Láblépcsős áramtermelő áramkör piezoelektromos érzékelővel

Az elmúlt évek óta az alacsony fogyasztású elektronikus hordozható eszközök iránti kereslet gyorsan megnőtt. És nagyon korlátozott lehetőségek vannak ezeknek a kis hordozható elektronikus eszközöknek az áramellátására, például alkáli elemekre vagy napelemre stb. Tehát itt más módszert alkalmazunk kis mennyiségű energia előállítására, amely piezoelektromos érzékelőt használ. Itt felépítjük a villamos energia előállítására szolgáló léptető áramtermelő áramkört. A piezoelektromos hatásról többet tudhat meg, ha követi ezt a piezoelektromos jelátalakító áramkört.

Mi az a piezoelektromos hatás?

A piezoelektromos hatás bizonyos piezoelektromos anyagok (például kvarc, topáz, cink-oxid stb.) Képessége elektromos töltést generálni a mechanikai igénybevételre adott visszacsatolásként. A „piezoelektromos” szó a görög „piezein” szóból származik, amely tolást, szorítást és nyomást jelent.

Ezenkívül a piezoelektromos hatás visszafordítható, ami azt jelenti, hogy amikor a piezoelektromos anyagra mechanikai igénybevételt gyakorolunk, a kimeneten némi elektromos töltést kapunk. És amikor villamos energiát alkalmazunk a piezoelektromos anyagra, akkor az összenyomja vagy kinyújtja a piezoelektromos anyagot.

A piezoelektromos hatást különféle alkalmazásokban alkalmazzák, amelyek magukban foglalják

• Hang előállítása és észlelése
• Nagyfeszültség előállítása
• Elektronikus frekvencia előállítás
• Mikrobalanciák
• Az optikai egységek rendkívül finom fókuszálása
• A mindennapi alkalmazások, például a szivargyújtók

A Resonator szintén alkalmazza a piezoelektromos hatást.

Piezoelektromos anyagok

Számos piezoelektromos anyag áll rendelkezésre, akár természetes, akár mesterséges. A természetes piezoelektromos anyagok közé tartozik a kvarc, a nádcukor, a Rochelle-só, a topáz-turmalin és így tovább. Az ember által készített piezoelektromos anyagok közé tartozik a bárium-titanát és a cirkonát-titanát. Az alábbi táblázatban található néhány anyag a természetes és szintetikus kategóriában:

Természetes piezoelektromos anyag	Szintetikus piezoelektromos anyag
Kvarc (leggyakrabban használt)	Ólom-cirkonát-titanát (PZT)
Rochelle só	Cink-oxid (ZnO)
Topáz	Bárium-titanát (BaTiO 3)
TB-1	Piezoelektromos kerámia Bárium-titanát
TBK-3	Kalcium-bárium-titanát
Szacharóz	Gallium-ortofoszohát (GaPO 4)
Ín	Kálium-niobát (KNbO 3)
Selyem	Ólom titanát (PbTiO 3)
Zománc	Lítium-tantalit (LiTaO 3)
Dentin	Langazit (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNS	Nátrium-volframát (Na 2 WO 3)

Szükséges alkatrészek

• Piezoelektromos érzékelő
• LED (kék)
• Dióda (1N4007)
• Kondenzátor (47uF)
• Ellenállás (1k)
• Nyomógomb
• Vezetékek csatlakoztatása
• Kenyérlemez

Lépéses áramtermelő áramkör diagram

A piezoelektromos érzékelő piezoelektromos anyagból áll (a legtöbbet kvarc). A mechanikai igénybevételt elektromos töltéssé alakította. A piezoelektromos érzékelő kimenete AC. Szükségünk van egy teljes híd egyenirányítóra, hogy egyenárammá alakítsuk. Az érzékelő kimeneti feszültsége nem éri el a 30 Vp-p értéket, betáplálhatja a piezoelektromos érzékelő kimenetét, vagy tárolhatja akkumulátorban vagy más tárolóeszközben. A piezoelektromos érzékelő impedanciája kevesebb, mint 500 ohm. Az üzemi és tárolási hőmérséklet tartomány -20 ° C ~ + 60 ° C, illetve -30 ° C ~ + 70 ° C.

A piezoelektromos érzékelő kapcsolási rajzának megfelelő kapcsolások után, amikor mechanikai feszültséget biztosítunk a piezoelektromos érzékelőnek, az feszültséget generál. A piezoelektromos érzékelő kimenete váltakozó áramú. AC-ről DC-re való átalakításához teljes híd egyenirányítót használunk. Az egyenirányító kimenete egy 47uF kondenzátoron keresztül van összekötve. A piezoelektromos érzékelő által generált feszültség a kondenzátorban tárolódik. És amikor megnyomja a nyomógombot, az összes tárolt energia átkerül a LED-re, és a LED bekapcsol, amíg a kondenzátor lemerül.

Ebben az áramkörben a LED másodpercek töredéke alatt világít. A LED bekapcsolási idejének növeléséhez növelheti a kondenzátor névleges értékét, de több időbe telik a töltése. Még több piezoelektromos érzékelőt is sorba kapcsolhat , hogy több elektromos energiát termeljen. A diódát arra is használják, hogy blokkolja az áramot a kondenzátorból a piezoelektromos érzékelőbe, és az ellenállás áramkorlátozó ellenállás. A LED közvetlenül csatlakoztatható a piezoelektromos érzékelőhöz is, de egy pillanat alatt kikapcsol, mivel nem lesz kondenzátor az áram fenntartására.

Az alábbiakban bemutatjuk a Foot Step áramtermelő rendszer bemutató videóját.