Si conduzco un sensor piezoeléctrico con CC conmutada, ¿volveré a tener sobretensión?

He construido un circuito de detección de vibraciones basado en un amplificador operacional para disparar fotografías de alta velocidad de globos estallando.

(Estoy usando este circuito)

ingrese la descripción de la imagen aquí

( De este blog - no es mi imagen)

Funciona bien. Incluye un diodo zener de 5 voltios para purgar los voltajes potencialmente altos que puede generar con fuertes descargas. (bueno, un 5.2 zener, ya que eso es lo que tenía)

Descubrí que las imágenes se ven muy bien si pongo un poco de maicena en los globos antes de disparar. Da un aspecto de algodón hilado al aire interior, pero la maicena debe suspenderse en el aire para obtener el mejor efecto. Por lo tanto, tengo que agitar el globo, ponerlo en mi plataforma y rápidamente encender todo y hacer estallar el globo, activando la foto.

Se me ocurrió que dado que ya tengo un elemento piezoeléctrico tocando la base del globo, podría conducir un tono de frecuencia moderada a través del transductor para crear un zumbido fuerte en la base que lanzaría la maicena al aire dentro del globo.

Para hacer eso, manejaría el elemento piezoeléctrico directamente desde un pin de salida en mi Arduino (o tal vez lo pasaría a través de un transistor si necesito más corriente, pero dudo que lo haga. Obtengo tonos bastante fuertes con una resistencia limitadora de corriente en su lugar) eso mantiene la corriente muy por debajo del límite de 40 mA en un pin de salida de Arduino...)

De todos modos, mi pregunta es, ¿un elemento piezoeléctrico que se maneja como un altavoz generará un voltaje de eco que sea más alto que el voltaje de entrada, algo así como el efecto de impulso que obtienes de una bobina de inducción?

¿Y puedo estar seguro de que mi zener (5,2 voltios, lo que tengo a mano), conectado a través de los terminales de mi piezoeléctrico, protegerá mi línea de entrada Arduino de voltajes dañinos cuando golpee el sensor y genere grandes picos de voltaje del transductor? ?

EDITAR: Alguna persona eliminó el párrafo sobre por qué puse almidón de maíz en el globo y por qué necesito que esté suspendido en el globo. Lo he vuelto a poner. Por favor, no lo borre - mi pregunta no tiene sentido sin esa información de fondo incluida.

EDICIÓN #1: Uno de los carteles me pidió que publicara fotos. Acá hay uno:

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Hay una galería de imágenes en http://www.pbase.com/duncanc/popping_balloons&page=all

Si yo fuera usted, usaría un motor vibratorio en la plataforma en lugar de un elemento piezoeléctrico. Debería darte una vibración más agresiva.
@MattYoung, buena idea, pero no tengo uno de esos a mano. El piezoeléctrico, sin embargo, ya está en su lugar, conectado a mi protoboard y listo para cumplir mis órdenes. Para usar un motor de vibración, necesitaría comprar el motor, agregar un transistor de potencia a mi tablero, agregar un diodo de retorno, pasar otro conjunto de cables a la plataforma de disparo, etc., etc.
Estará bien, cualquier amplificación de voltaje se producirá debido a las interacciones con sus medios físicos. Modele el piezoeléctrico como un condensador. No es gran cosa manejar uno desde un pin IO de microcontrolador. Para conducir uno correctamente, necesitará un transformador elevador. También recomiendo un motor vibrador de buscapersonas. ¡Publica algunas fotos! :D
¿Qué tal agitar el globo con un pequeño altavoz?
Debería funcionar bien, creo. Sin embargo, para distribuir la maicena, espero que necesite alcanzar la frecuencia (resonante) correcta de la combinación de globo/piezoeléctrico. Sugeriría barrer la frecuencia y medir la amplitud para que pueda sintonizar la frecuencia correcta (supongo que la frecuencia será diferente cada vez).
@HL-SDK, edité mi pregunta original y publiqué una imagen, además de un enlace a la galería.
Sugiero que antes de comprometerse a construir un circuito específico, cargue uno de sus globos transparentes con almidón de maíz y pruebe diferentes dispositivos de vibración y frecuencias para ver qué efectos obtiene dentro. Yo también habría adivinado que una frecuencia más baja y más amplitud (por lo tanto, motor o altavoz), funcionaría mejor que un piezoeléctrico, pero eso es ciertamente especulación. Puede probar fácilmente un altavoz, digamos desde su computadora, y un vibrador como un masajeador, o realmente cualquier motor con un peso excéntrico adjunto. Y posiblemente use Arduino para crear una forma de onda a diferentes frecuencias para el piezoeléctrico.
En cuanto a la vibración, no estoy seguro de quererla más. Ayer descubrí que si froto el globo inflado que contiene almidón de maíz contra mi cabello antes de colocarlo en el soporte, el almidón de maíz se adhiere a los lados del globo, lo que hace una muy buena imagen. La maicena normalmente se asienta del aire dentro del globo bastante rápido.

Respuestas (2)

Sí, los elementos piezoeléctricos pueden producir voltajes más altos que los que se dan cuando se apagan rápidamente. Para el circuito de conducción, hay un componente inductivo en las características del piezoeléctrico. Se trata de esto de la misma manera que se trata de conducir inductores reales, que es con un diodo inverso.

De hecho, en el caso de un piezoeléctrico, es una buena idea usar dos diodos, preferiblemente Schottky, uno en reversa a la potencia y a tierra. De esa manera, no importa lo que haga el piezo como resultado del sonido mecánico o de ser golpeado externamente, el voltaje resultante no dañará nada.

Los piezos no tienen inductancia y, por lo tanto, no generarán picos de voltaje adicionales. Y en cualquier caso, cualquier voltaje generado seguirá estando limitado por la capacitancia del piezoeléctrico y, por lo tanto, Zener podrá manejarlo bien.

Tenga en cuenta que un eco mecánico es un problema común en los guardabosques ultrasónicos que también usan elementos piezoeléctricos: inmediatamente después de que el piezoeléctrico emite una señal, todavía vibra (mecánicamente) y, por lo tanto, genera pequeñas cantidades de energía. Esto puede causar disparos falsos en su detector. Asegúrese de esperar lo suficiente entre el final del zumbido y el momento en que comienza a tomar muestras del sensor.

Si conduzco un sensor piezoeléctrico con CC conmutada, ¿volveré a tener sobretensión?
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