Piezoelektrik dönüştürücü devresi ve uygulamaları

Baryum titanat, Kuvars, Lityum tantalit vb. Gibi belirli kristaller, belirli bir düzenleme altında üzerlerine bir kuvvet veya basınç uygulayarak elektrik üretme özelliğine sahiptir. Ayrıca, üzerlerine uygulanan elektrik sinyalini titreşime dönüştürerek ters yönde çalışabilirler. Bu nedenle, birçok uygulamada dönüştürücü olarak kullanılırlar. Piezoelektrik malzemeler olarak adlandırılırlar. Bu nedenle, bir Piezoelektrik Dönüştürücü, üzerlerine bir kuvvet uygularken voltaj üretir ve bunun tersi de geçerlidir. Öncelikle Piezoelektrik Dönüştürücünün bazı uygulamalarına ve ardından tanıma bakalım.

Piezoelektrik Etkisi:

1. Mekanik gerilim analizörü:

Başlıca uygulama, kristal üzerindeki gerilme üzerine üretilen orantılı gerilimin ölçüldüğü ve karşılık gelen gerilimin hesaplanabildiği, binadaki kolonlar için gerilim analizörüdür.

2. Çakmaklar:

Gaz brülörlü çakmak ve çakmak da, tetiğin içlerindeki malzeme üzerindeki ani etkisiyle üretilen kuvvet üzerine elektrik darbesi üreten aynı piezoelektrik etki kuralına uyar.

Piezo elektrik etkisi , mekanik zorlamalara maruz kaldığında belirli malzemelerde oluşan elektrik polarizasyonundaki değişim olarak tanımlanır.

Ters Piezoelektrik etki:

1. Kuvars İzle:

Saatimizin içinde osilatör olarak çalışan quartz rezonatör bulunmaktadır. Element silikon dioksittir. Kristale uygulanan elektrik sinyali, kristalin periyodik olarak titreşmesini sağlar ve bu da saatimizin içindeki dişlileri düzenler.

2. Piezo Buzzers:

Vızıltılar, araba ters göstergesi, Bilgisayarlar vb. Gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu durumda, yukarıda belirtilen kristal boyunca belirli büyüklük ve frekansta voltaj uygulanırken titreme eğilimindedirler. Titreşim, küçük bir açıklıkla kapalı bir alana yönlendirilebilir ve böylece duyulabilir sese dönüştürülebilir.

Ters Piezo elektrik etkisi , elektrik alanına maruz kaldığında belirli malzemelerde oluşan gerilme veya deformasyon olarak tanımlanır.

Piezoelektrik Dönüştürücü:

Yukarıda 12V Piezo Buzzer'da kullanılan ve aşağıdaki devre düzenlemesi ile ses üreten ucuz üç terminalli bir piezoelektrik dönüştürücü bulunmaktadır. Siyah muhafazanın duyulabilir ses yaratacak yapı haline geldiği yer.

Piezoelektrik Dönüştürücü Kullanarak Gücü Elektriğe Dönüştürme:

Piezoelektrik dönüştürücü disk kullanarak bir kuvveti küçük voltaj sinyaline dönüştürerek piezoelektrik etkiyi deneyelim. O zaman kuvvet veya basınç yoluyla üretilen enerjiyi depolamaya çalışalım.

Terminallerin lehimlenmesi:

Kabloyu piezoelektrik dönüştürücüye lehimlemek, bunları kullanmanın ana kısmıdır. Düşük sıcaklıkta bile birkaç saniye eridiği için yüzeyi aşırı ısıtmamaya dikkat edin. Bu nedenle, havyadaki kurşunu eritmeye ve erimiş lehimi yüzeye bırakmaya çalışın. Bu işlem için pozitif ve negatif terminaller yeterli olacaktır ve yukarıdaki resimde görülebilmektedir.

Operasyon:

Piezoelektrik Dönüştürücü, üzerine tekrar tekrar vurma kuvveti uygulandığında süreksiz veya değişken bir çıktı üretir. Bu nedenle, depolanabilir veya kullanılabilir DC yapmak için düzeltilmesi gerekir. Bu nedenle,% 80 veya üzeri daha yüksek bir düzeltme verimliliği için, tam dalga doğrultucu kullanacağız. Köprü konfigürasyonunda dört diyot kombinasyonunu veya RB156 gibi dahili köprü diyotlu bir paketi kullanabiliriz. İşte Filtreli Tam Dalga Doğrultucu oluşturma referansı.

Dolayısıyla, piezoelektrik güç çeviriciden gelen alternatif çıktının DC'ye dönüştürüldüğü ve çıkış kapasitörünün içinde depolandığı yerde aynı konsept uygulanır. Depolanan enerji daha sonra bir LED yoluyla dağıldığı kontrollü çıkışı ile. Bu nedenle, depolanan enerjinin yayılması görünür olacaktır.

Piezoelektrik Dönüştürücü Devre Şeması:

Aşağıda, kapasitörde depolanan enerjinin yalnızca dokunsal anahtar kapatıldığında dağıtılacağı Piezoelektrik Dönüştürücü Devresinin şematik diyagramı verilmiştir.

Çıkışta kullanılan kapasitör, depolama kapasitesini artırmak için daha da artırılabilir, ancak piezoelektrik dönüştürücülerin sayısı da artırılmalıdır. Dolayısıyla, işte 47 uF.

Çalışma:

Yukarıdaki simülasyonda açıklandığı gibi, bağlantılar Breadboard'da yapılır. Ancak iki piezoelektrik dönüştürücü kullanmanın nedeni, kısa bir zaman aralığında üretilen enerji miktarını artırmaktır. Başlangıçta, transdüserler üzerinden sürekli bağlantı sağlıyoruz.

Gerekli voltaj seviyesine ulaşıldığında dokunmatik anahtara basıyoruz ve LED bir anlığına yanıyor.

LED'in aşağıdaki gibi yanıp sönmesinin nedeni, kullanılan 47 uF kapasitörün LED'i birkaç saniye yanıp sönmesi için yalnızca bu kadar enerji depolayabilmesidir. Üretilen ve depolanan enerji miktarı, dönüştürücü sayısı ve kondansatör değeri artırılarak artırılabilir. Aşağıdaki video, yukarıda yapılan işlemleri adımlarla göstermektedir.