دائرة المحولات الكهرضغطية وتطبيقاتها

تمتلك بلورات معينة مثل تيتانات الباريوم ، والكوارتز ، وتانتاليت الليثيوم ، وما إلى ذلك ، خاصية إنتاج الكهرباء عند تطبيق قوة أو ضغط عليها بموجب ترتيب محدد. أيضًا ، يمكنهم العمل معكوسًا عن طريق تحويل الإشارة الكهربائية المطبقة عبرهم إلى اهتزازات. ومن ثم ، يتم استخدامها كمحولات طاقة في العديد من التطبيقات. يطلق عليهم كمواد كهرضغطية. ومن ثم ، ينتج محول الطاقة الكهرضغطية الجهد عند تطبيق قوة عليه والعكس صحيح. أولاً ، دعونا نلقي نظرة على بعض تطبيقات محول الطاقة الكهرضغطية متبوعًا بالتعريف.

تأثير كهرضغطية:

1. محلل الضغط الميكانيكي:

التطبيق الرئيسي هو محلل الضغط للأعمدة في المبنى حيث يتم قياس الجهد النسبي الناتج عند الضغط على البلورة ويمكن حساب الضغط المقابل.

2. الولاعات:

تلتزم ولاعة الموقد الغازي ولاعة السجائر أيضًا بنفس قاعدة التأثير الكهروضغطي الذي ينتج نبضًا كهربائيًا على القوة الناتجة عن التأثير المفاجئ للزناد على المادة الموجودة بداخلهما.

يُعرَّف تأثير بيزو الكهربائي بأنه التغيير في الاستقطاب الكهربائي الذي ينتج في مواد معينة عند تعرضها لضغوط ميكانيكية.

تأثير كهرضغطية معكوس:

1. ساعة كوارتز:

داخل ساعتنا ، يوجد مرنان كوارتز يعمل كمذبذب. العنصر هو ثاني أكسيد السيليكون. الإشارة الكهربائية المطبقة عبر البلورة تجعلها تهتز بشكل دوري والتي بدورها تنظم التروس داخل ساعتنا.

2. بيزو بازرز:

تُستخدم الصنانير على نطاق واسع في العديد من التطبيقات مثل مؤشر عكس السيارة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، عند تطبيق الجهد عند قدر معين وتردد معين عبر البلورة المذكورة أعلاه ، فإنها تميل إلى الاهتزاز. يمكن تحويل الاهتزاز إلى مكان مغلق بفتحة صغيرة مما يجعله صوتًا مسموعًا.

يُعرَّف التأثير الكهربائي العكسي على أنه الإجهاد أو التشوه الناتج في مواد معينة عند تعرضها لمجال كهربائي.

محول كهرضغطية:

أعلاه هو محول طاقة كهرضغطية بثلاث محطات رخيصة يستخدم في 12 فولت بيزو الجرس الذي ينتج الصوت بترتيب الدائرة أدناه. حيث يصبح الغلاف الأسود الهيكل لخلق صوت مسموع.

تحويل القوة إلى كهرباء باستخدام محول الطاقة الكهرضغطية:

دعونا نحاول تجربة التأثير الكهرضغطية عن طريق تحويل قوة إلى إشارة جهد صغيرة باستخدام قرص محول كهرضغطية. ثم دعونا نحاول تخزين الطاقة الناتجة من خلال القوة أو الضغط.

لحام المحطات:

يعد لحام السلك في محول الطاقة الكهرضغطية الجزء الرئيسي لاستخدامها. احرص على عدم زيادة سخونة السطح لأنه يذوب حتى في درجات الحرارة المنخفضة لبضع ثوان. ومن ثم حاول إذابة الرصاص في مكواة اللحام وإسقاط اللحام المنصهر فوق السطح. بالنسبة لهذه العملية ، ستكون الأطراف الموجبة والسالبة كافية ويمكن رؤيتها في الصورة أعلاه.

عملية:

ينتج محول الطاقة الكهرضغطية ناتجًا متقطعًا أو متناوبًا عند تطبيق قوة التنصت المتكررة عليه. ومن ثم يجب تصحيحه لجعله قابلاً للتخزين أو الاستخدام للتيار المستمر. ومن ثم للحصول على كفاءة تصحيح أعلى بنسبة 80٪ أو أعلى ، سنستخدم مقوم موجة كاملة. إما أنه يمكننا استخدام مجموعة من أربعة صمامات ثنائية في تكوين الجسر أو حزمة بها صمام ثنائي جسر داخلي مثل RB156. هنا هو المرجع لبناء معدل كامل الموجة مع مرشح.

ومن ثم يتم تطبيق نفس المفهوم هنا حيث يتم تحويل الناتج المتناوب من محول الطاقة الكهرضغطية إلى تيار مستمر وتخزينه داخل مكثف الإخراج. و ثم يتبدد الطاقة المخزنة خلال LED مع الانتاج التي تسيطر عليها. وبالتالي ، سيكون تبديد الطاقة المخزنة مرئيًا.

مخطط دائرة محول كهرضغطية:

أدناه هو الرسم التخطيطي لدائرة محول الطاقة الكهرضغطية حيث سيتم تبديد الطاقة المخزنة في المكثف فقط عند إغلاق المفتاح اللمسي.

يمكن زيادة المكثف المستخدم في الإخراج بشكل أكبر لزيادة سعة التخزين ولكن يجب أيضًا زيادة عدد محولات الطاقة الكهرضغطية. ومن ثم ، هنا 47 فائق التوهج.

العمل:

كما هو موضح في المحاكاة أعلاه ، يتم إجراء التوصيلات في Breadboard. لكن السبب في استخدام محولين للطاقة الكهرضغطية هو زيادة كمية الطاقة المنتجة في فترة زمنية قصيرة. في البداية ، نعطي التنصت المستمر على المحولات.

بمجرد الوصول إلى مستوى الجهد المطلوب ، نضغط على المفتاح اللمسي ويضيء مؤشر LED للحظة.

سبب وميض LED كما هو موضح أدناه هو أن مكثف 47 فائق التوهج المستخدم يمكنه تخزين هذا القدر من الطاقة فقط ليومض مؤشر LED لبضع ثوان. يمكن زيادة كمية الطاقة المنتجة والمخزنة عن طريق زيادة عدد المحولات وقيمة المكثف. في الفيديو أدناه يوضح عملية فعلت أعلاه في الخطوات.