Piezoelektrik Kristallerden Enerji Üretimi

İnsanlar, enerji üretimi için en güvenilir kaynakların tükenme noktasına geleceğini ve birkaç on yıl sonra bu kaynaklara sahip olamayacağımızı ve dünyanın Elektriksiz bir yer haline geleceğini öğrendiğinden beri. Ve bunun gerçekleşeceğini, çok güvendiğimiz tüm sistem ve teknolojilerin çalışmasının duracağını hayal edin. En önemlisi İNTERNET sonsuza kadar duracak! Ve bu büyük bir darbe olur. Yani daha internetin öneminin farkına varmadan, hatta daha internet ortaya çıkmadan, hatta internet tüm teknolojik gelişmelerin merkezi haline gelen bir teknoloji haline gelmeden önce, alternatif enerji üretimi kaynakları için çalışmalara başladılar.

Alternatif kaynakların birçoğu halihazırda tam teşekküllü bir Üretim Tesisi haline gelmiş olup, bazıları ise potansiyellerini ve pratikteki uygulamalarını denemek üzere halen Laboratuvarlarda bulunmaktadır. Bu alternatif enerji kaynakları arasında tam teşekküllü bir üretim endüstrisine girmemiş olanlardan biri Piezoelektrik veya Piezoelektrik Kristallerden Elektriktir.

Piezoelektrik Kristaller Nedir?

Piezoelektrik etki, 1880, iki Fransız fizikçi, Pierre ve Paul-Jacques Curie kardeşler tarafından Kuvars, turmalin ve Rochelle tuzu (potasyum sodyum tartarat) kristallerinde. Adını Yunanca “Basmak” anlamına gelen “Piezein” kelimesinden aldılar.

Sıkıştırıldığında, büküldüğünde veya bozulduğunda yük kazanan kristallerin piezoelektrik olduğu söyleniyor. Bu, elektriksel ve mekanik salınımlar arasında uygun bir dönüştürücü etkisi sağlar.

Kuvars bu özelliği gösterir ve son derece kararlıdır. Kuvars kristaline dışarıdan bir kuvvet uygulandığında yüzeyde üretilen voltajda bir değişiklik olacaktır. Bu değişiklik karşılık gelen ses veya titreşim değeriyle ölçülür.

Piezoelektrik nedir?

Belirli kristalleri (kuvars gibi) sıkıştırdığınızda şunları yapabilirsiniz: elektrik bunların içinden akar. Bunun tersi de genellikle doğrudur: Aynı kristallerden elektrik geçirirseniz ileri geri titreşerek "kendilerini sıkıştırırlar".

Teknik açıdan konuşursak:

“ Piezoelektriklik (piezoelektrik etki olarak da adlandırılır), bir kristali mekanik strese maruz bıraktığınızda (sıkarak) kristalin yanları boyunca bir elektrik potansiyelinin (başka bir deyişle voltaj) ortaya çıkmasıdır."

Piezoelektrik Etkisi nasıl oluşturulur?

İçin Piezoelektrik Etkisi oluşturmak için, doğal bir kuvars kristalinin, eşit kalınlıkta dikdörtgen veya oval şekilli ince bir plaka şeklinde kesilmesi gerekir. Her kristalin üç eksen seti vardır: Optik eksenler, birbirleriyle 120 derecelik üç elektrik ekseni OX1, OX2 ve OX3 ve yine birbirleriyle 120 derecelik üç mekanik eksen OY1, OY2 ve OY3. Mekanik eksenler elektrik eksenlerine dik açıda olacaktır. Uygulama için kristalin doğasına karar veren parametrelerden bazıları şunlardır:

Görfün doğal kuvars kristalinden kesildiği açı

Levha kalınlığı

Plakanın boyutu

Montaj araçları

Elektrik ekseni (X ekseni) yönünde bir elektrik gerilimi uygulanırsa, elektrik ekseni (X ekseni) yönünde bir mekanik gerilim oluşur. İlgili X eksenine dik olan Y ekseni. Benzer şekilde, Y ekseni boyunca mekanik bir gerilim verilirse, kristalin Y eksenine dik olan X eksenine dik yüzeylerinde elektrik yükleri üretilecektir.

Ayrıca Okuyun: IoT Doğal Kaynakları Korumak İçin Akıllı Çözüm mü?

Ters Piezoelektrik Etki

Piezoelektrik etki tersine çevrilebilir; buna şu ad verilir: ters piezoelektrik etki. Bu, piezoelektrik kristalin büzülmesini veya genişlemesini sağlamak için elektrik voltajı uygulanarak oluşturulur. Ters piezoelektrik etkinin kullanılması, akustik ses dalgaları üreten ve üreten cihazların geliştirilmesine yardımcı olabilir. Piezoelektrik akustik cihazlara örnek olarak hoparlörler (el tipi cihazlarda yaygın olarak bulunur) veya sesli uyarılar verilebilir.

Piezoelektrikliğin Avantajları

Yüksek Frekans Yanıtı – Çok yüksek frekans yanıtı sunarlar, bu da parametrenin belirli bir hızda değişmesi anlamına gelir. çok yüksek hızlar kolaylıkla algılanabilir.

Yüksek Geçici Yanıt – Piezoelektrik dönüştürücüler mikrosaniyelik olayları algılayabilir ve ayrıca doğrusal çıktı verebilir.

Yüksek Çıkış – Yüksek çıkış sunarlar elektronik devrede ölçülebilmektedir.

Küçük Boyut – Bunlar çok kompakt ve küçük boyutlu olup sağlam ve sağlam bir yapıya sahiptir.

Baryum titanat ve kuvars istenilen şekil ve biçimde yapılabilir. . Aynı zamanda büyük bir dielektrik sabitine sahiptir. Kristal ekseni, yönlendirme yönü ayarlanarak seçilebilir.

Piezoelektrikliğin Dezavantajları

Çıktı düşüktür – Piezoelektrik dönüştürücülerden elde edilen çıktı düşüktür, bu nedenle harici elektronik devre bağlanacak.

Cihaz küçük elektrik yüküyle çalıştığı için elektrik arayüzü için yüksek empedanslı kabloya ihtiyaç duyarlar.

Bağıl nem %85'in üzerine çıktığında veya %35'in altına düştüğünde, çıkışı etkilenecektir. Eğer öyleyse, balmumu veya polimer malzeme ile kaplanması gerekir.

Şekle Şekil Verme – Yeterli mukavemete sahip kristallere istenilen şekli vermek çok zordur.

Statik durumda ölçüm için uygun değildir. Çıkış, kristalin sıcaklık değişimine göre değişiklik gösterebilir.

Piezoelektrik Dönüştürücü Örnekleri

Kuvars

Rochelle Tuzu

Polarize baryum Titanat

Amonyum Di-hidrojen

Lityum Sülfat

Etilen Diamin Tartrat

Kemikteki kolajen de piezoelektriktir

Sıradan Şeker

Mekanik enerjiyi (bir tür basınç veya hareket) elektrik sinyallerine veya tam tersini dönüştürmemiz gereken her türlü durum vardır. Piezoelektrik Dönüştürücüler, dönüşümleri için kullanılacak mükemmel cihazlardır. Bu dönüştürücüler aşağıda listelendiği gibi günlük hayatımızda birçok uygulamada kullanılmaktadır:

Ultrason ekipmanında, piezoelektrik dönüştürücü elektrik enerjisini son derece hızlı mekanik titreşimlere dönüştürür; o kadar hızlıdır ki, sesler, ama kulaklarımızın duyamayacağı kadar tiz. Bu ultrason titreşimleri tarama, temizleme ve diğer her türlü şey için kullanılabilir.

Mükemmel frekans tepkisi nedeniyle normalde bir ivmeölçer olarak kullanılır ve çıktı (1) düzeyindedir. -30) mV ivmenin yerçekimi başına.

Piezoelektrik dönüştürücüler dinamik ölçümler, yani hızlı bir şekilde değişen parametreler için daha kullanışlıdır. Bunun nedeni, statik koşullar altında geliştirilen potansiyelin alet tarafından tutulmamasıdır. Bu nedenle piezoelektrik kristaller öncelikle yüzey pürüzlülüğü gibi niceliklerin ölçümünde ve ayrıca ivmeölçerlerde ve titreşim alıcılarında kullanılır.

Otomotiv şirketleri, motor bloklarındaki patlamaları tespit etmek için piezoelektrik dönüştürücüler kullandı.

To Bu teknolojinin enerji üretiminde tam teşekküllü bir şekilde kullanılmasıyla ilgili deneyler halen devam etmektedir. Bir sonraki blogda, evlerimizde enerji üretmek için piezoelektrik kristallerden yararlanabileceğimiz bazı olası kullanımları tartışacağız.

_{Okunma: 130}