Circuit de generare a puterii pe picior cu senzor piezoelectric

În ultimii ani, cererea de dispozitive portabile electronice de mică putere a crescut rapid. Și există opțiuni foarte limitate pentru a alimenta aceste mici dispozitive electronice portabile, cum ar fi bateriile alcaline sau energia solară etc. Deci, aici folosim o metodă diferită pentru a genera o cantitate mică de energie care utilizează senzorul piezoelectric. Aici vom construi circuitul de generare a energiei Footstep pentru a genera electricitate. Puteți afla mai multe despre efectul piezoelectric urmând acest circuit al traductorului piezoelectric.

Ce este efectul piezoelectric?

Efectul piezoelectric este capacitatea unor materiale piezoelectrice (cum ar fi cuarțul, topazul, oxidul de zinc etc.) de a genera o încărcare electrică în reacția la stresul mecanic. Cuvântul „piezoelectric” este derivat din cuvântul grecesc „piezein” care înseamnă a împinge, stoarce și apăsa.

De asemenea, efectul piezoelectric este reversibil, ceea ce înseamnă că atunci când aplicăm stres mecanic materialului piezoelectric primim o anumită sarcină electrică la ieșire. Și, atunci când aplicăm electricitate materialului piezoelectric, atunci acesta comprimă sau întinde materialul piezoelectric.

Efectul piezoelectric este utilizat în diferite aplicații care implică

• Producția și detectarea sunetului
• Generarea de înaltă tensiune
• Generarea de frecvență electronică
• Microbalanțe
• Focalizarea ultra-fină a ansamblurilor optice
• Aplicații zilnice, cum ar fi brichetele

Rezonatorul utilizează, de asemenea, efectul piezoelectric.

Materiale piezoelectrice

Numărul de materiale piezoelectrice este disponibil acum, chiar și natural și artificial. Materialele piezoelectrice naturale includ cuarț, zahăr din trestie, sare Rochelle, turmalină topazică etc. Materialul piezoelectric creat de om include titanat de bariu și titanat de zirconat. Există câteva materiale prezentate în tabelul de mai jos, în categoria natural și sintetic:

Material piezoelectric natural	Material sintetic piezoelectric
Cuarț (cel mai folosit)	Titanat de zirconat de plumb (PZT)
Sarea Rochelle	Oxid de zinc (ZnO)
Topaz	Titanatul de bariu (BaTiO 3)
TB-1	Ceramică piezoelectrică Titanat de bariu
TBK-3	Titanat de bariu de calciu
Zaharoza	Ortofosohat de galiu (GaPO 4)
Tendon	Niobat de potasiu (KNbO 3)
Mătase	Titanat de plumb (PbTiO 3)
Smalț	Tantalit de litiu (LiTaO 3)
Dentină	Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14)
ADN	Tungstat de sodiu (Na 2 WO 3)

Componente necesare

• Senzor piezoelectric
• LED (albastru)
• Diodă (1N4007)
• Condensator (47uF)
• Rezistor (1k)
• Apasa butonul
• Conectarea firelor
• Breadboard

Diagrama circuitului de generare a energiei pașilor

Un senzor piezoelectric este alcătuit din material piezoelectric (cel mai utilizat cuarț). Obișnuia să transforme tensiunea mecanică în sarcină electrică. Ieșirea senzorului piezoelectric este de curent alternativ. Avem nevoie de un redresor cu punte completă pentru al converti în DC. Tensiunea de ieșire a senzorului este mai mică de 30Vp-p, puteți alimenta ieșirea senzorului piezoelectric sau îl puteți stoca în baterie sau alte dispozitive de stocare. Impedanța senzorului piezoelectric este mai mică de 500 ohmi. Gama de temperatură de funcționare și depozitare este de -20 ° C ~ + 60 ° C și respectiv -30 ° C ~ + 70 ° C.

După efectuarea conexiunilor conform schemei circuitului senzorului piezoelectric, atunci când furnizăm solicitări mecanice senzorului piezoelectric, acesta generează tensiune. Ieșirea senzorului piezoelectric este în formă de curent alternativ. Pentru a-l converti de la AC la DC folosim un redresor cu punte completă. Ieșirea redresorului este conectată printr-un condensator 47uF. Tensiunea generată de senzorul piezoelectric este stocată în condensator. Și, când butonul este apăsat, toată energia stocată este transferată la LED și LED-ul se aprinde până când condensatorul se descarcă.

În acest circuit, LED-ul luminează o fracțiune de secunde. Pentru a crește timpul de aprindere al LED-ului, puteți crește capacitatea condensatorului, dar va dura mai mult timp pentru încărcare. Chiar și puteți conecta mai mulți senzori piezoelectric în serie pentru a genera mai multă energie electrică. De asemenea, dioda este utilizată pentru blocarea curentului să curgă de la condensator la senzorul piezoelectric, iar rezistorul este un rezistor de limitare a curentului. LED-ul poate fi, de asemenea, conectat direct la senzorul piezoelectric, dar se va stinge într-o clipă, deoarece nu va exista condensator care să rețină curentul.

Video de demonstrație pentru acest sistem de generare a energiei Foot Step este prezentat mai jos.