Схема пьезоэлектрического преобразователя и ее применение

Некоторые кристаллы, такие как титанат бария, кварц, литий-танталит и т. Д., Обладают свойством вырабатывать электричество при приложении к ним силы или давления при определенном расположении. Кроме того, они могут работать в обратном направлении, преобразовывая электрический сигнал, приложенный к ним, в колебания. Следовательно, они используются в качестве преобразователей во многих приложениях. Их называют пьезоэлектрическими материалами. Следовательно, пьезоэлектрический преобразователь создает напряжение при приложении к ним силы и наоборот. Во-первых, давайте посмотрим на некоторые применения пьезоэлектрического преобразователя, за которым следует определение.

Пьезоэлектрический эффект:

1. Анализатор механических напряжений:

Основное применение - анализатор напряжения для колонн в здании, где измеряется пропорциональное напряжение, возникающее при нагрузке на кристалл, и может быть рассчитано соответствующее напряжение.

2. Зажигалки:

Зажигалка газовой горелки и зажигалка также подчиняются одному и тому же правилу пьезоэлектрического эффекта, который создает электрический импульс под действием силы, создаваемой внезапным ударом курка по материалу внутри них.

Пьезоэлектрический эффект определяется как изменение электрической поляризации, которое возникает в определенных материалах при воздействии механических напряжений.

Обратный пьезоэлектрический эффект:

1. Кварцевые часы:

Внутри наших часов есть кварцевый резонатор, который работает как генератор. Элемент - диоксид кремния. Электрический сигнал, приложенный к кристаллу, заставляет его периодически вибрировать, что, в свою очередь, регулирует шестерни внутри наших часов.

2. Пьезо-зуммеры:

Зуммеры широко используются во многих приложениях, таких как автомобильный индикатор заднего хода, компьютеры и т. Д. В этом случае при приложении напряжения определенной величины и частоты к вышеупомянутому кристаллу они имеют тенденцию вибрировать. Вибрация может передаваться в закрытое пространство с небольшим отверстием, превращая ее в слышимый звук.

Обратный пьезоэлектрический эффект определяется как деформация или деформация, возникающая в определенных материалах под действием электрического поля.

Пьезоэлектрический преобразователь:

Выше представлен дешевый трехконтактный пьезоэлектрический преобразователь, используемый в пьезо-зуммере 12 В, который производит звук с помощью схемы ниже. Где черный корпус становится структурой для создания слышимого звука.

Преобразование силы в электричество с помощью пьезоэлектрического преобразователя:

Попробуем поэкспериментировать с пьезоэлектрическим эффектом, преобразовав силу в сигнал малого напряжения с помощью диска пьезопреобразователя. Тогда давайте попробуем сохранить энергию, произведенную силой или давлением.

Пайка клемм:

Припаивание провода к пьезоэлектрическому преобразователю - основная часть их использования. Будьте осторожны, чтобы не перегреть поверхность, так как она тает даже при низкой температуре в течение нескольких секунд. Поэтому попробуйте расплавить свинец в паяльнике и капнуть расплавленный припой на поверхность. Для этой операции будет достаточно клемм положительный и отрицательный, что видно на картинке выше.

Операция:

Пьезоэлектрический преобразователь выдает прерывистый или переменный выходной сигнал при многократном приложении к нему силы нажатия. Следовательно, он должен быть исправлен, чтобы сделать его пригодным для хранения или использования постоянного тока. Следовательно, для повышения эффективности выпрямления 80% или выше мы будем использовать двухполупериодный выпрямитель. Либо мы можем использовать комбинацию из четырех диодов в мостовой конфигурации, либо корпус со встроенным мостовым диодом, например RB156. Вот ссылка на сборку полноволнового выпрямителя с фильтром.

Следовательно, здесь применяется та же концепция, где переменный выходной сигнал пьезоэлектрического преобразователя преобразуется в постоянный ток и сохраняется внутри выходного конденсатора. Затем накопленная энергия рассеивается через светодиод с регулируемым выходом. Следовательно, будет видна диссипация накопленной энергии.

Принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя:

Ниже представлена ​​принципиальная схема цепи пьезоэлектрического преобразователя, в которой энергия, накопленная в конденсаторе, будет рассеиваться только при включении тактильного переключателя.

Конденсатор, используемый на выходе, может быть дополнительно увеличен для увеличения накопительной емкости, но, однако, количество пьезоэлектрических преобразователей также должно быть увеличено. Значит, здесь 47 мкФ.

За работой:

Как объяснено в моделировании выше, соединения выполняются на макетной плате. Но причина использования двух пьезоэлектрических преобразователей заключается в увеличении количества энергии, производимой за короткий промежуток времени. Первоначально мы даем непрерывное постукивание по датчикам.

При достижении необходимого уровня напряжения нажимаем тактильный переключатель, и светодиод на мгновение светится.

Причина, по которой светодиод мигает, как показано ниже, заключается в том, что используемый конденсатор емкостью 47 мкФ может хранить только то количество энергии, которое необходимо для мигания светодиода в течение нескольких секунд. Количество произведенной и сохраненной энергии может быть увеличено за счет увеличения количества преобразователей и емкости конденсатора. На видео ниже по шагам показан проделанный выше процесс.