มารู้จักกับ "เพียโซอิเล็กทริค(Piezoelectric)" กัน!!!!

สวัสดีค่าาาาา!!!

วันนี้ๆ มีเกร็ดความรู้ดีๆที่สามารถนำไปใช้ในงานต่างๆมากมาย อย่างเช่นในทางชีวการแพทย์

มันคือออ...!!!!

Piezoelectric

Piezoelectric (เพียโซอิเล็กทริค) คือ อุปกรณ์ตรวจวัดแรงกลต่างๆ เช่น แรงดัน ความเร่ง การสั่น แรงเครียด หรือแรงกระทำอื่นๆ โดยเปลี่ยนพลังงานกลต่างๆเหล่านี้ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในทางกลับกันเมื่อให้พลังงานไฟฟ้าแก่วัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นเพียโซอิเล็กทริค วัสดุนั้นก็จะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลได้เช่นกัน วัสดุที่มีสมบัติเป็นเพียโซอิเล็กทริค มีหลายชนิด เช่น คริสตอล(gallium phosphate, quartz, tourmaline) เซรามิค โพลิเมอร์ เป็นต้น

เพียโซอิเล็กทริค (Piezoelectric)

ตัวอย่างภาพ เพียโซอิเล็กทริค เปลี่ยนแรงกดเป็นพลังงานไฟฟ้า

รูปร่างลักษณะของเซนเซอร์เพียโซ

                   

ข้อดีของเซนเซอร์เพียโซ

        เซนเซอร์เพียโซสามารถนำไปใช้วัดการบิดตัว วัดการสัมผัส วัดแรงสั่นสะเทือน วันแรงดัน และวัดแรงกระแทก เนื่องจาก มีความสามารถพิเศษคือสามารถเปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ และในทางกลับกันก็สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกลได้ด้วยเช่นกัน

        เพราะฉะนั้น เซนเซอร์ตัวนี้เลยถูกนำไปใช้ในวงการต่างๆมากมาย เช่นในด้านวงการแพทย์ได้นำไปใช้ผลิตเป็นเครื่องวัดความดันลูกตา (IOP) ด้วย Sensor Piezoelectric ใช้ในการตรวจวัดความดันลูกตา (IOP) ความดันลูกตาที่เปลี่ยนแปลงตามความดันเลือด (OPA) และอัตราการเต้นของหัวใจ (H) โดยบอกคุณภาพการวัดเป็น Q1-Q5 ทำการวัดแบบไม่ต้องย้อมสี และสามารถวัดความดันลูกตาได้ทุกสภาพดวงตา โดยการสัมผัสในส่วนพื้นผิวของกระจกตาส่วนใดก็ได้

ข้อเสียของเซนเซอร์เพียโซ

        เซนเซอร์เพียโซ ที่ผลิตขึ้นมา ใช้ตะกั่วเป็นตัวประกอบ ซึ่งตะกั่วนั้นเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม

ตัวอย่างการนำเซนเซอร์เพียโซมาเชื่อมต่อกับวงจร ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาหาวิธีผลิตเพียโซอิเล็กทริกไร้สารตะกั่วขึ้น แม้จะทำสำเร็จได้บ้างแล้ว แต่คุณภาพยังไม่สามารถเทียบเท่าเพียโซอิเล็กทริกที่ใช้ตะกั่วได้

ราคา

        ราคานั้นจะแตกต่างกันไปตามคุณภาพที่ต้องการ 

      การนำเพียโซอิเล็กทริค ไปใช้ในงานทางด้านวิศวกรรมชีวเวช เช่น ตัววัดคลื่นเสียงของหัวใจ(ไมโครโฟน), ตัวรับสัญญาณของเครื่องอัลตราซาวด์, Quartz crystal microbalance(QCM) ที่มีการประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดสารชีวโมเลกุลจำนวนมาก, ตัวตรวจวัดแรง เป็นต้น

 ตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริก หรือ ผลึกเพียโซอิเล็กทริกนี้ ที่รู้จักกันโดยทั่วไปก็คือที่ทำประกายไฟในการจุดเตาแก๊สหรือไฟแช็คนั่นเอง การดีดหรือเคาะผลึกเพียโซอิเล็กทริกก็จะทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างด้าน 2 ด้านของก้อนผลึก ถ้าต่อสายไฟออกมาก็สามารถทำให้เกิดประกายไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าได้

ในทางกลับกันถ้าใส่ไฟฟ้าเข้าไประหว่างผลึก ก็จะทำให้ผลึกมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ถ้าใส่สัญญาณไฟฟ้าเข้าไปจะทำให้ผลึกสั่นตามสัญญาณไฟฟ้านั้นได้ และเกิดการสั่นเป็นเสียงออกมาได้ การประยุกต์ใช้งานที่เห็นได้ทั่วไปคือ ผลึกที่ให้กำเนิดเสียงต่างๆในเครื่องโทรศัพท์มือถือนั่นเอง

ลำโพงแบบเพียโซอิเล็กทริก

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานในด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์

        การนำเซนเซอร์เพียโซ ไปใช้ในงานทางด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ เช่น ตัววัดคลื่นเสียงของหัวใจ(ไมโครโฟน), ตัวรับสัญญาณของเครื่องอัลตราซาวด์, Quartz crystal microbalance(QCM) ที่มีการประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดสารชีวโมเลกุลจำนวนมาก, ตัวตรวจวัดแรง, เครื่องวัดความดันลูกตา (IOP), ทำกางเกงไฮเทค แจ้งเตือนการหกล้ม,  (Knock Screen)  ตามห้างสรรพสินค้า , โชว์รูมต่างๆ , ร้านค้า, ร้านอาหาร และอื่นๆ แล้วแต่จะนำไปประยุกต์ เป็นต้น

ตัวรับสัญญาณของเครื่องอัลตราซาวด์

หลักการของอุลตราซาวด์ก็คือ เมื่อให้ประจุไฟฟ้าเป็นระยะ ติดๆกัน ไปยังผลึกที่มีคุณสมบัติPiezoelectric effect ซื่งบรรจุอยู่ในหัวตรวจ (Transducer or Probe) จะทำให้ได้อุลตราซาวด์ออกมาเป็นช่วงๆ (ultrasonic pulses) เข้าสู่ส่วนที่เรานำสัมผัส เมื่อพบรอยต่อของตัวกลาง (Interface) 2 ชนิด ทำให้เกิดการสะท้อน และการหักเห ตลอดแนวทางที่เสียงเดินผ่าน ในตัวกลางต่างชนิดกัน การเกิดการสะท้อนกลับมาสู่หัวตรวจ จะเกิดในเปอร์เซ็นต์และองศาที่แตกต่างกัน ฉะนั้นภาพที่ได้จึงปรากฏบนจอภาพให้เห็น ความแตกต่างของเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นตัวกลางที่เสียงเดินผ่าน จึงทำให้บอกความผิดปกติ เพื่อตรวจวินิจฉัยโรคได้

ที่รับสัญญาณการเคาะ (Knock Screen)

ในการเพิ่มประสิทธิภาพกระจกหน้าร้านธรรมดาให้เป็นจอ Interactive ที่รับสัญญาณจากการเคาะ (Knock Screen) ทำให้ความสามารถในการประชาสัมพันธ์สินค้าดีมากขึ้น เมื่อลูกค้าต้องการทราบรายละเอียดของสินค้าตัวใดก็เพียงแต่ใช้โลหะ เช่น ลูกกุญแจ หรือเหรียญ เคาะกระจกตรงบริเวณสินค้าที่ต้องการทราบข้อมูล เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ตั้งอยู่หลังกระจกก็จะแสดงรายละเอียดของสินค้าขึ้นมา  ซึ่งสามารถนำไปใช้ในงานด้านต่างๆได้ เช่น ห้างสรรพสินค้า , โชว์รูมต่างๆ , ร้านค้า, ร้านอาหาร และอื่นๆ แล้วแต่จะนำไปประยุกต์

               การทำงานโดยจะคอยตรวจการเคาะกระจกโดยใช้เปียโซอิเล็กทริกเซนเซอร์ (Piezo - Electric Sensor) 4 ตัวติดไว้ตรงขอบของกระจกทั้ง 4 ด้าน เพื่อคอยตรวจวัดแรงสั่นสะเทือนและส่งข้อมูลแรงสั่นสะเทือนที่จับได้นี้ผ่านไปทาง RS232 ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อให้คำนวณตำแหน่ง (Coordinate) บนกระจกออกมา และติดต่อกับฐานข้อมูล (Database) ในเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อจะแสดงรายละเอียดของสินค้าดังนี้คือ ภาพ , ราคา , รหัสสินค้า , ข้อความบรรยายรายละเอียดสินค้าออกทางจอภาพและเสียงบรรยายออกทางลำโพง

เซนเซอร์ตรวจจับเสียง (Sound sensor)

Sound Sensor ทำหน้าที่ตรวจจับเสียงเป็นระดับเดซิเบล(Decibel)

สามารถตรวจจับเสียงได้ทั้ง dB และ dBA

• dBA คือ เสียงที่มนุษย์สามารถได้ยิน
• dB คือ เสียงทั้งหมด รวมถึงเสียงที่สูงหรือต่ำไปเกินกว่าที่มนุษย์จะได้ยินด้วย

Sound Sensor สามารถตรวจจับเสียงได้สูงสุด 90 dB

การอ่านค่าของ Sound Sensor จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (90%)

ระดับเสียง

• 4 - 5% - ห้องเงียบๆ
• 5 - 10% - มีเสียงคนพูดอยู่ไกลๆ
• 10 - 30% - เสียงเมื่อมีคนคุยกันในระยะ 1 เมตร หรือเปิดเพลงไม่ดังมาก
• 30 - 100% - เสียงเพลงดังมาก หรือมีคนมาตะโกนใส่เซ็นเซอร์

อ้างอิงจาก

    1. http://www.biomed.in.th/strain-gauge-piezoelectric-accelerometer-in-medical-engineering/

     2. https://sites.google.com/site/5503051611111pongsatornhun/pheiy-so-xi-lek-thrikh-piezoelectric
     3. http://www.foodnetworksolution.com/wiki/word/4335/piezoelectric-pressure-transducer-%E0%B8%97%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%AA%E0%B8%94%E0%B8%B4%E0%B8%A7%E0%B9%80%E0%B8%8B%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%94%E0%B8%B1%E0%B8%99%E0%B8%8A%E0%B8%99%E0%B8%B4%E0%B8%94%E0%B9%80%E0%B8%9B%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B9%82%E0%B8%8B%E0%B8%AD%E0%B8%B4%E0%B9%80%E0%B8%A5%E0%B9%87%E0%B8%81%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8%B4%E0%B8%81

จากข้อมูลข้างต้นเห็นได้ชัดเลยนะค่ะว่า เพียโซอิเล็กทริก นั้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างเครื่องมือต่างๆที่มีประโยชน์ได้มากขนาดหน่ายยยย!!!! คราวนี้ เราจะมาแนะนำบริษัทผู้ผลิตบางราย ให้ได้ทราบกันนะค่ะ

 ปั๊มไดอะแฟรมไฟฟ้าmicropiezo

ข้อมูลคร่าว

สถานที่กำเนิด:	ประเทศจีน (Mainland)	ชื่อแบรนด์:	ปั๊มไดอะแฟรมไฟฟ้าmicropiezo	หมายเลขรุ่น:	ปั๊มไดอะแฟรมไฟฟ้าmicropiezo
ชนิด:	เซรามิก piezoelectric	วัสดุ:	คาร์บอน / กราไฟท์	สี:	สีขาว
รูปร่าง:	แหวน, หลอด, แผ่นดิสก์, กระบอก, ลูก	วัสดุ:	อลูมินา, pzt4,pzt5,pzt8	ขนาด:	5*15*42
เส้นผ่าศูนย์กลาง:	3mm- 80mm	metallization:	>180w/mของk	การประยุกต์ใช้:	การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก
ความหนาแน่นของ:	7.65-7.83g/cm2	สถานที่ให้บริการ:	กระตุ้นการทำงาน	รายละเอียดบรรจุภัณฑ์:	20mm1.7mhzpiezoelectricวัสดุบรรจุที่มีคุณภาพสูง: โฟม/ถุงพลาสติกและกล่อง/woddenกล่อง

บริษัท : Shanghai Shenglongpan Electric Co., Ltd.

อ้างอิงจาก : http://thai.alibaba.com/product-detail/20mm-1-7mhz-high-quality-piezoelectric-material-60022424698.html?spm=a2700.7732644.35.8.pDl38A

Cosson

ข้อมูลคร่าว

สถานที่กำเนิด:	ประเทศจีน (Mainland)	ชื่อแบรนด์:	cosson	หมายเลขรุ่น:	Ks- 272t60a
ชนิด:	เซรามิก piezoelectric	วัสดุ:	ทองเหลือง	ประเภท:	กระตุ้นแยกประเภท/สองขา
วัสดุ:	ทองเหลือง	อนุมัติ:	Rohs ของ iso	ขนาด:	27mm

บริษัท : Dongguan Cosson Electronic Plastic Co., Ltd.

อ้างอิงจาก : http://thai.alibaba.com/product-detail/27mm-piezoelectric-material-with-40mm-pvc-566804064.html?spm=a2700.7732644.35.6.pDl38A

อ้างอิงรูปภาพจาก :

1. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SchemaPiezo.gif

2. http://machinedesign.com/sensors/sensor-sense-piezoelectric-force-sensors

3. https://sites.google.com/site/5503051611111pongsatornhun/pheiy-so-xi-lek-thrikh-piezoelectric

4. https://shop.lego.com/en-CA/Sound-Sensor-9845

5. http://wuttikron-lego.blogspot.com/

6. http://cache.lego.com/downloads/education/9797_LME_UserGuide_US_low.pdf

7. https://navapadol.files.wordpress.com/2016/01/chapter-02-02.pdf

ผู้จัดทำ

นางสาว จันทกานต์  พุทธประเสริฐ   รหัส 583040761-2

   นาย จักรภัทร         นามานุภาพ     รหัส 583040759-9

   นาย บุญสิน            อินชู             รหัส 583040777-7

   นาย ขวัญคม           ไตรปาน         รหัส 583040378-1

บล็อกนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา 198210 Linear circuit analysis
คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขา วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น