Ebben a bejegyzésben megtanulunk egy módszert, amellyel szabad áramot nyerhetünk egy piezo beágyazott szőnyegből, rajta járva, és megpróbáljuk megvizsgálni, hogyan lehet ezt az energiát felhasználni egy kis akkumulátor töltésére.
Normális esetben az emberi test hatalmas mennyiségű energiát hordoz, amely a mindennapi munkánk során egyszerűen feleslegessé válik. Például a test és a fej felszínéből származó hő, minden mozdulatunk energiája, miközben ülünk, dolgozunk, alszunk stb.
A legnagyobb mennyiségű, egyszerűen pazarolt energia járás közben jár. Itt meglátjuk, hogyan lehet a gyalogos folyamatunkat felhasználni villamos energia előállítására piezo eszközökkel. Korábbi cikkeim egyikében feltettem egy hasonló témát, amely elmagyarázta hogyan lehet villamos energiát előállítani cipőkből mágnesszelep segítségével , itt megvizsgáljuk, hogyan lehet piezo-t használni a villamos energia kinyerésére a lépteinkből, bár ez a koncepció a specifikációival sokkal gyengébb lehet, és ezért a teljesítmény szempontjából sokkal hatástalanabb, mint a mágnesszelep megfelelője.
Mielőtt elkezdenénk alkalmazni a piezo-t a talppal aktivált szabadenergia-generátor áramkörünkhöz, érdekes lenne tudni mekkora maximális teljesítményt tud egy piezo valóban létrehozni amikor optimalizált mennyiségű nyomás ér rá.
Ha elemezünk egy szabványt 27 mm-es hangjelző piezo ,, Megállapítottuk, hogy ha élesen elütötte vagy megütötte (sérülés nélkül), képes 1–3 V DC-t generálni, amely alkalmas lehet egy 5 mm-es LED világítására. Nos, ez lenyűgözőnek tűnik, ugyanakkor a megfelelő erőfeszítést a megfelelő sebességgel és a megfelelő pont felett éri el, amit nehéz végrehajtani. Mégis megvalósítható lehet, hogy ezeket az eszközöket a tervezett rendeltetésszerűen, bizonyos tervezett erőfeszítésekkel megfelelően működtessék.
A fentiekben tárgyalt AS piezoeleme képes akár 3 V-os áram létrehozására is, de az áramerősség (erősítő) meglehetősen kisebb lehet 10–20 mA körül, ezért egy viszonylag nagyobb terhelés működtetéséhez, például egy akkumulátor töltéséhez ez az áram nem lesz elegendő, és mi sokféle piezoelem együttes működésére lehet szükség, hogy nagyobb áramot termelhessen belőlük.
Hogyan lehet több piezót összekapcsolni az áram növelése érdekében?
A piezo szőnyeggenerátor áramköréből származó áram mennyiségének növelése érdekében elengedhetetlenül szükséges, hogy párhuzamosan csatlakozzunk hozzájuk, mivel a párhuzamos csatlakozás árammal jár, míg a soros csatlakozás lehetővé teszi a feszültség hozzáadását.
Ennek megvalósításához minden piezo-nak tartalmaznia kell saját külön-külön híd egyenirányító egység , a következő ábrán látható módon:
A képen egy 27 mm-es kétvégű piezo látható az alján, az arany színű terület a piezo fémlemezét, míg a fehér kör az aranylemezre fektetett központi piezo anyagot jelöli.
A piezo fehér része fölött egy fekete szigetelőszalag látható, amely egy 4 x BAS86 Schottky diódából álló (piros színnel jelölt) szigetelt pihenőplatformot képez a hídirányító számára.
A híd a fent említett felületen rézdrótdarabokkal van szilárdan összeszerelve, láthatjuk, hogy kettő a hídirányító középső csomópontjainál végződik, az egyiket a piezo aranylemezére forrasztják, míg a másikat a központi fehér piezoanyagra forrasztják. (legyen óvatos a forrasztáskor a fehér felületen, mivel az meglehetősen finom, és könnyen le lehet róla húzni).
A híd pozitív és negatív végét vörös / fekete huzalok vetik le, és ezeket a piezo / híd egységek vezetékeit össze kell kötni. Ez azt jelenti, hogy 50 ilyen piezo-szerelvényünk van, akkor az 50 szerelvény összes vörös vezetékének együtt kell lennie, és az 50 fekete vezetéknek össze kell kapcsolódnia.
Ezeket a közös negatív / pozitív ízületeket ezután egy nagyobb értékű elektrolit kondenzátorhoz lehet csatlakoztatni, majd tovább a (+) (-) akkumulátor pólusaihoz (töltéshez).
A diódák rögzíthetők néhány csepp szuper ragasztó felvitelével a diódák mindegyikére.
Az SMD diódák mellett is választhat, hogy a híd rendkívül kompakt és könnyű legyen.
Ezzel lezárul a piezo hídszerelvény, amely elmagyarázza, hogyan lehet a piezókat párhuzamosan összekapcsolni az áram kimenetének szorzása érdekében. Most lépjünk előre, és tanuljuk meg a lehető legjobb módszert a fenti szerelvény konfigurálásához egy olyan mechanizmussal, amely a legeredményesebben alakítja át a láblépéseket villamos energiává .
Piezo Mat elektromos áramfejlesztő mechanizmus
Ahogy korábbi tanulmányaink során megtudtuk, egy piezo lehet, hogy nem termel áramot hacsak nem ütik meg vagy ütik meg valamilyen erővel vagy bunkóval, pontosabban a sztrájknak csattanónak kell lennie, hogy ezekből az eszközökből a maximumot hozza ki.
Ez azt jelenti, hogy a piezo lágy nyomása nem lesz elegendő ahhoz, hogy ezeket az eszközöket optimálisan működtesse, vagyis ha a piezo szerelvényt lábbal nyomja meg, az nem segít jelentősen generálni belőlük.
Ne feledje, hogy a piezo különbözik a mérőcellától.
A piezo szőnyeget fel kell szerelni egy olyan mechanizmussal, amelynek képesnek kell lennie arra, hogy akár egy lassú láblépést is átalakítson a-ba frappáns sztrájk a piezók felett .
Némi gondolkodás után a következő módszert dolgoztam ki egy piezo szőnyeg megvalósítására, amely remélhetőleg képes maximálisan elérni az eszközöket. Ha van jobb megoldása, nyugodtan használhatja ezt helyett.
Az alábbi ábra azt a mechanizmust mutatja, amely egy közepén elfordított, hab- vagy szivacsréteggel borított fa deszkából áll. Amikor valaki átmegy a habon, a deszka „ütéssel” dől el, ami jelentős rezgést okoz az egész deszkán. Ugyanez megismétlődik, amikor a láblépcsőt felemelik a rendszerről.
Piezo pozicionálás
A piezo szerelvény pozícionálása a fenti ábrán látható.
A szürke terület a szőnyeg alapja, a sárgás rész a fa deszkát jelöli, amelynek központi forgórúdja van, hogy simán át lehajthassa mindkét oldalát, valahányszor rálép.
A fent tárgyalt piezo szerelvényeket a deszka alsó felületén lehet rögzíteni a szél felé, hogy a lehető legnagyobb hatást lehessen rájuk tenni. A Deszka széle éri el a legnagyobb ütést, mint a központi forgó szakasz, ezért ajánlatos a piezókat a lehető legközelebb mozgatni a deszka pereméhez.
A piezók felragasztása különös gondosságot igényel
Nem lehet egyszerűen a piezókat közvetlenül a jelzett deszkára ragasztani, mert ez egyszerűen csillapítaná a piezo mozgását, ami elég hatékonnyá tenné őket.
A helyes módszer az lenne, ha alulméretezett lyukakat lyukasztanának át és ráragasztanák a piezókat úgy, hogy csak a piezók pereme tudjon érintkezni a deszkával, miközben középső részük a lyukak résében lóg, az alábbiak szerint
Amint a fenti kiviteli alakból látható, a deszka lyukakkal van lyukasztva, amelyek megfelelnek a beragasztandó piezók számának, az egyik piezo látható a deszka alól rögzítve, úgy, hogy csak az arany szegélye érintkezik a deszkával, míg a a fennmaradó középső szakasz távol marad a lyukrésen belül.
Ez a ragasztási módszer biztosítja a leghatékonyabb vibrációs hatást a piezokra, valahányszor elütik valaki lépését.
A lépéserő növelése a piezo mat generátoron
A fenti részben megtanultuk a piezókkal megrakott deszka technikáját a flip-flop típusú mozgás végrehajtására a lépésekre reagálva, így a deszka maximális rezgési hatást vált ki a piezókra.
A folyamatot tovább lehetne javítani egy mágnes hozzáadásával a deszka mindkét végére az alábbiak szerint:
Mint láthatjuk, a deszka alsó szélére vasszöget helyeznek be, és az aljára egy, a szeggel párhuzamosan elhelyezett mágnest helyeznek el úgy, hogy valahányszor a deszka hajlamos megdőlni egy láb lépése miatt, a mágnes jobban meghúzza az élét gyorsan a billentett oldal felé, ami fokozott „kopogtató” hatást gyakorol az érintett oldalra, ami viszont ekvivalensen nagyobb rezgésfeszültséget okoz az adott piezo-szerelvényen, biztosítva ezzel a nagyobb áramtermelést belőlük.
Előző: Elektronikus motorfordulatszám-szabályozó áramkör Következő: Hogyan készítsünk egy egyszerű ruhaszárítót az esős évszakhoz
