Nabíjanie batérie s obvodom Piezo Mat

V tomto príspevku sa učíme metódu získavania bezplatnej elektriny z piezo vloženej podložky tým, že po nej chodíme, a pokúsime sa preskúmať, ako je možné túto energiu využiť na nabitie malej batérie.

Ľudské telo za normálnych okolností nesie obrovské množstvo energie, ktorá sa pri bežnej každodennej práci jednoducho stratí. Napríklad energia vo forme tepla z nášho tela a povrchu hlavy, energia cez každý náš pohyb, keď sedíme a pracujeme, spíme atď.

Najväčšie množstvo energie, ktoré sa jednoducho stratí, je však pri chôdzi. Tu uvidíme, ako sa dá náš proces chôdze využiť na výrobu elektriny pomocou piezo zariadení. V jednom z mojich predchádzajúcich článkov som zverejnil podobnú tému, ktorá vysvetľovala ako vyrábať elektrinu z topánok pomocou solenoidu , tu budeme študovať, ako sa dá piezo použiť na získavanie elektriny z našich krokov, aj keď tento koncept môže byť oveľa slabší svojimi špecifikáciami a teda oveľa neefektívny z hľadiska výkonu v porovnaní s jeho solenoidovým náprotivkom.

Predtým, ako začneme používať piezo pre náš generátor voľnej energie generovaný obvodom nášľapnej nohy, bolo by zaujímavé vedieť koľko maximálneho výkonu dokáže piezo skutočne vygenerovať keď na ňu dopadne optimalizované množstvo tlaku.

Ak analyzujeme normu 27mm bzučiak piezo ,, Zistili sme, že keď je prudko zasiahnutý alebo zasiahnutý (bez poškodenia), je schopný generovať približne 1 až 3 V ss., ktorý môže byť schopný jasne osvetliť 5 mm LED. Vyzerá to síce pôsobivo, ale zdá sa, že udrieť na správny druh sily pri správnej rýchlosti a na správnom mieste je ťažké. Napriek tomu je možné, aby tieto zariadenia s určitým plánovaným úsilím fungovali na zamýšľaný účel primerane dobre.

Ako už bolo uvedené vyššie, piezoelektrický prvok môže byť schopný generovať až 3 V, ale prúd (zosilňovač) môže byť o dosť menší ako 10 až 20 mA, preto pre prevádzku relatívne väčšieho zaťaženia, ako je napríklad nabíjanie batérie, tento prúd nemusí stačiť a my môže vyžadovať veľké množstvo piezoelektrických prvkov na spoluprácu, aby sa z nich dalo vyrobiť väčšie množstvo prúdu.

Ako pripojiť viac piezoskupín k zvýšeniu prúdu

Aby sa zvýšilo množstvo prúdu z obvodu generátora piezo mat, je nevyhnutné ich paralelne spojiť, pretože paralelné pripojenie spôsobuje pridanie prúdu, zatiaľ čo sériové pripojenie umožňuje pridanie napätia.

Aby to bolo možné implementovať, musí mať každý piezoelektronický snímač samostatný samostatný jednotka mostového usmerňovača , ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:

Obrázok zobrazuje 27 mm dvojitý koncový piezoelektrický základňu, zlatá plocha predstavuje kovovú dosku piezo, zatiaľ čo biely kruh predstavuje stredový piezoelektrický materiál položený na zlatej doske.

Na bielej časti piezo vidíme nalepenú čiernu izolačnú pásku, ktorá poskytuje izolovanú oddychovú plošinu pre mostíkový usmerňovač, ktorá je tvorená 4 x Schottkyho diódami BAS86 (zobrazené červenou farbou).

Most je na vyššie uvedenej ploche pevne zostavený s kúskami medených drôtov, dva z nich vidíme končiace od stredných spojov usmerňovača mosta, jeden spájkovaný na zlatej doske piezo, druhý spájaný na stredovom bielom piezo materiáli (pri spájkovaní na bielom povrchu buďte opatrní, pretože je dosť jemný a ľahko by sa mohol zbaviť).

Kladný a záporný koniec mostíka sú zakončené červeno-čiernymi vodičmi a tieto vodiče z každej piezo / mostíkovej zostavy je potrebné navzájom spojiť. Znamená to, že máme 50 takýchto piezo zostáv, potom by mali byť všetky červené drôty z 50 zostáv spojené dohromady a 50 čiernych drôtov spojených dohromady.

Tieto spoločné záporné / kladné kĺby potom môžu byť pripojené k elektrolytickému kondenzátoru vyššej hodnoty. A ďalej ku svorkám (+) (-) batérie (na nabíjanie).

Diódy možno dodatočne zaistiť nanesením niekoľkých kvapiek super lepidla na každú z diód.

Môžete sa tiež rozhodnúť pre SMD diódy, aby bol mostík mimoriadne kompaktný a ľahký.

Týmto sa uzatvára zostava piezo mostu, ktorá vysvetľuje, ako paralelne zapojiť piezá pre znásobenie výstupného prúdu, poďme teda ďalej a naučme sa najlepšiu možnú metódu konfigurácie vyššie uvedenej zostavy mechanizmom, ktorý by z piezoskupín najefektívnejšie prevádzal kroky chodidla na elektrinu .

Mechanizmus generátora elektriny piezo mat

Ako sme sa dozvedeli z našich predchádzajúcich štúdií, piezo nemusí vyrábať elektrinu efektívne, pokiaľ nie je zasiahnuté alebo zasiahnuté určitou silou alebo trhnutím, presnosť zásahu by mala byť presná, aby bolo z týchto zariadení vyťažené maximum.

To znamená, že jemné stlačenie piezo nebude postačujúce na optimálne riadenie týchto zariadení, čo znamená, že iba stlačenie piezo zostavy nohami nepomôže významne z nich generovať.

Pamätajte, že piezo sa líši od silomeru.

Piezo mat by mal byť vybavený mechanizmom, ktorý musí byť schopný premeniť aj pomalý krok nohy na a šteklivý úder na piezos .

Po určitom premýšľaní som vymyslel nasledujúcu metódu implementácie piezo matu, ktorá by, dúfajme, dokázala zo zariadení dosiahnuť maximum. Ak máte lepšie riešenie, môžete ho kľudne použiť namiesto tohto.

Nasledujúca schéma zobrazuje mechanizmus pozostávajúci z drevenej dosky otočnej v strede a pokrytej vrstvou peny alebo špongie. Kedykoľvek niekto stúpi cez penu, doska sa nakloní s nárazom, ktorý spôsobí značné vibrácie na celej doske. To isté sa opakuje, keď je schodík nohy zdvihnutý zo systému.

Piezo pozícia

Umiestnenie piezo zostavy je možné vidieť na vyššie uvedenom obrázku.

Šedá oblasť je základňa Mat, žltkastá časť znamená, že drevená doska má stredovú otočnú tyč, takže môže plynule prevrátiť obe strany, kedykoľvek na ňu človek stúpi.

Piezoelektrické zostavy diskutované vyššie môžu byť upevnené na spodnej ploche dosky smerom k okraju, aby sa dosiahol maximálny dopad na ne. Okraj dosky bude mať maximálny dopad ako stredová otočná časť, preto je vhodné posunúť piezos čo najbližšie k okraju dosky.

Prilepenie Piezos bude vyžadovať osobitnú starostlivosť

Nemôžete jednoducho nalepiť piezos priamo na vyznačenú dosku, pretože by to jednoducho utlmilo piezo pohyb, čo by bolo dosť neefektívne.

Správnou metódou by bolo preraziť poddimenzované otvory a prilepiť cez ne piezá tak, aby iba okraj piezov mohol nadviazať kontakt s doskou, zatiaľ čo ich stredová časť visí v medzere dier, ako je to znázornené nižšie.

Ako je zrejmé z vyššie uvedeného uskutočnenia, doska je vyrazená dierami zodpovedajúcimi počtu piezos, ktoré je potrebné uviaznuť, pričom jeden piezo je možné vidieť upevnenú spod dosky, takže iba jej zlatá hranica sa dotýka dosky, zatiaľ čo zostávajúca stredová časť zostáva stranou v medzere otvoru.

Táto metóda lepenia zaisťuje najefektívnejší vibračný vplyv na piezoskopy, kedykoľvek dôjde k ich zásahu.

Posilnenie sily kroku na generátore piezo podložky

V predchádzajúcej časti sme sa naučili techniku ​​otočnej doštičky nabitej piezom na vynucovanie klopného typu pohybu v reakcii na kroky, takže doštička spôsobuje maximálny vibračný vplyv na piezoskopy.

Proces je možné ešte vylepšiť pridaním magnetu na každý koniec dosky, ako je to znázornené nižšie:

Ako vidíme, na spodný okraj dosky je vložený železný klinec a na spodnú základňu rovnobežne s nechtom je vložený magnet, takže kedykoľvek má doska tendenciu sa nakláňať v dôsledku kroku nohy, magnet viac potiahne okraj rýchlo smerom k naklonenej strane, čo spôsobí zosilnený „klepavý“ dopad na príslušnú stranu, čo následne spôsobí ekvivalentné väčšie vibračné namáhanie príslušnej piezo zostavy, čím sa z nich zabezpečí vyššia výroba elektriny.