Laden des Akkus mit Piezomattenschaltung

In diesem Beitrag lernen wir eine Methode, um freien Strom aus einer in Piezo eingebetteten Matte zu gewinnen, indem wir darauf gehen, und versuchen zu untersuchen, wie diese Energie zum Laden einer kleinen Batterie verwendet werden kann.

Normalerweise trägt ein menschlicher Körper eine große Menge an Energie, die bei unserer täglichen Arbeit einfach verschwendet wird. Zum Beispiel Energie in Form von Wärme von unserer Körper- und Kopfoberfläche, Energie durch jede Bewegung, während wir sitzen und arbeiten, schlafen usw.

Die größte Menge an Energie, die einfach verschwendet wird, ist jedoch beim Gehen. Hier werden wir sehen, wie unser Gehprozess zur Stromerzeugung mit Piezo-Geräten genutzt werden kann. In einem meiner früheren Artikel habe ich ein ähnliches Thema veröffentlicht, das erklärt wurde wie man mit einem Magneten Strom aus Schuhen erzeugt Hier werden wir untersuchen, wie ein Piezo zum Ernten von Elektrizität aus unseren Fußstapfen verwendet werden kann, obwohl dieses Konzept mit seinen Spezifikationen viel schwächer und daher mit der Leistung im Vergleich zu seinem Solenoid-Gegenstück viel ineffizienter sein könnte.

Bevor wir beginnen, einen Piezo für unsere Fußschritt-aktivierte Generatorschaltung für freie Energie anzuwenden, wäre es interessant zu wissen Wie viel maximale Leistung kann ein Piezo tatsächlich erzeugen? wenn ein optimierter Druck darauf ausgeübt wird.

Wenn wir einen Standard analysieren 27mm Summer Piezo ,, Wir stellen fest, dass es bei einem Treffer oder einem scharfen Schlag (ohne Beschädigung) etwa 1 bis 3 V Gleichstrom erzeugen kann, wodurch möglicherweise eine 5-mm-LED hell beleuchtet wird. Nun, das sieht beeindruckend aus, aber es scheint schwierig zu sein, die richtige Kraft mit der richtigen Geschwindigkeit und über der richtigen Stelle zu treffen. Dennoch kann es mit einigen geplanten Anstrengungen möglich sein, diese Geräte für den beabsichtigten Zweck einigermaßen gut funktionsfähig zu machen.

Wie oben erläutert, kann ein Piezoelement möglicherweise bis zu 3 V erzeugen, aber der Strom (Ampere) kann bei etwa 10 bis 20 mA erheblich geringer sein. Daher reicht dieser Strom möglicherweise nicht aus, um eine relativ größere Last wie das Laden einer Batterie zu betreiben, und wir Möglicherweise müssen viele Piezoelemente zusammenarbeiten, um daraus eine höhere Strommenge zu erzeugen.

So verbinden Sie mehrere Piezos miteinander, um den Strom zu erhöhen

Um die Strommenge von einer Piezomattengeneratorschaltung zu erhöhen, ist es unbedingt erforderlich, sie parallel zu verbinden, da eine Parallelschaltung eine Stromaddition bewirkt, während eine Reihenschaltung eine Spannungsaddition ermöglicht.

Um dies zu implementieren, muss jeder Piezo einen eigenen enthalten Brückengleichrichtereinheit , wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Das Bild zeigt einen 27-mm-Piezo mit zwei Anschlüssen an der Basis. Der goldfarbene Bereich repräsentiert die Metallplatte des Piezos, während der weiße Kreis das zentrale Piezomaterial darstellt, das auf der goldenen Platte abgelegt ist.

Über dem weißen Teil des Piezos ist ein schwarzes Isolierband zu sehen, das eine isolierte Ruheplattform für den Brückengleichrichter bietet, der aus 4 BAS86-Schottky-Dioden besteht (rote Farbe).

Die Brücke ist fest mit Kupferdrähten auf der oben genannten Oberfläche montiert. Zwei von ihnen enden an den zentralen Übergängen des Brückengleichrichters, von denen einer auf die goldene Platte des Piezos gelötet und der andere auf das zentrale weiße Piezomaterial gelötet ist (Seien Sie vorsichtig beim Löten auf der weißen Oberfläche, da diese sehr empfindlich ist und leicht entfernt werden kann.)

Das positive und das negative Ende der Brücke werden mit rot / schwarzen Drähten abgeschlossen, und diese Drähte von jeder der Piezo / Brücken-Baugruppen müssen miteinander verbunden werden. Das heißt, wir haben 50 solcher Piezo-Baugruppen, dann sollten alle roten Drähte der 50 Baugruppen miteinander verbunden und die 50 schwarzen Drähte miteinander verbunden werden.

Diese gemeinsamen negativen / positiven Verbindungen können dann an einen höherwertigen Elektrolytkondensator und weiter an die (+) (-) Batterieklemmen (zum Laden) angeschlossen werden.

Die Dioden können zusätzlich durch Aufbringen einiger Tropfen Sekundenkleber auf jede der Dioden gesichert werden.

Sie können sich auch für SMD-Dioden entscheiden, um die Brücke extrem kompakt und leicht zu machen.

Damit ist die Piezobrückenbaugruppe abgeschlossen, in der erläutert wird, wie die Piezos parallel geschaltet werden, um die Stromausgabe zu multiplizieren. Lassen Sie uns nun fortfahren und die bestmögliche Methode zum Konfigurieren der obigen Baugruppe mit einem Mechanismus erlernen, der Fußschritte aus den Piezos am effektivsten in Elektrizität umwandelt .

Piezo Mat Stromerzeugungsmechanismus

Wie wir durch unsere früheren Studien gelernt haben, ein Piezo möglicherweise keinen Strom erzeugen effektiv, es sei denn, es wird mit irgendeiner Kraft oder einem Ruck getroffen oder getroffen, um genau zu sein, sollte das Schlagen bissig sein, um das Maximum aus diesen Geräten zu erzeugen.

Dies bedeutet, dass ein sanftes Drücken eines Piezos nicht ausreicht, um diese Geräte optimal anzutreiben. Wenn Sie also nur mit den Füßen auf die Piezo-Baugruppe drücken, können Sie nicht wesentlich daraus erzeugen.

Denken Sie daran, Piezo unterscheidet sich von einer Wägezelle.

Die Piezomatte sollte mit einem Mechanismus ausgestattet sein, der in der Lage sein muss, auch einen langsamen Fußschritt in einen umzuwandeln bissiger Schlag über die Piezos .

Nach einigem Überlegen habe ich die folgende Methode entwickelt, um eine Piezomatte zu implementieren, die hoffentlich das Maximum aus den Geräten herausholen kann. Wenn Sie eine bessere Lösung haben, können Sie diese auch verwenden.

Das folgende Diagramm zeigt den Mechanismus, der aus einer in der Mitte schwenkbaren Holzplanke besteht, die mit einer Schaum- oder Schwammschicht bedeckt ist. Immer wenn jemand über den Schaum tritt, kippt die Diele mit einem dumpfen Schlag, was zu erheblichen Vibrationen auf der gesamten Diele führt. Das gleiche wiederholt sich, wenn der Fußschritt vom System angehoben wird.

Piezo-Positionierung

Die Positionierung der Piezoanordnung ist in der obigen Abbildung zu sehen.

Der graue Bereich ist die Mattenbasis, der gelbliche Abschnitt kennzeichnet die Holzplanke mit einer zentralen Schwenkstange, so dass sie bei jedem Betreten einer Person reibungslos über beide Seiten kippen kann.

Die oben diskutierten Piezoanordnungen können an der Unterseite der Diele in Richtung der Kante befestigt werden, um einen maximalen Aufprall auf sie zu ermöglichen. Die Kante der Diele erzeugt den maximalen Aufprall als der zentrale Schwenkabschnitt. Daher ist es ratsam, die Piezos so nah wie möglich an die Kante der Diele zu bewegen.

Das Aufkleben der Piezos erfordert besondere Sorgfalt

Sie können die Piezos nicht einfach direkt auf die angegebene Diele kleben, da dies die Piezobewegung einfach dämpfen und sie ziemlich ineffizient machen würde.

Die richtige Methode wäre, untergroße Löcher zu stanzen und die Piezos so darüber zu kleben, dass nur der Rand der Piezos Kontakt mit der Diele aufnehmen kann, während ihr zentraler Teil im Spalt der Löcher hängt, wie unten gezeigt

Wie in der obigen Konstruktion zu sehen ist, ist die Diele mit Löchern gestanzt, die der Anzahl der zu klebenden Piezos entsprechen. Ein Piezo ist unter der Diele so zu sehen, dass nur sein goldener Rand die Diele berührt, während die Der verbleibende Mittelteil bleibt innerhalb des Lochspaltes fern.

Diese Methode des Klebens gewährleistet die effektivste Vibrationswirkung auf die Piezos, wenn sie mit dem Schritt einer Person getroffen werden.

Verbesserung der Schrittkraft am Piezomattengenerator

Im obigen Abschnitt haben wir die Technik einer schwenkbaren Planke gelernt, die mit den Piezos beladen ist, um eine Flip-Flop-Bewegung als Reaktion auf die Schritte zu erzwingen, so dass die Planke eine maximale Vibrationswirkung auf die Piezos verursacht.

Der Prozess könnte noch weiter verbessert werden, indem an jedem Ende der Diele ein Magnet angebracht wird, wie unten gezeigt:

Wie wir sehen können, wird ein Eisennagel an der Unterkante der Diele eingeführt und ein Magnet auf der unteren Basis parallel zum Nagel platziert, so dass der Magnet die Kante stärker zieht, wenn die Diele aufgrund eines Fußtritts zum Kippen neigt schnell in Richtung der geneigten Seite, was einen verstärkten 'Klopf' -Aufprall auf die relevante Seite verursacht, was wiederum eine äquivalente Menge mehr Vibrationsbelastung auf die jeweilige Piezoanordnung verursacht, wodurch eine höhere Stromerzeugung von diesen sichergestellt wird.