Piezo Mat Devresi ile Pil Şarj Etme

Bu yazıda, piezo gömülü bir mattan üzerinde yürüyerek bedava elektrik elde etmenin bir yöntemini öğreniyoruz ve bu enerjinin küçük bir pili şarj etmek için nasıl kullanılabileceğini araştırmaya çalışıyoruz.

Normalde bir insan vücudu, normal günlük işlerimizde boşa harcanan büyük miktarda enerji taşır. Örneğin vücudumuzdan ve baş yüzeyimizden gelen ısı şeklinde enerji, otururken ve çalışırken, uyurken her hareketimizdeki enerji vb.

Bununla birlikte, boşa harcanan en büyük enerji miktarı yürürken olur.Burada yürüyüş sürecimizin piezo cihazları kullanarak elektrik üretmek için nasıl kullanılabileceğini göreceğiz Daha önceki makalelerimden birinde, açıklayan benzer bir konu yayınladım. bir solenoid kullanarak ayakkabılardan nasıl elektrik üretilir Burada, bir piezonun ayak izlerimizden elektrik toplamak için nasıl kullanılabileceğini inceleyeceğiz, ancak bu konsept özellikleri açısından çok daha zayıf olabilir ve bu nedenle solenoid muadili ile karşılaştırıldığında performans açısından çok verimsiz olabilir.

Ayak basamağıyla etkinleştirilen serbest enerji jeneratör devremiz için bir piezo uygulamaya başlamadan önce, bilmek ilginç olurdu bir piezo gerçekte ne kadar maksimum güç üretebilir Optimize edilmiş miktarda baskı uygulandığında.

Bir standardı analiz edersek 27 mm buzzer piezo , keskin bir şekilde vurulduğunda veya vurulduğunda (hasar vermeden) yaklaşık 1 ila 3V DC üretebildiğini ve bunun 5 mm'lik bir LED'i parlak bir şekilde aydınlatabileceğini gördük. Bu etkileyici görünüyor, ancak doğru türdeki kuvveti doğru hızda ve doğru noktada vurmak, uygulaması zor görünen bir şey. Yine de, bu cihazların, planlı bir çaba ile, amaçlanan amaç için makul ölçüde iyi çalışmasını sağlamak mümkün olabilir.

Yukarıda tartışıldığı gibi, bir piezo elemanı 3V'a kadar üretebilir, ancak akım (amper) yaklaşık 10 ila 20mA'da oldukça düşük olabilir, bu nedenle, bir bataryayı şarj etmek gibi nispeten daha büyük bir yükü çalıştırmak için bu akım yeterli olmayabilir ve biz onlardan daha yüksek miktarda akım üretmek için çok sayıda piezo elementinin birlikte çalışmasını gerektirebilir.

Akımı artırmak için birden fazla piezoyu birbirine bağlama

Bir piezo mat jeneratör devresinden gelen akım miktarını artırmak için, paralel bağlantı akım eklemeye neden olurken seri bağlantı voltaj eklemeye izin verdiğinden, bunları paralel olarak birleştirmek zorunlu hale gelir.

Bunu uygulamak için her piezo kendi ayrı köprü doğrultucu ünitesi aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:

Resim tabanda 27 mm iki uçlu piezo gösterir, altın renkli alan piezo'nun metal plakasını temsil ederken beyaz daire altın plaka üzerine yerleştirilmiş merkezi piezo malzemesini temsil eder.

Piezonun beyaz kısmı üzerinde, köprü doğrultucu için 4 x BAS86 Schottky diyottan (kırmızı renkle gösterilmiştir) oluşan yalıtımlı bir dinlenme platformu sağlamak için yapıştırılmış siyah bir yalıtım bandı görebiliriz.

Köprü yukarıda belirtilen yüzeye bakır tel parçalarıyla sıkıca monte edilmiştir, bunlardan ikisinin köprü doğrultucunun merkezi bağlantı noktalarında sonlandığını, biri piezonun altın plakasına lehimlendiğini, diğeri ise merkezi beyaz piezo malzemeye lehimlendiğini görebiliriz. (Beyaz yüzeyde lehim yaparken dikkatli olun çünkü oldukça hassastır ve kolayca soyulabilir).

Köprünün pozitif ve negatif uçları kırmızı / siyah teller kullanılarak sonlandırılır ve her bir piezo / köprü montajından gelen bu tellerin birbirine bağlanması gerekir. Yani 50 tane piezo tertibatımız olduğunu varsayalım, o zaman 50 tertibattan gelen tüm kırmızı kablolar birbirine bağlanmalı ve 50 siyah kablo birbirine bağlanmalıdır.

Bu ortak negatif / pozitif bağlantılar daha sonra daha yüksek değerli bir elektrolitik kondansatöre bağlanabilir ve ayrıca (+) (-) akü terminallerine (şarj için) bağlanabilir.

Diyotlar ayrıca, diyotların her birine birkaç damla süper yapıştırıcı uygulanarak sabitlenebilir.

Ayrıca köprüyü son derece kompakt ve hafif hale getirmek için SMD diyotları da tercih edebilirsiniz.

Bu, piezoların akım çıkışını çoğaltmak için paralel olarak nasıl bağlanacağını açıklayan piezo köprü montajını sonlandırıyor, şimdi ilerleyelim ve piezolardan ayak adımlarını en etkili şekilde elektriğe dönüştürecek bir mekanizma ile yukarıdaki montajı yapılandırmanın mümkün olan en iyi yöntemini öğrenelim. .

Piezo Mat Elektrik Jeneratör Mekanizması

Daha önceki çalışmalarımızdan öğrendiğimiz gibi, bir piezo elektrik üretmeyebilir Etkili bir şekilde vurulmadıkça veya bir tür kuvvet veya sarsıntıyla vurulmadıkça, bu cihazlardan maksimum değer elde etmek için kesin olarak vurma hızlı olmalıdır.

Bu, bir piezonun yumuşak bir şekilde bastırılması, bu cihazları en iyi şekilde çalıştırmak için yeterli olmayacağı anlamına gelir, yani sadece piezo düzeneğini ayaklarınızla bastırmanız, onlardan önemli ölçüde üretmeye yardımcı olmayacaktır.

Piezo'nun bir yük hücresinden farklı olduğunu unutmayın.

Piezo paspas, yavaş bir ayak adımını bile bir ayak basamağına dönüştürebilmesi gereken bir mekanizma ile donatılmalıdır. piezolara hızlı vuruş .

Biraz düşündükten sonra, cihazlardan maksimuma ulaşmayı umduğum bir piezo matı uygulamak için aşağıdaki yöntemi tasarladım. Daha iyi bir çözümünüz varsa, bunun yerine kullanmaktan çekinmeyin.

Aşağıdaki şema, merkezde döndürülen ve bir köpük veya sünger tabakası ile kaplanmış bir tahta tahtadan oluşan mekanizmayı göstermektedir. Biri köpüğün üzerine bastığında, tahta bir 'çarpma' ile eğilir ve tüm tahtada önemli miktarda titreşime neden olur. Ayak basamağı sistemden kaldırıldığında da aynı şey tekrarlanır.

Piezo Konumlandırma

Piezo tertibatının konumlandırılmasına yukarıdaki şekilde tanık olunabilir.

Gri alan, Mat tabanıdır, sarımsı bölüm, bir kişi üzerine bastığında, her iki taraftan da düzgün bir şekilde flip-flop yapabilmesi için, merkezi bir döner çubuğa sahip olan ahşap tahtayı belirtir.

Yukarıda tartışılan piezo tertibatları, tahtanın alt yüzeyinde, üzerlerinde maksimum etkiyi sağlamak için kenara doğru sabitlenebilir. Plank'ın kenarı, merkezi pivotal bölümden maksimum etkiyi üretecektir, bu nedenle piezoları, kalasın kenarına mümkün olduğunca yakın hareket ettirmeniz tavsiye edilir.

Piezoları Yapıştırmak Özel Bakım Gerektirir

Piezoları doğrudan belirtilen tahtaya yapıştıramazsınız, çünkü bunu yapmak piezo hareketini azaltarak onları oldukça verimsiz hale getirir.

Doğru yöntem, küçük boyutlu delikleri delmek ve piezoları üzerlerine yapıştırmaktır, öyle ki piezoların merkezi kısmı aşağıda gösterildiği gibi deliklerin boşluğunda asılıyken sadece piezoların kenarları tahta ile temas edebilir.

Yukarıdaki tasarımda görülebileceği gibi, tahta, sıkışması gereken piezo sayısına karşılık gelen deliklerle delinmiştir, tahtanın altından sabitlenmiş bir piezo görülebilir, öyle ki sadece altın kenarı tahta ile temas ederken kalan orta bölüm, delik boşluğu içinde uzak durur.

Bu yapıştırma yöntemi, birisinin ayak sesiyle vurulduğunda piezolar üzerinde en etkili titreşim etkisini sağlar.

Piezo mat jeneratöründe Ayak Sesi Kuvvetinin Geliştirilmesi

Yukarıdaki bölümde, ayak seslerine yanıt olarak bir flip flop türü hareketin uygulanması için piezolarla yüklenmiş bir pivotlanmış tahta tekniğini öğrendik, böylece tahta piezolar üzerinde maksimum titreşim etkisine neden oldu.

İşlem, aşağıda gösterildiği gibi, tahtanın her bir ucuna bir mıknatıs eklenerek daha da geliştirilebilir:

Gördüğümüz gibi, tahtanın alt kenarına bir demir çivi yerleştirilir ve çiviye paralel olarak alt tabana bir mıknatıs yerleştirilir, öyle ki tahta ayak basması nedeniyle eğilme eğiliminde olduğunda, mıknatıs kenarı daha fazla çeker. hızlı bir şekilde eğimli tarafa doğru, ilgili tarafta gelişmiş bir 'vuruntu' etkisine neden olur ve bu da ilgili piezo tertibatında eşdeğer miktarda daha fazla titreşim gerilmesine neden olur ve bunlardan daha yüksek elektrik üretimi sağlar.