Piezoscheiben polarisieren          

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Wenn man auf eine Piezoscheibe drückt, entsteht eine negative Spannung, wenn man auf die Rückseite drückt, eine positive. Allerdings ist das nicht immer so. Bei einigen Scheiben habe ich die andere Polarität gefunden. Die Piezokeramik an sich kann in jede von beiden Richtungen polarisiert werden. Es hängt also davon ab, was in der Produktion gelaufen ist. Im Netz habe ich interessante Details zur Produktion gefunden. Da wurde deutlich, dass für die Polarisierung einfach nur eine hohe Spannung angelegt wird.

https://www.piceramic.de/de/piezo-technologie/grundlagen/




Für den Versuch habe einen Hochspannungsgenerator verwendet, den ich ursprünglich für Geigerzähler gebaut hatte. Die Hochspannung ist einstellbar, kann aber nicht direkt gemessen werden, weil die Quelle sehr hochohmig ist. Ich messe dann mit dem Oszilloskop die Impulshöhe am Kollektor des Transistors, die in einem festen Verhältnis zur Ausgangsspannung steht. Dabei sehe ich sehr schön die Aufladung eines Kondensators oder in diesem Fall der Piezoscheibe.

Die entscheidende Frage war: Kann ich die Polarität der Scheibe ändern? Dazu habe ich die positive Spannung an die Rückseite gelegt und Masse an der Silberschicht. Die Scheibe erzeugt ein Geräusch entsprechend der Arbeitsfrequenz des Spannungswandlers. Es ist zuerst laut und wird dann leiser, bis es ganz verschwindet. Vermutlich ist in dem Bereich die Scheibe gerade unpolarisiert.  Dann kommt der Ton wieder und wird zunächst lauter, solange die Spannung noch steigt. Wenn aber die Umpolarisierung abgeschlossen ist und die maximale Spannung erreicht ist, verschwindet das Geräusch ganz, weil dann nur noch eine glatte Gleichspannung anliegt. Man sieht nun eine deutliche Durchbiegung der Scheibe, sie sofort verschwindet, wenn man die Scheibe entlädt.

Die maximale Spannung liegt bei etwa 1500 V. Darüber kommt es zu Überschlägen am Rand der Metallisierung. Wenn man die Spannung nur langsam steigert, findet man manchmal Teilentladungen am Rand, die später wieder aufhören, vermutlich weil dann auch die Randbezirke der Scheibe mit Verzögerung umpolarisiert wurden.
 
Nach dieser Spezialbehandlung wurde die Scheibe wieder getestet. Ein mechanischer Druck erzeugt nun tatsächlich die gegenpolige Spannung. Ein Vergleich mit einer fabrikneuen Scheibe zeigt die gleiche Empfindlichkeit bei anderer Polung. Auch als Schallgeber sind beide gleich effektiv. Weitere Tests haben dann gezeigt, dass ich die Scheibe beliebig oft umpolarisieren kann.



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