Пьезокерамика своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 19.09.2024

Как бы странно это не звучало =) но Звук из газовой зажигалки можно извлекать не хуже чем из обыкновенного громкоговорителя.

Вам наверняка знакомы пьезо-динамики, применяющиеся в старых телефонах и почтовых открытках играющих музыку при открывании.
Эти плоские элементы состоящие из металлической пластинки покрытой пьезокерамикой и посеребренные с одной стороны , способны звучать при подаче на них звуковых импульсов от микросхемы или усилителя.

Пьезо-элемент зажигалки устроен примерно так же - столбик пьезокерамики в цилиндрическом корпусе в который вмонтирован (зажат) стальной стерженек. При ударе по стержню, появляется электрическая искра - Логично что при подаче электричества будет происходить "обратный удар" - вибрация.

Давно хотел сделать из пьезоэлемента от зажигалки звуковое устройство. Радиопередатчик из пьезика

я соорудил, Фонарик из пьезоэлемента

я уже делал Электрофорную машину из пьезозажигалки

Почему бы не сделать динамик ? Пьезо-пищалки и пьезо в зажигалке имеют примерно одинаковую конструкцию - так давайте попробуем извлечь ЗВУК ИЗ ЗАЖИГАЛКИ ;-)
Повысив напряжение на выходе усилителя и используя консервную банку в качестве мембраны - пьезоэлемент от зажигалки запел человеческим голосом ;-)

Этот опыт под силу повторить каждому, рекомендую для домашних экспериментов! Удачи!

Среди множества диэлектрических материалов встречаются и такие, которые обладают так называемым пьезоэффектом. На их поверхности могут возникать электрические заряды под влиянием деформации. Существует и обратный эффект, когда диэлектрики начинают деформироваться под действием внешнего электрического поля. Пьезоэлемент сам по себе не может считаться источником электроэнергии. Он всего лишь преобразует механическую энергию в электрическую, с очень низким КПД. Однако, благодаря своим качествам, пьезоэлементы широко используются в технике, в первую очередь, как источники электрических разрядов.

Физические свойства пьезоэлемента

Пьезоэлектрические материалы по своей сути довольно простые и характеризуются всего лишь двумя физическими величинами – диэлектрической проницаемостью и пьезоэлектрическим модулем. От первой величины зависит емкость пьезоэлемента, а от пьезоэлектрического модуля – электрический заряд, образующийся на электродах, после того как к ним была приложена какая-то сила.

В пьезокерамике для описания процесса применяется три модуля в зависимости от расположения силы, действующей по отношению к полярности оси пьезоэлемента.

Наиболее выраженный эффект проявляется в модуле d₃₃, в котором первая цифра индекса означает направление полярной оси вдоль оси Z традиционной системы координат, а вторая указывает на направление действующей силы вдоль этой же оси. За счет этого пьезоэлемент с величиной модуля d₃₃ существенно превышает значение комбинаций с другими направлениями.

Прямой пьезоэффект модуля измеряется в единицах кулон/ньютон (К/Н). Именно эта величина характеризует материал, из которого он изготовлен. Независимо от приложенной силы и размеров самого элемента, при воздействии силы в 1 ньютон, на электродах будет образовываться один и тот же заряд.

Для определения напряжения на электродах существует формула: U = q/C, в которой в свою очередь q = F d₃₃. Из данной формулы видно, что в отличие от заряда, напряжение будет зависеть от размеров пьезоэлемента, поскольку емкость С связана с площадью электродов и расстоянием между ними. Если в качестве примера взять емкость обычной зажигалки, равной 40 пикофарадам (пф), то приложенная сила в 1 Н даст напряжение 6 В. Соответственно, если сила увеличится до 1000 Н (100 кг), то полученное напряжение составит уже 6 кВ.

Принцип работы

Действие пьезоэлемента наиболее четко просматривается на примере зажигалки нажимного действия. При нажатии на клавишу, зажигалка выдает целую серию искр, что свидетельствует о наиболее удачном использовании пьезогенератора в данной конструкции. Чтобы представить себе принцип работы, рекомендуется рассмотреть схему упрощенной модели этого устройства. Она выполнена в виде опоры с рычагом, создающим большое усилие, воздействующее на пьезоэлемент.

Сами элементы представляют собой сплошные цилиндрические конструкции, на торцах которых расположены электроды. Они соприкасаются друг с другом, поэтому на них воздействует одинаковая сила. Ориентация каждого пьезоэлемента между собой выполнена таким образом, чтобы электроды соприкасающихся поверхностей имели один заряд, например, положительный, а противоположные концы – заряд с другим знаком. Порядок подключения необходимо обязательно соблюдать, особенно при изготовлении подобного устройства своими руками.

Под действием рычага электроды замыкаются, и возникает электрическое параллельное соединение каждого пьезоэлемента между собой. От точки соприкосновения выводится токовод с закругленным наконечником, расположенным от металлической основы на определенном расстоянии. Во время нажатия на рычаг воздушный промежуток между основой и наконечником пробивается электрической искрой. Теперь уже понятно, как работает такая зажигалка. При дальнейшем нажатии усилие возрастает, что приводит к появлению второй и последующей искр. Это будет происходить до тех пор, пока пьезоэлементы не разрушатся полностью.

Применение

Любой пьезоэлемент можно использовать в современных технических устройствах разного назначения. Они применяются в качестве кварцевых резонаторов, миниатюрных трансформаторов, пьезоэлектрических детонаторах, генераторах частоты с высокой стабильностью и во многих других местах. Каждый прибор устроен таким образом, что в нем может использоваться не только кристаллический кварц, но и элементы из поляризованной пьезокерамики.

Однако пьезоэлемент не ограничивается одними лишь зажигалками. В настоящее время ведутся работы по решению задачи, как сделать использование этих материалов более продуктивным. Данный принцип достаточно давно применяется на танцевальных площадках и стоянках автомобилей, где под давлением происходит превращение механической энергии в электрическую.

Я пришел с новой привлекательной, простой и умной идеей генерации энергии, которая полезна для вашего умного проекта и даст новый способ получения природного электричества.
Производство пьезоэлектрической энергии, которая полностью зависит от давления на пьезоэлектрический преобразователь,

Шаг 1: Нарежь фанеру в нужном размере

Вырезать по изображениям.

Шаг 2: Купите пьезоэлемент и подготовьте его

Шаг 3: Нарисуйте рамку

Начертите прямоугольную рамку, чтобы прикрепить кусочки картона, как показано на рисунке. Верхние элементы зуммера используют для изготовления верхней части.

Шаг 4: Выполните последовательное соединение пьезоэлектрического преобразователя

Шаг 5: Склейте, как показано на рисунке

Наконец, склейте детали на последовательном соединении на нижней части, как показано на рисунке.

Шаг 6: Начните генерировать электричество, применяя давление пальца

Шаг 7: выработка электричества во время прогулки

Источник

Один комментарий

Как выяснилось, мне понадобится схема пьезоэлектрического генератора. Идея состоит в том, что пьезо зарядит умеренно большие конденсаторы, которые затем будут сброшены в батарею с некоторыми дополнительными схемами синхронизации. Однако я еще не разработал схему, потому что кристаллы соли Рошели, которые я пытался вырастить, оказались безуспешными. Поэтому, вместо того, чтобы тратить свое время, я купил несколько пьезоэлектрических элементов, которые продаются как гитарные звукосниматели / триггеры барабанов.