Mengecas Bateri dengan Litar Piezo Mat

Dalam catatan ini, kami mempelajari kaedah untuk menuai elektrik percuma dari tikar tertanam piezo dengan berjalan di atasnya, dan cuba menyiasat bagaimana tenaga ini dapat digunakan untuk mengecas bateri kecil.

Lazimnya tubuh manusia membawa sejumlah besar tenaga yang hanya akan terbuang dalam kerja seharian kita. Contohnya tenaga dalam bentuk haba dari permukaan badan dan kepala kita, tenaga melalui setiap pergerakan kita semasa kita duduk dan bekerja, tidur dll.

Walau bagaimanapun, jumlah tenaga terbesar yang hanya dibazirkan adalah semasa berjalan. Di sini kita akan melihat bagaimana proses berjalan kita dapat digunakan untuk menjana elektrik menggunakan peranti piezo. Dalam salah satu artikel terdahulu saya menyiarkan topik serupa yang menjelaskan cara menjana elektrik dari kasut menggunakan solenoid , di sini kita akan mengkaji bagaimana piezo dapat digunakan untuk menuai elektrik dari jejak kita, walaupun konsep ini mungkin jauh lebih lemah dengan spesifikasinya dan oleh itu jauh tidak efisien dengan prestasinya berbanding dengan solenoidnya.

Sebelum kita mula menggunakan piezo untuk litar penjana tenaga bebas diaktifkan langkah kaki kita, pasti menarik untuk diketahui berapa banyak kuasa maksimum yang dapat dihasilkan oleh piezo apabila jumlah tekanan yang dioptimumkan di atasnya.

Sekiranya kita menganalisis standard Piezo buzzer 27mm , kita dapati bahawa apabila dipukul atau dipukul dengan tajam (tanpa merosakkan) ia mampu menghasilkan sekitar 1 hingga 3V DC, yang mungkin mampu menerangi LED 5mm dengan terang. Nah yang kelihatan mengagumkan namun menyerang kekuatan yang betul pada kelajuan yang betul dan di tempat yang tepat adalah sesuatu yang kelihatan sukar dilaksanakan. Masih mungkin untuk membuat perangkat ini berfungsi untuk tujuan yang diharapkan dengan cukup baik, dengan beberapa usaha yang dirancang.

Seperti yang dibincangkan di atas, elemen piezo mungkin mampu menjana sehingga 3V, tetapi arus (amp) mungkin kurang pada sekitar 10 hingga 20mA, oleh itu untuk mengoperasikan beban yang lebih besar seperti mengecas bateri arus ini mungkin tidak mencukupi dan kita mungkin memerlukan banyak elemen piezo untuk bekerjasama untuk menghasilkan arus yang lebih tinggi daripadanya.

Cara menghubungkan pelbagai piezos bersama untuk meningkatkan arus

Untuk meningkatkan jumlah arus dari litar penjana tikar piezo, menjadi mustahak untuk menyambungkannya secara selari, kerana sambungan selari menyebabkan penambahan arus sementara sambungan siri memungkinkan penambahan voltan.

Untuk melaksanakan ini setiap piezo mesti menyertakan sendiri yang terpisah unit penerus jambatan , seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut:

Gambar menunjukkan piezo dua terminal 27mm di pangkalan, kawasan berwarna keemasan mewakili plat logam piezo sementara lingkaran putih mewakili bahan piezo tengah yang diletakkan di atas piring emas.

Di bahagian putih piezo kita dapat melihat pita penebat hitam yang tersekat untuk menyediakan platform rehat bertebat untuk penyearah jambatan yang terdiri dari 4 x BAS86 Schottky dioda (ditunjukkan warna merah).

Jambatan dipasang dengan kuat di permukaan yang disebutkan di atas dengan kepingan wayar tembaga, kita dapat melihat dua daripadanya berhenti dari persimpangan tengah penyearah jambatan, satu disolder pada piring emas piezo sementara yang lain disolder pada bahan piezo putih tengah (berhati-hati semasa memateri permukaan putih kerana ia cukup halus dan mudah dilucutkan).

Hujung positif dan negatif jambatan ditamatkan menggunakan wayar merah / hitam, dan wayar ini dari setiap pemasangan piezo / jambatan perlu disambungkan bersama. Maksudnya kita mempunyai 50 unit piezo seperti itu, maka semua wayar merah dari 50 rakitan harus disatukan bersama, dan 50 wayar hitam bergabung bersama.

Sambungan negatif / positif yang biasa ini kemudiannya boleh disambungkan ke kapasitor elektrolitik nilai yang lebih tinggi., Dan seterusnya ke terminal bateri (+) (-) (untuk pengecasan).

Dioda juga dapat diamankan dengan menggunakan beberapa tetes lem super pada setiap diod.

Anda juga boleh memilih diod SMD untuk menjadikan jambatan ini sangat padat dan ringan.

Ini menyimpulkan pemasangan jambatan piezo yang menerangkan bagaimana menghubungkan piezos secara selari untuk mengalikan output semasa, sekarang mari kita maju dan belajar kaedah terbaik untuk mengkonfigurasi pemasangan di atas dengan mekanisme yang paling berkesan menukar langkah kaki menjadi elektrik dari piezos .

Mekanisme Penjana Elektrik Piezo Mat

Seperti yang kita pelajari melalui kajian terdahulu, piezo mungkin tidak menjana elektrik dengan berkesan melainkan dipukul atau dipukul dengan semacam kekuatan atau sentakan, tepatnya pemogokan harus cepat, untuk menghasilkan maksimum dari peranti ini.

Ini bermaksud menekan lembut piezo tidak akan mencukupi untuk menggerakkan peranti ini secara optimum yang bermaksud hanya dengan menekan pemasangan piezo dengan kaki anda tidak akan membantu menghasilkannya dengan ketara.

Ingat piezo berbeza dari sel beban.

Tikar piezo harus dilengkapi dengan mekanisme yang mesti mampu menukar walaupun langkah kaki yang perlahan menjadi a mogok tajam ke atas piezos .

Setelah berfikir, saya merancang kaedah berikut untuk menggunakan tikar piezo yang diharapkan dapat mencapai maksimum dari peranti. Sekiranya anda mempunyai penyelesaian yang lebih baik, anda boleh menggunakannya sebagai gantinya.

Rajah di bawah menunjukkan mekanisme yang terdiri daripada papan kayu yang berpusing di tengahnya, dan ditutup dengan lapisan busa atau span. Setiap kali seseorang melapisi busa, papan akan condong dengan 'bunyi' yang menyebabkan banyak getaran pada keseluruhan papan. Perkara yang sama berulang ketika langkah kaki diangkat dari sistem.

Kedudukan Piezo

Kedudukan pemasangan piezo dapat dilihat pada gambar di atas.

Kawasan kelabu adalah alas Mat, bahagian kekuningan menandakan papan kayu yang mempunyai batang pivotal pusat sehingga dapat meluncur dengan lancar di kedua-dua belah pihak setiap kali seseorang melangkah ke atasnya.

Perhimpunan piezo yang dibincangkan di atas boleh dipasang pada permukaan bawah papan ke arah tepi untuk membolehkan kesan maksimum ke atasnya. Tepi Papan akan menghasilkan hentaman maksimum daripada bahagian pangsi tengah, oleh itu disarankan untuk memindahkan piezos sedekat mungkin ke tepi papan.

Melekat Piezos akan Memerlukan Penjagaan Khas

Anda tidak boleh melekatkan piezos secara langsung pada papan yang ditunjukkan, kerana tindakan itu hanya akan melemahkan pergerakan piezo menjadikannya tidak cekap.

Kaedah yang tepat adalah dengan menebuk lubang di bawahnya dan menempelkan piezos di seberang sehingga hanya bahagian piezos yang dapat bersentuhan dengan papan sementara bahagian tengahnya tergantung di celah lubang, seperti yang ditunjukkan di bawah

Seperti yang dapat dilihat pada reka bentuk di atas, papan ditebuk dengan lubang yang sesuai dengan jumlah piezos yang perlu tersekat, satu piezo dapat dilihat terpaku dari bawah papan sehingga hanya batas emasnya yang bersentuhan dengan papan sementara bahagian pusat yang tinggal tetap sama dalam celah lubang.

Kaedah melekat ini memastikan kesan getaran yang paling berkesan pada piezos setiap kali dipukul dengan langkah seseorang.

Meningkatkan Forcestep Force pada generator tikar piezo

Pada bahagian di atas, kami mempelajari teknik papan berpusing yang dimuatkan dengan piezos untuk memaksakan gerakan flip flop sebagai tindak balas terhadap langkah kaki, sehingga papan menyebabkan kesan getaran maksimum pada pai.

Prosesnya dapat ditingkatkan lebih jauh dengan menambahkan magnet di setiap hujung papan, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Seperti yang kita lihat, paku besi dimasukkan di pinggir bawah papan dan magnet diletakkan di pangkal bawah selari dengan paku, sehingga setiap kali papan cenderung condong kerana kaki melangkah, magnet menarik tepi lebih banyak dengan cepat ke arah miring menyebabkan kesan 'mengetuk' yang lebih baik pada bahagian yang berkenaan, yang seterusnya menyebabkan jumlah getaran yang setara lebih banyak pada pemasangan piezo masing-masing, memastikan penjanaan elektrik yang lebih tinggi dari mereka.