Obvod piezoelektrického měniče a jeho aplikace

Určité krystaly, jako je titaničitan barnatý, křemen, tantalit lithný atd., Mají tu vlastnost, že vyrábějí elektřinu, když na ně vyvíjejí sílu nebo tlak ve zvláštním uspořádání. Rovněž mohou pracovat inverzně transformací elektrického signálu aplikovaného přes ně na vibrace. Proto se používají jako snímače v mnoha aplikacích. Nazývají se piezoelektrické materiály. Proto, piezoelektrický měnič vytváří napětí, při použití síly přes ně a naopak. Nejprve se podívejme na některé z aplikací piezoelektrického měniče, po nichž následuje definice.

Piezoelektrický efekt:

1. Analyzátor mechanického napětí:

Hlavní aplikací je napěťový analyzátor pro sloupy v budově, kde se měří proporcionální napětí vytvářené při napětí přes krystal a lze vypočítat odpovídající napětí.

2. Zapalovače:

Zapalovač plynového hořáku a zapalovač cigaret také dodržují stejné pravidlo piezoelektrického jevu, který produkuje elektrický puls na sílu produkovanou náhlým nárazem spouště na materiál uvnitř nich.

Piezoelektrický efekt je definován jako změna elektrické polarizace, která je vytvářena v určitých materiálech při vystavení mechanickému namáhání.

Inverzní piezoelektrický efekt:

1. Křemenné hodinky:

Uvnitř našich hodinek je křemenný rezonátor, který funguje jako oscilátor. Prvkem je oxid křemičitý. Elektrický signál aplikovaný na krystal způsobuje, že pravidelně vibruje, což zase reguluje převody uvnitř našich hodinek.

2. Piezo bzučáky:

Bzučáky jsou široce používány v mnoha aplikacích, jako je zpětný indikátor automobilu, počítače atd. V tomto případě mají při aplikaci napětí při určité velikosti a frekvenci přes výše uvedený krystal tendenci vibrovat. Vibrace mohou být odkloněny do uzavřeného prostoru s malým otvorem, který z nich učiní slyšitelný zvuk.

Inverzní piezoelektrický efekt je definován jako přetvoření nebo deformace způsobené určitými materiály při vystavení elektrickému poli.

Piezoelektrický snímač:

Nahoře je levný třípólový piezoelektrický měnič používaný v 12V piezoelektrickém bzučáku, který produkuje zvuk s uspořádáním níže uvedeného obvodu. Tam, kde se černé pouzdro stává strukturou, která vytváří slyšitelný zvuk.

Převod síly na elektřinu pomocí piezoelektrického měniče:

Pokusme se experimentovat s piezoelektrickým efektem převedením síly na signál malého napětí pomocí disku piezoelektrického měniče. Pokusme se tedy uložit energii produkovanou silou nebo tlakem.

Pájení svorek:

Pájení drátu na piezoelektrický měnič je hlavní částí jejich použití. Dbejte na to, abyste nepřehřáli povrch, protože se na několik sekund roztaví i při nízké teplotě. Pokuste se proto roztavit olovo v páječce a přetavit roztavenou pájku na povrch. Pro tuto operaci budou stačit kladné a záporné svorky, které lze vidět na obrázku výše.

Úkon:

Piezoelektrický měnič produkuje diskontinuální nebo střídavý výstup při aplikaci opakované klepací síly na něj. Proto je třeba jej opravit, aby byl skladovatelný nebo použitelný DC. Proto pro vyšší účinnost usměrnění 80% nebo vyšší použijeme usměrňovač s plnou vlnou. Buď můžeme použít kombinaci čtyř diod v konfiguraci můstku, nebo balíček se zabudovanou můstkovou diodou jako RB156. Zde je odkaz na sestavení usměrňovače plné vlny s filtrem.

Proto zde platí stejný koncept, kdy se střídavý výstup z piezoelektrického měniče převádí na stejnosměrný proud a ukládá se do výstupního kondenzátoru. Uložená energie je pak rozptýlí přes LED s řízeným výkonem. Proto bude viditelný rozptyl akumulované energie.

Schéma zapojení piezoelektrického snímače:

Níže je schematický diagram obvodu piezoelektrického měniče, kde se energie uložená v kondenzátoru rozptýlí pouze při sepnutém dotykovém spínači.

Kondenzátor použitý na výstupu lze dále zvýšit, aby se zvýšila skladovací kapacita, ale musí se také zvýšit počet piezoelektrických měničů. Proto je zde 47uF.

Pracovní:

Jak je vysvětleno v simulaci výše, připojení se provádí v prkénku. Důvodem pro použití dvou piezoelektrických snímačů je však zvýšení množství vyrobené energie v krátkém časovém intervalu. Zpočátku průběžně poklepáváme na snímače.

Jakmile je dosaženo požadované úrovně napětí, stiskneme hmatový spínač a LED na chvíli svítí.

Důvod pro blikání LED, jak je uvedeno níže, spočívá v tom, že použitý kondenzátor 47uF může uchovávat pouze tolik energie, aby na několik sekund blikal LED. Množství vyrobené a uložené energie lze zvýšit zvýšením počtu převodníků a hodnoty kondenzátoru. Video níže ukazuje výše uvedený Hotovo proces v krocích.