基于壓電傳感器的腳踏發(fā)電電路

從過去幾年開始，對低功耗電子便攜式設(shè)備的需求迅速增加。而且為這些小型便攜式電子設(shè)備（如堿性電池或太陽能等）供電的選擇非常有限。所以在這里我們使用一種不同的方法來產(chǎn)生少量的功率，它使用壓電傳感器。在這里，我們將建立腳步發(fā)電電路來發(fā)電。

什么是壓電效應(yīng)？

壓電效應(yīng)是一些壓電材料（如石英、黃玉、氧化鋅等）產(chǎn)生電荷以反饋機械應(yīng)力的能力?！皦弘姟币辉~源自希臘語“piezein”，意思是推動、擠壓和按壓。

此外，壓電效應(yīng)是可逆的，這意味著當我們對壓電材料施加機械應(yīng)力時，我們會在輸出端接收一些電荷。而且，當我們向壓電材料通電時，它會壓縮或拉伸壓電材料。

壓電效應(yīng)用于各種應(yīng)用，包括

聲音的產(chǎn)生和檢測

產(chǎn)生高壓

電子頻率生成

微量天平

光學(xué)組件的超精細聚焦

日常應(yīng)用，如打火機

壓電材料

現(xiàn)在有許多壓電材料可用，甚至是天然的和人造的。天然壓電材料包括石英、蔗糖、羅謝爾鹽、黃玉碧璽等。人造壓電材料包括鈦酸鋇和鈦酸鋯酸鹽。下表中給出了天然和合成類別中的一些材料：

所需組件

壓電傳感器

指示燈（藍色）

二極管 （1N4007）

電容器 （47uF）

電阻器 （1k）

按鈕

連接線

面包板

腳步發(fā)電電路圖

壓電傳感器由壓電材料（最常用的石英）組成。它用于將機械應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電荷。壓電傳感器的輸出是交流電。我們需要一個全橋整流器將其轉(zhuǎn)換為直流電。傳感器的輸出電壓小于30Vp-p，可以將壓電傳感器的輸出饋入或?qū)⑵浯鎯Φ诫姵鼗蚱渌鎯υO(shè)備中。壓電傳感器的阻抗小于500歐姆。工作和儲存溫度范圍分別為-20°C~+60°C和-30°C~+70°C。

按照壓電傳感器電路圖進行連接后，當我們向壓電傳感器提供機械應(yīng)力時，它會產(chǎn)生電壓。壓電傳感器的輸出為交流形式。為了將其從交流轉(zhuǎn)換為直流，我們使用全橋整流器。整流器的輸出連接在一個47uF電容上。壓電傳感器產(chǎn)生的電壓存儲在電容器中。而且，當按下按鈕時，所有存儲的能量都轉(zhuǎn)移到 LED，LED 打開，直到電容器放電。

在該電路中，LED發(fā)光幾分之一秒。要增加LED的導(dǎo)通時間，您可以提高電容器額定值，但充電需要更多時間。甚至，您可以串聯(lián)更多的壓電傳感器以產(chǎn)生更多的電能。此外，二極管用于阻止電流從電容器流向壓電傳感器，電阻器是限流電阻器。LED也可以直接連接到壓電傳感器，但由于沒有電容器來保持電流，它會在一瞬間關(guān)閉。