Oplader batteri med Piezo Mat Circuit

I dette indlæg lærer vi en metode til at høste fri elektricitet fra en piezoindlejret måtte ved at gå på den og forsøger at undersøge, hvordan denne energi kan bruges til opladning af et lille batteri.

Normalt bærer en menneskelig krop en enorm mængde energi, som simpelthen spildes i vores almindelige daglige arbejde. For eksempel energi i form af varme fra vores krop og hovedoverflade, energi gennem enhver bevægelse, mens vi sidder og arbejder, sover osv.

Imidlertid er den største mængde energi, der simpelthen spildes, mens man går. Her ser vi, hvordan vores gangproces kan bruges til at generere elektricitet ved hjælp af piezo-enheder. I en af ​​mine tidligere artikler sendte jeg et lignende emne, der forklarede hvordan man genererer elektricitet fra sko ved hjælp af en solenoid , her vil vi undersøge, hvordan en piezo kan bruges til at høste elektricitet fra vores fodspor, selvom dette koncept kunne være meget svagere med sine specifikationer og derfor meget ineffektivt med ydeevnen sammenlignet med dets magnetventil.

Før vi begynder at anvende en piezo til vores fodstrin-aktiverede frienergikredsløb, ville det være interessant at vide det hvor meget maksimal effekt kan en piezo faktisk generere når der rammes en optimeret mængde tryk på den.

Hvis vi analyserer en standard 27mm summer piezo ,, Vi finder ud af, at når det er ramt eller ramt skarpt (uden at beskadige), er det i stand til at generere omkring 1 til 3V DC, som muligvis kan belyse en 5 mm LED skarpt. Nå, det ser imponerende ud, men at slå den rigtige slags kraft i den rigtige hastighed og over det rigtige sted er noget, der ser svært ud at udføre. Alligevel kan det være muligt at få disse enheder til at fungere til det tilsigtede formål med rimelighed med en planlagt indsats.

SOM diskuteret ovenfor kan et piezo-element være i stand til at generere op til 3V, men strømmen (amp) kan være ret mindre ved omkring 10 til 20mA, derfor til drift af en relativt større belastning såsom opladning af et batteri er denne strøm muligvis ikke nok, og vi kan kræve, at mange antal piezo-elementer arbejder sammen for at producere en større mængde strøm fra dem.

Sådan forbindes flere piezoer sammen for at øge strømmen

For at øge mængden af ​​strøm fra et piezo-matgenerator-kredsløb bliver det bydende nødvendigt at forbinde dem parallelt, da parallel forbindelse forårsager strømtilsætning, mens serieforbindelse tillader spændingstilsætning.

For at implementere dette skal hver piezo indeholde sin egen separate bro ensretter enhed , som vist i følgende figur:

Billedet viser en 27 mm to terminal piezo i bunden, det gyldne farvede område repræsenterer piezoens metalplade, mens den hvide cirkel repræsenterer det centrale piezo-materiale lagt på den gyldne plade.

Over den hvide del af piezo kan vi se et sort isoleringstape sidde fast for at give en isoleret hvileplatform til broensretteren, der består af 4 x BAS86 Schottky-dioder (vist rød farve).

Broen er fast samlet på ovennævnte overflade med stykker kobbertråde, vi kan se to af dem slutter fra de centrale kryds i broensretteren, den ene loddet på piezoens gyldne plade, mens den anden loddes på det centrale hvide piezo-materiale (vær forsigtig, når du lodder på den hvide overflade, da den er ret delikat og let kan blive fjernet).

De positive og negative ender af broen afsluttes ved hjælp af røde / sorte ledninger, og disse ledninger fra hver af piezo / broenheden skal forbindes sammen. Betydning antag, at vi har 50 sådanne piezo-enheder, så alle de røde ledninger fra de 50 enheder skal være sammen, og de 50 sorte ledninger forbundne.

Disse almindelige negative / positive led kan derefter forbindes til en elektrolytisk kondensator med højere værdi. Og videre til (+) (-) batteripolerne (til opladning).

Dioderne kan yderligere sikres ved at påføre et par dråber superlim på hver af dioderne.

Du kan også vælge SMD-dioder for at gøre broen ekstremt kompakt og let.

Dette afslutter piezo-broenheden, der forklarer, hvordan man forbinder piezoer parallelt for at multiplicere strømoutput, lad os nu gå videre og lære den bedst mulige metode til at konfigurere ovenstående samling med en mekanisme, der mest effektivt vil konvertere fodtrin til elektricitet fra piezos .

Piezo Mat Electricity Generator Mechanism

Som vi lærte gennem vores tidligere studier, en piezo muligvis ikke generere elektricitet effektivt, medmindre det er ramt eller ramt med en slags kraft eller ryk, for at være præcis skal slaget være snappet for at producere det maksimale fra disse enheder.

Det indebærer, at blød presning af en piezo ikke vil være tilstrækkelig til at drive disse enheder optimalt, hvilket bare ved at trykke piezo-samlingen med dine fødder ikke hjælper med at generere markant fra dem.

Husk piezo er forskellig fra en vejecelle.

Piezo-måtten skal være udstyret med en mekanisme, der skal være i stand til at omdanne selv et langsomt trin til en snappy strejke over piezos .

Efter nogle tanker udtænkte jeg følgende metode til implementering af en piezo-måtte, der forhåbentlig kunne nå maksimum fra enhederne. Hvis du har en bedre løsning, er du velkommen til at bruge den i stedet for denne.

Diagrammet nedenfor viser mekanismen bestående af en træplank drejet i midten og dækket med et lag skum eller svamp. Når nogen træder over skummet, vippes planken med et 'slag', der forårsager en betydelig vibration på hele planken. Det samme gentages, når fodtrinnet løftes fra systemet.

Piezo Positionering

Placeringen af ​​piezoenheden kan ses i ovenstående figur.

Det grå område er Mat-bunden, den gule sektion betyder, at træplanken har en central drejestang, så den glat kan vippes over begge sider, når en person træder på den.

De piezosamlinger, der er diskuteret ovenfor, kan fastgøres på den nedre overflade af planken mod kanten for at muliggøre maksimal påvirkning af dem. Plankens kant giver maksimal påvirkning end den centrale drejelige sektion, og det tilrådes derfor at flytte piezos så tæt på kanten af ​​planken.

At klæbe Piezos kræver særlig pleje

Du kan ikke bare sætte piezos direkte på den angivne planke, fordi det simpelthen dæmper piezo-bevægelsen, hvilket gør dem ret ineffektive.

Den rigtige metode ville være at stanse huller i understørrelse og stikke piezos over dem, så kun piezos kant er i stand til at komme i kontakt med planken, mens deres centrale del hænger i hullet i hullet, som vist nedenfor

Som det kan ses i ovenstående design, er planken stanset med huller svarende til antallet af piezoer, der skal sidde fast, en piezo kan ses fast fra under planken, således at kun dens gyldne kant kommer i kontakt med planken, mens resterende midtersektion forbliver fjernt inden for hulgabet.

Denne klæbemetode sikrer den mest effektive vibrationspåvirkning på piezos, når den rammer med nogens fodspor.

Forbedring af Footstep Force på piezo-matgeneratoren

I ovenstående afsnit lærte vi teknikken til en drejet planke fyldt med piezoer til at håndhæve en flip-flop-bevægelse som reaktion på fodsporene, så planken forårsager maksimal vibrationspåvirkning på piezos.

Processen kunne forbedres yderligere ved at tilføje en magnet på tværs af hver ende af planken, som vist nedenfor:

Som vi kan se, indsættes et jernspik ved den nedre kant af planken, og en magnet placeres på bundbunden parallelt med neglen, således at når planken har en tendens til at vippe på grund af en fodtrap, trækker magneten kanten mere hurtigt mod den skrå side, der forårsager en forbedret 'bankende' indvirkning på den relevante side, hvilket igen medfører en ækvivalent mængde mere vibrationsbelastning på den respektive piezo-enhed, hvilket sikrer en højere elproduktion fra dem.