Circuit de génération d'énergie à pas de pied utilisant un capteur piézoélectrique

Au cours des dernières années, la demande d'appareils portables électroniques de faible puissance a augmenté rapidement. Et il existe des options très limitées pour alimenter ces petits appareils électroniques portables tels que les piles alcalines ou l'énergie solaire, etc. Nous utilisons donc ici une méthode différente pour générer une petite quantité d'énergie qui utilise un capteur piézoélectrique. Ici, nous allons construire un circuit de génération d'énergie Footstep pour produire de l'électricité. Vous pouvez en savoir plus sur l'effet piézoélectrique en suivant ce circuit de transducteur piézoélectrique.

Qu'est-ce que l'effet piézoélectrique?

L'effet piézoélectrique est la capacité de certains matériaux piézoélectriques (tels que le quartz, la topaze, l'oxyde de zinc, etc.) à générer une charge électrique en réaction à la contrainte mécanique. Le mot «piézoélectrique» est dérivé du mot grec «piezein» qui signifie pousser, presser et presser.

De plus, l'effet piézoélectrique est réversible, ce qui signifie que lorsque nous appliquons une contrainte mécanique au matériau piézoélectrique, nous recevons une charge électrique en sortie. Et, lorsque nous appliquons de l'électricité au matériau piézoélectrique, il comprime ou étire le matériau piézoélectrique.

L'effet piézoélectrique est utilisé dans diverses applications qui impliquent

• Production et détection du son
• Génération de haute tension
• Génération de fréquence électronique
• Microbalances
• Mise au point ultra-fine des assemblages optiques
• Applications quotidiennes comme les briquets

Le résonateur utilise également l'effet piézoélectrique.

Matériaux piézoélectriques

Nombre de matériaux piézoélectriques sont maintenant disponibles, même naturels et artificiels. Les matériaux piézoélectriques naturels comprennent le quartz, le sucre de canne, le sel de Rochelle, la tourmaline topaze et etc. Le matériau piézoélectrique artificiel comprend le titanate de baryum et le titanate de zirconate. Il y a quelques matériaux donnés dans le tableau ci-dessous dans la catégorie des naturels et synthétiques:

Matériau piézoélectrique naturel	Matériau piézoélectrique synthétique
Quartz (le plus utilisé)	Titanate de zirconate de plomb (PZT)
Sel de Rochelle	Oxyde de zinc (ZnO)
Topaze	Titanate de baryum (BaTiO 3)
TB-1	Céramiques piézoélectriques Titanate de baryum
TBK-3	Titanate de calcium et de baryum
Saccharose	Orthophosohate de gallium (GaPO 4)
Tendon	Niobate de potassium (KNbO 3)
Soie	Titanate de plomb (PbTiO 3)
Émail	Tantalite de lithium (LiTaO 3)
Dentine	Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14)
ADN	Tungstate de sodium (Na 2 WO 3)

Composants requis

• Capteur piézoélectrique
• LED (bleu)
• Diode (1N4007)
• Condensateur (47uF)
• Résistance (1k)
• Bouton
• Connexion des fils
• Planche à pain

Schéma du circuit de production d'énergie Footstep

Un capteur piézoélectrique est constitué d'un matériau piézoélectrique (le quartz le plus utilisé). Il convertissait la contrainte mécanique en charge électrique. La sortie du capteur piézoélectrique est AC. Nous avons besoin d'un pont redresseur complet pour le convertir en courant continu. La tension de sortie du capteur est inférieure à 30Vp-p, vous pouvez alimenter la sortie du capteur piézoélectrique ou la stocker dans une batterie ou d'autres périphériques de stockage. L' impédance du capteur piézoélectrique est inférieure à 500 ohms. La plage de températures de fonctionnement et de stockage est de -20 ° C ~ + 60 ° C et -30 ° C ~ + 70 ° C respectivement.

Après avoir effectué les connexions selon le schéma de circuit du capteur piézoélectrique, lorsque nous fournissons une contrainte mécanique au capteur piézoélectrique, il génère une tension. La sortie du capteur piézoélectrique est sous forme de courant alternatif. Pour le convertir du courant alternatif au courant continu, nous utilisons un redresseur en pont complet. La sortie du redresseur est connectée à travers un condensateur de 47 uF. La tension générée par le capteur piézoélectrique est stockée dans le condensateur. Et, lorsque le bouton-poussoir est enfoncé, toute l'énergie stockée est transférée à la LED et la LED s'allume jusqu'à ce que le condensateur se décharge.

Dans ce circuit, la LED est allumée pendant une fraction de secondes. Pour augmenter le temps de marche de la LED, vous pouvez augmenter la capacité du condensateur, mais la charge prendra plus de temps. Même, vous pouvez connecter plus de capteurs piézoélectriques en série pour générer plus d'énergie électrique. De plus, la diode est utilisée pour bloquer le courant qui circule du condensateur au capteur piézoélectrique et la résistance est une résistance de limitation de courant. La LED peut également être directement connectée au capteur piézoélectrique mais elle s'éteindra dans un instant car il n'y aura pas de condensateur pour maintenir le courant.

Une vidéo de démonstration pour ce système de génération d'énergie Foot Step est donnée ci-dessous.