Piezokristalle sind was wunderbares

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Piezokristalle sind was wunderbares, aber leider auch (für mich) etwas rätselhaftes.

  1. Stimmt der Mythos, das sie nicht an kraft verlieren, zb im feuerzeug, gasherd anzünder)
  2. wenn man ihre Energie mit kabeln weiterleiten will, was für kabel muß man da nehmen? Ist ja hochvoltig.

MFG

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  1. Die Kraft liegt nicht im Kristall, sondern in Deinen Fingern: Du spannst eine Feder, die haut beim Schnelzen ein Hämmerchen auf den Piezo, der weiß vor Schreck nicht wohin, duckt sich und lässt ein Fünkchen fliegen.
  2. Das Fünkchen per Kabel weiterzuleiten dürfte nicht ganz einfach sein. Hier steht eine hohe Spannung an (einige 1000 Volt), der Piezo hat aber einen extrem hohen Innenwiderstand und kann deshalb nur minimalen Strom liefern. Da der Spannungsabfall sich aus Strom mal Widerstand errechnet, gilt: Wenn Kabel, dann muss es nicht dick sein, aber gut isoliert.

Gruß Ralf

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Hallo Ralf,

  1. Das Fünkchen per Kabel weiterzuleiten dürfte nicht ganz
    einfach sein. Hier steht eine hohe Spannung an (einige 1000
    Volt), der Piezo hat aber einen extrem hohen Innenwiderstand
    und kann deshalb nur minimalen Strom liefern.

Naja, so kann man das eigentlich nicht sagen. Der statische Innenwiderstand ist im Idealfall unendlich. Der Strom kann schon beträchtlich sein. Der Kristall produziert eine Ladung, die proportional zur Verformung ist. Es gibt im Wesentlichen 2 verschiedene Anwendungen:

  1. Hochspannungsanwendungen
    Der Kristall erzeugt geringe Ladungen bei sehr hohen Spannungen. Hauptanwendungsbereich sind mechanisch ( per Knopfdruck ) ausgelöste Zündfunken.
    Über kurze Strecken kann man die Spannung problemlos mit Hochspannungskabeln weiterleiten. Dabei kommt es weniger auf gute Isolation als auf hohe Durchschlagsfestigkeit und geringe Kapazität an. Letztlich begrenzt die Kapazität die Leitungslänge, denn wegen der konstanten Ladung des Kristalls sinkt die Ausgangsspannung mit zunehmender Kapazität.

  2. Sensoren und Aktuatoren
    Hier erzeugt der Kristall große Ladungen bei geringen Spannungen. Bei dynamischen und Aktuatoranwendungen ist die Kabellänge unkritisch.
    Bei statischen Kraftsensoren ist die Isolation dagegen sehr kritisch. Jeder Stromfluß würde die zu messende Ladung verfälschen. Hier verwendet man gerne teflonisolierte Koaxialkabel.

Da der
Spannungsabfall sich aus Strom mal Widerstand errechnet, gilt:
Wenn Kabel, dann muss es nicht dick sein, aber gut isoliert.

Bei Kristallen für Leistungsanwendungen, z.B. Ultraschallwandler, kann es genau umgekehrt sein.

Jörg

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Hallo Schnabeltasse,
zu 1)
an dem Mythos ist was dran! Theoretisch verliert der Piezokristall seine „Kraft“ nicht, aber durch das Anschlagen und pressen wird der Kristall (recht sproedes Material) nach und nach zerstört. So kann der Effekt beobachtet werden, das der Kristall „muede“ wird.
Durch Verschmutzung der Kristalloberfläche durch schlecht isolierendes Material, kann dem Piezokristall auch durch Krichstrom Energie entzogen werden. Es werden beim Anzuender einige 1000 Volt erzeugt.

zu 2)
hier kannst du Kabel wie die Zuendkabel im Auto nehmen!
Auf jeden Fall sollte das Kabel eine gute Isolation haben, welches den hohen Spannungen standhält. Die Länge des Kabels hat auch einen Einfluß. Die Kapazität des Kabels kann dazu führen, dass du wenig Spannung am Abgang erhältst. Liegt an der Ladungsverschiebung. Der Kondensator nimmt dann die Energie auf und die nötige Hochspannung wird nicht erreicht. Du siehst dann keinen Funken mehr.
Das dazu nur in aller Kürze
Gruß von Norbert

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