Pietsosähköinen anturipiiri ja sen sovellukset

Tietyillä kiteillä, kuten bariumtitanaatilla, kvartsilla, litiumtantaliitilla jne., On ominaisuus tuottaa sähköä kohdistamalla niihin voimaa tai painetta tietyssä järjestelyssä. Ne voivat myös toimia käänteisesti muuntamalla niiden yli kohdistetun sähköisen signaalin värähtelyiksi. Siksi niitä käytetään antureina monissa sovelluksissa. Niitä kutsutaan pietsosähköisiksi materiaaleiksi. Siksi pietsosähköinen anturi tuottaa jännitettä, kun kohdistetaan voima niiden päälle ja päinvastoin. Tarkastellaan ensin joitain pietsosähköisen anturin sovelluksia ja määritelmää.

Pietsosähköinen vaikutus:

1. Mekaaninen jännitysanalysaattori:

Tärkein sovellus on jännitysanalysaattori rakennusten pylväille, joissa mitataan kiteeseen kohdistuvan jännityksen suhteellinen jännite ja vastaava jännitys voidaan laskea.

2. Sytyttimet:

Kaasupolttimen sytytin ja tupakansytytin noudattavat myös samaa pietsosähköisen vaikutuksen sääntöä, joka tuottaa sähköpulssin voimalle, jonka laukaisun äkillinen isku aiheuttaa niiden sisällä olevaan materiaaliin.

Pietsosähköinen vaikutus määritellään muutokseksi sähköpolarisaatiossa, joka syntyy tietyissä materiaaleissa, kun ne altistetaan mekaanisille rasituksille.

Käänteinen pietsosähköinen vaikutus:

1. Kvartsikello:

Kellomme sisällä on kvartsiresonaattori, joka toimii oskillaattorina. Elementti on piidioksidi. Kiteen yli syötetty sähköinen signaali saa sen värisemään säännöllisesti, mikä puolestaan ​​säätelee kellomme sisällä olevia hammaspyöriä.

2. Piezo Buzzers:

Buzzereita käytetään laajalti monissa sovelluksissa, kuten auton peruutusindikaattorissa, tietokoneissa jne. Tässä tapauksessa, kun jännitettä käytetään tietyllä suuruudella ja taajuudella edellä mainitun kiteen yli, niillä on taipumus värähtää. Tärinä voidaan ohjata pieneen aukkoon sijoitettuun tilaan, jolloin siitä tulee ääntä.

Käänteinen Piezo-sähkövaikutus määritellään rasitukseksi tai muodonmuutokseksi, joka syntyy tietyissä materiaaleissa, kun ne altistetaan sähkökentälle.

Pietsosähköinen anturi:

Yllä on halpa kolminapainen pietsosähköinen anturi, jota käytetään 12 V: n pietsosummerilla, joka tuottaa ääntä alla olevalla piirijärjestelyllä. Missä mustasta kotelosta tulee rakenne, joka tuottaa ääntä.

Voiman muuntaminen sähköksi pietsosähköisellä anturilla:

Yritetään kokeilla pietsosähköistä vaikutusta muuntamalla voima pieneksi jännitesignaaliksi pietsosähköisellä anturilevyllä. Yritetään sitten varastoida voiman tai paineen avulla tuotettu energia.

Liittimien juottaminen:

Johdon juottaminen pietsosähköiseen anturiin on pääosa niiden käytöstä. Varo ylikuumentamasta pintaa, koska se sulaa jopa alhaisessa lämpötilassa muutaman sekunnin ajan. Yritä siis sulattaa lyijy juotossa ja pudota sula juote pinnan päälle. Tätä operaatiota varten positiiviset ja negatiiviset liittimet riittävät, ja ne näkyvät yllä olevassa kuvassa.

Operaatio:

Pietsosähköinen anturi tuottaa epäjatkuvan tai vuorotellen lähdön kohdistamalla toistuvaa napautusvoimaa sen päälle. Siksi se on korjattava, jotta siitä tulisi varastoitavaa tai käyttökelpoista DC. Siksi 80%: n tai korkeamman tasasuuntaustehokkuuden saavuttamiseksi aiomme käyttää täysiaaltosuuntaajaa. Joko voimme käyttää neljän diodin yhdistelmää siltakokoonpanossa tai pakettia, jossa on sisäänrakennettu siltadiodi, kuten RB156. Tässä on viite koko aallon tasasuuntaajan rakentamiseen suodattimella.

Näin ollen samaa käsitettä sovelletaan tässä, jossa pietsosähköisen anturin vaihtuva lähtö muunnetaan tasavirraksi ja tallennetaan lähtökondensaattorin sisään. Varastoitu energia sitten hajaantuu LED ohjattu teho. Siksi varastoidun energian haihtuminen on näkyvissä.

Pietsosähköisen anturin piirikaavio:

Alla on kaaviokuva pietsosähköisestä anturipiiristä, jossa kondensaattoriin varastoitu energia haihtuu vain kun kosketuskytkin on suljettu.

Lähdössä käytettyä kondensaattoria voidaan lisätä edelleen tallennuskapasiteetin lisäämiseksi, mutta myös pietsosähköisten muuntimien määrää on lisättävä. Siksi tässä se on 47uF.

Työskentely:

Kuten yllä olevassa simulaatiossa on selitetty, liitännät tehdään leipälautaan. Mutta syy kahden pietsosähköisen anturin käyttöön on lisätä tuotetun energian määrää lyhyellä aikavälillä. Aluksi annamme jatkuvan napautuksen antureille.

Kun vaadittu jännitetaso on saavutettu, painamme kosketuskytkintä ja LED palaa hetken.

Syy LED-merkkivalon vilkkumiseen kuten alla on, että käytetty 47uF-kondensaattori voi tallentaa vain niin paljon energiaa LEDin vilkkumiseen muutaman sekunnin ajan. Tuotettua ja varastoitua energiamäärää voidaan lisätä lisäämällä antureiden määrää ja kondensaattorin arvoa. Alla oleva video osoittaa yllä tehdyn prosessin vaiheittain.