Voltaje no generado en el DMM y picos aleatorios en el osciloscopio

Estoy trabajando con material piezoeléctrico conocido como hoja de datos PZT-P-43 MY PZT (mire el contorno rojo).

Hasta ahora he estado tratando de encontrar la energía que se entrega a mi capacitor de 100uF, pero me enfrento a algunos problemas sin precedentes. Mi circuito que he construido es

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Estoy usando un capacitor de 100uF con un búfer de voltaje suministrado por +10V y -10V a través de los rieles. Ahora, mis problemas son:

1) A través del osciloscopio puedo observar picos aleatorios en el rango de 15 mV a 50 mV sin generar derivaciones en el piezomaterial. La forma de onda de estos picos se muestra a continuación:

ingrese la descripción de la imagen aquí

2) Muy interesante, Mi DMM muestra un voltaje máximo de 340mV (carga lentamente a este valor) sin NINGÚN TOQUE en el Piezomaterial, a 340mV si empiezo a tocar aumenta muy lentamente pero se descarga de nuevo a 340mV. Entonces, a 340 mV, no se carga ni descarga automáticamente.

Nota: 1) Descubrí que si solo toco (con las manos desnudas) mi Piezomaterial a 340 mV, se descarga y una vez que lo quito, se recarga a 340 mV. ¿Indica esto que la corriente está regresando al elemento piezoeléctrico a través del puente rectificador? y sí, mi puente rectificador funciona absolutamente bien.

2) Existe una cantidad continua de mV (3-5 mV) sin tocar el piezomaterial.

3) Realmente buscando una forma CORRECTA de calcular la energía que se almacena dentro del capacitor y cuánta energía se produce con un solo toque.

Su enlace no funciona bien y le garantizo que su esquema es incorrecto.
El esquema es casi correcto. El puente rectificador está apagado, piezoeléctrico va a los puntos de CA, + y - va al condensador. C1 es demasiado grande (solo mi corazonada), quitaría C1 para las mediciones iniciales. Si no puede garantizar una activación mecánica continua, es imposible cargar C1 con solo un golpe fuerte en el piezoeléctrico. Desde la manga, C1 no debe ser mayor que 1-10uF
El circuito en realidad no mide energía. Daría algo así, si hubiera una resistencia de carga en C1, y estás midiendo cuánto tiempo lleva descargar C1.
@GeeBee Si reduzco el c1, ¿es probable que esos picos desaparezcan? y sí, este circuito no era para medir la energía, pero estaba viendo cómo se mostraban las cosas antes de comenzar a tomar las lecturas. y encontré esos problemas, así que no pude seguir adelante con las pruebas.
@GeeBee: me refería al hecho de que la fuente de alimentación del amplificador operacional está flotando. El hecho de que el amplificador operacional no esté identificado también es una gran señal de alerta.
@WhatRoughBeast, de hecho, flotar es solo un problema, accidentalmente también está conectado a tierra en la salida. Doh, ¡debería haberlo notado! El opamp es solo un seguidor, la frecuencia no es demasiado grande, por lo que el tipo real puede no ser demasiado relevante. Por otro lado, es fácil matar un amplificador operacional con un piezoeléctrico: el piezoeléctrico puede conducir fácilmente la entrada del amplificador operacional a más de 20V.
@GeeBee: "el piezoeléctrico puede conducir fácilmente la entrada del amplificador operacional a más de 20 V". Umm. 100 uF a 20 voltios son 0,02 julios. Esa es una gran cantidad de energía dadas las circunstancias. Implica fuerzas de mega-newton y, para transitorios de mseg, corrientes en el rango de amperios.
No, quiero decir sin el condensador. Sin el condensador puede doler. (Sugerí a continuación en la respuesta quitar el capacitor para las mediciones iniciales, por eso es importante no matar el opamp).

Respuestas (1)

Trato de escribir una respuesta, ya que los comentarios son muy difíciles de seguir.

  • Arreglar el rectificador. Está mal conectado, el + y - son lo que estás midiendo, los puntos de CA van al piezoeléctrico.
  • Asegúrese de tener un buen rectificador. Los rectificadores estándar disponibles en el mercado no funcionarán bien; recuerde que un diodo tiene una caída de voltaje directo de 0,7 V, ¡eso significa 700 mV! Y tiene DOS diodos para pasar la energía, por lo que pierde 1.4V en el rectificador.
  • Primero elimine C1 totalmente. C1 es demasiado grande, si desea medir pequeños picos piezoeléctricos, C1 simplemente los comerá. La resistencia del piezoeléctrico y C1 crea un filtro de paso bajo a una frecuencia de corte muy baja, así que en resumen: con C1 probablemente no vea nada, a menos que pueda activar mecánicamente el piezoeléctrico continuamente.

Teniendo en cuenta todo esto, lo que puede ver en el osciloscopio es un desastre total, muy probablemente proveniente de los cables de prueba, el entorno o la fuente de alimentación. (Es una buena idea usar una batería simple, de lo contrario, la fuente de alimentación puede causar picos más grandes de lo que está buscando).

Entonces lo que debes hacer es:

  • olvida este circuito por un tiempo
  • conecte el piezoeléctrico al alcance
  • active el piezoeléctrico, descubra cómo puede activar el piezoeléctrico para que produzca un pico de alrededor de 4V, o al menos 2V. Si no puede activarlo para eso, no puede avanzar más. Cambia tu diseño mecánico o tu gatillo mecánico.
  • una vez que tenga al menos 2V, puede conectar el rectificador. Recuerda que los diodos estándar tienen una caída de tensión de 0,7 V, por lo que después del rectificador tendrás 2 V-1,4 V = 0,6 V. No demasiado.
  • conectar C1. Apuesto a que consumirá totalmente toda la señal, por lo que desea cambiar C1 a 10uF o 1uF; selecciónelo tan poco que aún pueda ver una señal en el osciloscopio, pero tan grande que la señal no suba en zig-zag. baja demasiado, sino que tiene una pendiente simple.
  • Ahora tiene un dispositivo de recolección piezoeléctrico que funciona, ¡genial! Para medir la potencia, necesita algo: ya sea una carga en la que mida la corriente (vea mi otra publicación sobre su otra pregunta), o una carga que consumirá la energía almacenada en C1 después de que finalice la activación mecánica. El tiempo durante el que la energía C1 puede suministrarse a la carga depende de la cantidad de energía que C1 haya almacenado, que depende de la cantidad de energía que haya producido. Entonces verá una pendiente de descarga exponencial del capacitor y medirá el tiempo desde la parte superior hasta el 10% de la parte inferior.
  • ¿Cuánta energía significa esto realmente? Yo diría que puedes buscarlo en Google. De lo contrario, no es totalmente importante, vea mi comentario sobre su otra pregunta. Lo importante es la cantidad de energía que puede tomar de la solución piezoeléctrica + recolección de energía completa. Medir el piezoeléctrico en sí mismo es solo una pequeña parte de toda la verdad.
Voltaje no generado en el DMM y picos aleatorios en el osciloscopio
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 1v