Akun lataaminen Piezo Mat -piirillä

Tässä viestissä opimme menetelmän kerätä ilmaista sähköä pietsoon upotetusta matosta kävelemällä sitä ja yritämme tutkia, miten tätä energiaa voidaan käyttää pienen akun lataamiseen.

Normaalisti ihmiskehossa on valtava määrä energiaa, joka yksinkertaisesti menee hukkaan normaalissa päivittäisessä työssämme. Esimerkiksi energia kehon ja pinnan pinnalta tulevan lämmön muodossa, energia jokaisen liikkeemme kautta, kun istumme ja työskentelemme, nukkumme jne.

Suurin yksinkertaisesti hukkaan menevä energia on kuitenkin kävelyä. Täällä näemme, miten kävelyprosessiamme voidaan hyödyntää sähkön tuottamiseen pietsolaitteilla. Yhdessä aikaisemmista artikkeleistani lähetin samanlaisen aiheen, joka selitti kuinka tuottaa sähköä kengistä solenoidilla , tässä tutkitaan, miten pietsoa voidaan käyttää sähkön keräämiseen jalanjäljistämme, vaikka tämä käsite voisi olla paljon heikompi sen ominaisuuksien kanssa ja siksi paljon tehoton suorituskykyyn verrattuna sen solenoidivastineeseen.

Ennen kuin aloitamme pietson käyttämisen jalka-askeleella aktivoituun vapaaseen energiageneraattoripiiriin, olisi mielenkiintoista tietää kuinka paljon maksimitehoa pietso voi todella tuottaa kun siihen kohdistetaan optimoitu paine.

Jos analysoimme standardia 27 mm: n summeri piezo ,, havaitsemme, että kun se iskeytyy tai osuu voimakkaasti (vahingoittamatta), se pystyy tuottamaan noin 1 - 3 V DC, mikä saattaa pystyä valaisemaan 5 mm: n LED: n kirkkaasti. No, se näyttää vaikuttavalta, mutta oikeanlaisen voiman lyömisellä oikealla nopeudella ja oikealla paikalla on jotain, jota näyttää vaikea toteuttaa. Silti voi olla mahdollista saada nämä laitteet toimimaan aiottuun tarkoitukseen kohtuullisen hyvin suunnitellulla ponnistelulla.

Edellä esitetyllä tavalla pietsosielementti voi pystyä tuottamaan jopa 3 V: n virran, mutta virta (ampeeri) voi olla melko pienempi noin 10 - 20 mA, joten suhteellisen suuremman kuormituksen, kuten akun lataamiseksi, virta ei välttämättä riitä, ja me voi vaatia monta lukumäärää pietsoelementtejä toimimaan yhdessä tuottaakseen niistä suuremman määrän virtaa.

Kuinka kytkeä useita pietsoja yhteen virran lisäämiseksi

Pietsomattogeneraattoripiirin virran määrän lisäämiseksi on välttämätöntä liittää ne rinnakkain, koska rinnakkaisliitäntä aiheuttaa virran lisäyksen, kun taas sarjaliitäntä sallii jännitteen lisäyksen.

Tämän toteuttamiseksi jokaisella pietsolla on oltava oma erillinen sillan tasasuuntaajayksikkö , kuten seuraavassa kuvassa näkyy:

Kuvassa on 27 mm: n kaksipäätinen pietso pohjassa, kullanvärinen alue edustaa pietson metallilevyä, kun taas valkoinen ympyrä edustaa kultaiselle levylle asetettua pietsomateriaalia.

Pietson valkoisen osan päällä on musta eristysnauha, joka on jumittunut eristetyn lepoalustan aikaansaamiseksi siltasuuntaajalle, joka koostuu 4 x BAS86 Schottky -diodista (esitetty punaisena).

Silta on asennettu tiukasti edellä mainitulle pinnalle kuparilangan paloilla, voimme nähdä kaksi niistä päättyvän sillan tasasuuntaajan keskiliitoksista, toinen juotettu pietson kultaiselle levylle, kun taas toinen juotettu keskelle valkoiselle pietsomateriaalille. (Ole varovainen juottamalla valkoisella pinnalla, koska se on melko herkkä ja voi helposti irrottaa).

Sillan positiiviset ja negatiiviset päät päätetään punaisilla / mustilla johdoilla, ja näiden johtojen tulee olla kytkettyinä pietso- / siltakokoonpanosta. Oletetaan, että meillä on 50 tällaista pietsosarjaa, sitten kaikkien 50 kokoonpanon kaikkien punaisten johtojen tulisi olla yhdessä ja 50 mustaa johtoa liittyä toisiinsa.

Nämä yleiset negatiiviset / positiiviset liitokset voidaan sitten liittää arvokkaampaan elektrolyyttikondensaattoriin ja edelleen (+) (-) akun napoihin (lataamista varten).

Diodit voidaan lisäksi kiinnittää lisäämällä muutama tippa superliimaa kuhunkin diodiin.

Voit myös valita SMD-diodit, jotta sillasta tulee erittäin kompakti ja kevyt.

Tämä saa aikaan pietsosillakokoonpanon, jossa selitetään, miten pietsot kytketään rinnakkain virtalähteen kertomista varten. Siirrytään nyt eteenpäin ja opitaan paras mahdollinen menetelmä yllä olevan kokoonpanon konfiguroimiseksi mekanismilla, joka muuntaa jalka-askelmat tehokkaimmin pietsosta .

Piezo Mat -sähkögeneraattorimekanismi

Kuten opimme aikaisempien tutkimusten kautta, piezo ei välttämättä tuota sähköä tehokkaasti, ellei sitä ole lyöty tai lyöty jonkinlaisella voimalla tai ääliöillä, tarkalleen silmiinpistävän on oltava röyhkeä, jotta saataisiin maksimi näistä laitteista.

Tämä tarkoittaa, että pietson pehmeä puristaminen ei riitä ajamaan näitä laitteita optimaalisesti, eli pelkkä pietsokokoonpanon painaminen jaloilla ei auta tuottamaan merkittävästi niistä.

Muista, että piezo eroaa punnituskennosta.

Pietsomaton tulisi olla varustettu mekanismilla, jonka on pystyttävä muuntamaan edes hidas jalka-askel a: ksi räikeä isku pietsojen yli .

Ajattelin jonkin verran ajatellessani seuraavaa menetelmää pietsomattojen toteuttamiseksi, joka toivottavasti kykenisi saavuttamaan maksimin laitteista. Jos sinulla on parempi ratkaisu, voit käyttää sitä vapaasti tämän sijaan.

Alla oleva kaavio näyttää mekanismin, joka koostuu keskellä käännetystä puulaudasta, joka on peitetty vaahtokerroksella tai sienellä. Aina kun joku astuu vaahdon yli, lankku kallistuu 'lyönnillä' aiheuttaen merkittävän värähtelyn koko lankulla. Sama toistuu, kun jalka-askel nostetaan järjestelmästä.

Piezo-paikannus

Pietsokokoonpanon sijoittelu voidaan nähdä yllä olevasta kuvasta.

Harmaa alue on maton pohja, kellertävä osa tarkoittaa puulankkaa, jossa on keskitanko, jotta se voi kiertää tasaisesti kummallakin puolella aina, kun joku astuu sen päälle.

Edellä käsitellyt pietsokokoonpanot voidaan kiinnittää lankun alapintaan reunaa kohti, jotta niihin saadaan mahdollisimman suuri vaikutus. Lankun reuna tuottaa maksimaalisen iskun kuin keskiosa, joten on suositeltavaa siirtää pietsot mahdollisimman lähelle lankun reunaa.

Piezojen kiinnittäminen vaatii erityishoitoa

Et voi yksinkertaisesti kiinnittää pietsoja suoraan ilmoitettuun lankkuun, koska se yksinkertaisesti vaimentaisi pietsoliikettä ja tekisi niistä melko tehottomia.

Oikea tapa olisi lävistää alamittaiset reiät ja kiinnittää pietsot niiden yli siten, että vain pietsoiden reuna pystyy kosketuksiin lankun kanssa, kun taas niiden keskiosa roikkuu reikien rakoon, kuten alla on esitetty

Kuten yllä olevasta kuviosta voidaan nähdä, lankku on rei'itetty rei'illä, jotka vastaavat kiinnitettävien pietsojen lukumäärää, yksi pietso voidaan nähdä kiinnitettynä lankun alta siten, että vain sen kultainen reunus on kosketuksessa lankun kanssa, kun jäljellä oleva keskiosa pysyy poissa reiän raon sisällä.

Tämä tarttumismenetelmä varmistaa tehokkaimman tärinän vaikutuksen pietsoihin aina, kun se osuu jonkun jalanjälkeen.

Pietsomattogeneraattorin askelten voiman parantaminen

Edellä olevassa osassa opimme pietsoja kuormitetun kääntyvän lankun tekniikan kiikun tyyppisen liikkeen toteuttamiseksi vasteena jalanjälkeihin, niin että lankku aiheuttaa maksimaalisen tärinän vaikutuksen pietsoihin.

Prosessia voitaisiin parantaa entisestään lisäämällä magneetti lankun kummankin pään yli, kuten alla on esitetty:

Kuten näemme, lankun alareunaan työnnetään rautakynnet ja pohjalevylle asetettu magneetti yhdensuuntaisesti naulan kanssa siten, että aina, kun lankku pyrkii kallistumaan jalan askeleen takia, magneetti vetää reunaa enemmän nopeasti kohti kallistettua sivua aiheuttaen lisääntyneen 'kolkuttavan' vaikutuksen asianomaiselle puolelle, mikä puolestaan ​​aiheuttaa vastaavan määrän enemmän tärinärasitusta kyseiselle pietsokokoonpanolle, mikä varmistaa sähkön suuremman tuotannon niistä.