Los dispositivos piezoeléctricos utilizan las propiedades de ciertos cristales y materiales cerámicos para generar una señal eléctrica cuando se deforman físicamente. Fueron descubiertos en 1880 y existen alrededor de 40 materiales cristalinos con esta propiedad. Son elementos pequeños y robustos pero sensibles a cambios de temperatura, y se usan comúnmente para medir fuerzas dinámicas cambiantes debido a que solo pueden medir cambios en la presión.

3. Estos dispositivos utilizan las características piezoeléctricas de ciertos
cristales y materiales cerámicos para generar una señal eléctrica.
El denominado efecto piezoeléctrico fue descubierto por Pierre y
Jacques Curie en 1880, cuando descubrieron que al aplicar presión a
un cristal de cuarzo se podía generar una carga eléctrica. Estudios
posteriores han revelado que existen unos 40 materiales cristalinos que
cumplen esta propiedad. Estos elementos eléctricos, son materiales
cristalinos que al deformarse físicamente por la acción de una presión,
generan una señal eléctrica. La señal de respuesta varía en forma lineal
con la presión de entrada, son adecuados para medidas dinámicas ya
que son capaces de responder a frecuencias del orden de 1 MHz. Son
elementos pequeños de construcción robusta sin embargo son sensibles
a cambios de temperatura; requiere de amplificadores.

4. Hay dos tipos básicos de cristales; los naturales y los sintéticos, siendo estos
últimos “cristales” cerámicos de los que el titanato de bario fue el primero
con aplicaciones comerciales. Se descubrió que la adición de impurezas
controladas tales como el titanato de calcio, mejoraba alguna de las
características de los cristales. Esto dio como resultado que los cerámicos
sean utilizados con mayor frecuencia en la producción de transductores
piezoeléctricos.
Titanato
de
calcio

5. Los piezoeléctricos son dispositivos de alta impedancia, por esto
solo pueden suministrar corrientes muy pequeñas. Si la temperatura
es elevada lo suficiente, punto Curie, estos materiales pueden
perder sus propiedades. Debe notarse que una limitación de los
piezoeléctricos es que no tienen buena respuesta a la aplicación de
una fuerza constante, pero su respuesta es adecuada para la
medición de fuerzas mecánicas cambiantes. Su respuesta en
frecuencia va desde unos pocos Hertz hasta el nivel de Mega Hertz.

6.  Carga inducida
sobre el Cristal:
Q=d*F
 F=Fuerza
 D=Ctte
piezoeléctrica
 Voltaje de Salida:
Eo=Se*h*(Q/d)

7. Debido a que solo puede medir cambios en la presión normalmente
este dispositivo es utilizado para medir la “fuerza de los golpes”, son los
sensores de los conocidos crash dummies, también, por su tamaño son
utilizados en pruebas para calzado y pequeños dispositivos que tengan
que ser sometidos a cierta presión.