PortuguêsNúmero Browse:30 Autor:editor do site Publicar Time: 2023-10-09 Origem:alimentado
Os materiais cerâmicos piezoelétricos exibem os efeitos piezoelétricos para a frente e reversa e encontram uma extensa utilização em vários dispositivos, incluindo sensores piezoelétricos, atuadores, transdutores e filtros.
Materiais cerâmicos piezoelétricos
Suas aplicações abrangem vários setores, como aeroespacial, eletrônica de informação, máquinas industriais, tratamento médico e tecnologia automotiva. De acordo com as projeções estatísticas, prevê -se que o mercado global de materiais e dispositivos piezoelétricos atinja um valor de US $ 35,4 bilhões até o ano de 2026.
Os sensores automotivos servem como a principal fonte de informação para os sistemas de controle eletrônico nos veículos, tornando -os componentes fundamentais desses sistemas. À medida que os automóveis adotam cada vez mais eletrônicos e automação, sua dependência de sensores continua a crescer. De fato, um carro familiar comum pode incorporar mais de 200 sensores. Entre estes, os sensores cerâmicos piezoelétricos incluem tipos como sensores de detonação, sensores ultrassônicos e sensores de aceleração.
Um sensor de detonação de cerâmica piezoelétrica compreende um oscilador de cerâmica piezoelétrica, uma folha de metal, uma junta de vedação, uma carcaça de metal e muito mais. A carga gerada pelo oscilador piezoelétrico é diretamente proporcional às vibrações do cilindro do motor. A tensão resultante é transmitida à unidade de controle eletrônico por fiação blindada, permitindo a detecção da tensão gerada por vibração de aproximadamente 7kHz. Com base na magnitude da tensão, a unidade de controle eletrônico determina a ocorrência de batidas do motor.
Dependendo da intensidade da vibração, o tempo de ignição é ajustado prontamente ou com um atraso, evitando bater com antecedência. Isso garante que o motor opere perto do limiar de bater durante a ignição, otimizando a eficiência térmica e reduzindo o consumo de combustível. Essa abordagem atinge um estado operacional sem knock, permitindo que o motor tenha um desempenho máximo em termos de poder e eficiência econômica.
Os sensores ultrassônicos servem como sistemas de prevenção de colisão reversa do carro e alarme. Eles consistem em um invólucro de liga de alumínio, um transdutor de cerâmica piezoelétrico, materiais de absorção sonora e eletrodos de chumbo. Ao aplicar um sinal elétrico à cerâmica piezoelétrica, as vibrações mecânicas são geradas, emitindo ondas ultrassônicas. Essas ondas se recuperam ao encontrar obstáculos durante a propagação do ar. Ao atingir a cerâmica piezoelétrica, eles geram um sinal elétrico.
Transdutor de som ultrassônico
Através do processamento de dados envolvendo diferenças de tempo, o sistema calcula e exibe a distância entre o veículo e os obstáculos. Em caso de uma colisão iminente, o sistema aciona um alarme. Essa tecnologia detecta com precisão pequenos obstáculos localizados atrás do veículo ou dentro dos pontos cegos do motorista. Além disso, os sensores ultrassônicos são empregados em sistemas de suspensão controlados eletronicamente para monitorar diretamente a distância entre o chassi do veículo e a superfície da estrada.
Os sensores de aceleração de cerâmica piezoelétrica encontram aplicação em sistemas de airbag automotivo. Esses sensores consistem em duas folhas de cerâmica piezoelétrica unidas com um eletrodo interno compartilhado, formando uma estrutura de diodo. Eles são instalados na direção do movimento do veículo, configurados como vigas do cantilever e integrados ao circuito periférico usando a tecnologia de filmes grossos.
Alojado dentro de um invólucro, esses sensores detectam a intensidade instantânea de colisão do veículo, seja em velocidades baixas ou altas e o convertem em uma saída de sinal elétrico. Em colisões de alta intensidade, o airbag é implantado de maneira imediata e precisa, aumentando o desempenho de segurança do veículo.
A cerâmica piezoelétrica aproveita o efeito piezoelétrico inverso para criar atuadores piezoelétricos, amplamente empregados no setor automotivo para tarefas como controlar espelhos traseiros elétricos, portas elétricas e janelas e assentos elétricos. Essa forma de atuação oferece várias vantagens: reduz significativamente o tamanho do motor, possui controle preciso, permanece imune à interferência eletromagnética, opera silenciosamente e pode facilitar diretamente o controle de movimento linear sem exigir um mecanismo de conversão para traduzir o movimento rotacional em movimento linear.
Uma inovação digna de nota na indústria automotiva é o injetor piezoelétrico, um novo sistema de injeção de combustível acionado por cerâmica piezoelétrica. Essa tecnologia permite controle preciso do volume e tempo de injeção, levando a maior eficiência de combustível e emissões reduzidas de escape. Os injetores piezoelétricos tornaram -se um item básico em sistemas avançados de injeção eletrônica de automóveis, superando os carburadores mecânicos tradicionais. Eles podem aumentar a energia do motor em 5% a 10%, enquanto diminui simultaneamente o consumo de gasolina pela mesma margem, resultando em uma redução de 20% nas emissões de escape.
A maioria dos motoristas de cerâmica piezoelétrica utilizados em injetores piezoelétricos no mercado dependem da cerâmica piezoelétrica convencional de PZT. Essas cerâmicas são favorecidas por seu coeficiente piezoelétrico elevado, desempenho confiável e força mecânica robusta. No entanto, sua temperatura curie (TC) paira em torno de 360 ° C, limitando seu uso a temperaturas abaixo de 180 ° C. Consequentemente, há uma necessidade imediata do desenvolvimento de materiais piezoelétricos de alta temperatura que oferecem desempenho excepcional, custo-efetividade e estabilidade de temperatura para expandir sua aplicabilidade em ambientes desafiadores.
O ruído nos carros se tornou um fator significativo que afeta a experiência geral de direção. Quando um carro é acionado a baixas velocidades e as pastilhas de freio fazem contato com o rotor, ele pode resultar em vibrações, às vezes levando a barulhos desagradáveis e severos. Embora esse ruído não afete o desempenho da frenagem, muitas vezes exige a substituição desnecessária das pastilhas de freio e a adição de vários componentes, como juntas e materiais que absorvem som para eliminar o ruído.
Uma solução eficaz para mitigar esse problema é incorporar um mecanismo de freio cerâmico piezoelétrico direto no pistão de freio do carro. Esse mecanismo apresenta um 'jitter ' controlado e periódico 'na placa de suporte dentro do conjunto da pastilha do freio. Essa vibração controlada amortece efetivamente as vibrações responsáveis pelos ruídos nítidos, permitindo ajustes com base em fatores como temperatura, umidade e condições de frenagem. Esta solução opera perfeitamente como parte do desgaste regular do sistema de acionamento do veículo.
Nos acidentes de trânsito, a falha dos pneus é um fator contribuinte significativo para incidentes repentinos, com as explosões de pneus representando uma parte notável de tais acidentes. Consequentemente, manter a pressão adequada dos pneus enquanto dirige e detectando prontamente vazamentos de pneus são medidas cruciais para evitar explosões de pneus.
Sensor piezo para a máquina de balanceamento de rodas
A solução predominante para o monitoramento automatizado de condições dos pneus nos veículos é o sistema de monitoramento de pressão dos pneus (TPMS). Esse sistema monitora continuamente e automaticamente a pressão dos pneus em tempo real enquanto o veículo está em movimento, emitindo alertas para vazamento de pneus e baixa pressão do ar para aumentar a segurança rodoviária.
Atualmente, os produtos TPMS dependem de baterias para energia, o que inevitavelmente envolve certas desvantagens, incluindo o volume, a necessidade de substituição periódica da bateria, a degradação do desempenho em temperaturas extremas e a vida útil geral da bateria reduzida. Consequentemente, há um interesse crescente em explorar soluções passivas de TPMS. De fato, as propriedades únicas da cerâmica piezoelétrica oferecem avenidas promissoras para o desenvolvimento da tecnologia TPMS passiva.
Nos últimos anos, à medida que o número de automóveis em nosso país aumentou, as expectativas das pessoas para a segurança e o conforto dos veículos cresceram significativamente. Espera -se que essa tendência continue como tecnologias como materiais e estruturas de cerâmica piezoelétrica, conservação ambiental, compósitos, nanotecnologia e outras inovações impulsionam ainda mais o desenvolvimento e a aplicação de cerâmicas piezoelétricas avançadas na indústria automotiva.
