Nabíjení baterie s obvodem Piezo Mat

V tomto příspěvku se naučíme metodu sklizně volné elektřiny z piezo vložené podložky chůzí po ní a pokusíme se prozkoumat, jak může být tato energie použita k nabíjení malé baterie.

Lidské tělo obvykle nese obrovské množství energie, která se při běžné každodenní práci jednoduše ztrácí. Například energie ve formě tepla z našeho těla a povrchu hlavy, energie při každém našem pohybu, zatímco sedíme a pracujeme, spíme atd.

Největší množství energie, které se jednoduše promrhá, je však chůze. Zde uvidíme, jak lze náš proces chůze využít k výrobě elektřiny pomocí piezo zařízení. V jednom ze svých dřívějších článků jsem zveřejnil podobné téma, které vysvětluje jak vyrábět elektřinu z obuvi pomocí solenoidu , zde se budeme zabývat tím, jak lze použít piezo pro získávání elektřiny z našich kroků, ačkoli tento koncept by mohl být mnohem slabší svými specifikacemi a tedy mnohem neefektivní s výkonem ve srovnání s jeho solenoidovým protějškem.

Než začneme používat piezo pro náš generátor volného generátoru energie s volným krokem, bylo by zajímavé vědět kolik maximálního výkonu může piezo skutečně generovat když na něj narazí optimalizované množství tlaku.

Pokud analyzujeme standard 27mm bzučák piezo ,, Zjistili jsme, že když je prudce zasažen nebo zasažen (bez poškození), je schopen generovat přibližně 1 až 3 V stejnosměrného proudu, který může být schopen jasně osvětlit 5 mm LED. Vypadá to působivě, ale zásah správným druhem síly při správné rychlosti a přes správné místo je něco, co se zdá být obtížné provést. Přesto může být proveditelné, aby tato zařízení fungovala pro zamýšlený účel přiměřeně dobře, s určitým plánovaným úsilím.

Jak již bylo uvedeno výše, piezoelektrický prvek může být schopen generovat až 3 V, ale proud (zesilovač) může být o dost menší kolem 10 až 20 mA, proto pro provoz relativně větší zátěže, jako je nabíjení baterie, tento proud nemusí stačit a my může vyžadovat velké množství piezoelektrických prvků, aby spolupracovaly, aby z nich vyprodukovaly větší množství proudu.

Jak spojit více piezos dohromady pro zvýšení proudu

Aby se zvýšilo množství proudu z obvodu generátoru piezo mat, je nutné je spojit paralelně, protože paralelní připojení způsobí přidání proudu, zatímco sériové připojení umožní přidání napětí.

Aby to bylo možné implementovat, musí každý piezoelektronik obsahovat své vlastní samostatné jednotka usměrňovacího můstku , jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Obrázek ukazuje 27mm dva koncové piezo na základně, zlatě zbarvená oblast představuje kovovou desku piezo, zatímco bílý kruh představuje centrální piezo materiál položený na zlaté desce.

Přes bílou část piezo vidíme přilepenou černou izolační pásku, která poskytuje izolovanou odpočinkovou plošinu pro můstkový usměrňovač, která je tvořena 4 x Schottkyho diodami BAS86 (zobrazeno červenou barvou).

Most je na výše zmíněné ploše pevně smontován s kousky měděných drátů, dva z nich zakončujeme od středních spojů můstkového usměrňovače, jeden připájen na zlatou desku piezo, druhý připájen na středový bílý piezo materiál (při pájení na bílém povrchu buďte opatrní, protože je velmi jemný a může se snadno zbavit).

Kladný a záporný konec můstku je zakončen červeno-černými dráty a tyto dráty z každé piezo / můstkové sestavy musí být spojeny dohromady. To znamená, že máme 50 takových piezo sestav, pak by všechny červené dráty z 50 sestav měly být spojeny dohromady a 50 černých vodičů dohromady.

Tyto společné záporné / kladné spoje pak mohou být připojeny k elektrolytickému kondenzátoru vyšší hodnoty. A dále ke svorkám (+) (-) baterie (pro nabíjení).

Diody lze dodatečně zajistit nanesením několika kapek super lepidla na každou z diod.

Můžete se také rozhodnout pro diody SMD, aby byl most extrémně kompaktní a lehký.

Tím se uzavírá sestava piezo můstku, která vysvětluje, jak paralelně zapojit piezosy pro znásobení výstupního proudu, pojďme se tedy posunout vpřed a naučit se nejlepší možnou metodu konfigurace výše uvedené sestavy s mechanismem, který by nejúčinněji převáděl kroky nohou na elektřinu z piez .

Mechanismus generátoru elektřiny piezo mat

Jak jsme se dozvěděli z našich dřívějších studií, piezo nemusí vyrábět elektřinu efektivně, pokud není zasažen nebo zasažen nějakou silou nebo trhnutím, přesněji řečeno, úder by měl být rychlý, aby z těchto zařízení vyprodukoval maximum.

To znamená, že měkké stisknutí piezo nebude stačit k optimálnímu ovládání těchto zařízení, což znamená, že pouhé stisknutí piezo sestavy nohama nepomůže významně z nich generovat.

Pamatujte, že piezo se liší od snímače zatížení.

Piezo mat by měl být vybaven mechanismem, který musí být schopen přeměnit i pomalý krok nohy na a pohotový zásah přes piezos .

Po nějakém přemýšlení jsem vymyslel následující způsob implementace piezo matu, který by snad mohl ze zařízení dosáhnout maxima. Pokud máte lepší řešení, můžete jej bez obav použít.

Níže uvedený diagram ukazuje mechanismus skládající se z dřevěného prkna otočeného ve středu a pokrytého vrstvou pěny nebo houby. Kdykoli někdo překročí pěnu, deska se nakloní s „bouchnutím“, které způsobí značné vibrace na celé desce. Totéž se opakuje, když je noha zvednuta ze systému.

Piezo polohování

Umístění piezo sestavy lze vidět na výše uvedeném obrázku.

Šedá oblast je základna Mat, nažloutlá část znamená, že dřevěné prkno má centrální otočnou tyč, takže může plynule klopit po obou stranách, kdykoli na něj někdo vstoupí.

Piezo sestavy popsané výše mohou být upevněny na spodní ploše prkna směrem k okraji, aby se na ně zajistil maximální dopad. Okraj prkna vyprodukuje maximální dopad než centrální otočná část, proto je vhodné přesunout piezos co nejblíže k okraji prkna.

Lepení Piezos bude vyžadovat zvláštní péči

Nelze jednoduše nalepit piezos přímo na vyznačené prkno, protože by to jednoduše tlumilo piezo pohyb, což by bylo docela neúčinné.

Správná metoda by byla děrování poddimenzovaných otvorů a přilepení piezosek přes ně tak, aby pouze okraj piezos byl schopen navázat kontakt s prknem, zatímco jejich střední část visí v mezeře otvorů, jak je znázorněno níže

Jak je vidět ve výše uvedeném provedení, prkno je vyraženo otvory, které odpovídají počtu piezos, které je třeba přilepit, jeden piezo je vidět upevněný zpod prkna tak, že pouze jeho zlatý okraj navazuje kontakt s prknem, zatímco zbývající střední část zůstává stranou v mezeře díry.

Tato metoda lepení zajišťuje nejúčinnější vibrační dopad na piezoskopy, kdykoli jsou zasaženy něčí nohou.

Zvýšení síly kroku na generátoru piezo matů

Ve výše uvedené části jsme se naučili techniku ​​otočného prkna s piezosy pro vynucení typu klopného flopu v reakci na kroky, takže prkno způsobuje maximální vibrační dopad na piezos.

Proces lze ještě vylepšit přidáním magnetu přes každý konec desky, jak je znázorněno níže:

Jak vidíme, na spodní hranu prkna je vložen železný hřebík a na spodní základnu rovnoběžně s hřebíkem je umístěn magnet, takže kdykoli má prkno sklon k naklonění v důsledku kroku nohy, magnet přitáhne hranu více rychle směrem k nakloněné straně, což způsobí zvýšený „klepací“ dopad na příslušnou stranu, což zase způsobí ekvivalentní množství většího vibračního namáhání příslušné piezoelektrické sestavy, což z nich zajistí vyšší výrobu elektřiny.