Pėdos pakopos energijos generavimo grandinė naudojant pjezoelektrinį jutiklį

Nuo pastarųjų metų mažos galios elektroninių nešiojamųjų prietaisų paklausa sparčiai didėjo. Ir yra labai ribotos galimybės maitinti šiuos mažus nešiojamus elektroninius prietaisus, tokius kaip šarminės baterijos, saulės energija ir pan. Taigi čia mes naudojame kitokį metodą, kad gautume nedidelį energijos kiekį, kuris naudoja pjezoelektrinį jutiklį. Čia mes pastatysime elektros energijos generavimo grandinę „Footstep“. Norėdami sužinoti daugiau apie pjezoelektrinį efektą, atlikite šią pjezoelektrinio keitiklio grandinę.

Kas yra pjezoelektrinis efektas?

Pjezoelektrinis efektas yra kai kurių pjezoelektrinių medžiagų (tokių kaip kvarcas, topazas, cinko oksidas ir kt.) Gebėjimas generuoti elektrinį krūvį grįžtant į mechaninį įtempį. Pjezoelektrinis žodis yra kilęs iš graikų kalbos žodžio „piezein“, kuris reiškia stumti, spausti ir spausti.

Be to, pjezoelektrinis efektas yra grįžtamasis, o tai reiškia, kad kai pjezoelektrinei medžiagai pritaikome mechaninį įtempimą, gauname tam tikrą elektros krūvį išėjimo metu. Kai pjezoelektrinei medžiagai pritaikome elektrą, ji pjezoelektrinę medžiagą suspaudžia arba ištempia.

Pjezoelektrinis efektas naudojamas įvairiose programose

• Garso gamyba ir aptikimas
• Aukštos įtampos generavimas
• Elektroninis dažnių generavimas
• Mikrobalansai
• Itin smulkus optinių mazgų fokusavimas
• Kasdienės programos, pavyzdžiui, žiebtuvėliai

Rezonatorius taip pat naudoja pjezoelektrinį efektą.

Pjezoelektrinės medžiagos

Šiuo metu yra tiek pjezoelektrinių medžiagų, tiek natūralių, tiek dirbtinių. Natūralios pjezoelektrinės medžiagos yra kvarcas, cukranendrių cukrus, Rochelle druska, topazo turmalinas ir kt. Žmogaus sukurta pjezoelektrinė medžiaga apima bario titanatą ir cirkonato titanatą. Žemiau esančioje lentelėje yra keletas natūralių ir sintetinių medžiagų:

Natūrali pjezoelektrinė medžiaga	Sintetinė pjezoelektrinė medžiaga
Kvarcas (dažniausiai naudojamas)	Švino cirkonato titanatas (PZT)
Rochelle druska	Cinko oksidas (ZnO)
Topazas	Bario titanatas (BaTiO 3)
TB-1	Pjezoelektrinė keramika Bario titanatas
TBK-3	Kalcio bario titanatas
Sacharozė	Gallio ortofosohatas (GaPO 4)
Sausgyslė	Kalio niobatas (KNbO 3)
Šilkas	Švino titanatas (PbTiO 3)
Emalis	Ličio tantalitas (LiTaO 3)
Dentinas	Langazitas (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNR	Natrio volframatas (Na 2 WO 3)

Būtini komponentai

• Pjezoelektrinis jutiklis
• LED (mėlyna)
• Diodas (1N4007)
• Kondensatorius (47uF)
• Rezistorius (1k)
• Mygtukas
• Laidų sujungimas
• Bandomoji Lenta

Elektros generavimo grandinės schema

Pjezoelektrinis jutiklis yra sudaryta iš pjezoelektrinių medžiagos (kvarco-dažniausiai naudojamas). Jis pavertė mechaninį įtempimą į elektros krūvį. Pjezoelektrinio jutiklio išėjimas yra kintamosios srovės. Mums reikia viso tilto lygintuvo, kad galėtume jį konvertuoti į nuolatinę srovę. Jutiklio išėjimo įtampa yra mažesnė nei 30 Vp-p, galite tiekti pjezoelektrinio jutiklio išvestį arba laikyti ją į akumuliatorių ar kitus kaupiklius. Pjezoelektrinio jutiklio varža yra mažesnė nei 500 Ohm. Darbinės ir laikymo temperatūros diapazonas yra atitinkamai -20 ° C ~ + 60 ° C ir -30 ° C ~ + 70 ° C.

Atlikus jungtis pagal pjezoelektrinio jutiklio grandinės schemą, kai pjezoelektriniam jutikliui suteikiame mechaninį įtempimą, jis sukuria įtampą. Pjezoelektrinio jutiklio išvestis yra kintamosios srovės forma. Norėdami jį konvertuoti iš kintamosios srovės į nuolatinę įtampą, mes naudojame viso tilto lygintuvą. Lygintuvo išvestis sujungta per 47uF kondensatorių. Pjezoelektrinio jutiklio sukurta įtampa kaupiama kondensatoriuje. Paspaudus mygtuką, visa sukaupta energija perkeliama į šviesos diodą ir šviesos diodas įsijungia, kol kondensatorius išsikrauna.

Šioje grandinėje šviesos diodas šviečia kelias sekundes. Norėdami padidinti šviesos diodo įjungimo laiką, galite padidinti kondensatoriaus reitingą, tačiau užtruks daugiau laiko. Netgi galite nuosekliai prijungti daugiau pjezoelektrinių jutiklių, kad gautumėte daugiau elektros energijos. Be to, diodas naudojamas blokuoti srovę, tekančią iš kondensatoriaus į pjezoelektrinį jutiklį, o rezistorius yra srovę ribojantis rezistorius. Šviesos diodą taip pat galima tiesiogiai prijungti prie pjezoelektrinio jutiklio, tačiau jis akimirksniu išsijungs, nes nebus kondensatoriaus, kuris išlaikytų srovę.

Šios „ Foot Step“ energijos gamybos sistemos demonstracinis vaizdo įrašas pateiktas žemiau.