- Efecto piezoeléctrico:
- Efecto piezoeléctrico inverso:
- Transductor piezoeléctrico:
- Conversión de fuerza en electricidad usando un transductor piezoeléctrico:
- Diagrama del circuito del transductor piezoeléctrico:
- Trabajando:
Ciertos cristales como titanato de bario, cuarzo, tantalita de litio, etc. tienen la propiedad de producir electricidad al aplicar una fuerza o presión sobre ellos bajo una disposición específica. Además, pueden funcionar a la inversa al transformar la señal eléctrica aplicada a través de ellos en vibraciones. Por tanto, se utilizan como transductores en muchas aplicaciones. Se denominan materiales piezoeléctricos. Por lo tanto, un transductor piezoeléctrico produce voltaje cuando aplica una fuerza sobre ellos y viceversa. Primero, veamos algunas de las aplicaciones del transductor piezoeléctrico seguido de la definición.
Efecto piezoeléctrico:
1. Analizador de esfuerzos mecánicos:
La aplicación principal es el analizador de tensión para columnas en edificios, donde se mide la tensión proporcional producida sobre la tensión sobre el cristal y se puede calcular la tensión correspondiente.
2. Encendedores:
El encendedor de gas y el encendedor de cigarrillos también siguen la misma regla de efecto piezoeléctrico que produce un pulso eléctrico sobre la fuerza producida por el impacto repentino del gatillo sobre el material dentro de ellos.
El efecto piezoeléctrico se define como el cambio de polarización eléctrica que se produce en determinados materiales cuando se someten a tensiones mecánicas.
Efecto piezoeléctrico inverso:
1. Reloj de cuarzo:
Dentro de nuestro reloj, hay un resonador de cuarzo que funciona como oscilador. El elemento es dióxido de silicio. La señal eléctrica aplicada a través del cristal hace que vibre periódicamente lo que a su vez regula los engranajes dentro de nuestro reloj.
2. Zumbadores piezoeléctricos:
Los zumbadores se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones, como el indicador de marcha atrás de un automóvil, computadoras, etc. En este caso, al aplicar voltaje a cierta magnitud y frecuencia a través del cristal mencionado anteriormente, tienden a vibrar. La vibración se puede desviar a un espacio alojado con una pequeña abertura que lo convierte en un sonido audible.
El efecto piezoeléctrico inverso se define como el esfuerzo o deformación que se produce en determinados materiales al ser sometidos a un campo eléctrico.
Transductor piezoeléctrico:
Arriba hay un transductor piezoeléctrico barato de tres terminales utilizado en el zumbador piezoeléctrico de 12 V que produce sonido con la disposición del circuito de abajo. Donde la carcasa negra se convierte en la estructura para crear un sonido audible.
Conversión de fuerza en electricidad usando un transductor piezoeléctrico:
Intentemos experimentar el efecto piezoeléctrico convirtiendo una fuerza en una pequeña señal de voltaje usando el disco transductor piezoeléctrico. Entonces tratemos de almacenar la energía producida a través de la fuerza o presión.
Soldar los terminales:
Soldar el cable al transductor piezoeléctrico es la parte principal de su uso. Tenga cuidado de no sobrecalentar la superficie ya que se derrite incluso a baja temperatura durante unos segundos. Por lo tanto, intente derretir el plomo en el soldador y deje caer la soldadura fundida sobre la superficie. Para esta operación bastará con terminales positivo y negativo y se puede ver en la imagen de arriba.
Operación:
El transductor piezoeléctrico produce una salida discontinua o alterna al aplicar fuerza de golpeteo repetida sobre él. Por lo tanto, debe rectificarse para que sea CC almacenable o utilizable. Por lo tanto, para una mayor eficiencia de rectificación del 80% o más, usaremos un rectificador de onda completa. O podemos usar una combinación de cuatro diodos en configuración de puente o un paquete con diodo de puente incorporado como RB156. Aquí está la referencia para construir un rectificador de onda completa con filtro.
Por lo tanto, el mismo concepto se aplica aquí donde la salida alterna del transductor piezoeléctrico se convierte en CC y se almacena dentro del condensador de salida. La energía almacenada se disipa entonces a través de un LED con salida controlada. Por tanto, será visible la disipación de la energía almacenada.
Diagrama del circuito del transductor piezoeléctrico:
El siguiente es el diagrama esquemático del circuito del transductor piezoeléctrico donde la energía almacenada en el capacitor se disipará solo cuando el interruptor táctil esté cerrado.
El condensador utilizado en la salida se puede aumentar aún más para aumentar la capacidad de almacenamiento, pero sin embargo, también se debe aumentar el número de transductores piezoeléctricos. Por lo tanto, aquí es 47uF.
Trabajando:
Como se explica en la simulación anterior, las conexiones se realizan en el tablero. Pero, la razón para usar dos transductores piezoeléctricos es aumentar la cantidad de energía producida en un corto intervalo de tiempo. Inicialmente, damos golpecitos continuos sobre los transductores.
Una vez alcanzado el nivel de voltaje requerido, presionamos el interruptor táctil y el LED se ilumina por un momento.
La razón por la que el LED parpadea como se muestra a continuación es que el condensador de 47uF utilizado puede almacenar solo esa cantidad de energía para hacer parpadear el LED durante unos segundos. La cantidad de energía producida y almacenada se puede aumentar aumentando el número de transductores y el valor del condensador. El video a continuación muestra el proceso realizado anteriormente en pasos.