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Generadores piezoeléctricos (ART791S)

Si usted necesita una pequeña fuente de energía para alimentar un sistema de bajo consumo como un sensor de rotación, un transmisor 802.11 de corto alcance para datos u otra aplicación, y su aplicación está cerca de alguna pieza que vibre, porque no aprovechar su vibración para generar la energía que usted necesita? Esta es la opción que tenemos utilizando generadores piezoeléctricos. Vea en este artículo cómo funcionan y cómo se pueden utilizar en la práctica.

La idea básica es simple: un transductor piezoeléctrico genera una señal eléctrica cuando se deforma. Si la fuerza que lo lleva a esa alteración de forma con él vibre tendremos la producción de señales eléctricas constantemente, o sea, producirá una tensión alterna. Esta tensión, que puede alimentar un circuito externo, no es más que el resultado de la conversión de energía mecánica (vibratoria) en energía eléctrica.

La empresa británica Perpetuum (www.perpetuum.co.uk) se especializó en fabricar pequeños generadores piezoeléctricos que funcionan con vibraciones como el mostrado en la figura 1.

 

Figura 1- Generador piezoeléctrico de vibración
Figura 1- Generador piezoeléctrico de vibración

 

Basta fijar el pequeño generador en la pieza vibrante de modo apropiado y con ello ser posible obtener potencias de hasta 40 mW con tensiones de salida que llegan a 22 V pico a pico, dependiendo, por supuesto, de la amplitud de las vibraciones.

El dispositivo mostrado en la figura 2 consiste en un generador del tipo PMG17 que puede utilizarse para alimentar un sensor y un transmisor 802.11 con capacidad de transmitir datos a una velocidad de hasta 6 kbytes por segundo a intervalos regulares determinados por el tiempo típico que el condensador usado como el depósito de energía tarda en cargarse. En la figura 2 tenemos un circuito típico de aplicación del generador piezoeléctrico.

 

Figura 2 - Circuito típico de aplicación
Figura 2 - Circuito típico de aplicación

 

Como el principio de funcionamiento está en la resonancia de la lámina piezoeléctrica usada en la conversión de energía, el rendimiento máximo se obtiene en una determinada frecuencia, como muestra el gráfico de la figura 3. Sin embargo, los dispositivos son operativos dentro de un determinado rango de frecuencias, en el mismo gráfico.

Así, el PMG17-100 tiene niveles operativos en el rango de frecuencias entre 98 y 100 Hz, mientras que el PMG17-120 opera entre 118 y 120 Hz, proporcionando así dos opciones de proyecto.

 

Figura 3 - Curva de rendimiento del generador
Figura 3 - Curva de rendimiento del generador

 

Un sistema completo de sensor de vibraciones sin batería e inalámbrica puede ser elaborado sobre la base de este generador. El diagrama de bloques para este sistema se muestra en la figura 4.

 

Figura 4 -Sistema de sensorización sin batería
Figura 4 -Sistema de sensorización sin batería

 

En él, la energía de las vibraciones se convierte en energía eléctrica (CA) la cual se envía a un circuito de acondicionamiento de energía que la convierte en tensión continua y la usa para cargar un capacitor. Este capacitor se utilizará para alimentar, en intervalos reguladores el circuito sensor, microprocesador y de envío de señales (transmisor)

 

Conclusión

Necesitando energía en pequeña cantidad y estando cerca de un motor, ventilador u otro dispositivo que vibre naturalmente cuando está en funcionamiento, por qué no usarlo para producir esa energía /

El uso de generadores piezoeléctricos como los fabricados por Perpetuum, puede ser una excelente solución para muchas aplicaciones prácticas que encajen en ese contexto.

 

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