วงจรแปลงสัญญาณ Piezoelectric และการใช้งาน

ผลึกบางชนิดเช่นแบเรียมไททาเนตควอตซ์ลิเธียมแทนทาไลต์ ฯลฯ มีคุณสมบัติในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้แรงหรือแรงกดทับภายใต้การจัดเรียงเฉพาะ นอกจากนี้ยังสามารถทำงานผกผันได้โดยเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่ใช้ในการสั่นสะเทือน ดังนั้นจึงใช้เป็นทรานสดิวเซอร์ในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่น พวกเขาจะเรียกว่าเป็นวัสดุ piezoelectric ดังนั้นตัวแปลงสัญญาณ Piezoelectric จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเมื่อใช้แรงกับพวกมันและในทางกลับกัน ขั้นแรกให้เราดูการใช้งานบางส่วนของ Piezoelectric Transducerตามด้วยคำจำกัดความ

ผล Piezoelectric:

1. เครื่องวิเคราะห์ความเครียดเชิงกล:

การใช้งานที่สำคัญคือเครื่องวิเคราะห์ความเครียดสำหรับเสาในอาคารที่วัดแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนที่เกิดจากความเค้นเหนือคริสตัลและสามารถคำนวณความเค้นที่สอดคล้องกันได้

2. ไฟแช็ค:

ไฟแช็กของเตาแก๊สและที่จุดบุหรี่ยังปฏิบัติตามกฎเดียวกันของผลกระทบของเพียโซอิเล็กทริกซึ่งก่อให้เกิดพัลส์ไฟฟ้าตามแรงที่เกิดจากการกระตุ้นอย่างกะทันหันของวัสดุที่อยู่ภายใน

ผลกระทบไฟฟ้า Piezo หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของโพลาไรซ์ไฟฟ้าที่ผลิตในวัสดุบางชนิดเมื่ออยู่ภายใต้ความเค้นเชิงกล

ผลกระทบ Piezoelectric ผกผัน:

1. นาฬิกาควอตซ์:

ภายในนาฬิกาของเรามีตัวสะท้อนควอตซ์ซึ่งทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์ องค์ประกอบคือซิลิกอนไดออกไซด์ สัญญาณไฟฟ้าที่ใช้กับคริสตัลทำให้มันสั่นเป็นระยะซึ่งจะควบคุมเกียร์ภายในนาฬิกาของเรา

2. Piezo Buzzers:

Buzzers ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่นเช่นตัวบ่งชี้การถอยหลังของรถยนต์คอมพิวเตอร์และอื่น ๆ ในกรณีนี้ในการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ขนาดและความถี่บางอย่างในคริสตัลที่กล่าวถึงข้างต้นมักจะสั่น การสั่นสะเทือนสามารถเปลี่ยนไปในพื้นที่ที่มีช่องเปิดขนาดเล็กทำให้เป็นเสียงที่ได้ยิน

เอฟเฟกต์ไฟฟ้าแบบผกผัน Piezo หมายถึงความเครียดหรือการเสียรูปที่เกิดในวัสดุบางชนิดเมื่ออยู่ภายใต้สนามไฟฟ้า

Piezoelectric Transducer:

ด้านบนเป็นตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกสามขั้วราคาถูกที่ใช้ใน 12V Piezo Buzzer ที่ให้เสียงที่มีการจัดเรียงวงจรด้านล่าง ที่ตัวเรือนสีดำกลายเป็นโครงสร้างเพื่อสร้างเสียงที่ได้ยิน

การแปลงแรงเป็นไฟฟ้าโดยใช้ตัวแปลงสัญญาณ Piezoelectric:

ให้เราพยายามที่จะทดสอบผล piezoelectric โดยการแปลงแรงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กโดยใช้แผ่นดิสก์ transducer piezoelectric จากนั้นให้เราพยายามเก็บพลังงานที่ผลิตผ่านแรงหรือแรงกด

การบัดกรีขั้ว:

การบัดกรีลวดเข้ากับตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกเป็นส่วนหลักในการใช้งาน ระวังอย่าให้พื้นผิวร้อนเกินไปเพราะจะละลายแม้ในอุณหภูมิต่ำเพียงไม่กี่วินาที ดังนั้นพยายามละลายตะกั่วในหัวแร้งและวางประสานที่หลอมละลายลงบนพื้นผิว สำหรับการดำเนินการนี้ขั้วบวกและลบจะเพียงพอและสามารถมองเห็นได้ในภาพด้านบน

การทำงาน:

Piezoelectric Transducer สร้างเอาต์พุตที่ไม่ต่อเนื่องหรือสลับกับการใช้แรงแตะซ้ำ ๆ ดังนั้นจึงต้องได้รับการแก้ไขเพื่อให้ DC ที่เก็บได้หรือใช้งานได้ ดังนั้นเพื่อประสิทธิภาพการแก้ไขที่สูงขึ้น 80% ขึ้นไปเราจะใช้วงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม เราสามารถใช้ไดโอดสี่ตัวรวมกันในการกำหนดค่าบริดจ์หรือแพ็คเกจที่มีไดโอดในตัวบริดจ์เช่น RB156 นี่คือข้อมูลอ้างอิงเพื่อสร้าง Full Wave Rectifier พร้อมตัวกรอง

ดังนั้นแนวคิดเดียวกันนี้จึงถูกนำไปใช้ที่นี่โดยที่เอาต์พุตแบบสลับจากตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกจะถูกแปลงเป็น DC และเก็บไว้ภายในตัวเก็บประจุเอาท์พุท พลังงานที่เก็บไว้จะกระจายไปแล้วผ่านไฟ LEDที่มีเอาท์พุทควบคุม ดังนั้นการกระจายของพลังงานที่เก็บไว้จะสามารถมองเห็นได้

Piezoelectric Transducer แผนภาพวงจร:

ด้านล่างนี้เป็นแผนผังของวงจร Piezoelectric Transducerซึ่งพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะถูกสลายไปก็ต่อเมื่อปิดสวิตช์สัมผัสเท่านั้น

ตัวเก็บประจุที่ใช้ในเอาต์พุตสามารถเพิ่มได้อีกเพื่อเพิ่มความจุในการจัดเก็บ แต่อย่างไรก็ตามจำนวนของตัวแปลงสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกก็ต้องเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นนี่คือ 47uF

การทำงาน:

ตามที่อธิบายไว้ในการจำลองด้านบนการเชื่อมต่อจะทำใน Breadboard แต่เหตุผลในการใช้ตัวแปลงสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริกสองตัวคือการเพิ่มปริมาณพลังงานที่ผลิตในช่วงเวลาสั้น ๆ เริ่มแรกเราทำการแตะอย่างต่อเนื่องเหนือทรานสดิวเซอร์

เมื่อถึงระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเรากดสวิตช์สัมผัสและไฟ LED จะติดสว่างชั่วขณะ

สาเหตุของไฟ LED กะพริบดังต่อไปนี้คือตัวเก็บประจุ 47uF ที่ใช้สามารถเก็บพลังงานได้มากพอที่จะกระพริบ LED ได้ไม่กี่วินาที ปริมาณพลังงานที่ผลิตและจัดเก็บสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มจำนวนทรานสดิวเซอร์และค่าตัวเก็บประจุ วิดีโอด้านล่างแสดงให้เห็นถึงขั้นตอนการทำดังกล่าวข้างต้นในขั้นตอนที่