Piezos in Serie schalten: Anleitung & Tipps

by Jessie Wong / Freitag, 21 April 2023 / Published in Ultrasonic Technology

Piezoelektrische Elemente, oft einfach als Piezos bezeichnet, finden in vielen Anwendungen Verwendung, von Sensoren bis hin zu Aktuatoren. Ein häufiges Anliegen ist die Verschaltung mehrerer Piezos in Reihe, um eine höhere Spannung zu erreichen. Dieser Artikel erklärt detailliert, wie man Piezos in Serie verbindet, welche Vorteile und Nachteile diese Schaltung bietet und welche Aspekte dabei zu beachten sind.

Grundlagen der Serienschaltung

Bei der Serienschaltung werden die Piezoelemente hintereinander geschaltet, so dass der positive Anschluss des einen Piezos mit dem negativen Anschluss des nächsten verbunden ist. Die Gesamtspannung über der Serienschaltung entspricht der Summe der Einzelspannungen der einzelnen Piezos. Der Strom hingegen bleibt in einer Reihenschaltung gleich.

Vorteile der Serienschaltung

Der Hauptvorteil der Serienschaltung von Piezos liegt in der Erhöhung der Ausgangsspannung. Dies ist besonders nützlich, wenn die Anwendung eine höhere Spannung benötigt, als ein einzelner Piezo liefern kann.

Vorteil	Beschreibung
Höhere Spannung	Die Gesamtspannung ist die Summe der Einzelspannungen
Einfache Schaltung	Die Verdrahtung ist relativ unkompliziert

Nachteile der Serienschaltung

Die Serienschaltung bringt auch einige Nachteile mit sich. Ein wichtiger Aspekt ist die Kapazitätserniedrigung. Da sich die Kapazitäten in einer Serienschaltung wie Widerstände in Parallelschaltung verhalten, sinkt die Gesamtkapazität.

Nachteil	Beschreibung
Geringere Kapazität	Die Gesamtkapazität ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität
Empfindlichkeit auf Ausfälle	Fällt ein Piezo aus, funktioniert die gesamte Schaltung nicht mehr

Praktische Durchführung der Serienschaltung

Für die praktische Durchführung der Serienschaltung benötigt man lediglich die Piezoelemente und geeignete Verbindungskabel. Es ist wichtig, auf eine saubere und stabile Verdrahtung zu achten, um Kurzschlüsse und Wackelkontakte zu vermeiden. Die Kabel sollten möglichst kurz gehalten werden, um Störeinflüsse zu minimieren.

Wichtige Hinweise und Sicherheitsaspekte

Beim Umgang mit Piezos ist Vorsicht geboten, da sie hohe Spannungen erzeugen können. Es empfiehlt sich, die Schaltung vor der Inbetriebnahme sorgfältig zu prüfen. Bei Anwendungen mit hohen Spannungen sollten geeignete Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Im Falle von Ultraschallanwendungen, wo präzise Frequenzen entscheidend sind, kann die Serienschaltung die Resonanzfrequenz beeinflussen. Hierbei ist gegebenenfalls eine Anpassung der Ansteuerung notwendig.

Die Serienschaltung von Piezos bietet eine einfache Möglichkeit, höhere Spannungen zu erzielen. Durch die Beachtung der beschriebenen Vorteile, Nachteile und praktischen Hinweise kann eine zuverlässige und effiziente Anwendung gewährleistet werden. Eine sorgfältige Planung und Durchführung sind entscheidend für den Erfolg des Projekts.