Fotstegs kraftgenereringskrets med piezoelektrisk sensor

Under de senaste åren har efterfrågan på elektroniska bärbara enheter med låg effekt ökat snabbt. Och det finns mycket begränsade alternativ för att driva dessa små bärbara elektroniska enheter som alkaliska batterier eller solenergi etc. Så här använder vi en annan metod för att generera liten mängd energi som använder piezoelektrisk sensor. Här bygger vi Footstep Power Generation Circuit för att generera elektricitet. Du kan lära dig mer om Piezoelectric Effect genom att följa denna Piezoelectric Transducer Circuit.

Vad är piezoelektrisk effekt?

Piezoelektrisk effekt är förmågan hos vissa piezoelektriska material (såsom kvarts, topas, zinkoxid och så vidare) att generera en elektrisk laddning i återkoppling till den mekaniska spänningen. 'Piezoelektriskt' ord härstammar från det grekiska ordet 'piezein' som betyder att trycka, klämma och trycka.

Dessutom är den piezoelektriska effekten reversibel, vilket innebär att när vi applicerar mekanisk spänning på det piezoelektriska materialet får vi en viss elektrisk laddning på utgången. Och när vi applicerar elektricitet på det piezoelektriska materialet, komprimerar eller sträcker det det piezoelektriska materialet.

Piezoelektrisk effekt används i olika applikationer som involverar

• Produktion och detektering av ljud
• Generering av högspänning
• Elektronisk frekvensgenerering
• Mikrobalanser
• Ultrafin fokusering av optiska enheter
• Dagliga applikationer som cigarettändare

Resonator använder också piezoelektrisk effekt.

Piezoelektriska material

Antal piezoelektriska material är tillgängliga nu, även naturliga och konstgjorda. Naturliga piezoelektriska material inkluderar kvarts, rörsocker, Rochelle-salt, topaz-turmalin och etc. Konstgjorda piezoelektriska material innefattar bariumtitanat och zirkonat-titanat. Det finns något material i tabellen nedan i kategorin naturligt och syntetiskt:

Naturligt piezoelektriskt material	Syntetiskt piezoelektriskt material
Kvarts (mest använda)	Bly zirkonat titanat (PZT)
Rochelle Salt	Zinkoxid (ZnO)
Topas	Bariumtitanat (BaTiO 3)
TB-1	Piezoelektrisk keramik Bariumtitanat
TBK-3	Kalciumbariumtitanat
Sackaros	Galliumortofosohat (GaPO 4)
Sena	Kaliumniobat (KNbO 3)
Silke	Blytitanat (PbTiO 3)
Emalj	Litiumtantalit (LiTaO 3)
Dentin	Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNA	Natriumvolframat (Na 2 WO 3)

Komponenter krävs

• Piezoelektrisk sensor
• LED (blå)
• Diod (1N4007)
• Kondensator (47uF)
• Motstånd (1k)
• Tryckknapp
• Anslutande ledningar
• Bakbord

Footstep Power Generation Circuit Diagram

En piezoelektrisk sensor består av piezoelektriskt material (kvarts-mest använda). Det brukade omvandla den mekaniska spänningen till elektrisk laddning. Utgången från den piezoelektriska sensorn är växelström. Vi behöver en full brygglikriktare för att konvertera den till DC. Utgångsspänningen för sensorn är mindre än 30Vp-p, du kan mata ut piezoelektrisk sensor eller lagra den i batteri eller andra lagringsenheter. Den impedans den piezoelektriska sensorn är mindre än 500 ohm. Drift- och lagringstemperaturområdet är -20 ° C ~ + 60 ° C respektive -30 ° C ~ + 70 ° C.

När anslutningarna enligt den piezoelektriska sensorn kretsschema, när vi tillhandahåller mekanisk spänning till den piezoelektriska sensorn den genererar spänning. Utgången från den piezoelektriska sensorn är i växelströmsform. För att konvertera den från växelström till likström använder vi en full brygglikriktare. Likriktarens utgång är ansluten över en kondensator på 47uF. Spänningen som genereras av den piezoelektriska sensorn lagras i kondensatorn. Och när man trycker på tryckknappen överförs all lagrad energi till lysdioden och lysdioden tänds tills kondensatorn släpps ur.

I denna krets lyser lysdioden i en bråkdel av sekunder. För att öka PÅ-tiden för LED kan du öka kondensatorns betyg, men det tar mer tid att ladda. Till och med kan du ansluta mer piezoelektrisk sensor i serie för att generera mer elektrisk energi. Dioden används också för att blockera strömmen för att strömma från kondensator till piezoelektrisk sensor och motståndet är ett strömbegränsande motstånd. Lysdioden kan också anslutas direkt till den piezoelektriska sensorn men den stängs av på ett ögonblick eftersom det inte finns någon kondensator för att hålla strömmen.

Demonstrationsvideo för detta Foot Step Power Generation System ges nedan.