Încărcarea bateriei cu circuit Piezo Mat

În această postare, învățăm o metodă de recoltare a energiei electrice gratuite de pe un covor încorporat pe piezo mergând pe el și încercăm să investigăm modul în care această energie poate fi utilizată pentru încărcarea unei baterii mici.

În mod normal, un corp uman transportă o cantitate uriașă de energie, care pur și simplu se irosește în munca noastră obișnuită de zi cu zi. De exemplu, energie sub formă de căldură din corpul nostru și suprafața capului, energie prin fiecare mișcare în timp ce stăm și lucrăm, dormim etc.

Cu toate acestea, cea mai mare cantitate de energie irosită pur și simplu este în timpul mersului. Aici vom vedea cum procesul nostru de mers poate fi utilizat pentru a genera electricitate folosind dispozitive piezo. În unul dintre articolele mele anterioare am postat un subiect similar care explica cum se generează electricitate din pantofi folosind un solenoid , aici vom studia modul în care un piezo poate fi folosit pentru recoltarea energiei electrice de pe urmele noastre, deși acest concept ar putea fi mult mai slab cu specificațiile sale și, prin urmare, mult ineficient cu performanța în comparație cu omologul său solenoid.

Înainte de a începe să aplicăm un piezo pentru circuitul nostru generator de energie liberă activat în pas, ar fi interesant să știm câtă putere maximă poate genera de fapt un piezo atunci când se lovește o cantitate optimizată de presiune asupra acestuia.

Dacă analizăm un standard Piezo buzzer de 27 mm ,, constatăm că, atunci când este lovit sau lovit puternic (fără a deteriora), este capabil să genereze în jur de 1 până la 3V DC, care poate fi capabil să lumineze puternic un LED de 5 mm. Ei bine, acest aspect pare impresionant, cu toate acestea, lovind tipul de forță potrivit la viteza potrivită și peste locul potrivit este ceva care pare dificil de executat. Totuși, poate fi fezabil ca aceste dispozitive să funcționeze în mod rezonabil pentru scopul dorit, cu un efort planificat.

Așa cum s-a discutat mai sus, un element piezo poate fi capabil să genereze până la 3V, dar curentul (amplificatorul) poate fi destul de mic la aproximativ 10 până la 20mA, prin urmare, pentru operarea unei sarcini relativ mai mari, cum ar fi încărcarea unei baterii, acest curent s-ar putea să nu fie suficient și poate necesita un număr mare de elemente piezo pentru a lucra împreună pentru a produce o cantitate mai mare de curent din ele.

Cum se conectează mai multe piezo-uri împreună pentru a crește curentul

Pentru a crește cantitatea de curent dintr-un circuit generator de covor piezo, devine imperativ să le uniți în paralel, deoarece conexiunea paralelă provoacă adăugarea de curent, în timp ce conexiunea în serie permite adăugarea de tensiune.

Pentru a implementa acest lucru, fiecare piezo trebuie să includă propriul său separat unitate redresoare de punte , așa cum se arată în figura următoare:

Imaginea prezintă un piezo cu două terminale de 27 mm la bază, zona de culoare aurie reprezintă placa metalică a piezo-ului, în timp ce cercul alb reprezintă materialul piezo central așezat pe placa aurie.

Peste porțiunea albă a piezo-ului putem vedea o bandă de izolație neagră lipită pentru a oferi o platformă de repaus izolată pentru redresorul de punte, care este alcătuită din 4 x diode Schottky BAS86 (prezentate în culoarea roșie).

Podul este asamblat ferm pe suprafața menționată mai sus cu bucăți de fire de cupru, putem vedea două dintre ele terminându-se de la joncțiunile centrale ale redresorului de pod, unul lipit pe placa aurie a piezo, în timp ce celălalt lipit pe materialul piezo alb central (aveți grijă când lipiți pe suprafața albă, deoarece este destul de delicată și se poate dezbrăca cu ușurință).

Capetele pozitiv și negativ ale punții sunt terminate folosind fire roșii / negre, iar aceste fire de la fiecare dintre ansamblul piezo / punte trebuie conectate împreună. Adică să presupunem că avem 50 de astfel de ansambluri piezo, atunci toate firele roșii din cele 50 de ansambluri ar trebui să fie îmbinate, iar cele 50 de fire negre unite.

Aceste îmbinări comune pozitive negative / pozitive pot fi apoi conectate la un condensator electrolitic de valoare mai mare și mai departe la bornele bateriei (+) (-) (pentru încărcare).

Diodele pot fi asigurate suplimentar aplicând câteva picături de super-adeziv pe fiecare dintre diode.

De asemenea, puteți opta pentru diode SMD pentru a face podul extrem de compact și ușor.

Aceasta concluzionează ansamblul punte piezo, care explică cum să conectați piezo-urile în paralel pentru înmulțirea ieșirii curente, acum să mergem mai departe și să învățăm cea mai bună metodă posibilă de configurare a ansamblului de mai sus cu un mecanism care ar converti cel mai eficient treptele piciorului în energie electrică .

Mecanismul generatorului de electricitate Piezo Mat

După cum am aflat prin studiile noastre anterioare, un piezo s-ar putea să nu genereze electricitate în mod eficient, cu excepția cazului în care este lovit sau lovit cu un fel de forță sau smucitură, pentru a fi precis, lovirea ar trebui să fie rapidă, pentru a produce maximul de pe aceste dispozitive.

Asta implică apăsarea ușoară a unui piezo nu va fi suficientă pentru a conduce aceste dispozitive în mod optim, adică doar prin apăsarea ansamblului piezo cu picioarele nu va ajuta la generarea semnificativă din ele.

Nu uitați că piezo-ul este diferit de celula de încărcare.

Salteaua piezo ar trebui să fie echipată cu un mecanism care trebuie să fie capabil să transforme chiar și un pas lent al piciorului într-un grevă rapidă peste piezos .

După o anumită gândire, am conceput următoarea metodă de implementare a unui covor piezo, care, sperăm, va fi capabil să obțină maximum de pe dispozitive. Dacă aveți o soluție mai bună, vă puteți simți liber să o folosiți în loc de aceasta.

Diagrama de mai jos prezintă mecanismul constând dintr-o scândură de lemn pivotată în centru și acoperită cu un strat de spumă sau burete. Ori de câte ori cineva trece peste spumă, scândura se înclină cu o „lovitură” provocând o vibrație semnificativă pe întreaga scândură. Același lucru se repetă atunci când pasul de picior este ridicat din sistem.

Pozitionare piezo

Poziționarea ansamblului piezo poate fi observată în figura de mai sus.

Zona gri este baza Mat, secțiunea gălbuie semnifică scândura de lemn având o tijă centrală pivotantă, astfel încât să poată flip-flop fără probleme pe ambele părți ori de câte ori o persoană o calcă.

Ansamblurile piezo diskuse mai sus pot fi fixate la suprafața inferioară a scândurii spre margine pentru a permite un impact maxim asupra lor. Marginea scândurii va produce impactul maxim decât secțiunea centrală pivotantă, de aceea este recomandabil să mutați piezo-urile cât mai aproape posibil de marginea scândurii.

Lipirea Piezos va necesita îngrijire specială

Nu puteți lipi pur și simplu piezo-urile direct pe scândura indicată, deoarece acest lucru ar simplifica pur și simplu mișcarea piezo, făcându-le destul de ineficiente.

Metoda potrivită ar fi să găuriți găuri subdimensionate și să lipiți piezo-urile peste ele astfel încât numai marginea piezo-urilor să poată intra în contact cu scândura în timp ce porțiunea lor centrală atârnă în golul găurilor, așa cum se arată mai jos.

Așa cum se poate vedea în proiectul de mai sus, scândura este perforată cu găuri corespunzătoare numărului de piezo care trebuie blocat, un piezo poate fi văzut fixat de sub scândură astfel încât doar marginea sa aurie să intre în contact cu scândura în timp ce secțiunea centrală rămasă rămâne la distanță în interiorul golului.

Această metodă de lipire asigură cel mai eficient impact vibrațional asupra piezo-urilor ori de câte ori este lovit cu pașii cuiva.

Îmbunătățirea forței de pas pe generatorul de piezo

În secțiunea de mai sus, am învățat tehnica unei scânduri pivotate încărcate cu piezo-uri pentru aplicarea unei mișcări de tip flip flop ca răspuns la pași, astfel încât scândura să provoace un impact vibrațional maxim asupra piezo-urilor.

Procesul ar putea fi îmbunătățit și mai mult prin adăugarea unui magnet peste fiecare capăt al plăcii, așa cum se arată mai jos:

După cum putem vedea, un cui de fier este introdus la marginea inferioară a scândurii și un magnet plasat pe baza inferioară paralel cu cuiul, astfel încât ori de câte ori scândura tinde să se încline din cauza unui pas în picioare, magnetul trage mai mult marginea rapid spre partea înclinată provocând un impact sporit de „lovire” pe partea relevantă, ceea ce la rândul său provoacă o cantitate echivalentă de stres vibrațional mai mare pe ansamblul piezo respectiv, asigurând o generare mai mare de energie electrică din acestea.