- Piezoelektrischer Effekt:
- Inverser piezoelektrischer Effekt:
- Piezoelektrischer Wandler:
- Kraft in Elektrizität mit piezoelektrischem Wandler umwandeln:
- Schaltplan des piezoelektrischen Wandlers:
- Arbeiten:
Bestimmte Kristalle wie Bariumtitanat, Quarz, Lithiumtantalit usw. haben die Eigenschaft, Elektrizität zu erzeugen, wenn unter einer bestimmten Anordnung eine Kraft oder ein Druck auf sie ausgeübt wird. Sie können auch umgekehrt arbeiten, indem sie das über sie angelegte elektrische Signal in Schwingungen umwandeln. Daher werden sie in vielen Anwendungen als Wandler verwendet. Sie werden als piezoelektrische Materialien bezeichnet. Daher erzeugt ein piezoelektrischer Wandler Spannung, wenn eine Kraft auf sie ausgeübt wird und umgekehrt. Lassen Sie uns zunächst einige Anwendungen des piezoelektrischen Wandlers betrachten, gefolgt von der Definition.
Piezoelektrischer Effekt:
1. Mechanischer Spannungsanalysator:
Die Hauptanwendung ist der Spannungsanalysator für Säulen im Gebäude, bei dem die proportionale Spannung gemessen wird, die bei der Spannung über dem Kristall erzeugt wird, und die entsprechende Spannung berechnet werden kann.
2. Feuerzeuge:
Gasbrennerfeuerzeug und Zigarettenanzünder befolgen ebenfalls die gleiche Regel des piezoelektrischen Effekts, die einen elektrischen Impuls auf die Kraft erzeugt, die durch den plötzlichen Aufprall des Auslösers auf das Material in ihnen erzeugt wird.
Der piezoelektrische Effekt ist definiert als die Änderung der elektrischen Polarisation, die in bestimmten Materialien erzeugt wird, wenn sie mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden.
Inverser piezoelektrischer Effekt:
1. Quarzuhr:
In unserer Uhr befindet sich ein Quarzresonator, der als Oszillator fungiert. Das Element ist Siliziumdioxid. Das über den Kristall angelegte elektrische Signal lässt ihn periodisch vibrieren, was wiederum die Zahnräder in unserer Uhr reguliert.
2. Piezo-Summer:
Summer werden häufig in vielen Anwendungen wie Rückfahranzeigen, Computern usw. verwendet. In diesem Fall neigen sie beim Anlegen einer Spannung mit einer bestimmten Größe und Frequenz über den oben genannten Kristall dazu, zu vibrieren. Die Vibration kann in einen Wohnraum mit kleiner Öffnung umgeleitet werden, wodurch ein hörbarer Klang entsteht.
Inverser piezoelektrischer Effekt ist definiert als die Dehnung oder Verformung, die in bestimmten Materialien erzeugt wird, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden.
Piezoelektrischer Wandler:
Oben ist ein billiger piezoelektrischer Wandler mit drei Anschlüssen zu sehen, der in einem 12-V-Piezo-Summer verwendet wird und mit der folgenden Schaltungsanordnung Schall erzeugt. Wo das schwarze Gehäuse zur Struktur wird, um hörbaren Klang zu erzeugen.
Kraft in Elektrizität mit piezoelektrischem Wandler umwandeln:
Versuchen wir, den piezoelektrischen Effekt zu experimentieren, indem wir eine Kraft mit der piezoelektrischen Wandlerscheibe in ein kleines Spannungssignal umwandeln. Versuchen wir dann, die durch Kraft oder Druck erzeugte Energie zu speichern.
Löten der Klemmen:
Das Löten des Drahtes mit dem piezoelektrischen Wandler ist der Hauptteil ihrer Verwendung. Achten Sie darauf, die Oberfläche nicht zu überhitzen, da sie auch bei niedriger Temperatur einige Sekunden lang schmilzt. Versuchen Sie daher, das Blei im Lötkolben zu schmelzen und das geschmolzene Lot über die Oberfläche fallen zu lassen. Für diesen Vorgang reichen die positiven und negativen Klemmen aus und sind im obigen Bild zu sehen.
Betrieb:
Der piezoelektrische Wandler erzeugt einen diskontinuierlichen oder alternierenden Ausgang, wenn er eine wiederholte Klopfkraft auf ihn ausübt. Daher muss es korrigiert werden, um es speicherbar oder verwendbar zu machen. Daher werden wir für einen höheren Gleichrichtungswirkungsgrad von 80% oder mehr einen Vollweggleichrichter verwenden. Entweder können wir eine Kombination von vier Dioden in Brückenkonfiguration oder ein Gehäuse mit eingebauter Brückendiode wie RB156 verwenden. Hier ist die Referenz zum Erstellen eines Vollweggleichrichters mit Filter.
Daher wird hier das gleiche Konzept angewendet, bei dem der Wechselausgang des piezoelektrischen Wandlers in Gleichstrom umgewandelt und im Ausgangskondensator gespeichert wird. Die gespeicherte Energie wird dann über eine LED mit geregelter Leistung abgeführt. Somit ist die Ableitung der gespeicherten Energie sichtbar.
Schaltplan des piezoelektrischen Wandlers:
Das Folgende ist das schematische Diagramm der piezoelektrischen Wandlerschaltung, bei der die im Kondensator gespeicherte Energie nur dann abgeführt wird, wenn der taktile Schalter geschlossen ist.
Der im Ausgang verwendete Kondensator kann weiter erhöht werden, um die Speicherkapazität zu erhöhen, es muss jedoch auch die Anzahl der piezoelektrischen Wandler erhöht werden. Daher ist es hier 47uF.
Arbeiten:
Wie in der obigen Simulation erläutert, werden die Verbindungen im Breadboard hergestellt. Der Grund für die Verwendung von zwei piezoelektrischen Wandlern besteht jedoch darin, die in einem kurzen Zeitintervall erzeugte Energiemenge zu erhöhen. Zunächst tippen wir kontinuierlich auf die Wandler.
Sobald der gewünschte Spannungspegel erreicht ist, drücken wir den Tastschalter und die LED leuchtet für einen Moment.
Der Grund für das Blinken der LED wie folgt ist, dass der verwendete 47uF-Kondensator nur so viel Energie speichern kann, um die LED einige Sekunden lang zu blinken. Die erzeugte und gespeicherte Energiemenge kann durch Erhöhen der Anzahl der Wandler und des Kondensatorwerts erhöht werden. Das folgende Video zeigt den oben beschriebenen Vorgang in Schritten.