从过去的几年中，低功率电子便携式设备的需求已迅速增加。而且，为这些小型便携式电子设备（例如碱性电池或太阳能等）供电的选择非常有限。因此，在这里，我们使用一种不同的方法来生成少量的功率，这些方法使用压电传感器。在这里，我们将建立足迹发电电路以发电。通过遵循此压电换能器电路，您可以了解有关压电效应的更多信息。
什么是压电效应？
压电效应是某些压电材料（例如石英，黄玉，氧化锌等）产生电荷以反馈机械应力的能力。“压电”一词源自希腊语“ piezein”，意为推动，挤压和按压。
同样，压电效应是可逆的，这意味着当我们向压电材料施加机械应力时，我们会在输出上收到一些电荷。而且，当我们向压电材料通电时，它会压缩或拉伸压电材料。
压电效应可用于涉及以下各项的各种应用中
- 声音的产生和检测
- 产生高压
- 电子频率生成
- 微量天平
- 光学组件的超精细聚焦
- 日常应用，例如点烟器
谐振器还利用压电效应。
压电材料
现在有许多压电材料可用，甚至是天然的或人造的。天然压电材料包括石英，蔗糖，罗谢尔盐，黄玉电气石等。人造压电材料包括钛酸钡和钛酸锆。下表提供了一些天然和合成材料：
|
天然压电材料 |
合成压电材料 |
|
石英（最常用） |
锆钛酸铅（PZT） |
|
罗谢尔盐 |
氧化锌（ZnO） |
|
黄玉 |
钛酸钡（BaTiO 3） |
|
TB-1 |
压电陶瓷钛酸钡 |
|
TBK-3 |
钛酸钡钙 |
|
蔗糖 |
正磷酸镓（GaPO 4） |
|
肌腱 |
铌酸钾（KNbO 3） |
|
丝 |
钛酸铅（PbTiO 3） |
|
搪瓷 |
钽酸锂（LiTaO 3） |
|
牙本质 |
硅酸镧（La 3 Ga 5 SiO 14） |
|
脱氧核糖核酸 |
钨酸钠（Na 2 WO 3） |
所需组件
- 压电传感器
- LED（蓝色）
- 二极管（1N4007）
- 电容器（47uF）
- 电阻（1k）
- 按键式
- 连接线
- 面包板
脚步发电电路图
甲压电传感器是由压电材料制成的向上（石英最使用）。它用于将机械应力转换为电荷。压电传感器的输出为AC。我们需要一个全桥整流器将其转换为直流电。传感器的输出电压小于30Vp-p，您可以将压电传感器的输出馈入或存储到电池或其他存储设备中。压电传感器的阻抗小于500欧姆。操作和存储温度范围分别为-20°C〜+ 60°C和-30°C〜+ 70°C。
按照压电传感器电路图进行连接后，当我们向压电传感器提供机械应力时，它将产生电压。压电传感器的输出为交流形式。为了将其从交流转换为直流，我们使用了全桥式整流器。整流器的输出跨接一个47uF电容器。压电传感器产生的电压存储在电容器中。并且，当按下按钮时，所有存储的能量都将转移到LED上，并且LED点亮，直到电容器放电。
在此电路中，LED发光几秒钟。要增加LED的开启时间，您可以增加电容器的额定值，但是充电需要更多时间。甚至，您可以串联连接更多的压电传感器以产生更多的电能。而且，二极管用于阻止电流从电容器流向压电传感器，而电阻器是限流电阻器。LED也可以直接连接到压电传感器，但是由于没有电容器来保持电流，因此它会在瞬间关闭。
下面是此 脚步发电系统的演示视频。