Верига за генериране на енергия с крак с помощта на пиезоелектричен сензор

От последните няколко години търсенето на електронни преносими устройства с ниска мощност се увеличава бързо. И има много ограничени възможности за захранване на тези малки преносими електронни устройства като алкални батерии или слънчева енергия и т.н. Така че тук използваме различен метод за генериране на малко количество енергия, който използва пиезоелектричен сензор. Тук ще изградим верига за производство на енергия Footstep за генериране на електричество. Можете да научите повече за пиезоелектричния ефект, като следвате тази схема на пиезоелектричен преобразувател.

Какво представлява пиезоелектричният ефект?

Пиезоелектричният ефект е способността на някои пиезоелектрични материали (като кварц, топаз, цинков оксид и др.) Да генерират електрически заряд в обратна връзка с механичното напрежение. „Пиезоелектрична“ дума произлиза от гръцката дума „piezein“, което означава да натискате, изстисквате и натискате.

Също така, пиезоелектричният ефект е обратим, което означава, че когато прилагаме механично напрежение върху пиезоелектричния материал, получаваме малко електрически заряд на изхода. И когато прилагаме електричество към пиезоелектричния материал, той компресира или разтяга пиезоелектричния материал.

Пиезоелектричният ефект се използва в различни приложения, които включват

• Производство и откриване на звук
• Генериране на високо напрежение
• Електронно генериране на честота
• Микробаланси
• Изключително фино фокусиране на оптични възли
• Ежедневни приложения като запалки

Резонаторът също използва пиезоелектричен ефект.

Пиезоелектрични материали

Вече са налични редица пиезоелектрични материали, дори естествени и изкуствени. Естествените пиезоелектрични материали включват кварц, тръстикова захар, сол на Рошел, топаз турмалин и др. Изкуствените пиезоелектрични материали включват бариев титанат и цирконат титанат. В таблицата по-долу в категорията естествени и синтетични са дадени някои материали:

Естествен пиезоелектричен материал	Синтетичен пиезоелектричен материал
Кварц (най-използван)	Оловен цирконат титанат (PZT)
Рошел Сол	Цинков оксид (ZnO)
Топаз	Бариев титанат (BaTiO 3)
TB-1	Пиезоелектрична керамика Бариев титанат
TBK-3	Калциев бариев титанат
Захароза	Галиев ортофозохат (GaPO 4)
Сухожилие	Калиев ниобат (KNbO 3)
Коприна	Оловен титанат (PbTiO 3)
Емайл	Литиев танталит (LiTaO 3)
Дентин	Лангазит (La 3 Ga 5 SiO 14)
ДНК	Натриев волфрамат (Na 2 WO 3)

Необходими компоненти

• Пиезоелектричен сензор
• LED (син)
• Диод (1N4007)
• Кондензатор (47uF)
• Резистор (1k)
• Натисни бутона
• Свързване на проводници
• Макет

Схема за генериране на енергия от стъпки

Един пиезоелектричен датчик е съставен от пиезоелектричен материал (кварц най използва). Той използва за преобразуване на механичното напрежение в електрически заряд. Изходът на пиезоелектричния сензор е AC. Имаме нужда от пълен мостов токоизправител, за да го преобразуваме в DC. Изходното напрежение на сензора е по-малко от 30Vp-p, можете да захранвате изхода на пиезоелектричния сензор или да го съхранявате в батерия или други устройства за съхранение. В импеданс на пиезоелектричен сензор е по-малко от 500 ома. Температурният диапазон на работа и съхранение е съответно -20 ° C ~ + 60 ° C и -30 ° C ~ + 70 ° C.

След осъществяване на връзки съгласно схемата на пиезоелектричния сензор, когато осигуряваме механично напрежение на пиезоелектричния сензор, той генерира напрежение. Изходът на пиезоелектрическия сензор е под формата на променлив ток. За преобразуването му от AC в DC ние използваме пълен мостов токоизправител. Изходът на токоизправителя е свързан през кондензатор 47uF. Напрежението, генерирано от пиезоелектричния сензор, се съхранява в кондензатора. И когато бутонът се натисне, цялата съхранена енергия се прехвърля към светодиода и той се включва, докато кондензаторът се разреди.

В тази схема светодиодът свети за части от секунди. За да увеличите времето за включване на светодиода, можете да увеличите номинала на кондензатора, но ще отнеме повече време за зареждане. Дори можете да свържете повече пиезоелектрични сензори последователно, за да генерирате повече електрическа енергия. Също така диодът се използва за блокиране на тока, който тече от кондензатор към пиезоелектричен сензор, а резисторът е резистор, ограничаващ тока. Светодиодът може също така да бъде директно свързан към пиезоелектричния сензор, но той ще се изключи за миг, тъй като няма да има кондензатор, който да задържа тока.

Демонстрационно видео за тази система за производство на електроенергия с стъпка е дадено по-долу.