טעינת סוללה עם מעגל מחצלת פייזו

בפוסט זה אנו לומדים שיטה לקצור חשמל חופשי ממזרן משובץ בפיזו על ידי הליכה עליו, ומנסים לחקור כיצד ניתן להשתמש באנרגיה זו להטענת סוללה קטנה.

בדרך כלל גוף אנושי נושא כמות עצומה של אנרגיה אשר פשוט מתבזבזת בעבודה השוטפת שלנו. לדוגמא אנרגיה בצורת חום מגופנו וממשטח הראש שלנו, אנרגיה דרך כל תנועה שלנו בזמן שאנחנו יושבים ועובדים, ישנים וכו '.

עם זאת הכמות הגדולה ביותר של אנרגיה שפשוט מבוזבזת היא בזמן ההליכה. כאן נראה כיצד ניתן להשתמש בתהליך ההליכה שלנו לייצור חשמל באמצעות מכשירי piezo. באחד המאמרים הקודמים שלי פרסמתי נושא דומה שהסביר. כיצד לייצר חשמל מנעליים באמצעות סולנואיד , כאן נלמד כיצד ניתן להשתמש בפיזו לקצירת חשמל בעקבותינו, אם כי מושג זה יכול להיות חלש בהרבה במפרט שלו ולכן לא יעיל הרבה יותר עם הביצועים בהשוואה לעמיתו הסולנואיד.

לפני שנתחיל למרוח פיזו למעגל מחולל אנרגיה חופשית המופעל ברגל שלנו, יהיה מעניין לדעת כמה כוח מרבי יכול פיזו לייצר בפועל כשמופעל עליו כמות אופטימלית של לחץ.

אם אנו מנתחים תקן פייזו זמזם 27 מ'מ אנו מגלים שכאשר מכה או מכה חדה (מבלי לפגוע) הוא מסוגל לייצר סביב 1 עד 3 וולט DC, שעשוי להיות מסוגל להאיר נורית 5 מ'מ בצורה בהירה. ובכן זה נראה מרשים אולם מכה בכוח הנכון במהירות הנכונה ובמקום הנכון היא דבר שנראה קשה לביצוע. ובכל זאת יתכן ויהיה אפשרי לגרום למכשירים אלה לעבוד למטרה המיועדת בצורה סבירה, עם מאמץ מתוכנן כלשהו.

כפי שנדון לעיל, אלמנט פיזו מסוגל לייצר עד 3 וולט, אך הזרם (אמפר) עשוי להיות פחות או יותר בסביבות 10 עד 20mA, ולכן להפעלת עומס יחסית גדול כמו טעינת סוללה זרם זה לא יכול להספיק ואנחנו עשוי לדרוש מספר רב של אלמנטים של פיזו לעבוד יחד על מנת לייצר מהם כמות גבוהה יותר של זרם.

כיצד לחבר מספר פיצות יחד כדי להגדיל את הזרם

על מנת להגדיל את כמות הזרם ממעגל מחולל מחצלת פייזו, חובה להצטרף אליהם במקביל, מכיוון שחיבור מקביל גורם לתוספת זרם בעוד חיבור סדרתי מאפשר תוספת מתח.

כדי ליישם זאת על כל פיזו לכלול נפרד משלו יחידת מיישר גשר , כפי שמוצג באיור הבא:

התמונה מציגה פייזו סופני של 27 מ'מ בבסיס, האזור בצבע הזהוב מייצג את לוח המתכת של הפיזו ואילו העיגול הלבן מייצג את חומר הפיזו המרכזי המונח על לוח הזהב.

מעל החלק הלבן של הפיזו אנו יכולים לראות סרט בידוד שחור תקוע בכדי לספק פלטפורמת מנוחה מבודדת למיישר הגשר המורכב מ -4 דיודות BOT86 שוטקי (מוצג בצבע אדום).

הגשר מורכב היטב על המשטח שהוזכר לעיל עם פיסות חוטי נחושת, אנו יכולים לראות שניים מהם מסתיימים מהצמתים המרכזיים של מיישר הגשר, אחד מולחם על צלחת הזהב של הפיזו ואילו השני מולחם על חומר הפיזו הלבן המרכזי. (היזהר בזמן הלחמה על המשטח הלבן מכיוון שהוא עדין למדי ועלול להיפטר ממנו בקלות).

הקצוות החיוביים והשליליים של הגשר מסתיימים באמצעות חוטים אדומים / שחורים, וחוטים אלה מכל אחד ממכלול הפיזו / גשר צריכים להתחבר יחד. כלומר נניח שיש לנו 50 מכלולי פייזו כאלה, אז כל החוטים האדומים מ- 50 המכלולים צריכים להיות משותפים יחד, וחמישי החוטים השחורים יתחברו יחד.

מפרקים שליליים / חיוביים נפוצים אלה עשויים להיות מחוברים לקבל אלקטרוליטי בעל ערך גבוה יותר, ובהמשך למסופי הסוללה (+) (-) (לטעינה).

ניתן לאבטח את הדיודות בנוסף על ידי מריחת כמה טיפות דבק סופר על כל אחת מהדיודות.

ניתן גם לבחור בדיודות SMD על מנת להפוך את הגשר לקומפקטי וקל משקל במיוחד.

זה מסכם את מכלול גשר הפיזו שמסביר כיצד לחבר את הפיזואים במקביל להכפלת תפוקת הזרם, עכשיו בואו נתקדם ונלמד את השיטה הטובה ביותר האפשרית להגדרת התצורה של מכלול לעיל עם מנגנון שיהפוך בצורה יעילה ביותר מדרגות כף הרגל לחשמל .

מנגנון מחולל חשמל מחצלת פייזו

כפי שלמדנו דרך מחקרינו הקודמים, פיזו אולי לא מייצר חשמל ביעילות אלא אם כן הוא נפגע או נפגע באיזשהו כוח או אידיוט, אם לדייק, המכה צריכה להיות נמרצת, על מנת להפיק את המקסימום מהתקנים אלה.

זה מרמז על לחיצה רכה של פייזו לא תספיק בכדי להניע את המכשירים הללו בצורה אופטימלית, כלומר רק לחיצה על מכלול הפיזו בכפות הרגליים לא תעזור ליצור מהם באופן משמעותי.

זכור שפיזו שונה מתא עומס.

מזרן הפיזו צריך להיות מצויד במנגנון שחייב להיות מסוגל להמיר אפילו צעד רגל איטי ל- שביתה נמרצת מעל הפיזואים .

לאחר מחשבה תכננתי את השיטה הבאה להטמעת מחצלת פייזו שתקווה להשיג מקסימום מהתקנים. אם יש לך פתרון טוב יותר אתה יכול להרגיש חופשי להשתמש בו במקום זה.

התרשים שלהלן מציג את המנגנון המורכב מקרש עץ המונח במרכזו ומכוסה בשכבת קצף או ספוג. בכל פעם שמישהו צועד מעל הקצף, הקרש נוטה ב'דוד 'הגורם לרטט משמעותי על כל הקרש. אותו דבר חוזר כאשר מרימים את מדרגת כף הרגל מהמערכת.

מיצוב פיזו

ניתן לראות את המיקום של מכלול הפיזו באיור לעיל.

האזור האפור הוא בסיס המזרן, החלק הצהבהב מסמן לקרש העץ בעל מוט מרכזי מרכזי, כך שהוא יכול להתהפך בצורה חלקה משני הצדדים בכל פעם שאדם דורך עליו.

ניתן לקבע את מכלולי הפיזו שנדונו לעיל במשטח התחתון של הקרש לכיוון הקצה כדי לאפשר השפעה מרבית עליהם. קצה הקרש יפיק את ההשפעה המקסימאלית מאשר החלק המרכזי המרכזי, לכן מומלץ להזיז את הפיזו קרוב ככל האפשר לקצה הקרש.

הדבקת ה- Piezos תדרוש טיפול מיוחד

אתה לא יכול פשוט להדביק את הפיזואים ישירות על הקרש המצוין, כי פעולה זו פשוט תמעוך את תנועת הפיזו והופכת אותם ליעילים למדי.

השיטה הנכונה תהיה לנקב חורים נמוכים ולהדביק את הפיזואים עליהם כך שרק שפת הפיזות מסוגלים ליצור קשר עם הקרש בזמן שחלקם המרכזי תלוי בפער החורים, כמוצג להלן.

כפי שניתן לראות בתכנון שלעיל, הקרש מנוקב בחורים המתאימים למספר הפיזו שצריך לתקוע, ניתן לראות פיזו אחד קבוע מתחת לקרש כך שרק הגבול הזהוב שלו יוצר קשר עם הקרש ואילו החלק המרכזי הנותר נשאר מרוחק בתוך פער החור.

שיטת הדבקה זו מבטיחה את ההשפעה הרטטית היעילה ביותר על הפיזואים בכל פעם שהיא פוגעת בעקבות מישהו.

שיפור כוח הצעדים על מחולל מחצלת הפיזו

בחלק לעיל למדנו את הטכניקה של קרש מסתובב עמוס בפיזות לאכיפת תנועת כפכפים בתגובה לצעדים, כך שהקרש גורם להשפעה רטטית מרבית על הפיזו.

ניתן לשפר את התהליך עוד יותר על ידי הוספת מגנט על כל קצוות הקרש, כמוצג להלן:

כפי שאנו רואים, מסמר ברזל מוחדר בקצה התחתון של הקרש ומגנט מונח על הבסיס התחתון במקביל לציפורן, כך שבכל פעם שהקרש נוטה להטות עקב דריכה ברגל, המגנט מושך את הקצה יותר במהירות לכיוון הצד המוטה וגורם להשפעה 'דפיקה' משופרת על הצד הרלוונטי, מה שבתורו גורם ללחץ רטט שווה יותר על מכלול הפיזו המתאים, ומבטיח ייצור חשמל גבוה יותר מהם.