Įkraunama baterija su „Piezo Mat“ grandine

Šiame įraše sužinome metodą, kaip iš pjezo įdėto kilimėlio surinkti nemokamą elektrą einant juo, ir pabandyti ištirti, kaip ši energija gali būti naudojama mažos baterijos įkrovimui.

Paprastai žmogaus kūnas neša didžiulį energijos kiekį, kuris paprasčiausiai eikvojamas kasdieniame mūsų darbe. Pavyzdžiui, energija šilumos pavidalu iš mūsų kūno ir galvos paviršiaus, energija per kiekvieną mūsų judesį sėdint ir dirbant, miegant ir pan.

Tačiau didžiausias energijos kiekis, kuris paprasčiausiai švaistomas, yra vaikščiojant. Čia pamatysime, kaip mūsų pėsčiųjų procesą galima panaudoti elektros energijai gaminti naudojant pjezo įtaisus. Viename iš savo ankstesnių straipsnių aš paskelbiau panašią temą, kurioje paaiškinta kaip generuoti elektrą iš batų naudojant solenoidą , čia mes ištirsime, kaip pjezo gali būti naudojamas renkant elektrą iš mūsų pėdsakų, nors ši sąvoka gali būti daug silpnesnė, atsižvelgiant į jos specifikacijas, todėl daug neefektyvi, palyginti su jo elektromagnetiniu kolega.

Prieš pradedant pjezo taikymą pėdomis įjungiamai laisvos energijos generatoriaus grandinei, būtų įdomu žinoti kiek maksimalios galios iš tikrųjų gali sukurti pjezo kai į jį patenka optimizuotas slėgio kiekis.

Jei analizuosime standartą 27 mm zuzerio pjezo ,, pastebime, kad smarkiai trenkdamas ar smogdamas (nepažeisdamas) jis sugeba generuoti maždaug 1–3 V nuolatinę srovę, kuri gali būti pajėgi ryškiai apšviesti 5 mm šviesos diodą. Puikiai atrodo, kad atrodo įspūdinga, tačiau, atrodo, kad jėgą reikiamu greičiu ir per reikiamą vietą atmušti. Vis dėlto gali būti įmanoma priversti šiuos įrenginius tinkamai veikti numatytam tikslui, įdėjus tam tikrų suplanuotų pastangų.

Aukščiau aptarta AS pjezo elementas gali sugeneruoti iki 3 V įtampą, tačiau srovė (stiprintuvas) gali būti gana mažesnė, esant maždaug 10–20 mA, todėl santykinai didesnei apkrovai, pavyzdžiui, akumuliatoriui įkrauti, šios srovės gali nepakakti ir mes gali prireikti daugybės pjezo elementų, kad jie veiktų kartu, kad iš jų gautų didesnį srovės kiekį.

Kaip sujungti kelis pjezus kartu padidinti srovę

Norint padidinti srovės kiekį iš pjezo kilimėlio generatoriaus grandinės, būtina juos jungti lygiagrečiai, nes lygiagretus sujungimas sukelia srovės pridėjimą, o nuoseklus jungimas leidžia įtampą.

Norėdami tai įgyvendinti, kiekvienas pjezo turi turėti atskirą tilto lygintuvo blokas , kaip parodyta šiame paveiksle:

Paveikslėlyje parodyta 27 mm dviejų gnybtų pjezo apačioje, aukso spalvos plotas žymi pjezo metalinę plokštelę, o baltas apskritimas - centrinę pjezo medžiagą, padėtą ​​ant auksinės plokštės.

Virš baltos pjezo dalies galime pamatyti juodą izoliacinę juostelę, įklijuotą, kad būtų užtikrinta izoliuota poilsio platforma tilto lygintuvui, kurį sudaro 4 x BAS86 Schottky diodai (parodyta raudona spalva).

Tiltas yra tvirtai sumontuotas ant minėto paviršiaus su varinių vielų gabalėliais, matome, kad du iš jų baigiasi nuo tilto lygintuvo centrinių sankryžų, vienas lituotas ant auksinės pjezo plokštės, o kitas - ant centrinės baltos pjezo medžiagos. (būkite atsargūs lituodami ant balto paviršiaus, nes jis yra gana subtilus ir gali lengvai atsikratyti).

Teigiamas ir neigiamas tilto galai nutraukiami naudojant raudonus / juodus laidus, ir šiuos laidus iš kiekvieno pjezo / tilto mazgo reikia sujungti. Tai reiškia, kad mes turime 50 tokių pjezo mazgų, tada visi raudoni laidai iš 50 mazgų turėtų būti sujungti kartu ir 50 juodų laidų.

Tada šie įprasti neigiami / teigiami sujungimai gali būti prijungti prie didesnės vertės elektrolitinio kondensatoriaus ir toliau prie (+) (-) akumuliatoriaus gnybtų (įkrovimui).

Diodai gali būti papildomai pritvirtinti ant kiekvieno diodo užlašinant kelis lašus superklijų.

Taip pat galite pasirinkti SMD diodus, kad tiltas būtų itin kompaktiškas ir lengvas.

Tai užbaigia pjezo tilto surinkimą, kuris paaiškina, kaip lygiagrečiai sujungti pjezus, kad padaugintų srovės išvestį, dabar eikime į priekį ir sužinokime geriausią įmanomo aukščiau minėto mazgo konfigūravimo metodą, kuris efektyviausiai paverstų pėdų žingsnius į pjezo elektrą .

„Piezo Mat“ elektros generatoriaus mechanizmas

Kaip sužinojome atlikdami ankstesnius tyrimus, pjezo gali negaminti elektros energijos veiksmingai, nebent jis būtų smogtas ar pataikytas kažkokia jėga ar trūkčiojimu, tiksliau, smūgis turėtų būti šmaikštus, kad iš šių prietaisų gautų maksimalų rezultatą.

Tai reiškia, kad minkštą pjezo paspaudimą nepakaks norint optimaliai valdyti šiuos įrenginius. Tai reiškia, kad paprasčiausiai paspaudus pjezo agregatą kojomis, iš jų nebus daug kuriama.

Atminkite, kad pjezo skiriasi nuo krūvio elemento.

Pjezo kilimėlyje turėtų būti įrengtas mechanizmas, kuris net lėtą pėdos laiptelį turi paversti a šmaikštus smūgis virš pjezo .

Kai pagalvojau, aš sugalvojau šį pjezo kilimėlio įdiegimo būdą, kuris, tikiuosi, galėtų pasiekti maksimalų iš prietaisų. Jei turite geresnį sprendimą, galite drąsiai jį naudoti vietoj šio.

Žemiau pateiktoje diagramoje parodytas mechanizmas, kurį sudaro medinė lenta, pasukta centre ir padengta putplasčio ar kempinės sluoksniu. Kai kas nors peržengia putplastį, lenta pakrypsta „smūgiu“, sukeldama didelę vibraciją visoje lentoje. Tas pats kartojasi, kai koja pakeliama iš sistemos.

Pjezo padėties nustatymas

Pjezo mazgo padėtį galima pamatyti aukščiau pateiktame paveiksle.

Pilka sritis yra kilimėlio pagrindas, gelsva dalis reiškia medinę lentą, turinčią centrinį šarnyrinį strypą, kad ji galėtų sklandžiai apversti bet kurią pusę, kai tik žmogus užliptų ant jos.

Aukščiau aptarti pjezo mazgai gali būti pritvirtinti prie apatinio lentos paviršiaus krašto link, kad būtų galima maksimaliai juos paveikti. Planko kraštas padarys maksimalų smūgį nei centrinė pagrindinė dalis, todėl patartina pjezus perkelti kuo arčiau lentos krašto.

Klijuojant pjezus reikės ypatingos priežiūros

Negalite paprasčiausiai klijuoti pjezų tiesiai ant nurodytos lentos, nes tai paprasčiausiai prislopintų pjezo judėjimą, todėl jie būtų gana neefektyvūs.

Teisingas būdas būtų perforuoti per mažas skylutes ir priklijuoti pjezus ant jų taip, kad tik pjezų kraštas galėtų susisiekti su lenta, o jų centrinė dalis pakibtų skylių tarpelyje, kaip parodyta žemiau

Kaip matyti iš pirmiau pateikto dizaino, lenta yra perforuota skylėmis, atitinkančiomis pjezų, kuriuos reikia įstrigti, skaičių, vieną pjezo galima matyti pritvirtintą iš lentos taip, kad tik jo auksinė kraštinė susisiektų su lenta, o likusi centrinė dalis lieka nuošalyje skylių tarpelyje.

Šis klijavimo būdas užtikrina efektyviausią vibracijos poveikį pjezams, kai jie pataiko į kieno nors žingsnį.

Pjezo kilimėlio generatoriaus žingsnio jėgos stiprinimas

Ankstesniame skyriuje mes sužinojome pasukamo lentos, pakrautos pjezais, techniką, kad būtų galima atlikti šoninį judesį, atsižvelgiant į pėdas, kad lenta sukeltų didžiausią vibracijos poveikį pjezams.

Procesą būtų galima dar labiau patobulinti, pridedant magnetą kiekviename lentos gale, kaip parodyta žemiau:

Kaip matome, apatiniame lentos krašte įkišamas geležinis vinis, o ant apatinio pagrindo lygiagrečiai vinys dedamas magnetas taip, kad kaskart, kai lenta linkusi pakrypti dėl kojos žingsnio, magnetas labiau traukia kraštą. greitai link pakreiptos pusės, sukeldamas didesnį „beldimąsi“ poveikį atitinkamai pusei, o tai savo ruožtu atitinkamam pjezo agregatui sukelia lygiavertį kiekį didesnio vibracinio įtempio, užtikrinančio didesnę iš jų pagamintą elektros energiją.