Piezoelektrik Hakkında Her Şey



Piezoelektrik Nedir?

Piezoelektrik halk arasında fazla bilinmeyen, fakat son günlerde adını fazlaca duyuran bir enerji türlerinden biridir.  İki tane zıt kutuplu (+) ve (-)  iletken maddenin, pozitif ve negatif şekildeki malzemenin arasında olan malzemenin, sıkıştırılmış yalıtkan (Piezoelektrik kristaller) malzemelerin üzerine basınç uygulanması ile oluşan bir elektrik enerjisi türüdür. Üretilen enerji, genellikle üzerine uygulanan mekanik enerjinin kuvvetinin şiddetine göre doğru orantıda elektrik üretmektedir.

Piezoelektrik Depolama Alanında Kullanılan Maddeler

 

 En fazla tercih edilen Piezoelektrik kristal  malzemeleri  arasında başta gelen kuvarstır. Bazı seramikler başta Rochelle tuzları olmak üzere,

  • Baryum
  • Titanat
  • Kurşun
  • Zirkonat
  • Titanat
  • Potasyum
  • Sodyum
  • Niobat

Gibi katı haldeki maddeler de aynı potansiyeli gösterir.  Kristallerin titreşim frekansı ve titreşim aralığı,  ürettiği voltaj Kristallerin kesiliş ve uygulanış şekilleri, yüzey işlemleriyle de yakından ilgilidir. Bu enerji türünün aslına bakıldığında basınç odaklı olduğu gözükmektedir. Zaten ‘’piezo’’ kelimesi de Yunanca anlamına bakıldığında da basınç anlamına gelmektedir. Çakmak örneğinden de anlayacağımız gibi, basınç uyguladığımızda otaya çıkan ateş mekanizmasında piezoelektronik enerjisi ortaya çıkıyor. Kullanımı diğer enerji türleri kadar bilinmiyor. Fakat birçok kullandığımız malzeme de bu elektrik türüne rastlamamız da mümkün. Şu sn çok fazla tercih etmediğimiz bu enerji türü, gün geçtikçe bilim adamları tarafından geliştirilmektedir.

Piezoelektrik Hoparlör Örnek Verilebilir

Yukarıda anlattığımız gibi basınç temelli oluşan enerjiler Piezoelektrik enerjisine örnekti. Piezoelektrik Hoparlör sisteminde görüldüğü üzere; Sesin yaptığı basınç ile çalışıyor ve böylece takılı olduğu elektronik cihazdaki sesi duyuyoruz.

Piezoelektrik etki günlük yaşamda ve endüstride çok yaygın bir şekilde kullanılmaya başlamıştır. Aşağıda saydığımız ve pek bilmediğimiz farklı alanlarda da kullanım örnekleri görülebilir.

Otomotiv Endüstrisi: Airbag ( hava yastığı )  sensörleri, hava akışı sensörleri, alarmlar, yakıt püskürtücüleri, emniyet kemeri uyarıcıları, park sensörleri gibi, daha çok temas durumunda bizi uyaran yerlerde kullanılmaktadır.

Bilgisayarlar: Disk sürücüleri, mürekkepli ve püskürtmeli yazıcılar

Medikal Sistemler: Tek kullanımlık hasta monitörleri, son zamanlarda en çok kullanılan ultrasonik görüntüleme

Askeri Sistemler: Askeriye de olmazsa olmaz olan,  Derinlik algılayıcılar, güdüm ve bulmaya yardımcı iletim sistemleri, hidrofon, sonar sistemler

Tüketici Elektroniği: Çakmaklar, derinlik bulucular, mücevher temizleyiciler, müzik enstrümanları, nemlendiriciler başta olmak üzere günlük kullandığımız bazı malzemeler.

Piezoelektrik Sensörleri

Piezoelektrik sensörleri özellikle bazı noktalarda sizlerin çok ciddi anlamda işinizi kolaylaştırıyor. Genel anlamda bizler size bu yazımızda hem etkisi hem de bu malzemelerin kullanım sistemleri hakkında bilgi vermeye çalışacağız. Piyasada elektrik etkisi olarak bilinen etki, aslında mekanik sistem sonucunda oluşan kristal yapı değişmeleri ve elektrik yükü geliştirilmesi sonucunda bir köprü görevi görmesi olarak adlandırılabilir. Özellik kullanılarak geliştirilmiş olan bu sensörler sayesinde bazı teoriler ve sensör sistemleri tanımlanmaktadır. Aslında eşdeğer devreleri de belli almak gerekmektedir. Bu konuda özellikle araştırmalar sürekli olarak piyasa elektrik sisteminin üzerine düşmüş bulunmaktadır.

sensor piezoelektrik
sensor piezoelektrik

Piezoelektrik Sensörleri Sistemi Araştırmaları

Araştırmacılar özellikle Piezoelektrik’in özelliklerinden yararlanmak ve bu fenomenin teknoloji dünyasına dahil etmenin çeşitli yollarını aramış bulunmaktadırlar. Bu araştırmalar sonucunda özellikle elektriksel davranışlar ve öngörülebilir şekilde karşılık veren mekanik stres karşısında yanıt verdiği gözlenmiştir. Bu modellemeleri uygun bir şekilde elektrik sensör cihazları üzerinden etkisi incelenmeye başlanmıştır. Piezoelektrik sensörleri cihaz olarak göz önünde bulundurulduğunda kondansatör ile paralel bir akım kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır. Yüksek hassasiyetli bir zamanlama sinyali olarak kuvars kristali etrafında inşa edilen belirli devrelerle zamanlaması olarak özetlenebilir.

Piezoelektrik Sensörleri Nerelerde Kullanılır?

Piezoelektrik sensörleri özellikle son yapılan araştırmalar sonrasında günümüzün de teknolojisine bağlı olarak kullanılmaya karar verilmiş bulunmaktadır. Özellikle günümüzde çakmaklarda mikrofon ve kulaklıklarda sıklıkla kullanıldığı ve günlük hayatımıza etkisi olduğunu söyleyebiliriz. Aynı zamanda da arabalarda hava akış sensörleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Yine araçlarda kullanılan emniyet kemeri uyarıcıları, Air bag sensörleri, alarmlar, park sensörleri tamamen bu dalga filtreleme sistemi ile sunulmaktadır. Telefon uygulamalarında olan tüm dalga filtreleme sistemleri ile ve radyo frekanslarını frekans sistemlerinin kontrol mekanizmalarında kullanılan sistem yine piezoelektrik sistemidir. Bunun yanı sıra çocukların ayakkabılarında kullanılan elektrikli sistemlerde de yine bu sistem kullanılmaktadır.

 

Piezoelektrik Kullanım Alanları

 

 

Kullanım alanları hakkında bilgi verirken önce piezoelektrik hakkında bilgi verelim. İletken malzeme olarak göz önünde bulundurulduğunda iki zıt kutuplu bir malzemenin arasına sıkışan kristallerin üzerine basınç kuvveti ile ortaya çıkan özel bir elektrik enerjisi türüdür. Mekanik enerji kuvvetini göz önünde bulundurulduğunda doğru orantıda elektrik ürettiği söylenebilmektedir. En yaygın olarak karşımıza çıkan sistem elektrik kristal malzemesi olarak kuvarsı örnek gösterebiliriz. Baryum titanat, potasyum sodyum titanat gibi katı maddeler de aynı şekilde bu etkiyi göstermektedir. Genel anlamda titreşim frekansı göz önünde bulundurulduğunda kristallerin kesildiği şekilleri ve yüzey işlemleri ile yakından ilgili oldukları söylenen bir sistemdir.

Piezoelektrik Kullanım Alanları Ve Ortaya Çıkışı

Piezoelektrik kullanım alanları hakkında bilgi verirken elbette ki nasıl ortaya çıktığı konusunda da bilgi vermek önemli. 1880 yılında Fransız elektrikçi iki kardeş olan Pierre Courre ve Jerry Courre tarafından ortaya konulmuş olan bir üretim sistemi. Aslında genel anlamda kristallerin çeşitli yönlerden birbirlerine belirli bir mekanik kuvvet uyguladıklarını ve bunun da voltaj ürettiklerini keşfetmiş bulunuyorlar. İletken plakalar dışarıdan bakıldığında ve voltaj uygulandığında özel bir mekanik titreşim ile meydana çıkan genel bir sistem ile sizlere sunuyor. Bu titreşime de bilim dünyasında ters piezo etkisi deniyor.

Piezoelektrik Kullanım Alanları Detayları

Piezoelektrik kullanım alanları detayları denildiğinde genel anlamda saldırı dedektörleri, alanlar dönüştürücüler gibi sistemlerde ve ultrasonik uygulamalarda oldukça yaygın şekilde kullanılmaktadır. Piezoelektriğe bağlı olan sensörler genel anlamda yüksek hassasiyete sahiptir denilebilir. Mikrofon, ivme ölçer, hassas terazi gibi uygulamalarda özellikle ölçüm yapılması anlamında kullanılan alanlarda rahatlıkla kullanılabilir. Hatta çocukların giydiği ışıklı ayakkabılarda, çakmaklarda bu tip uygulamaları çok rahatlıkla görebilirsiniz. Bunun yanı sıra, cep telefonlarının frekans ve sistemlerinde de bu sistem kullanılmaktadır.

Comments

Sorry, comments are closed for this item.