Circuito de geração de energia com degrau de pé usando sensor piezoelétrico

Nos últimos anos, a demanda por dispositivos portáteis eletrônicos de baixa potência aumentou rapidamente. E há opções muito limitadas para alimentar esses pequenos dispositivos eletrônicos portáteis, como baterias alcalinas ou energia solar, etc. Portanto, aqui estamos usando um método diferente para gerar uma pequena quantidade de energia que usa sensor piezoelétrico. Aqui, construiremos o Circuito de Geração de Energia da Passo a Passo para gerar eletricidade. Você pode aprender mais sobre o Efeito Piezoelétrico seguindo este Circuito Transdutor Piezoelétrico.

O que é efeito piezoelétrico?

Efeito piezoelétrico é a capacidade de alguns materiais piezoelétricos (como quartzo, topázio, óxido de zinco e etc.) de gerar uma carga elétrica em feedback ao estresse mecânico. A palavra 'piezoelétrico' é derivada da palavra grega 'piezein', que significa empurrar, apertar e apertar.

Além disso, o efeito piezoelétrico é reversível, o que significa que quando aplicamos estresse mecânico ao material piezoelétrico, recebemos alguma carga elétrica na saída. E, quando aplicamos eletricidade ao material piezoelétrico, ele comprime ou estica o material piezoelétrico.

O efeito piezoelétrico é usado em várias aplicações que envolvem

• Produção e detecção de som
• Geração de alta tensão
• Geração de freqüência eletrônica
• Microbalanças
• Focagem ultrafina de conjuntos ópticos
• Aplicações diárias, como isqueiros

O ressonador também usa o efeito piezoelétrico.

Materiais Piezoelétricos

Vários materiais piezoelétricos estão disponíveis agora, mesmo naturais e artificiais. Os materiais piezoelétricos naturais incluem quartzo, açúcar de cana, sal de Rochelle, turmalina topázio e etc. O material piezoelétrico artificial inclui titanato de bário e titanato de zirconato. Existem alguns materiais fornecidos na tabela abaixo na categoria de naturais e sintéticos:

Material Piezoelétrico Natural	Material Piezoelétrico Sintético
Quartzo (mais usado)	Titanato de zirconato de chumbo (PZT)
Rochelle Salt	Óxido de Zinco (ZnO)
Topázio	Titanato de bário (BaTiO 3)
TB-1	Cerâmica piezoelétrica titanato de bário
TBK-3	Titanato de cálcio e bário
Sacarose	Ortofosfato de gálio (GaPO 4)
Tendão	Niobato de potássio (KNbO 3)
Seda	Titanato de chumbo (PbTiO 3)
Esmalte	Tantalita de lítio (LiTaO 3)
Dentina	Langasita (La 3 Ga 5 SiO 14)
DNA	Tungstato de sódio (Na 2 WO 3)

Componentes necessários

• Sensor Piezoelétrico
• LED (azul)
• Diodo (1N4007)
• Capacitor (47uF)
• Resistor (1k)
• Botão de apertar
• Fios de conexão
• Tábua de pão

Diagrama do circuito de geração de energia da Passo a Passo

Um sensor piezoelétrico é feito de material piezoelétrico (quartzo - o mais usado). Costumava converter o estresse mecânico em carga elétrica. A saída do Sensor Piezoelétrico é AC. Precisamos de um retificador de ponte completa para convertê-lo em DC. A tensão de saída do sensor é inferior a 30 Vp-p, você pode alimentar a saída do sensor piezoelétrico ou armazená-lo na bateria ou em outros dispositivos de armazenamento. A impedância do sensor piezoelétrico é inferior a 500 ohm. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -20 ° C ~ + 60 ° C e -30 ° C ~ + 70 ° C, respectivamente.

Depois de fazer as conexões de acordo com o diagrama do circuito do sensor piezoelétrico, quando fornecemos estresse mecânico ao sensor piezoelétrico, ele gera tensão. A saída do sensor piezoelétrico está na forma AC. Para convertê-lo de CA para CC, estamos usando um retificador de ponte completa. A saída do retificador é conectada a um capacitor de 47uF. A tensão gerada pelo sensor piezoelétrico é armazenada no capacitor. E, quando o botão é pressionado, toda a energia armazenada é transferida para o LED e o LED liga até que o capacitor seja descarregado.

Neste circuito, o LED fica aceso por uma fração de segundos. Para aumentar o tempo de ativação do LED, você pode aumentar a classificação do capacitor, mas levará mais tempo para carregar. Ainda, você pode conectar mais sensores piezoelétricos em série para gerar mais energia elétrica. Além disso, o diodo é usado para bloquear a corrente para fluir do capacitor para o sensor piezoelétrico e o resistor é um resistor limitador de corrente. O LED também pode ser conectado diretamente ao sensor piezoelétrico, mas se desligará em um momento, pois não haverá nenhum capacitor para reter a corrente.

O vídeo de demonstração para este sistema de geração de energia com pedal é fornecido abaixo.