- Effetto piezoelettrico:
- Effetto piezoelettrico inverso:
- Trasduttore piezoelettrico:
- Conversione della forza in elettricità utilizzando il trasduttore piezoelettrico:
- Schema del circuito del trasduttore piezoelettrico:
- Lavorando:
Alcuni cristalli come il titanato di bario, il quarzo, la tantalite di litio, ecc. Hanno la proprietà di produrre elettricità applicando una forza o una pressione su di essi sotto una disposizione specifica. Inoltre, possono funzionare al contrario trasformando il segnale elettrico applicato attraverso di loro in vibrazioni. Pertanto, vengono utilizzati come trasduttori in molte applicazioni. Sono chiamati materiali piezoelettrici. Quindi, un trasduttore piezoelettrico produce tensione quando applica una forza su di essi e viceversa. Per prima cosa, esaminiamo alcune delle applicazioni del trasduttore piezoelettrico seguite dalla definizione.
Effetto piezoelettrico:
1. Analizzatore di sollecitazioni meccaniche:
L'applicazione principale è l'analizzatore di sollecitazioni per colonne in edifici in cui viene misurata la tensione proporzionale prodotta in caso di sollecitazione sul cristallo e si può calcolare la sollecitazione corrispondente.
2. Accendini:
Anche l'accendino con bruciatore a gas e l'accendisigari rispettano la stessa regola dell'effetto piezoelettrico che produce impulsi elettrici sulla forza prodotta dall'impatto improvviso del grilletto sul materiale al loro interno.
L'effetto piezoelettrico è definito come il cambiamento nella polarizzazione elettrica che si produce in alcuni materiali quando sottoposti a sollecitazioni meccaniche.
Effetto piezoelettrico inverso:
1. Orologio al quarzo:
All'interno del nostro orologio c'è un risuonatore al quarzo che funziona come un oscillatore. L'elemento è il biossido di silicio. Il segnale elettrico applicato attraverso il cristallo lo fa vibrare periodicamente, il che a sua volta regola gli ingranaggi all'interno del nostro orologio.
2. Cicalini piezo:
I cicalini sono ampiamente utilizzati in molte applicazioni come l'indicatore di retromarcia per auto, computer e così via. In questo caso, applicando una tensione a una certa ampiezza e frequenza attraverso il cristallo sopra menzionato, tendono a vibrare. La vibrazione può essere deviata in uno spazio alloggiato con una piccola apertura che la rende udibile.
L'effetto piezoelettrico inverso è definito come la deformazione o la deformazione prodotta in alcuni materiali quando sottoposti a campo elettrico.
Trasduttore piezoelettrico:
Sopra è un trasduttore piezoelettrico a tre terminali economico utilizzato nel cicalino piezoelettrico a 12V che produce suono con la disposizione del circuito sottostante. Dove l'alloggiamento nero diventa la struttura per creare un suono udibile.
Conversione della forza in elettricità utilizzando il trasduttore piezoelettrico:
Proviamo a sperimentare l'effetto piezoelettrico convertendo una forza in un piccolo segnale di tensione utilizzando il disco trasduttore piezoelettrico. Quindi proviamo a immagazzinare l'energia prodotta attraverso la forza o la pressione.
Saldatura dei terminali:
Saldare il filo al trasduttore piezoelettrico è la parte principale del loro utilizzo. Fare attenzione a non surriscaldare la superficie poiché si scioglie anche a bassa temperatura per pochi secondi. Quindi provare a fondere il piombo nel saldatore e far cadere la lega di saldatura fusa sulla superficie. Per questa operazione saranno sufficienti i terminali positivo e negativo che si possono vedere nella foto sopra.
Operazione:
Il trasduttore piezoelettrico produce un'uscita discontinua o alternata applicando una forza di maschiatura ripetuta su di esso. Quindi deve essere rettificato per renderlo DC immagazzinabile o utilizzabile. Quindi per una maggiore efficienza di rettifica dell'80% o superiore, utilizzeremo un raddrizzatore a onda intera. Possiamo utilizzare una combinazione di quattro diodi in configurazione bridge o un pacchetto con diodo bridge integrato come RB156. Ecco il riferimento per costruire Full Wave Rectifier con Filter.
Quindi lo stesso concetto viene applicato qui dove l'uscita alternata dal trasduttore piezoelettrico viene convertita in CC e immagazzinata all'interno del condensatore di uscita. L' energia accumulata viene poi dissipata tramite un LED con uscita controllata. Quindi, la dissipazione dell'energia immagazzinata sarà visibile.
Schema del circuito del trasduttore piezoelettrico:
Di seguito è riportato il diagramma schematico del circuito del trasduttore piezoelettrico in cui l'energia immagazzinata nel condensatore verrà dissipata solo quando l'interruttore tattile è chiuso.
Il condensatore utilizzato nell'uscita può essere ulteriormente aumentato per aumentare la capacità di memorizzazione, ma tuttavia è necessario aumentare anche il numero di trasduttori piezoelettrici. Quindi, qui è 47uF.
Lavorando:
Come spiegato nella simulazione sopra, i collegamenti vengono effettuati nella Breadboard. Tuttavia, il motivo per utilizzare due trasduttori piezoelettrici è aumentare la quantità di energia prodotta in un breve intervallo di tempo. Inizialmente, diamo continui picchiettamenti sui trasduttori.
Una volta raggiunto il livello di tensione richiesto, premiamo l'interruttore tattile e il LED si accende per un momento.
Il motivo per cui il LED lampeggia come di seguito è che il condensatore da 47uF utilizzato può immagazzinare solo tanta energia per far lampeggiare il LED per alcuni secondi. La quantità di energia prodotta e immagazzinata può essere aumentata aumentando il numero di trasduttori e il valore del condensatore. Il video qui sotto mostra il processo sopra fatto nei passaggi.