Circuit de generació d’energia de pas a peu mitjançant sensor piezoelèctric

Des dels últims anys, la demanda de dispositius portàtils electrònics de baixa potència s’ha incrementat ràpidament. I hi ha opcions molt limitades per alimentar aquests petits dispositius electrònics portàtils, com ara bateries alcalines o energia solar, etc. Per tant, aquí estem utilitzant un mètode diferent per generar una petita quantitat d'energia que utilitza el sensor piezoelèctric. Aquí crearem un circuit de generació d’energia Footstep per generar electricitat. Podeu obtenir més informació sobre l’efecte piezoelèctric seguint aquest circuit del transductor piezoelèctric.

Què és l’efecte piezoelèctric?

L’efecte piezoelèctric és la capacitat d’alguns materials piezoelèctrics (com el quars, el topazi, l’òxid de zinc, etc.) per generar una càrrega elèctrica de retroalimentació a l’estrès mecànic. La paraula "piezoelèctrica" ​​es deriva de la paraula grega "piezein" que significa empènyer, prémer i prémer.

A més, l’efecte piezoelèctric és reversible, cosa que significa que quan apliquem tensió mecànica al material piezoelèctric rebem una certa càrrega elèctrica a la sortida. I, quan apliquem electricitat al material piezoelèctric, comprimeix o estira el material piezoelèctric.

L'efecte piezoelèctric s'utilitza en diverses aplicacions que impliquen

• Producció i detecció de so
• Generació d’alta tensió
• Generació de freqüències electròniques
• Microbalances
• Enfocament ultra fi de muntatges òptics
• Aplicacions quotidianes com encenedors

El ressonador també utilitza efecte piezoelèctric.

Materials piezoelèctrics

Ara hi ha un gran nombre de materials piezoelèctrics, fins i tot naturals i artificials. Els materials piezoelèctrics naturals inclouen quars, sucre de canya, sal de Rochelle, turmalina de topazi, etc. El material piezoelèctric fabricat per l'home inclou titanat de bari i titanat de zirconat. A la taula següent, es detallen alguns materials de la categoria de natural i sintètic:

Material piezoelèctric natural	Material piezoelèctric sintètic
Quars (més utilitzat)	Titanat de zirconat de plom (PZT)
Sal de Rochelle	Oxxid de zinc (ZnO)
Topazi	Titanat de bari (BaTiO 3)
TB-1	Ceràmica piezoelèctrica Titanat de bari
TBK-3	Titanat de bari de calci
Sacarosa	Ortofosohat de gal·li (GaPO 4)
Tendó	Niobat de potassi (KNbO 3)
Seda	Titanat de plom (PbTiO 3)
Esmalt	Tantalita de liti (LiTaO 3)
Dentina	Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14)
ADN	Tungstat de sodi (Na 2 WO 3)

Components necessaris

• Sensor piezoelèctric
• LED (blau)
• Diode (1N4007)
• Condensador (47uF)
• Resistència (1 k)
• Polsador
• Connexió de cables
• Taula de pa

Diagrama de circuits de generació d’energia de passos

Un sensor piezoelèctric està format per material piezoelèctric (el més utilitzat de quars). Solia convertir l’estrès mecànic en càrrega elèctrica. La sortida de l'sensor piezoelèctric és AC. Necessitem un rectificador de pont complet per convertir-lo en corrent continu. El voltatge de sortida del sensor és inferior a 30Vp-p, podeu alimentar la sortida del sensor piezoelèctric o podeu emmagatzemar-lo a la bateria o a altres dispositius d’emmagatzematge. La impedància del sensor piezoelèctric és inferior a 500 ohm. El rang de temperatura de funcionament i emmagatzematge és de -20 ° C ~ + 60 ° C i -30 ° C ~ + 70 ° C respectivament.

Després de realitzar connexions segons el diagrama del circuit del sensor piezoelèctric, quan proporcionem tensió mecànica al sensor piezoelèctric, genera tensió. La sortida del sensor piezoelèctric està en forma de corrent altern. Per convertir-lo de CA a CC, estem utilitzant un rectificador de pont complet. La sortida del rectificador es connecta a través d’un condensador de 47uF. El voltatge generat pel sensor piezoelèctric s’emmagatzema al condensador. I, quan es prem el polsador, tota l'energia emmagatzemada es transfereix al LED i el LED s'encén fins que el condensador es descarrega.

En aquest circuit, el LED brilla durant una fracció de segons. Per augmentar el temps d'encesa del LED, podeu augmentar la capacitat nominal del condensador, però trigareu més a carregar-se. Fins i tot, podeu connectar més sensors piezoelèctrics en sèrie per generar més energia elèctrica. A més, el díode s’utilitza per bloquejar el flux de corrent del condensador al sensor piezoelèctric i la resistència és una resistència limitant el corrent. El LED també es pot connectar directament al sensor piezoelèctric, però s’apagarà en un moment, ja que no hi haurà condensador per mantenir el corrent.

A continuació es mostra el vídeo de demostració d’aquest sistema de generació d’energia Foot Step.