- Kaj je piezoelektrični učinek?
- Piezoelektrični materiali
- Potrebne komponente
- Diagram vezja za proizvodnjo električne energije
V zadnjih nekaj letih se povpraševanje po elektronskih prenosnih napravah z nizko porabo hitro povečuje. Obstaja zelo malo možnosti za napajanje teh majhnih prenosnih elektronskih naprav, kot so alkalne baterije ali sončna energija itd. Torej tukaj uporabljamo drugačno metodo za ustvarjanje majhne količine energije, ki uporablja piezoelektrični senzor. Tu bomo zgradili električno vezje za proizvodnjo električne energije. Če želite izvedeti več o piezoelektričnem učinku, sledite temu vezju piezoelektričnega pretvornika.
Kaj je piezoelektrični učinek?
Piezoelektrični učinek je sposobnost nekaterih piezoelektričnih materialov (kot so kremen, topaz, cinkov oksid itd.), Da ustvarijo električni naboj kot odziv na mehanske obremenitve. "Piezoelektrična" beseda izhaja iz grške besede "piezein", kar pomeni potiskati, stiskati in pritiskati.
Prav tako je piezoelektrični učinek reverzibilen, kar pomeni, da kadar na piezoelektrični material pritiskamo mehansko, na izhodu prejmemo nekaj električnega naboja. In ko na piezoelektrični material nanašamo elektriko, ta stisne ali raztegne piezoelektrični material.
Piezoelektrični učinek se uporablja v različnih aplikacijah, ki vključujejo
- Produkcija in zaznavanje zvoka
- Proizvodnja visoke napetosti
- Elektronska generacija frekvence
- Mikrobalansi
- Izredno fino ostrenje optičnih sklopov
- Vsakodnevne aplikacije, kot so vžigalniki
Resonator uporablja tudi piezoelektrični učinek.
Piezoelektrični materiali
Zdaj je na voljo število piezoelektričnih materialov, tudi naravnih in umetnih. Naravni piezoelektrični materiali vključujejo kremen, trsni sladkor, rochellovo sol, topaz turmalin itd. Umetni piezoelektrični material vključuje barijev titanat in cirkonat titanat. V spodnji tabeli je nekaj kategorij naravnih in sintetičnih materialov:
Naravni piezoelektrični material |
Sintetični piezoelektrični material |
Kremen (najpogosteje uporabljen) |
Svinčev cirkonat titanat (PZT) |
Rochelle Salt |
Cinkov oksid (ZnO) |
Topaz |
Barijev titanat (BaTiO 3) |
TB-1 |
Piezoelektrična keramika Barijev titanat |
TBK-3 |
Kalcijev barijev titanat |
Saharoza |
Galijev ortofosohat (GaPO 4) |
Tetiva |
Kalijev niobat (KNbO 3) |
Svila |
Svinčev titanat (PbTiO 3) |
Emajl |
Litijev tantalit (LiTaO 3) |
Dentin |
Langasit (La 3 Ga 5 SiO 14) |
DNK |
Natrijev volframat (Na 2 WO 3) |
Potrebne komponente
- Piezoelektrični senzor
- LED (modra)
- Dioda (1N4007)
- Kondenzator (47uF)
- Upor (1k)
- Pritisni gumb
- Povezovanje žic
- Breadboard
Diagram vezja za proizvodnjo električne energije
Piezoelektrični senzor je sestavljen iz piezoelektričnega materiala (kvarčno najbolj uporabljanih). Včasih je pretvarjal mehanske obremenitve v električni naboj. Izhod piezoelektričnega senzorja je izmenični tok. Za pretvorbo v enosmerni tok potrebujemo polni mostični usmernik. Izhodna napetost senzorja je manjša od 30Vp-p, izhod piezoelektričnega senzorja lahko napajate ali shranite v baterijo ali druge naprave za shranjevanje. Impedanca piezoelektrični senzor je manj kot 500 ohmov. Temperaturno območje delovanja in skladiščenja je -20 ° C ~ + 60 ° C oziroma -30 ° C ~ + 70 ° C.
Po vzpostavitvi povezav po shemi vezja piezoelektričnega senzorja, ko piezoelektričnemu senzorju priskrbimo mehansko napetost, ta ustvari napetost. Izhod piezoelektričnega senzorja je v izmenični obliki. Za pretvorbo iz izmeničnega v enosmerni tok uporabljamo celotni mostični usmernik. Izhod usmernika je povezan preko kondenzatorja 47uF. Napetost, ki jo ustvarja piezoelektrični senzor, se shrani v kondenzator. In ko pritisnete gumb, se vsa shranjena energija prenese na LED in LED se vklopi, dokler se kondenzator ne izprazni.
V tem vezju dioda LED sveti delce sekunde. Če želite povečati čas vklopa LED, lahko povečate moč kondenzatorja, vendar bo za polnjenje potreben več časa. Lahko celo zaporedno priključite več piezoelektričnih senzorjev, da ustvarite več električne energije. Dioda se uporablja tudi za blokiranje toka, ki teče od kondenzatorja do piezoelektričnega senzorja, upor pa je upor, ki omejuje tok. LED je mogoče tudi neposredno priključiti na piezoelektrični senzor, vendar se bo v trenutku ugasnil, saj ne bo kondenzatorja, ki bi zadrževal tok.
Predstavitveni video za ta sistem za proizvodnjo električne energije Foot Step je spodaj.