Piezo

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Beim piezoelektrischen Wandler handelt es sich um ein heute meist keramisches Bauelement, das auf den Stirnflächen mit einem Metallüberzug aus Silber oder Gold versehen ist, an dessen Flächen bei mechanischer Verbiegung Spannungen auftreten.

Umgekehrt wird dieses mechanische Bauelement aufgrund des Piezoeffektes verformt, sofern entsprechende Spannungen an die vorgenannten Flächen angelegt werden.

Anwendungen

Piezo-Elemente werden in unterschiedlicher Weise zur Erzeugung von Spannungen bis zur Höhe von einigen KV (Zündfunke beim Gasfeuerzeug) aber auch zur Erzeugung von geringen Spannungen, die Druckschwankungen entsprechen (Mikrofon, Beschleunigungsaufnehmer usw.) verwendet.

Im Umkehrschluss dient das Element als Lautsprecher (Kopfhörer, Telefonkapsel) oder als Ultraschallsender (Ultraschall-Doppler-Bewegungsmelder) oder sogar als Ultraschall-Leistungssender (Ultraschall-Reinigungsgeräte). Auch die Funktion der Schwingquarze (Quarz-Uhr) beruht auf dem Piezoeffekt.

Die heutigen Ausführungsformen von Piezowandlern sind sehr breit gestreut und betreffen nicht nur die überwiegend vertretenen keramischen Elemente. Es werden vielmehr auch andere, meist anorganische chemische Elemente verwendet, die derartige physikalische Eigenschaften aufweisen. Der Vorteil der Piezoelemente liegt darin, dass sie sehr klein gebaut werden können und mit extrem geringer Energieansteuerung bereits hohe Empfangsempfindlichkeit (Ultraschall-Empfänger) oder hohe Sendeintensitäten (Ultraschall-Sender) erzeugen können.

In der Sicherheitstechnik werden Piezowandler weitgehend für folgende Einsatzzwecke verwendet:


Haltbarkeit

Die Piezoelemente selbst haben, sofern ihre Leistungskenndaten nicht überschritten werden (falls z.B. durch Ansteuerung mit einer zu hohen Spannung eine zu starke Verbiegung herbeigeführt wird, die zum Bruch des Elementes führen könnte), eine fast unbegrenzte Lebensdauer. Der Ausfall von Piezoelementen z.B. in Ultraschall-Bewegungsmeldern, der statistisch in einem Zeitraum von 5-10 Jahren zu erwarten ist, liegt meistens nicht an einem Ausfall des Elementes selbst, sondern daran, dass durch die mechanischen Bewegungen die Anschlussdrähte mit der Zeit abgebrochen werden.


Funktionsüberwachung

Einschränkend zu der Verwendung von Piezoelementen in der elektrischen Sicherheitstechnik ist zu sagen, dass diese selbst nur von einem Blindstrom durchflossen werden, d.h. von Wechselströmen beaufschlagt werden können, und dass sich diese selbst nicht auf ihren betriebsbereiten Zustand überwachen lassen. Die Integration dieser Elemente ist daher immer in Gesamtschaltungen wie Glasbruchmeldern, Ultraschall-Bewegungsmeldern usw. erforderlich, wobei die Gesamtschaltung durch besondere technische Schaltmaßnahmen überprüft, ob das Element noch seine Funktin ausführen kann und andernfalls Störungs- oder Ausfallmeldung an die Einbruchmelderzentrale abgibt.


Siehe übergeordnete Stichworte



Diese Seite wurde zuletzt am 28. Juli 2011 um 08:18 Uhr von Admin geändert. Basierend auf der Arbeit von Hartmut Unruh.