Obvod krokovej výroby energie pomocou piezoelektrického snímača

Za posledných pár rokov sa dopyt po elektronických prenosných zariadeniach s nízkym výkonom rapídne zvýšil. A existuje len veľmi obmedzené možnosti napájania týchto malých prenosných elektronických zariadení, ako sú alkalické batérie alebo solárna energia atď. Takže tu používame inú metódu na generovanie malého množstva energie, ktorá využíva piezoelektrický snímač. Tu postavíme obvod Footstep Power Generation Circuit na výrobu elektriny. Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o piezoelektrickom efekte, postupujte podľa tohto obvodu piezoelektrického meniča.

Čo je piezoelektrický efekt?

Piezoelektrický efekt je schopnosť niektorých piezoelektrických materiálov (ako je kremeň, topaz, oxid zinočnatý atď.) Generovať elektrický náboj ako spätnú väzbu k mechanickému namáhaniu. „Piezoelektrické“ slovo je odvodené z gréckeho slova „piezein“, čo znamená tlačiť, stláčať a tlačiť.

Piezoelektrický jav je tiež reverzibilný, čo znamená, že keď na piezoelektrický materiál pôsobíme mechanickým tlakom, na výstupe dostaneme určitý elektrický náboj. A keď aplikujeme elektrinu na piezoelektrický materiál, potom piezoelektrický materiál stlačí alebo roztiahne.

Piezoelektrický efekt sa používa v rôznych aplikáciách, ktoré zahŕňajú

• Produkcia a detekcia zvuku
• Generovanie vysokého napätia
• Elektronická generácia frekvencie
• Mikrováhy
• Ultra jemné zaostrenie optických zostáv
• Každodenné aplikácie ako zapaľovače cigariet

Rezonátor tiež používa piezoelektrický efekt.

Piezoelektrické materiály

Teraz je k dispozícii množstvo piezoelektrických materiálov, dokonca aj prírodných a umelých. Prírodné piezoelektrické materiály zahŕňajú kremeň, trstinový cukor, Rochellovu soľ, topaz turmalín atď. Medzi umelo vyrobené piezoelektrické materiály patrí titaničitan bárnatý a titaničitan zirkoničitý. V nasledujúcej tabuľke v kategórii prírodné a syntetické sú uvedené niektoré materiály:

Prírodný piezoelektrický materiál	Syntetický piezoelektrický materiál
Kremeň (najpoužívanejší)	Titaničitan zirkoničitý olovnatý (PZT)
Rochelle soľ	Oxid zinočnatý (ZnO)
Topaz	Titaničnan bárnatý (BaTiO 3)
TB-1	Piezoelektrická keramika Titanát bárnatý
TBK-3	Titaničnan bárnatý vápenatý
Sacharóza	Ortofosforečnan gálnatý (GaPO 4)
Šľacha	Niobát draselný (KNbO 3)
Hodváb	Titaničitan olovnatý (PbTiO 3)
Smalt	Lantium tantalit (LiTaO 3)
Dentin	Langasit (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNA	Wolframan sodný (Na 2 WO 3)

Súčasti sú povinné

• Piezoelektrický snímač
• LED (modrá)
• Dióda (1N4007)
• Kondenzátor (47uF)
• Rezistor (1k)
• Tlačidlo
• Pripojenie drôtov
• Nepál

Schéma zapojenia výroby energie po stopách

Piezoelektrický snímač sa skladá z piezoelektrického materiálu (kremeň-najviac používané). Používalo sa na premenu mechanického napätia na elektrický náboj. Výstup piezoelektrického snímača je AC. Potrebujeme plný premosťovací usmerňovač, ktorý ho prevedie na DC. Výstupné napätie snímača je menšie ako 30 Vp-p. Výstup piezoelektrického snímača môžete napájať alebo uložiť do batérie alebo iných pamäťových zariadení. Impedancia piezoelektrického senzora je menšia ako 500 ohmov. Rozsah prevádzkovej a skladovacej teploty je -20 ° C ~ + 60 ° C, respektíve -30 ° C ~ + 70 ° C.

Po pripojení podľa schémy zapojenia piezoelektrického snímača generuje napätie piezoelektrický snímač, keď zaisťujeme mechanické namáhanie. Výstup piezoelektrického snímača je vo forme striedavého prúdu. Na jeho prevod zo striedavého prúdu na jednosmerný používame plný mostíkový usmerňovač. Výstup usmerňovača je pripojený cez 47uF kondenzátor. Napätie generované piezoelektrickým snímačom sa uloží do kondenzátora. Po stlačení tlačidla sa všetka uložená energia prenesie na LED a LED sa rozsvieti, až kým sa nevybije kondenzátor.

V tomto obvode LED dióda svieti na zlomok sekúnd. Ak chcete predĺžiť dobu zapnutia LED, môžete zvýšiť hodnotenie kondenzátora, ale nabíjanie bude trvať dlhšie. Môžete dokonca zapojiť viac piezoelektrických senzorov do série a generovať tak viac elektrickej energie. Dióda sa tiež používa na blokovanie toku prúdu z kondenzátora do piezoelektrického snímača a odporom je odpor obmedzujúci prúd. LED môže byť tiež priamo pripojená k piezoelektrickému senzoru, ale za chvíľu zhasne, pretože nebude existovať kondenzátor na udržanie prúdu.

Ukážkové video pre tento systém generovania energie nožným krokom je uvedené nižšie.