- Piezoelektrisk effekt:
- Omvendt piezoelektrisk effekt:
- Piezoelektrisk transducer:
- Konvertering af kraft til elektricitet ved hjælp af piezoelektrisk transducer:
- Piezoelektrisk transducer kredsløbsdiagram:
- Arbejder:
Visse krystaller som bariumtitanat, kvarts, lithiumtantalit osv. Har den egenskab at producere elektricitet ved anvendelse af en kraft eller et tryk over dem under specifikt arrangement. De kan også arbejde omvendt ved at omdanne det elektriske signal, der påføres over dem, til vibrationer. Derfor bruges de som transducere i mange applikationer. De kaldes som piezoelektriske materialer. Derfor producerer en piezoelektrisk transducer spænding, når der påføres en kraft over dem og omvendt. Lad os først se på nogle af anvendelserne af den piezoelektriske transducer efterfulgt af definitionen.
Piezoelektrisk effekt:
1. Mekanisk stressanalysator:
Den største anvendelse er stressanalysator til søjler i bygning, hvor den proportionale spænding, der produceres ved spænding over krystal, måles, og den tilsvarende spænding kan beregnes.
2. Lightere:
Gasbrænder lighter og cigarettænder overholder også den samme regel med piezoelektrisk effekt, som producerer elektrisk puls på kraften, der produceres ved pludselig påvirkning af triggeren over materialet inde i dem.
Piezo elektrisk effekt defineres som den ændring i elektrisk polarisering, der produceres i visse materialer, når de udsættes for mekaniske belastninger.
Omvendt piezoelektrisk effekt:
1. Quartz ur:
Inde i vores ur er der kvartsresonator, der fungerer som oscillator. Elementet er siliciumdioxid. Det elektriske signal, der påføres krystallen, får det til at vibrere med jævne mellemrum, hvilket igen regulerer gearene i vores ur.
2. Piezo Buzzers:
Buzzere bruges i vid udstrækning i mange applikationer som omvendt bilindikator, computere osv. I dette tilfælde har de en tendens til at vibrere ved anvendelse af spænding i en vis størrelse og frekvens over den ovennævnte krystal. Vibrationen kan omdirigeres til et rum med lille åbning, der gør det til hørbar lyd.
Invers Piezo elektrisk effekt defineres som den belastning eller deformation, der produceres i visse materialer, når de udsættes for elektrisk felt.
Piezoelektrisk transducer:
Ovenfor er en billig piezoelektrisk transducer med tre terminaler, der anvendes i 12V Piezo Buzzer, der producerer lyd med nedenstående kredsløbsarrangement. Hvor det sorte hus bliver strukturen til at skabe lyd.
Konvertering af kraft til elektricitet ved hjælp af piezoelektrisk transducer:
Lad os prøve at eksperimentere med den piezoelektriske effekt ved at konvertere en kraft til et lille spændingssignal ved hjælp af den piezoelektriske transducerdisk. Lad os så prøve at lagre den energi, der produceres gennem kraften eller trykket.
Lodning af terminalerne:
Lodning af ledningen til den piezoelektriske transducer er hoveddelen af brugen af dem. Pas på ikke at overophede overfladen, da den smelter selv ved lave temperaturer i et par sekunder. Forsøg derfor at smelte blyet i loddejern og slip det smeltede lodde over overfladen. Til denne operation er terminaler positive og negative tilstrækkelige og kan ses på billedet ovenfor.
Operation:
Den piezoelektriske transducer frembringer et diskontinuerligt eller skiftende output, når den anvender gentagen bankekraft over den. Derfor skal det afhjælpes for at gøre det opbevarbart eller anvendeligt DC. Derfor vil vi bruge en fuld bølgeretterretter til en højere ensretteringseffektivitet på 80% eller derover. Enten kan vi bruge en kombination af fire dioder i brokonfiguration eller en pakke med indbygget brodiode som RB156. Her er henvisningen til at oprette Full Wave-ensretter med filter.
Derfor anvendes det samme koncept her, hvor den alternerende udgang fra den piezoelektriske transducer konverteres til DC og lagres inde i udgangskondensatoren. Den lagrede energi spredes derefter gennem en LED med kontrolleret output. Derfor vil spredningen af lagret energi være synlig.
Piezoelektrisk transducer kredsløbsdiagram:
Nedenfor er det skematiske diagram af det piezoelektriske transducerkredsløb, hvor den energi, der er lagret i kondensatoren, kun vil blive spredt, når den taktile kontakt er lukket.
Kondensatoren, der anvendes i output, kan øges yderligere for at øge lagringskapaciteten, men antallet af piezoelektriske transducere skal dog også øges. Derfor er det 47uF.
Arbejder:
Som forklaret i simuleringen ovenfor er forbindelserne lavet i Breadboard. Men grunden til at bruge to piezoelektriske transducere er at øge mængden af produceret energi inden for et kort tidsinterval. Oprindeligt giver vi kontinuerlig bankning over transducerne.
Når det krævede spændingsniveau er nået, trykker vi på den taktile kontakt, og LED'en lyser et øjeblik.
Årsagen til, at LED blinker som nedenfor, er, at den anvendte 47uF kondensator kun kan gemme så meget energi til at blinke LED'en i et par sekunder. Mængden af produceret og lagret energi kan øges ved at øge antallet af transducere og kondensatorværdien. Den video nedenfor viser den ovenstående gjort processen i trin.