- ¿Qué es el efecto piezoeléctrico?
- Materiales piezoeléctricos
- Componentes requeridos
- Diagrama del circuito de generación de energía de pasos
Desde los últimos años, la demanda de dispositivos portátiles electrónicos de baja potencia se ha incrementado rápidamente. Y hay opciones muy limitadas para alimentar estos pequeños dispositivos electrónicos portátiles como baterías alcalinas o energía solar, etc. Así que aquí estamos usando un método diferente para generar una pequeña cantidad de energía que usa un sensor piezoeléctrico. Aquí construiremos el circuito de generación de energía Paso a Paso para generar electricidad. Puede obtener más información sobre el efecto piezoeléctrico siguiendo este circuito transductor piezoeléctrico.
¿Qué es el efecto piezoeléctrico?
El efecto piezoeléctrico es la capacidad de algunos materiales piezoeléctricos (como cuarzo, topacio, óxido de zinc, etc.) para generar una carga eléctrica en retroalimentación a la tensión mecánica. La palabra 'piezoeléctrico' se deriva de la palabra griega 'piezein' que significa empujar, apretar y presionar.
Además, el efecto piezoeléctrico es reversible, lo que significa que cuando aplicamos tensión mecánica al material piezoeléctrico recibimos algo de carga eléctrica en la salida. Y, cuando aplicamos electricidad al material piezoeléctrico, comprime o estira el material piezoeléctrico.
El efecto piezoeléctrico se utiliza en diversas aplicaciones que implican
- Producción y detección de sonido
- Generación de alto voltaje
- Generación de frecuencia electrónica
- Microbalanzas
- Enfoque ultrafino de conjuntos ópticos
- Aplicaciones cotidianas como encendedores de cigarrillos
Resonator también utiliza efecto piezoeléctrico.
Materiales piezoeléctricos
Actualmente hay disponibles varios materiales piezoeléctricos, incluso naturales y artificiales. Los materiales piezoeléctricos naturales incluyen cuarzo, azúcar de caña, sal de Rochelle, turmalina topacio, etc. El material piezoeléctrico artificial incluye titanato de bario y titanato de circonato. Hay algunos materiales dados en la siguiente tabla en la categoría de natural y sintético:
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Material piezoeléctrico natural |
Material piezoeléctrico sintético |
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Cuarzo (más usado) |
Titanato de circonato de plomo (PZT) |
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Sal de Rochelle |
Óxido de zinc (ZnO) |
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Topacio |
Titanato de bario (BaTiO 3) |
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TB-1 |
Cerámicas piezoeléctricas Titanato de bario |
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TBK-3 |
Titanato de calcio y bario |
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Sacarosa |
Ortofosofato de galio (GaPO 4) |
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Tendón |
Niobato de potasio (KNbO 3) |
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Seda |
Titanato de plomo (PbTiO 3) |
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Esmalte |
Tantalita de litio (LiTaO 3) |
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Dentina |
Langasita (La 3 Ga 5 SiO 14) |
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ADN |
Tungstato de sodio (Na 2 WO 3) |
Componentes requeridos
- Sensor piezoeléctrico
- LED (azul)
- Diodo (1N4007)
- Condensador (47uF)
- Resistencia (1k)
- Presionar el botón
- Conexión de cables
- Tablero de circuitos
Diagrama del circuito de generación de energía de pasos
Un sensor piezoeléctrico está hecho de material piezoeléctrico (el cuarzo más utilizado). Solía convertir la tensión mecánica en carga eléctrica. La salida del sensor piezoeléctrico es AC. Necesitamos un puente rectificador completo para convertirlo en CC. El voltaje de salida del sensor es inferior a 30 Vp-p, puede alimentar la salida del sensor piezoeléctrico o puede almacenarlo en la batería u otros dispositivos de almacenamiento. La impedancia del sensor piezoeléctrico es inferior a 500 ohmios. El rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento es de -20 ° C ~ + 60 ° C y -30 ° C ~ + 70 ° C respectivamente.
Después de realizar las conexiones según el diagrama del circuito del sensor piezoeléctrico, cuando proporcionamos tensión mecánica al sensor piezoeléctrico, genera voltaje. La salida del sensor piezoeléctrico está en forma de CA. Para convertirlo de CA a CC utilizamos un puente rectificador completo. La salida del rectificador está conectada a través de un condensador de 47uF. El voltaje generado por el sensor piezoeléctrico se almacena en el condensador. Y, cuando se presiona el botón, toda la energía almacenada se transfiere al LED y el LED se enciende hasta que el capacitor se descarga.
En este circuito, el LED se ilumina durante una fracción de segundos. Para aumentar el tiempo de encendido del LED, puede aumentar la capacidad del capacitor, pero llevará más tiempo cargarlo. Incluso, puede conectar más sensores piezoeléctricos en serie para generar más energía eléctrica. Además, el diodo se utiliza para bloquear el flujo de corriente desde el condensador al sensor piezoeléctrico y la resistencia es una resistencia limitadora de corriente. El LED también se puede conectar directamente al sensor piezoeléctrico, pero se apagará en un momento ya que no habrá condensador para mantener la corriente.
A continuación se muestra un video de demostración de este sistema de generación de energía Foot Step.