【每日电路赏析】压电换能器电路

电路

`特殊的晶体比如钛酸钡，石英和钽酸锂等，在特殊条件下施加压力后能产生电能。它们也能将施加的电信号转换为振动。因此它们在许多应用中常被用作换能器。它们也被称为压电材料。因此，一个压电换能器在被施加压力后能产生电压，反之也成立。首先，让我们来看看压电换能器的应用。

压电效应
1.机械应力分析仪
最常见的应用就是用于建筑支柱上的应力分析仪，晶体上的压力与测得的电压成比例，因此可以计算出对应的应力。

2.打火机
气体打火机同样遵循压电效应，瞬间按下的开关会产生电脉冲。

压电效应是指某些材料在受到外部应力时电极化会发生改变。

逆压电效应
1.石英手表
在我们的手表内，都有着如振荡器一般工作的石英谐振器。其组成元素为二氧化硅。施加在晶体间的电信号会使其产生周期振动，也就一并控制着其中齿轮的转动。

2.压电式蜂鸣器
蜂鸣器常用于倒车提示，电脑等应用中。在这些应用中，于晶体上施加一定强度和频率的电压会使它们产生振动。该振动可以绕到一处开孔较小的空间内，从而造成可以听见的声响。

逆压电效应是指某些特定材料处于电场下生成的应力和形变。

压电换能器

压电换能片

上图是一个便宜的三引脚压电换能器，运用于以下12V的压电蜂鸣器中。其黑色封装就是它用来产生声音的结构。

压电蜂鸣器

压电蜂鸣器的内部电路

运用压电换能器将力转换为电能

我们可以用压电换能片来试验一下，看看压电效应是如何将力转换为一个微小电压信号的。我们来尝试存储力或者压力而产生的能量。

焊接引脚：
将导线焊接至压电换能器上是它们的主要用法之一。但要注意不要过热了，因为哪怕温度不高的情况下加热几秒都有可能融化其表面。就该试验而言，我们只需要正负两个引脚即可。

运作原理：
重复施力按在压电换能器上时，它会产生一段非连续或是交替的输出。因为它必须被整流后才能成为可以使用的直流电，才能实现存储。而为了高于80%的整流效率，我们打算使用全波真牛器。我们可以自行使用4个二极管的整流桥配置，也可以直接使用RB156这种内置整流桥的元件。

此处的计划是将压电换能器传来的交替输出转换为直流，并存储在输出电容内。存储能量通过可控输出用LED来消耗，因此存储能量的消耗是可以看见的。

压电换能器电路原理图
以下使我们压电换能器电路的原理图，触摸开关闭合后存储在电容里的能量会经由LED来消耗。