dat de analoog-naar-digitaal converter het voltage aankan. Vraag je docent, of de eigenaar van de PC en converter om advies.

Heb je overigens al een schatting gemaakt van het geleverde voltage van je piezo? (hint: doorslagspanning lucht)

 

kees op 23 november 2012 om 19:45

Ida , begrijp ik , als 54-jarig vwo-fossiel , hieruit dat die piëzo-elektrische kristallen trillingen oftewel geluid omzetten in een soort van gelijkstroompje .

Jan op 23 november 2012 om 20:00

Dag Kees,

Of Ida je vraag nog leest is twijfelachtig na enkele maanden, daarom antwoord ik maar:

Ja. (al zal een trilling -heen en weer gaande beweging- eerder tot een wisselstroompje leiden)

De vervorming van een kristal kan leiden tot ongelijk verdeelde lading binnen dat kristal. Ongelijk verdeelde lading betekent een spanning, vaak een hóge spanning, tussen de twee uiteinden van het kristal.

zie voor een idee:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:SchemaPiezo.gif

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft vijf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)