Ich arbeite derzeit an einem Projekt mit Piezoelektrizität und benötige einen Rat. Ich bin so ziemlich ein Anfänger, aber ich habe viel recherchiert. Ich brauche nur Input, um einige Lücken zu füllen. Die Frage, die ich zu beantworten versuche, lautet: „Wie viel Energie wird erzeugt, wenn piezoelektrische Elemente auf den Tasten eines Laptops platziert werden, und wie viel Prozent der Energie, die zum Laden eines Akkus erforderlich ist, macht dies aus?“
Ich werde dies beantworten, indem ich die folgenden Messungen sammle:
Wie hoch ist die durchschnittliche Energie, die pro Tastendruck auf der mit Piezoelektrik ausgestatteten Taste erzeugt wird?
Wie viel Energie wird pro durchschnittlichem Tastendruck auf einer piezoelektrisch ausgestatteten Taste gespeichert, die mit einem Kondensator verdrahtet ist?
Wie viel Energie wird erzeugt und gespeichert, wenn das gleiche Verfahren verwendet wird, aber mit mehreren Schlüsseln, die in einem Stromkreis verdrahtet sind?
Wie verhält sich diese Energiemenge zu der Energiemenge, die zum Laden einer Batterie benötigt wird?
Mein erster Schritt wird die Bestimmung der durchschnittlichen Energie sein, die pro Tastendruck von einer piezoelektrisch ausgestatteten Taste erzeugt wird. Als nächstes werde ich ein Element auf 1 Taste verdrahten und dieses mit einem Kondensator verbinden, um die unter diesen Bedingungen gespeicherte Energie zu messen. Ich werde dann mehrere Schlüssel mit Elementen mit einem Kondensator verbinden, um zu sehen, wie sie als Einheit funktionieren. Von dort aus werde ich einen vollständigen Prototyp mit piezoelektrischen Elementen bauen, die in die Tastatur eines Laptops eingebettet sind. Am Ende vergleiche ich, wie viel Energie erzeugt wird, mit der Energiemenge, die zum Aufladen einer Batterie benötigt wird, um zu sehen, wie viel Potenzial zum Aufladen vorhanden ist.
Einige meiner Fragen sind:
Welche Einheiten sollte ich verwenden, um „Energie“ zu messen?
Wie kann ich sicherstellen, dass jedes Mal, wenn ein Element getroffen wird, dies mit genau der gleichen Kraft geschieht?
Wie kann ich die Anzahl der Tastenanschläge, die zum Aufladen eines Kondensators erforderlich sind, direkt mit der Anzahl der Tastenanschläge vergleichen, die zum Aufladen einer Batterie erforderlich wären?
Was ist angesichts der Größenordnung dessen, womit ich arbeite, ein guter Batterietyp, mit dem ich mich vergleichen kann?
Irgendwelche allgemeinen Rückmeldungen/Korrekturen/Ratschläge?
Vielen Dank, dass Sie so weit gekommen sind, ich bin für jede Hilfe sehr dankbar :D
Ich assistiere einem anderen Ingenieur bei einem Sensorprojekt. Bei mäßigem Klopfen auf einen runden Piezo beobachtet er 2 Volt PP über dem Piezo, mit einem 100-kOhm-Widerstand parallel und mit einer Kapazität von etwa 20 Nanofarad.
Gegeben ist die in einem Kondensator gespeicherte Energie
0,5 * C * V^2,
die Energie ist 0,5 * 20nF * 1^2
Die Energie beträgt 10 NanoJoule.
Ein piezoelektrisches Element erzeugt eine Ladung, wenn Sie es verformen. Die Verformungen sind winzig, also ist dies ziemlich gleichbedeutend mit der Erzeugung einer Ladung proportional zu der auf das Element ausgeübten Kraft.
Diese Ladung wird mit einem Ladungsverstärker verstärkt, um sie in eine Spannung umzuwandeln. Energie steht nicht in direktem Zusammenhang mit Kraft: Siehe Spencer ( https://physics.stackexchange.com/users/34252/spencer ), Relation between Force, Time, and Energy, URL (Version: 2014-04-04): https: //physics.stackexchange.com/q/106865
Vielleicht versuchen Sie aber tatsächlich, das Integral der Kraft über die Zeit zu berechnen.
Chris Stratton
Vanessa
C_Elegans
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