Sensores Piezoeléctricos

Si tienes la necesidad de saber qué son los sensores piezoeléctricos te tenemos buenas noticias, y es que has llegado al artículo correcto cuando hiciste clic. Aparte de contarte qué son también hablaremos sobre su señal de salida, y te ayudaremos determinar cuándo estos deben ser los elegidos para la tarea de medición.

¿Qué sabes de los sensores piezoeléctricos

¿Qué sabes de los sensores piezoeléctricos?

Es inevitable no empezar hablando sobre qué es el principio piezoeléctrico ya que este es el que permite que sean construidos sensores de fuerza que cuentan con características severamente diferentes a las de los sensores que se encuentran basados en las galgas extensométricas.

Mejores Sensores piezoeléctricos

La definición de sensor de fuerza piezoeléctrico nos habla entonces de un el cual consiste en varias secciones de un cristal monocristalino que, en el momento en el cual es sometido a una fuerza de compresión, este tiene la capacidad de generar lo que se reconoce como una corriente eléctrica.

Por lo general, son utilizadas dos secciones de cristal, siempre con un electrodo insertado entre estas. Toda la estructura se encuentra alojada a la perfección en una carcasa. El electrodo y la carcasa tienen la tarea de absorber la corriente eléctrica y transmitirla directamente hacia un amplificador de carga mediante un cable de carga coaxial. Para el correcto funcionamiento de un sensor piezoeléctrico se hace siempre necesario un buen contacto entre la carcasa y el cristal. Para lograr esto también es necesario un procesamiento preciso tanto de las superficies de los componentes que hacen contacto con el cristal, como del cristal en sí.

De igual forma, es importante destacar que es preciso el uso de sensores precargados. Las precargas (también se le puede llamar como pre-esfuerzos) que se utilizan en la práctica son, como mínimo, del 10% que sirvan para garantizar que el contacto que se generará será completamente confiable. En el caso de que la precarga de estos sea mayor, las propiedades metrológicas pasan a ser mejores. Sin embargo, se debe tener mucho cuidado con el hecho de que esta precarga no sea capaz de sobrecargar el sensor, o alguno de los elementos que se implican en el pre-esfuerzo.

¿Cómo se determina la señal de salida de un sensor piezoeléctrico?

Cuando la fuerza es aplicada a un cristal piezoeléctrico se tiene como consecuencia la generación de una señal de salida de manera de una carga Q del orden de picocoulombios. Esta misma puede ser calculada con la siguiente ecuación: Q = qxy*F.

En este caso se toma a F como la fuerza, y qxy como la constante piezoeléctrica, la cual dependerá netamente del tipo de cristal que se esté utilizando, como también de la dirección en la cual se le haya aplicado la carga a este sistema en específico.

Por lo general, se puede decir que en términos comunes el material que se emplea para este tipo de procesos es el cuarzo. Este es conocido por tener una sensibilidad de 4,3 pC/N, así también como un límite de temperatura de unos 200ºC. En algunos casos también es usado el fosfato de galio.

Del fosfato de galio se puede entonces señalar que cuenta con una sensibilidad que es casi el doble del cuarzo (unos 8 pC/N, aproximadamente). El límite de temperatura de este pasa a ser de 850ºC. Aunque su explotación por completo no es posible con transductores de fuerza gracias a la tensión térmica. Su límite es de 300ºC.

¿Cómo saber si debes usar un sensor piezoeléctrico?

Todo sabemos que al leer este artículo lo que buscas es conocer un poco más respecto a cuándo tomar la decisión correcta, en referencia al tipo de sensor de fuerza que tienes que utilizar. En este caso, te debemos ser honestos y comentarte que el elegir sensores piezoeléctricos, o de galgas extensiométricas dependerá netamente de la aplicación. En el caso de los primeros, los grandes protagonistas de este artículo, serán más adecuados si tienes en cuenta las siguientes características al momento del uso:

  • Cuando el sensor pasará a ser instalado en un espacio confinado.
  • Cuando se necesita llevar a cabo la medición de fuerzas pequeñas, partiendo de una carga inicial elevada.
  • Si se amerita un amplio rango de medida.
  • Cuando la medición se va a llevar a cabo a temperaturas que sean excepcionalmente altas (de hasta 300ºC).
  • Cuando se necesita contar con estabilidad extrema sobre las cargas.
  • En el caso de que estés ante un proyecto en el cual las mediciones sean muy dinámicas.

Sin embargo, si se trata de hacer una comparación entre los sensores piezoeléctricos y los sensores de galgas extensiométricas debes saber que no necesariamente los segundos tienen por qué siempre perder.

Los sensores de galgas extensiométricas son ampliamente recomendados en el caso de que se necesiten medir fuerzas de tracción. También debes saber que la exactitud que ofrecen es mayor. Y también son mucho más económicos.

Sin embargo, no intentamos persuadirte para que lleves uno u otro. La acción correcta siempre es verificar en cada caso qué sensor se adapta a los requisitos de la tarea de medida de la manera más idónea y rentable. De cualquier otra forma, no te podrás beneficiar al máximo.

Por supuesto, una vez que hayas tomado esta decisión serán un par de cosas más las que deberás considerar y ajustar, si ya no todo está listo, para que los sensores piezoeléctricos te puedan dar el todo de su eficacia. Y hayan valido la pena la inversión.

¡Esperamos haber aclarado el panorama para ti!

Ahora que sabes qué son los sensores piezoeléctricos te invitamos a que los consideres la próxima vez que tengas en puerta alguna tarea de medición, y que, de esta manera, seas capaz de elegir la herramienta que mejor se adapta a ella.

Por otro lado, con la escaza información que se tiene al respecto allí afuera también te invitamos a que compartas este artículo con cualquier persona que conozcas que esté teniendo un mal momento para poder descifrar cuál sensor es mejor en sí.

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