Voetstap stroomopwekkingscircuit met behulp van piëzo-elektrische sensor

De afgelopen jaren is de vraag naar elektronische draagbare apparaten met laag vermogen snel toegenomen. En er zijn zeer beperkte opties om deze kleine draagbare elektronische apparaten van stroom te voorzien, zoals alkalinebatterijen of zonne-energie enz. Dus hier gebruiken we een andere methode om een ​​kleine hoeveelheid stroom op te wekken die een piëzo-elektrische sensor gebruikt. Hier zullen we Footstep Power Generation Circuit bouwen om elektriciteit op te wekken. U kunt meer leren over het piëzo-elektrische effect door dit piëzo-elektrische transducercircuit te volgen.

Wat is piëzo-elektrisch effect?

Piëzo-elektrisch effect is het vermogen van sommige piëzo-elektrische materialen (zoals kwarts, topaas, zinkoxide enz.) Om een ​​elektrische lading op te wekken als terugkoppeling naar de mechanische spanning. 'Piëzo-elektrisch' woord is afgeleid van het Griekse woord 'piezein' wat duwen, knijpen en drukken betekent.

Het piëzo-elektrische effect is ook omkeerbaar, wat betekent dat wanneer we mechanische spanning uitoefenen op het piëzo-elektrische materiaal, we wat elektrische lading ontvangen bij de uitvoer. En als we elektriciteit op het piëzo-elektrische materiaal toepassen, comprimeert of rekt het het piëzo-elektrische materiaal.

Piëzo-elektrisch effect wordt gebruikt in verschillende toepassingen die daarbij horen

• Productie en detectie van geluid
• Opwekking van hoogspanning
• Elektronische frequentieopwekking
• Microbalansen
• Ultrafijne focussering van optische assemblages
• Alledaagse toepassingen zoals aanstekers

Resonator gebruikt ook piëzo-elektrisch effect.

Piëzo-elektrische materialen

Er is nu een aantal piëzo-elektrische materialen beschikbaar, zelfs natuurlijk en door de mens gemaakt. Natuurlijke piëzo-elektrische materialen omvatten kwarts, rietsuiker, Rochelle-zout, topaas-toermalijn en enz. Door de mens gemaakt piëzo-elektrisch materiaal omvat bariumtitanaat en zirkonaattitanaat. In de onderstaande tabel staat wat materiaal in de categorie natuurlijk en synthetisch:

Natuurlijk piëzo-elektrisch materiaal	Synthetisch piëzo-elektrisch materiaal
Quartz (meest gebruikt)	Loodzirkonaattitanaat (PZT)
Rochelle Zout	Zinkoxide (ZnO)
Topaas	Bariumtitanaat (BaTiO 3)
TB-1	Piëzo-elektrisch keramiek Bariumtitanaat
TBK-3	Calciumbariumtitanaat
Sucrose	Galliumorthofosohaat (GaPO 4)
Pees	Kaliumniobaat (KNbO 3)
Zijde	Loodtitanaat (PbTiO 3)
Glazuur	Lithiumtantaliet (LiTaO 3)
Dentin	Langasiet (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNA	Natriumwolframaat (Na 2 WO 3)

Componenten vereist

• Piëzo-elektrische sensor
• LED (blauw)
• Diode (1N4007)
• Condensator (47uF)
• Weerstand (1k)
• Druk op de knop
• Verbindingsdraden
• Breadboard

Footstep Power Generation Circuit Diagram

Een piëzo-elektrische sensor is gemaakt van piëzo-elektrisch materiaal (het meest gebruikt in kwarts). Vroeger werd de mechanische spanning omgezet in elektrische lading. De output van de piëzo-elektrische sensor is AC. We hebben een volledige bruggelijkrichter nodig om het in gelijkstroom om te zetten. De uitgangsspanning van de sensor is minder dan 30Vp-p, u kunt de uitgang van de piëzo-elektrische sensor voeden of deze opslaan in een batterij of andere opslagapparaten. De impedantie van de piëzo-elektrische sensor is minder dan 500 ohm. Het temperatuurbereik voor gebruik en opslag is respectievelijk -20 ° C ~ + 60 ° C en -30 ° C ~ + 70 ° C.

Na het maken van verbindingen volgens het schakelschema van de piëzo-elektrische sensor, wanneer we mechanische spanning op de piëzo-elektrische sensor uitoefenen, genereert deze spanning. De output van de piëzo-elektrische sensor is in AC-vorm. Voor het omzetten van AC naar DC gebruiken we een volledige bruggelijkrichter. De uitgang van de gelijkrichter is verbonden met een condensator van 47uF. De spanning die door de piëzo-elektrische sensor wordt gegenereerd, wordt opgeslagen in de condensator. En wanneer de drukknop wordt ingedrukt, wordt alle opgeslagen energie overgedragen naar de LED en gaat de LED AAN totdat de condensator ontladen is.

In dit circuit brandt de LED een fractie van seconden. Om de AAN-tijd van de LED te verlengen, kunt u de capaciteit van de condensator verhogen, maar het opladen duurt langer. U kunt zelfs meer piëzo-elektrische sensoren in serie aansluiten om meer elektrische energie op te wekken. Ook wordt de diode gebruikt voor het blokkeren van de stroom die van de condensator naar de piëzo-elektrische sensor vloeit en is de weerstand een stroombegrenzende weerstand. De LED kan ook rechtstreeks op de piëzo-elektrische sensor worden aangesloten, maar deze zal in een oogwenk uitgaan omdat er geen condensator is om de stroom vast te houden.

Hieronder vindt u een demonstratievideo voor dit Foot Step Power Generation System.