Pēdu pakāpes enerģijas ģenerēšanas shēma, izmantojot pjezoelektrisko sensoru

Dažu pēdējo gadu laikā pieprasījums pēc mazjaudas elektroniskām pārnēsājamām ierīcēm ir strauji pieaudzis. Un ir ļoti ierobežotas iespējas darbināt šīs mazās pārnēsājamās elektroniskās ierīces, piemēram, sārma baterijas vai saules enerģiju utt. Tāpēc šeit mēs izmantojam citu metodi, lai radītu nelielu enerģijas daudzumu, kas izmanto pjezoelektrisko sensoru. Šeit mēs izveidosim elektroenerģijas ražošanai paredzētu elektrības ražošanas ķēdi. Jūs varat uzzināt vairāk par pjezoelektrisko efektu, ievērojot šo pjezoelektrisko devēju shēmu.

Kas ir pjezoelektriskais efekts?

Pjezoelektriskais efekts ir dažu pjezoelektrisko materiālu (piemēram, kvarca, topāza, cinka oksīda un citu) spēja radīt elektrisko lādiņu, atsaucoties uz mehānisko spriegumu. “Pjezoelektriskais” vārds ir atvasināts no grieķu vārda “piezein”, kas nozīmē stumt, saspiest un nospiest.

Arī pjezoelektriskais efekts ir atgriezenisks, kas nozīmē, ka, pieliekot pjezoelektriskajam materiālam mehānisku spriegumu, mēs izejā saņemam nelielu elektrisko lādiņu. Un, kad mēs pieliekam elektrību pjezoelektriskajam materiālam, tas saspiež vai izstiepj pjezoelektrisko materiālu.

Pjezoelektriskais efekts tiek izmantots dažādos pielietojumos, kas ietver

• Skaņas radīšana un noteikšana
• Augstsprieguma ģenerēšana
• Elektroniskā frekvenču ģenerēšana
• Mikrobalances
• Īpaši smalka optisko mezglu fokusēšana
• Ikdienas lietojumi, piemēram, cigarešu šķiltavas

Resonator izmanto arī pjezoelektrisko efektu.

Pjezoelektriskie materiāli

Šobrīd ir pieejams pjezoelektrisko materiālu skaits, pat dabīgs un mākslīgs. Pie dabīgiem pjezoelektriskiem materiāliem pieder kvarcs, niedru cukurs, Ročelas sāls, topaza turmalīns un citi. Cilvēka radītie pjezoelektriskie materiāli ietver bārija titanātu un cirkonāta titanātu. Zemāk esošajā tabulā ir daži dabisko un sintētisko materiālu materiāli:

Dabīgs pjezoelektriskais materiāls	Sintētiskais pjezoelektriskais materiāls
Kvarcs (visbiežāk lietotais)	Svina cirkonāta titanāts (PZT)
Ročelas sāls	Cinka oksīds (ZnO)
Topāzs	Bārija titanāts (BaTiO 3)
TB-1	Pjezoelektriskā keramika Bārija titanāts
TBK-3	Kalcija bārija titanāts
Saharoze	Gallija ortofosohāts (GaPO 4)
Cīpsla	Kālija niobāts (KNbO 3)
Zīds	Svina titanāts (PbTiO 3)
Emalja	Litija tantalīts (LiTaO 3)
Dentīns	Langazīts (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNS	Nātrija volframāts (Na 2 WO 3)

Nepieciešamās sastāvdaļas

• Pjezoelektriskais sensors
• LED (zils)
• Diode (1N4007)
• Kondensators (47uF)
• Rezistors (1k)
• Uzspied pogu
• Vadu savienošana
• Maizes dēlis

Soļa enerģijas ražošanas ķēdes shēma

Pjezoelektrisks sensors sastāv no pjezoelektrisko materiāla (kvarca visvairāk lieto). To izmantoja, lai pārveidotu mehānisko spriegumu elektriskā lādiņā. Pjezoelektriskā sensora izeja ir maiņstrāva. Mums ir nepieciešams pilns tilta taisngriezis, lai to pārveidotu par līdzstrāvu. Sensora izejas spriegums ir mazāks par 30 Vp-p, jūs varat padot pjezoelektriskā sensora izvadi vai saglabāt to akumulatorā vai citās atmiņas ierīcēs. No pjezoelektrisko sensora pretestība ir mazāka nekā 500 ohm. Darba un uzglabāšanas temperatūras diapazons ir attiecīgi -20 ° C ~ + 60 ° C un -30 ° C ~ + 70 ° C.

Pēc savienojumu veikšanas saskaņā ar pjezoelektriskā sensora shēmu, kad pjezoelektriskajam sensoram mēs nodrošinām mehānisku spriegumu, tas rada spriegumu. Pjezoelektriskā sensora izeja ir maiņstrāvas formā. Lai to pārveidotu no maiņstrāvas uz līdzstrāvu, mēs izmantojam pilna tilta taisngriezi. Taisngrieža izeja ir savienota ar 47uF kondensatoru. Pjezoelektriskā sensora radītais spriegums tiek saglabāts kondensatorā. Un, nospiežot spiedpogu, visa uzkrātā enerģija tiek pārnesta uz LED un gaismas diode iedegas, līdz kondensators tiek izlādēts.

Šajā ķēdē gaismas diode mirgo sekundes daļu. Lai palielinātu LED ieslēgšanās laiku, varat palielināt kondensatora nominālvērtību, taču tas prasīs vairāk laika, lai uzlādētu. Jūs pat varat sērijveidā savienot vairāk pjezoelektrisko sensoru, lai iegūtu vairāk elektriskās enerģijas. Arī diode tiek izmantota, lai bloķētu strāvu, kas plūst no kondensatora uz pjezoelektrisko sensoru, un rezistors ir strāvu ierobežojošs rezistors. Gaismas diodi var arī tieši savienot ar pjezoelektrisko sensoru, taču tas pēc mirkļa izslēgsies, jo nebūs kondensatora, kas noturētu strāvu.

Šīs Foot Step enerģijas ražošanas sistēmas demonstrācijas video ir dots zemāk.