Batterij opladen met piëzo-matcircuit

In deze post leren we een methode om gratis elektriciteit uit een piëzo-ingebedde mat te oogsten door erop te lopen, en proberen we te onderzoeken hoe deze energie kan worden gebruikt voor het opladen van een kleine batterij.

Normaal gesproken draagt ​​een menselijk lichaam een ​​enorme hoeveelheid energie die eenvoudigweg wordt verspild in ons normale dagelijkse werk. Bijvoorbeeld energie in de vorm van warmte van ons lichaam en hoofdoppervlak, energie door al onze bewegingen terwijl we zitten en werken, slapen etc.

De grootste hoeveelheid energie die echter gewoon wordt verspild, is tijdens het lopen. Hier zullen we zien hoe ons loopproces kan worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit met behulp van piëzo-apparaten. In een van mijn eerdere artikelen plaatste ik een soortgelijk onderwerp dat uitlegde hoe je met een solenoïde elektriciteit uit schoenen kunt halen , hier zullen we bestuderen hoe een piëzo kan worden gebruikt voor het oogsten van elektriciteit uit onze voetsporen, hoewel dit concept veel zwakker zou kunnen zijn met zijn specificaties en daarom veel inefficiënt met de prestaties in vergelijking met zijn solenoïde tegenhanger.

Voordat we beginnen met het toepassen van een piëzo voor ons door een voetstap geactiveerde vrije-energiegeneratorcircuit, zou het interessant zijn om te weten hoeveel maximaal vermogen kan een piëzo eigenlijk genereren wanneer er een optimale hoeveelheid druk op wordt uitgeoefend.

Als we een standaard analyseren Piëzo-zoemer van 27 mm ,, We ontdekken dat wanneer het scherp wordt geraakt of geraakt (zonder te beschadigen), het ongeveer 1 tot 3V DC kan genereren, wat in staat zou zijn om een ​​5 mm LED helder te verlichten. Welnu, dat ziet er indrukwekkend uit, maar het is moeilijk om de juiste kracht met de juiste snelheid en over de juiste plek uit te voeren. Toch kan het haalbaar zijn om deze apparaten redelijk goed te laten werken voor het beoogde doel, met enige geplande inspanning.

Zoals hierboven besproken, kan een piëzo-element in staat zijn om tot 3V te genereren, maar de stroom (amp) kan aanzienlijk lager zijn rond de 10 tot 20mA, daarom is deze stroom mogelijk niet voldoende voor het werken met een relatief grotere belasting, zoals het opladen van een batterij. kan een groot aantal piëzo-elementen vereisen om samen te werken om er een grotere hoeveelheid stroom uit te produceren.

Hoe meerdere piëzo's met elkaar te verbinden om de stroom te verhogen

Om de hoeveelheid stroom van een piëzo-matgeneratorcircuit te vergroten, wordt het noodzakelijk om ze parallel te verbinden, omdat parallelschakeling stroomtoevoeging veroorzaakt, terwijl serieschakeling spanningstoevoeging mogelijk maakt.

Om dit te implementeren moet elke piëzo zijn eigen afzonderlijke hebben bruggelijkrichter , zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

De afbeelding toont een twee-eindige piëzo van 27 mm aan de basis, het goudkleurige gebied vertegenwoordigt de metalen plaat van de piëzo, terwijl de witte cirkel het centrale piëzo-materiaal vertegenwoordigt dat op de gouden plaat is gelegd.

Over het witte gedeelte van de piëzo kunnen we een zwarte isolatietape zien die is geplakt om een ​​geïsoleerd rustplatform te bieden voor de bruggelijkrichter die bestaat uit 4 x BAS86 Schottky-diodes (weergegeven in rode kleur).

De brug is stevig gemonteerd op het bovengenoemde oppervlak met stukjes koperdraad, we kunnen zien dat er twee eindigen op de centrale kruispunten van de bruggelijkrichter, een gesoldeerd op de gouden plaat van de piëzo terwijl de andere gesoldeerd is op het centrale witte piëzo-materiaal. (wees voorzichtig tijdens het solderen op het witte oppervlak, want het is vrij delicaat en kan gemakkelijk worden verwijderd).

De positieve en negatieve uiteinden van de brug worden afgesloten met rood / zwarte draden, en deze draden van elk van de piëzo- / brugconstructies moeten met elkaar worden verbonden. Dit betekent dat we veronderstellen dat we 50 van dergelijke piëzo-assemblages hebben, dan moeten alle rode draden van de 50 assemblages aan elkaar worden bevestigd en de 50 zwarte draden aan elkaar.

Deze gemeenschappelijke negatieve / positieve verbindingen kunnen dan worden aangesloten op een elektrolytische condensator met een hogere waarde, en verder op de (+) (-) accuklemmen (voor opladen).

De diodes kunnen extra worden vastgezet door een paar druppels superlijm op elk van de diodes aan te brengen.

Je kunt ook kiezen voor SMD diodes om de brug extreem compact en licht van gewicht te maken.

Hiermee is de piëzo-brugconstructie afgesloten, die uitlegt hoe de piëzo's parallel kunnen worden aangesloten om de stroomuitvoer te vermenigvuldigen, laten we nu verder gaan en de best mogelijke methode leren om de bovenstaande constructie te configureren met een mechanisme dat voetstappen het meest effectief zou omzetten in elektriciteit van de piëzo's .

Mechanisme van piëzo-mat elektriciteitsgenerator

Zoals we door onze eerdere studies hebben geleerd, een piëzo genereert mogelijk geen elektriciteit effectief tenzij het wordt geraakt of geraakt met een of andere kracht of schok, om precies te zijn, het slaan moet pittig zijn, om het maximale uit deze apparaten te halen.

Dat houdt in dat zacht persen van een piëzo niet voldoende zal zijn om deze apparaten optimaal aan te drijven, wat betekent dat alleen het indrukken van de piëzo-eenheid met je voeten niet zal helpen om er significant van te genereren.

Onthoud dat piëzo anders is dan een loadcel.

De piëzo-mat moet zijn uitgerust met een mechanisme dat zelfs een langzame voetstap in een pittige slag over de piëzo's ​

Na enig nadenken bedacht ik de volgende methode om een ​​piëzo-mat te implementeren die hopelijk het maximale uit de apparaten zou kunnen halen. Als u een betere oplossing heeft, kunt u deze gerust gebruiken.

Het onderstaande diagram toont het mechanisme dat bestaat uit een houten plank die in het midden is gedraaid en bedekt met een laag schuim of spons. Telkens wanneer iemand over het schuim stapt, kantelt de plank met een 'plof' waardoor er een aanzienlijke hoeveelheid trillingen over de hele plank ontstaat. Hetzelfde herhaalt zich wanneer de voetstap van het systeem wordt opgetild.

Piëzo-positionering

De positionering van de piëzo-assemblage is te zien in de bovenstaande afbeelding.

Het grijze gebied is de basis van de mat, het gelige gedeelte betekent dat de houten plank een centrale draaistang heeft, zodat deze soepel over beide kanten kan kantelen wanneer iemand erop stapt.

De hierboven besproken piëzo-samenstellen kunnen aan het onderoppervlak van de plank naar de rand toe worden bevestigd om een ​​maximale impact erop mogelijk te maken. De rand van de plank geeft de maximale impact dan het centrale scharnierende gedeelte, daarom is het raadzaam om de piëzo's zo dicht mogelijk bij de rand van de plank te plaatsen.

Het plakken van de Piezos vereist speciale zorg

Je kunt de piëzo's niet zomaar rechtstreeks op de aangegeven plank plakken, omdat dit de piëzo-beweging zou dempen, waardoor ze behoorlijk inefficiënt zijn.

De juiste methode zou zijn om ondermaatse gaten te slaan en de piëzo's eroverheen te plakken, zodat alleen de rand van de piëzo's contact kan maken met de plank terwijl hun centrale deel in de opening van de gaten hangt, zoals hieronder weergegeven

Zoals te zien is in het bovenstaande ontwerp, is de plank geponst met gaten die overeenkomen met het aantal piëzo's dat moet worden geplakt, een piëzo kan worden gezien bevestigd van onder de plank zodat alleen de gouden rand contact maakt met de plank terwijl de het resterende middengedeelte blijft afzijdig binnen de opening van het gat.

Deze methode van plakken zorgt voor de meest effectieve trillingsimpact op de piëzo's wanneer deze met iemands voetstap worden geraakt.

Verbetering van de voetstapkracht op de piëzo-matgenerator

In het bovenstaande gedeelte hebben we de techniek geleerd van een gedraaide plank geladen met de piëzo's om een ​​flip-flop-beweging af te dwingen in reactie op de voetstappen, zodat de plank een maximale trillingsimpact op de piëzo's veroorzaakt.

Het proces kan nog verder worden verbeterd door een magneet aan elk uiteinde van de plank toe te voegen, zoals hieronder weergegeven:

Zoals we kunnen zien, wordt een ijzeren spijker aan de onderkant van de plank ingebracht en een magneet op de onderste basis parallel aan de spijker, zodat wanneer de plank de neiging heeft om te kantelen als gevolg van een voetstap, de magneet meer aan de rand trekt snel naar de gekantelde zijde waardoor een versterkte 'klop'-impact op de relevante zijde ontstaat, wat op zijn beurt een gelijkwaardige hoeveelheid meer trillingsbelasting op de respectieve piëzo-assemblage veroorzaakt, waardoor een hogere elektriciteitsopwekking van hen wordt verzekerd.