Lader batteri med Piezo Mat-krets

I dette innlegget lærer vi en metode for å høste gratis strøm fra en piezo innebygd matte ved å gå på den, og prøver å undersøke hvordan denne energien kan brukes til å lade et lite batteri.

Normalt bærer en menneskekropp en enorm mengde energi som bare blir bortkastet i vårt vanlige daglige arbeid. For eksempel energi i form av varme fra kropp og hodeoverflate, energi gjennom hver bevegelse mens vi sitter og jobber, sover osv.

Imidlertid er den største mengden energi som bare er bortkastet mens du går. Her vil vi se hvordan vandringsprosessen vår kan brukes til å generere strøm ved bruk av piezo-enheter. I en av mine tidligere artikler la jeg ut et lignende emne som forklarte hvordan man genererer strøm fra sko ved hjelp av en solenoid , her vil vi studere hvordan en piezo kan brukes til å høste elektrisitet fra våre fotspor, selv om dette konseptet kan være mye svakere med spesifikasjonene og derfor mye ineffektivt med ytelsen sammenlignet med dets magnetiske motstykke.

Før vi begynner å bruke en piezo på vår fotsteg-aktiverte krets for fri energigenerator, ville det være interessant å vite hvor mye maksimal kraft kan en piezo faktisk generere når en optimal trykkmengde blir truffet på den.

Hvis vi analyserer en standard 27mm summer piezo ,, Vi finner ut at når den treffes eller treffes kraftig (uten å skade), er den i stand til å generere rundt 1 til 3V DC, som kan være i stand til å lyse en 5 mm LED sterkt. Vel, det ser imponerende ut, men å slå den rette typen kraft i riktig hastighet og over riktig sted er noe som ser vanskelig ut å utføre. Det kan likevel være mulig å få disse enhetene til å fungere for det tiltenkte formålet rimelig bra, med en viss planlagt innsats.

Som diskutert ovenfor kan et piezo-element være i stand til å generere opptil 3V, men strømmen (amp) kan være ganske mindre på rundt 10 til 20mA, og derfor er det ikke nok å operere en relativt større belastning, for eksempel å lade et batteri, og vi kan kreve at mange piezo-elementer fungerer sammen for å produsere en høyere mengde strøm fra dem.

Hvordan koble flere piezoer sammen for å øke strømmen

For å øke mengden strøm fra en piezo matgenerator krets, blir det viktig å bli sammen med dem parallelt, siden parallell tilkobling forårsaker strømtilsetning mens seriekobling tillater spenningstilsetning.

For å implementere dette må hver piezo inneholde en egen separat bro likeretter enhet , som vist i følgende figur:

Bildet viser en 27 mm to terminal piezo ved basen, det gyldne fargede området representerer metallplaten til piezo mens den hvite sirkelen representerer det sentrale piezo-materialet lagt på den gyldne platen.

Over den hvite delen av piezo kan vi se et svart isolasjonstape som sitter fast for å gi en isolert hvileplattform for broensretteren som består av 4 x BAS86 Schottky-dioder (vist rød farge).

Broen er satt sammen på den ovennevnte overflaten med kobbertråder, vi kan se to av dem slutter fra de sentrale kryssene til broensretteren, en loddet på en gylden plate av piezo mens den andre loddet på det sentrale hvite piezo-materialet (vær forsiktig når du lodder på den hvite overflaten, da den er ganske delikat og lett kan bli fjernet fra).

De positive og negative endene av broen avsluttes ved hjelp av røde / svarte ledninger, og disse ledningene fra hver av piezo / broenheten må kobles sammen. Betydning anta at vi har 50 slike piezoenheter, så alle de røde ledningene fra de 50 samlingene skal være sammen, og de 50 svarte ledningene sammen.

Disse vanlige negative / positive skjøtene kan deretter kobles til en elektrolytisk kondensator med høyere verdi., Og videre til (+) (-) batteripolene (for lading).

Diodene kan i tillegg sikres ved å påføre noen dråper superlim på hver av diodene.

Du kan også velge SMD-dioder for å gjøre broen ekstremt kompakt og lett.

Dette avslutter piezo-broenheten som forklarer hvordan du kobler piezos parallelt for å multiplisere strømutgangen, la oss nå gå videre og lære den beste mulige metoden for å konfigurere ovennevnte montering med en mekanisme som mest effektivt kan konvertere fotsteg til elektrisitet fra piezos .

Piezo Mat Electricity Generator Mechanism

Som vi lærte gjennom våre tidligere studier, en piezo kan ikke generere strøm effektivt, med mindre det er truffet eller truffet med en slags kraft eller rykk, for å være presis, skal slående være snappy, for å produsere maksimalt fra disse enhetene.

Det innebærer at mykpressing av en piezo ikke vil være tilstrekkelig til å kjøre disse enhetene optimalt, det vil si at bare å trykke piezo-enheten med føttene, vil ikke bidra til å generere betydelig fra dem.

Husk at piezo er forskjellig fra en lastecelle.

Piezo-matten skal være utstyrt med en mekanisme som må være i stand til å konvertere til og med et sakte fotsteg til en snappy streik over piezos .

Etter noen tenkninger utviklet jeg følgende metode for å implementere en piezo-matte som forhåpentligvis ville være i stand til å oppnå maksimalt fra enhetene. Hvis du har en bedre løsning, kan du gjerne bruke den i stedet for dette.

Diagrammet nedenfor viser mekanismen som består av en treplank som er svingt i midten, og dekket med et lag med skum eller svamp. Hver gang noen går over skummet, vippes planken med et 'slag' og forårsaker en betydelig vibrasjon på hele planken. Det samme gjentas når fottrinnet løftes fra systemet.

Piezo Positioning

Piezo-monteringen kan sees i figuren ovenfor.

Det grå området er mattsokkelen, den gule delen betyr at treplanken har en sentral svingstang slik at den glatt kan vippes over begge sider når en person tråkker på den.

Piezoenhetene diskutert ovenfor kan festes på den nedre overflaten av planken mot kanten for å muliggjøre maksimal innvirkning på dem. Kanten av planken vil gi maksimal innvirkning enn den sentrale sentrale delen, derfor anbefales det å flytte piezoene så nær kanten av planken som mulig.

Det å stikke Piezos vil kreve spesiell forsiktighet

Du kan ikke bare stikke piezoene direkte på den angitte planken, fordi det bare ville dempe piezo-bevegelsen og gjøre dem ganske ineffektive.

Den riktige metoden vil være å slå hull i underdimensjonert størrelse og stikke piezos over dem slik at bare kanten på piezos er i stand til å komme i kontakt med planken mens deres sentrale del henger i hullet i hullet, som vist nedenfor

Som det fremgår av den ovennevnte utformingen, er planken stanset med hull som tilsvarer antall piezoer som trenger å bli sittende fast, en piezo kan sees fiksert fra under planken slik at bare den gyldne kanten får kontakt med planken mens gjenværende sentralseksjon holder seg fjernt innenfor hullgapet.

Denne metoden for å stikke sikrer den mest effektive vibrasjonspåvirkningen på piezos når den treffes med noen fotspor.

Forbedre fotsporskraften på piezomattegeneratoren

I avsnittet ovenfor lærte vi teknikken til en svingbar planke lastet med piezos for å håndheve en slags flip-flop bevegelse som svar på fotsporene, slik at planken forårsaker maksimal vibrasjonspåvirkning på piezos.

Prosessen kan forbedres ytterligere ved å legge til en magnet over hver ende av planken, som vist nedenfor:

Som vi kan se, settes en jernspiker inn i underkanten av planken, og en magnet plasseres på bunnbunnen parallelt med spikeren, slik at når planken har en tendens til å vippe på grunn av en fotstegning, trekker magneten kanten mer raskt mot den skråstilte siden og forårsaker en forbedret 'bankende' innvirkning på den aktuelle siden, noe som igjen medfører en tilsvarende mengde mer vibrasjonsspenning på den respektive piezoenheten, noe som sikrer en høyere strømproduksjon fra dem.