מהשנים האחרונות הביקוש למכשירים ניידים אלקטרוניים בעלי צריכת חשמל נמוכה גדל במהירות. וישנן אפשרויות מוגבלות מאוד להפעלת מכשירים אלקטרוניים ניידים קטנים כמו סוללות אלקליין או אנרגיה סולארית וכו '. הנה אנו משתמשים בשיטה אחרת להפקת כמות קטנה של כוח המשתמשת בחיישן פיזואלקטרי. כאן נבנה מעגל ייצור חשמל של Footstep לייצור חשמל. תוכל ללמוד עוד על אפקט פיזואלקטרי על ידי ביצוע מעגל מתמר פיזואלקטרי זה.
מהי השפעה פיזואלקטרית?
אפקט פיזואלקטרי הוא היכולת של כמה חומרים פיזואלקטריים (כגון קוורץ, טופז, תחמוצת אבץ וכו ') לייצר מטען חשמלי בתגובה למתח המכני. מילה 'פיזואלקטרית' נגזרת מהמילה היוונית 'פיז'ין' שפירושה לדחוף, לסחוט וללחוץ.
כמו כן, האפקט הפיזואלקטרי הפיך, כלומר כאשר אנו מפעילים מתח מכני על החומר הפיזואלקטרי אנו מקבלים מטען חשמלי כלשהו על הפלט. וכאשר אנו מפיצים חשמל על החומר הפיזואלקטרי, הוא דוחס או מותח את החומר הפיזואלקטרי.
אפקט פיזואלקטרי משמש ביישומים שונים הכוללים
- הפקה וזיהוי צליל
- דור מתח גבוה
- הפקת תדרים אלקטרונית
- מיקרו איזונים
- מיקוד עדין במיוחד של מכלולים אופטיים
- יישומים יומיומיים כמו מצתים
מהוד משתמש גם באפקט פיזואלקטרי.
חומרים פיזואלקטריים
מספר החומרים הפיזואלקטריים זמין כעת, אפילו טבעי מעשה ידי אדם. חומרים פיזואלקטריים טבעיים כוללים קוורץ, סוכר קנים, מלח רושל, טורמלין טופז וכו '. חומר פיזואלקטרי מעשה ידי אדם כולל טיטנאט בריום וטיטנאט זירקונאט. יש כמה חומרים המופיעים בטבלה שלהלן בקטגוריה טבעית וסינתטית:
|
חומר פיזואלקטרי טבעי |
חומר פיזואלקטרי סינטטי |
|
קוורץ (הנפוץ ביותר) |
עופרת זירקונט טיטנאט (PZT) |
|
מלח רושל |
תחמוצת אבץ (ZnO) |
|
טוֹפָּז |
בריום טיטנאט (BaTiO 3) |
|
שחפת -1 |
קרמיקה פיזואלקטרית בריום טיטנאט |
|
TBK-3 |
סידן בריום טיטנאט |
|
סוכרוז |
גליום אורתופוסוהט (GaPO 4) |
|
גִיד |
אשלגן ניובט (KNbO 3) |
|
משי |
עופרת טיטנאט (PbTiO 3) |
|
אֵימָל |
טנטליט ליתיום (LiTaO 3) |
|
דנטין |
Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14) |
|
DNA |
נתרן טונגסטט (Na 2 WO 3) |
רכיבים נדרשים
- חיישן פיזואלקטרי
- LED (כחול)
- דיודה (1N4007)
- קבלים (47uF)
- נגד (1k)
- לחץ על הכפתור
- חוטי חיבור
- קרש לחם
תרשים מעגל ייצור חשמל
חיישן פיזואלקטריים מורכב מחומר חשמלי (קוורץ-ביותר בשימוש). זה נהג להמיר את הלחץ המכני למטען חשמלי. הפלט של החיישן הפיזואלקטרי הוא AC. אנו זקוקים למיישר גשר מלא כדי להמיר אותו ל DC. מתח המוצא של החיישן הוא פחות מ -30 Vp-p, אתה יכול להזין את הפלט של החיישן הפיזואלקטרי או יכול לאחסן אותו בסוללה או בהתקני אחסון אחרים. העכבה של חיישן פיזואלקטריים היא פחות מ 500 אוהם. טווח הטמפרטורות ההפעלה והאחסון הוא -20 ° C ~ + 60 ° C ו -30 ° C ~ + 70 ° C בהתאמה.
לאחר ביצוע חיבורים לפי דיאגרמת המעגל של החיישן הפיזואלקטרי, כאשר אנו מספקים מתח מכני לחיישן הפיזואלקטרי הוא מייצר מתח. הפלט של החיישן הפיזואלקטרי הוא בצורת זרם חילופין. להמרתו מ- AC ל- DC אנו משתמשים במיישר גשר מלא. הפלט של המיישר מחובר על פני קבל 47uF. המתח שנוצר על ידי החיישן הפיזואלקטרי נשמר בקבל. וכאשר לוחצים על כפתור הלחץ כל האנרגיה המאוחסנת מועברת אל נורית ה- LED והנורית נדלקת עד שהקבל יתפזר.
במעגל זה נורית הנורה זוהרת לשבריר שניות. כדי להגדיל את זמן ה- ON של ה- LED ניתן להגדיל את דירוג הקבלים, אך ייקח יותר זמן לטעינה. אפילו, אתה יכול לחבר חיישן פיזואלקטרי נוסף בסדרה כדי לייצר יותר אנרגיה חשמלית. כמו כן, הדיודה משמשת לחסימת הזרם לזרימה מקבל לחיישן הפיזואלקטרי והנגד הוא נגד מגביל זרם. ניתן לחבר את ה- LED גם ישירות לחיישן הפיזואלקטרי אך הוא יכבה תוך רגע מכיוון שלא יהיה קבלים להחזיק את הזרם.
סרטון ההפגנה למערכת ייצור חשמל זו של Foot Foot מוצג להלן.