Sinusoidal Oscillators with Piezoelectric Sensors in the Feedback Loop

Authors

  • Ícaro Modesto Granja Aguiar Universidade Federal de Campina Grande
  • Henrique Dantas Silva Universidade Federal de Campina Grande
  • Raimundo Carlos Silvério Freire Universidade Federal de Campina Grande

Keywords:

Surface acoustic wave sensors. Oscillators. Piezoelectric effect.

Abstract

This article discusses the principles of the piezoelectric effect and its application in devices such as sensors and oscillators. Surface acoustic wave sensors use piezoelectric materials as a substrate, whose structure and operation are examined and discussed in this article, as well as models that assist in the study of their characteristics. These sensors can be used in sinusoidal oscillator architectures, among which the Colpitts, Pierce, and Clapp topologies are discussed. The study of oscillators highlighted their characteristics, applications, and the importance of choosing the topology according to the context.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Ícaro Modesto Granja Aguiar, Universidade Federal de Campina Grande

Graduando em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande. ORCID: https://orcid.org/0009-0009-1955-0292

Henrique Dantas Silva, Universidade Federal de Campina Grande

Doutorando em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande. Graduação em Engenharia Elétrica. Mestrado em Engenharia Elétrica. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Circuitos Eletrônicos e Instrumentação Eletrônica. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6791-1330

Raimundo Carlos Silvério Freire, Universidade Federal de Campina Grande

Graduação em Engenharia Elétrica. Mestrado em Engenharia Elétrica, doutorado em Engenharia Elétrica pelo Institut National Polytechnique de Lorraine França (1988) e pós-doutorado na Ecole Supérieur des Télécommunications (Paris-França). Foi professor da Universidade Federal do Maranhão, da Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications, da Ecole dIngénieur en Electronique, Automatique et Reseaux (Valence-França) e atualmente é professor titular da Universidade Federal de Campina Grande. Suas áreas de atuação profissional são instrumentação eletrônica, metrologia, instrumentação biomédica e microeletrônica. Tem trabalhado com sensores, em especial os sensores termorresistivos para aplicações de medição de radiação solar, velocidade de fluidos e temperatura. Em microeletrônica tem trabalhos em circuitos analógicos reconfiguráveis, sistemas de aquisição de dados e conversores sigma delta. Em engenharia biomédica tem trabalhos para ajuda a deficientes auditivos, visuais e motores e na determinação da impedância pulmonar com a técnica das oscilações forçadas. É membro do NAMITEC (atualmente INCT-NAMITEC) desde 2006. Em 2018 ganhou o prêmio Landell de Moura da Sociedade Brasileira de Microeletrônica. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5395-7143

References

BERNARDES, Dailan de Jesus Pereira. Oscilador Pierce com sensor a ondas de love na malha de realimentação. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2020.

BEZERRA, S. C. Análise do Desempenho de um Oscilador a Par Diferencial com Sensor SAW na Malha de Realimentação. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica). Universidade Federal de Campina Grande. Campina Grande, 2023.

BUTTERWORTH, Stephan. On electrically-maintained vibrations. Proceedings of the Physical Society of London, Londres, v. 27, n. 1, p. 410, 1914.

CECCATO, C., NUNES, G., MINCACHE, ANUAR., LILIAN, TUPAN. Desenvolvimento de um Protótipo de Escada Empregando o Efeito Piezoelétrico. Mudi, Maringá, v. 27, n. 2, p. 52-60, 2023.

CLARKE, K.; HESS, D. Communication Circuits: Analysisand Design. [S.l.]: Addison-Wesley PublishingCompany, 1971. (Addison-Wesley series in electrical engineering). ISBN 9780201010404.

D.D.L. CHUNG, Applied Materials Science: Applications of Engineering Materials in Structural, Electronics, Thermal, and Other Industries. USA: CRC Press LLC, 2001, ch. 5.

FRADEN, JACOB. Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications. 2004.

HEGAZI, E.; SJOLAND, H.; ABIDI, A. A. A filtering technique to lower lc oscillator Phase noise. IEEE Journal of Solid-State Circuits, Nova York, v. 36, n. 12, p. 1921–1930, 2001.

LEO, J. D. Engineering Analysis of Smart Material Systems. Hoboken: John Wiley& Sons, 2007.

MENDONÇA, R. J. G., Desenvolvimento de um Sistema para a Medição do Efeito Piezoelétrico. FCT. Lisboa. 2019.

PADILHA, A. F. Materiais de Engenharia – Microestrutura e Propriedades. São Paulo: HEMUS, 2007.

PEREIRA, R. S., Desenvolvimento de Sensor de Pressão para Aplicação Industrial. São Leopoldo: UNISINOS, 2020.

PERLINGEIRO, A. R.; PIMENTA, G. M.; SILVA, S. E. DA. Geração De Energia Através De Materiais Piezoelétricos. Rio de Janeiro: Centro Federal De Educação Tecnológica Celso Suckow Da Fonseca, p. 62, 2016.

SILVA, H. Análise comparativa de osciladores senoidais com sensor a onda acústica de superfície na malha de realimentação. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2023.

DE SOUZA, Lucas Ferreira; RIBEIRO, Rosa Maria. Sensores Piezoresistivos e Sensores Piezoelétricos. VIII EPCC – Encontro Internacional de Produção Científica Cesumar. Maringá, 2013.

SUCHICITAL, C. T. A., Efeito Piezoelétrico Induzido em Polímeros Sintéticos. Dissertação. (Mestrado em Física). Universidade de São Paulo, São Carlos, 1978.

TAMARIN, Ollivier et al. Mobile Acoustic Wave Platform Deployment in the Amazon River: Impact of the Water Sample on the Love Wave Sensor Response. Sensors, Basel, v. 20, n. 1, p. 72, 2020.

TICHÝ, J. ERHART, J; KITTINGER, E; PRÍVRATSKÁ, J. Fundamentals of Piezoeletric Sensorics: Mechanical, Dielectric, and Thermodynamical Properties of Piezoelectric Materials. Heidelberg: Springer, 2010.

Published

2024-09-05

How to Cite

Modesto Granja Aguiar, Ícaro, Dantas Silva, H., & Carlos Silvério Freire, R. (2024). Sinusoidal Oscillators with Piezoelectric Sensors in the Feedback Loop. Revista Brasileira De Iniciação Científica, e024037. Retrieved from https://periodicoscientificos.itp.ifsp.edu.br/index.php/rbic/article/view/1816