Polnjenje akumulatorja s Piezo Mat Circuit

V tej objavi se naučimo metode za pridobivanje brezplačne električne energije iz piezo vgrajene preproge s hojo po njej in poskušamo raziskati, kako lahko to energijo uporabimo za polnjenje majhne baterije.

Običajno človeško telo nosi ogromno energije, ki se pri našem rednem vsakodnevnem delu preprosto zapravi. Na primer energija v obliki toplote iz telesa in glave, energija skozi vsak gib, medtem ko sedimo in delamo, spimo itd.

Vendar največ energije porabimo med hojo. Tu bomo videli, kako lahko naš proces hoje izkoristimo za proizvodnjo električne energije s piezo napravami. V enem od svojih prejšnjih člankov sem objavil podobno temo, ki je pojasnila kako proizvajati električno energijo iz čevljev s pomočjo magnetnega ventila , tu bomo preučili, kako se lahko piezo uporablja za pridobivanje električne energije po naših stopinjah, čeprav bi bil ta koncept lahko precej šibkejši s svojimi specifikacijami in zato precej neučinkovit pri delovanju v primerjavi s svojim elektromagnetnim kolegom.

Preden začnemo uporabljati piezo za vezje generatorja proste energije, ki ga aktiviramo s korakom, bi bilo zanimivo vedeti koliko največje moči lahko piezo dejansko ustvari ko je nanj dosežen optimiziran pritisk.

Če analiziramo standard 27-milimetrski zvočni piezo ,, ugotovimo, da lahko ob udarcu ali ostrem udarcu (brez poškodb) ustvari približno 1 do 3V enosmernega toka, kar lahko močno osvetli 5 mm LED. No, to se zdi impresivno, vendar je udariti pravo silo s pravo hitrostjo in na pravem mestu nekaj, kar je videti težko izvedljivo. Kljub temu je morda izvedljivo, da te naprave z nekaj načrtovanega truda delujejo za predvideni namen razmeroma dobro.

Kot je razloženo zgoraj, lahko piezo element tvori do 3 V, vendar je tok (amp) lahko precej manjši pri približno 10 do 20 mA, zato za delovanje sorazmerno večje obremenitve, kot je polnjenje baterije, ta tok morda ne bo dovolj in lahko zahteva, da veliko število piezo elementov deluje skupaj, da iz njih proizvede večjo količino toka.

Kako povezati več piezoov za povečanje toka

Da bi povečali količino toka iz piezo mat generatorskega vezja, jih je nujno vzporedno povezati, saj vzporedna povezava povzroči dodajanje toka, medtem ko zaporedna povezava omogoča dodajanje napetosti.

Za izvajanje tega mora vsak piezo vključevati svoj ločen mostični usmernik , kot je prikazano na naslednji sliki:

Na sliki je 27 mm dvokončni piezo na dnu, zlato obarvano območje predstavlja kovinsko ploščo piezo, beli krog pa osrednji piezo material, položen na zlati plošči.

Nad belim delom pieza lahko vidimo črni izolacijski trak, ki je nalepljen, da zagotavlja izolirano počivalno ploščad za mostični usmernik, ki je sestavljen iz 4 x BAS86 Schottky diod (prikazana rdeča barva).

Most je trdno sestavljen na zgoraj omenjeni površini s koščki bakrenih žic, vidimo jih dva, ki se zaključujeta iz osrednjih križišč mostičnega usmernika, eden je spajkan na zlato ploščo piezo, drugi pa je spajkan na osrednji beli piezo material (bodite previdni med spajkanjem na beli površini, saj je precej občutljiva in se je zlahka odstrani).

Pozitivni in negativni konec mostu se zaključi z rdečimi / črnimi žicami in te žice iz vsakega sklopa piezo / mostu morajo biti povezane. Pomeni, recimo, da imamo 50 takih piezo sklopov, potem bi morale biti vse rdeče žice iz 50 sklopov združene, 50 črnih žic pa združenih.

Ti skupni negativni / pozitivni zglobi so nato lahko priključeni na elektrolitski kondenzator z večjo vrednostjo in naprej na sponke akumulatorja (+) (-) (za polnjenje).

Diode lahko dodatno pritrdite z nanosom nekaj kapljic super lepila na vsako od diod.

Odločite se lahko tudi za diode SMD, da bi bil most izjemno kompakten in lahek.

S tem je zaključen sklop piezo mosta, ki pojasnjuje, kako vzporedno povezati piezo za množenje trenutne izhodne moči. Zdaj pa pojdimo naprej in se naučimo najboljše možne metode konfiguriranja zgornjega sklopa z mehanizmom, ki bi najučinkoviteje pretvoril stopnice v elektriko iz piezoov .

Mehanizem generatorja električne energije Piezo Mat

Kot smo se naučili s prejšnjimi študijami, piezo morda ne bo proizvajala električne energije učinkovito, razen če se udari ali udari s kakšno silo ali sunkom, natančneje, udarci morajo biti hitri, da se iz teh naprav ustvari maksimum.

To pomeni, da mehak pritisk na piezo ne bo zadostoval za optimalno vožnjo teh naprav, kar pomeni, da samo s pritiskom na piezo sklop z nogami ne boste mogli bistveno ustvariti iz njih.

Ne pozabite, da se piezo razlikuje od merilne celice.

Piezo preproga mora biti opremljena z mehanizmom, ki mora pretvoriti tudi počasen nožni korak v hiter stav preko piezoov .

Po premisleku sem zasnoval naslednjo metodo izvedbe piezo preproge, ki bi lahko upala doseči maksimum iz naprav. Če imate boljšo rešitev, jo lahko uporabite namesto tega.

Spodnji diagram prikazuje mehanizem, sestavljen iz lesene deske, ki je zasukana v sredini in prekrita s plastjo pene ali gobice. Kadarkoli kdo stopi čez peno, se deska nagne z udarcem, kar povzroči znatno vibracijo na celotni deski. Enako se ponovi, ko se dvigne nožni korak sistema.

Piezo pozicioniranje

Pozicioniranje piezo sklopa je razvidno iz zgornje slike.

Sivo območje je podlaga Mat, rumenkast odsek pomeni leseno desko z osrednjo vrtljivo palico, tako da lahko gladko flip-flop čez obe strani, kadar oseba stopi nanjo.

Zgoraj opisani piezo sklopi se lahko pritrdijo na spodnjo površino deske proti robu, da se omogoči največji vpliv nanje. Rob deske bo povzročil največji vpliv kot osrednji osrednji del, zato je priporočljivo, da se piezosi premaknejo čim bližje robu deske.

Za lepljenje Piezos bo potrebna posebna skrb

Piezoov ne morete preprosto prilepiti neposredno na določeno desko, ker bi s tem preprosto zadušili gibanje piezo, zaradi česar so precej neučinkoviti.

Prava metoda bi bila luknjanje podmernih lukenj in pritrjevanje piezoov nanje tako, da lahko le rob piezosa vzpostavi stik z desko, medtem ko njihov osrednji del visi v reži lukenj, kot je prikazano spodaj

Kot je razvidno iz zgornje zasnove, je deska prebodena z luknjami, ki ustrezajo številu piezoov, ki jih je treba zatakniti, en piezo je viden pod desko, tako da le njegova zlata obroba stika z desko, medtem ko preostali osrednji del ostane odmaknjen v luknji.

Ta metoda lepljenja zagotavlja najučinkovitejši vibracijski vpliv na piezo, kadar koli ga zadene nekdo.

Povečanje stopnje sile na piezo mat generatorju

V zgornjem razdelku smo se naučili tehnike vrtljive deske, naložene s piezo-ji, za izvajanje gibanja flip flopa kot odziv na korake, tako da deska povzroči največji vibracijski vpliv na piezo.

Postopek bi lahko še izboljšali z dodajanjem magneta na obeh koncih deske, kot je prikazano spodaj:

Kot lahko vidimo, je na spodnjem robu deske vstavljen železen žebelj in magnet, nameščen na spodnjem dnu vzporedno z nohtom, tako da, kadar se deska nagiba zaradi koraka noge, magnet bolj potegne rob hitro proti nagnjeni strani, kar povzroči povečan udarec na zadevni strani, kar posledično povzroči večjo vibracijsko napetost na ustreznem piezo sklopu, kar zagotavlja večjo proizvodnjo električne energije iz njih.