- Mikä on pietsosähköinen vaikutus?
- Pietsosähköiset materiaalit
- Tarvittavat komponentit
- Vaiheen sähköntuotantopiirikaavio
Viime vuosina pienitehoisten elektronisten kannettavien laitteiden kysyntä on kasvanut nopeasti. Ja näiden pienten kannettavien elektronisten laitteiden, kuten alkaliparistojen tai aurinkovoiman jne. Virran saamiseksi on hyvin rajalliset vaihtoehdot. Joten tässä käytetään erilaista menetelmää pienten sähkövirtojen tuottamiseksi, joka käyttää pietsosähköistä anturia. Täällä rakennamme Footstepin sähköntuotantopiirin sähkön tuottamiseksi. Voit oppia lisää pietsosähköisestä vaikutuksesta seuraamalla tätä pietsosähköistä anturipiiriä.
Mikä on pietsosähköinen vaikutus?
Pietsosähköinen vaikutus on joidenkin pietsosähköisten materiaalien (kuten kvartsi, topaasi, sinkkioksidi jne.) Kyky tuottaa sähkövaraus palautteena mekaaniselle rasitukselle. 'Pietsosähköinen' sana on johdettu kreikkalaisesta sanasta 'piezein', joka tarkoittaa työntämistä, puristamista ja painamista.
Pietsosähköinen vaikutus on myös palautuva, mikä tarkoittaa, että kun kohdistamme mekaanista rasitusta pietsosähköiseen materiaaliin, saamme lähtöön jonkin verran sähkövarausta. Ja kun käytämme sähköä pietsosähköiseen materiaaliin, se puristaa tai venyttää pietsosähköistä materiaalia.
Pietsosähköistä vaikutusta käytetään erilaisissa sovelluksissa
- Äänen tuottaminen ja havaitseminen
- Suurjännitteen muodostaminen
- Elektroninen taajuuksien tuottaminen
- Mikrotasapainot
- Erittäin hieno optisten kokoonpanojen tarkennus
- Päivittäiset sovellukset, kuten tupakansytyttimet
Resonaattori käyttää myös pietsosähköistä vaikutusta.
Pietsosähköiset materiaalit
Tarjolla on nyt useita pietsosähköisiä materiaaleja, jopa luonnollisia ja ihmisen tekemia. Luonnollisia pietsosähköisiä materiaaleja ovat kvartsi, ruokosokeri, Rochellen suola, topaasi-turmaliini ja niin edelleen. Ihmisen tekemä pietsosähköinen materiaali sisältää bariumtitanaattia ja zirkonaattititraattia. Seuraavassa taulukossa on joitain materiaaleja luontaisten ja synteettisten tuotteiden luokassa:
Luonnollinen pietsosähköinen materiaali |
Synteettinen pietsosähköinen materiaali |
Kvartsi (eniten käytetty) |
Lyijysirkonaattititaatti (PZT) |
Rochellen suola |
Sinkkioksidi (ZnO) |
Topaasi |
Bariumtitanaatti (BaTiO 3) |
TB-1 |
Pietsosähköinen keramiikka bariumtitanaatti |
TBK-3 |
Kalsium-bariumtitanaatti |
Sakkaroosi |
Galliumortofosohaatti (GaPO 4) |
Jänne |
Kaliumniobaatti (KNbO 3) |
Silkki |
Lyijytitanaatti (PbTiO 3) |
Emali |
Litiumtantaliitti (LiTaO 3) |
Dentin |
Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14) |
DNA |
Natriumvolframaatti (Na 2 WO 3) |
Tarvittavat komponentit
- Pietsosähköinen anturi
- LED (sininen)
- Diodi (1N4007)
- Kondensaattori (47uF)
- Vastus (1k)
- Paina nappia
- Johtojen liittäminen
- Leipälauta
Vaiheen sähköntuotantopiirikaavio
Pietsosähköinen anturi koostuu pietsosähköisestä materiaalista (kvartsi-eniten käytetty). Sitä käytettiin muuntamaan mekaaninen jännitys sähkövaraukseksi. Pietsosähköisen anturin lähtö on vaihtovirta. Tarvitsemme täydellisen sillan tasasuuntaajan, jotta se voidaan muuntaa tasavirraksi. Anturin lähtöjännite on alle 30 Vp-p, voit syöttää pietsosähköisen anturin lähdön tai tallentaa sen akkuun tai muihin tallennuslaitteisiin. Impedanssi pietsosähköinen anturi on alle 500 ohmia. Käyttölämpötila-alue on -20 ° C ~ + 60 ° C ja -30 ° C ~ + 70 ° C.
Kun olemme muodostaneet pietsosähköisen anturin kytkentäkaavion mukaiset liitännät, kun annamme mekaanista rasitusta pietsosähköiselle anturille, se tuottaa jännitettä. Pietsosähköisen anturin lähtö on AC-muodossa. Muunnettaessa se vaihtovirrasta tasavirtaan käytämme täyssiltasuuntaajaa. Tasasuuntaajan lähtö on kytketty 47uF-kondensaattorin yli. Pietsosähköisen anturin tuottama jännite varastoituu kondensaattoriin. Ja kun painiketta painetaan, kaikki varastoitu energia siirtyy LED-valoon ja LED syttyy, kunnes kondensaattori purkautuu.
Tässä piirissä LED palaa murto-osan sekuntien ajan. LED-valojen ON-ajan pidentämiseksi voit lisätä kondensaattorin arvoa, mutta lataaminen vie enemmän aikaa. Jopa voit liittää enemmän pietsosähköisiä antureita sarjaan tuottaaksesi enemmän sähköenergiaa. Diodia käytetään myös estämään virta virtaamaan kondensaattorista pietsosähköiseen anturiin ja vastus on virtaa rajoittava vastus. LED voidaan liittää myös suoraan pietsosähköiseen anturiin, mutta se sammuu hetken kuluttua, koska virtaa ei ole kondensaattoria.
Tämän Foot Step -sähköntuotantojärjestelmän esittelyvideo on annettu alla.