En aquesta publicació aprenem un mètode per collir electricitat gratuïta a partir d’una estora piezo incorporada caminant-hi i intentem investigar com es pot utilitzar aquesta energia per carregar una bateria petita.
Normalment, un cos humà transporta una gran quantitat d’energia que simplement es malgasta en el nostre dia a dia habitual. Per exemple, energia en forma de calor del nostre cos i la superfície del cap, energia a través de cada moviment mentre ens asseiem i treballem, dormim, etc.
No obstant això, la major quantitat d’energia que simplement es malgasta és mentre es camina. Aquí veurem com es pot utilitzar el nostre procés de caminar per generar electricitat mitjançant dispositius piezoelèctrics. En un dels meus articles anteriors vaig publicar un tema similar que explicava com generar electricitat a partir de sabates mitjançant un solenoide , aquí estudiarem com es pot utilitzar un piezo per recollir electricitat dels nostres passos, tot i que aquest concepte podria ser molt més feble amb les seves especificacions i, per tant, molt ineficient amb el rendiment en comparació amb el seu homòleg solenoide.
Abans de començar a aplicar un piezo per al nostre circuit de generador d’energia lliure activat a peu, seria interessant saber-ho quanta potència màxima pot generar realment un piezo quan es produeix una pressió optimitzada sobre ella.
Si analitzem un estàndard Zumbador piezo 27mm ,, Trobem que quan es colpeja o colpeja bruscament (sense danyar-lo) és capaç de generar al voltant d'1 a 3 V CC, que pot ser capaç d'il·luminar un LED de 5 mm de manera intensa. Bé, això sembla impressionant, tot i que és difícil d’executar copejar el tipus de força adequat a la velocitat adequada i sobre el lloc adequat. Tot i així, pot ser factible fer funcionar raonablement bé aquests dispositius amb l’objectiu previst, amb algun esforç previst.
Com hem comentat anteriorment, un element piezo pot ser capaç de generar fins a 3 V, però el corrent (amplificador) pot ser bastant inferior a uns 10 a 20 mA, per tant, per operar una càrrega relativament més gran, com carregar una bateria, aquest corrent podria no ser suficient i pot requerir un gran nombre d'elements piezoelèctrics per treballar junts per produir una major quantitat de corrent a partir d'ells.
Com connectar diversos piezos junts per augmentar el corrent
Per tal d'augmentar la quantitat de corrent d'un circuit generador de matrius piezoelèctriques, és imprescindible unir-los en paral·lel, ja que la connexió paral·lela provoca l'addició de corrent mentre que la connexió en sèrie permet l'addició de voltatge.
Per implementar-ho, cada piezo ha d'incloure el seu propi document unitat rectificadora de pont , tal com es mostra a la figura següent:
La imatge mostra un piezo de 27 mm de dos terminals a la base, la zona de color daurat representa la placa metàl·lica del piezo, mentre que el cercle blanc representa el material piezo central situat sobre la placa daurada.
Sobre la porció blanca del piezoelèctric podem veure una cinta aïllant negra enganxada per proporcionar una plataforma de repòs aïllada per al rectificador de pont que es compon de 4 x díodes BAS86 Schottky (mostrat en color vermell).
El pont està muntat fermament a la superfície esmentada amb trossos de cables de coure, podem veure que dos acaben des de les unions centrals del rectificador de pont, un soldat sobre la placa daurada del piezo mentre l’altre soldat sobre el material piezo blanc central (aneu amb compte mentre soldeu a la superfície blanca, ja que és força delicat i es pot desprendre fàcilment).
Els extrems positius i negatius del pont s’acaben utilitzant cables vermells / negres, i aquests cables de cadascun dels conjunts piezo / pont han d’estar connectats entre si. És a dir, suposem que tenim 50 conjunts piezoelèctrics d’aquest tipus, llavors tots els cables vermells dels 50 conjunts haurien d’estar units i els 50 cables negres units.
Aquestes juntes negatives / positives comunes es poden connectar a un condensador electrolític de valor superior i més endavant als terminals de la bateria (+) (-) (per carregar-se).
Es poden assegurar addicionalment els díodes aplicant unes gotes de súper cola a cadascun dels díodes.
També podeu optar per díodes SMD per fer que el pont sigui extremadament compacte i lleuger.
D’aquesta manera es conclou el conjunt del pont piezo que explica com connectar els piezos en paral·lel per multiplicar la sortida de corrent, ara anem a avançar i aprenem el millor mètode possible per configurar el conjunt anterior amb un mecanisme que converteixi de manera més eficaç els passos dels peus en electricitat dels piezos. .
Mecanisme de generador d’electricitat Piezo Mat
Tal com vam saber a través dels nostres estudis anteriors, un piezo pot no generar electricitat efectivament, tret que sigui copejat o copejat amb algun tipus de força o embolic, per precisar, el cop ha de ser ràpid, per tal de produir el màxim a partir d'aquests dispositius.
Això implica una premsada suau d'un piezo no serà suficient per conduir aquests dispositius de manera òptima, és a dir, només prement el conjunt piezo amb els peus no ajudarà a generar-ne significativament.
Recordeu que el piezo és diferent d’una cel·la de càrrega.
L'estora piezoelèctrica hauria d'estar equipada amb un mecanisme que ha de ser capaç de convertir fins i tot un pas lent en un vaga ràpida sobre els piezos .
Després d’haver-ho pensat, vaig idear el següent mètode per implementar una estora piezo que, amb sort, seria capaç d’aconseguir el màxim dels dispositius. Si teniu una solució millor, podeu utilitzar-la en lloc d'aquesta.
El diagrama següent mostra el mecanisme que consisteix en una planxa de fusta pivotada al centre i coberta amb una capa d’escuma o esponja. Sempre que algú trepitja l’escuma, el tauló s’inclina amb un «batec» que provoca una quantitat significativa de vibració a tot el tauler. El mateix es repeteix quan s'eleva el pas del sistema.
Posicionament piezoelèctric
El posicionament del conjunt piezoelèctric es pot veure a la figura anterior.
La zona grisa és la base Mat, la secció groguenca significa que el tauló de fusta té una vareta central pivotant de manera que pugui xapar suaument pels dos costats sempre que una persona la trepitgi.
Els conjunts piezoelèctrics comentats anteriorment es poden fixar a la superfície inferior del tauló cap a la vora per permetre el màxim impacte sobre ells. La vora del tauler produirà el màxim impacte que la secció central pivotant, per tant, és aconsellable moure els peixos el més a prop possible de la vora del tauler.
Enganxar els Piezos requerirà una atenció especial
No podeu simplement enganxar els piezos directament al taulell indicat, perquè fer-ho simplement amortiria el moviment del piezo i els tornaria força ineficients.
El mètode adequat seria perforar forats de dimensions reduïdes i enganxar-hi els piezos de manera que només la vora dels piezos sigui capaç de posar-se en contacte amb el tauler mentre la seva part central penja a la bretxa dels forats, com es mostra a continuació.
Com es pot veure al disseny anterior, el tauler es perfora amb forats que corresponen al nombre de peços que cal enganxar, es pot veure un piezo fixat sota el tauler de manera que només la seva vora daurada entra en contacte amb el tauler mentre la secció central restant es manté allunyada dins del forat.
Aquest mètode d’enganxar garanteix l’impacte vibracional més eficaç sobre els peixos sempre que es colpeja amb els passos d’algú.
Millora de la força del pas al generador d'estorzo piezoelèctric
A la secció anterior vam aprendre la tècnica d’un tauló pivotat carregat amb els piezos per aplicar un tipus de moviment de xancletes en resposta als passos, de manera que el tauler provoca el màxim impacte vibracional sobre els piezos.
El procés es podria millorar encara més afegint un imant a tots els extrems del tauler, com es mostra a continuació:
Com podem veure, s’introdueix un clau de ferro a la vora inferior del tauló i es posa un imant a la base inferior paral·lel a l’ungla, de manera que cada vegada que el tauler tendeix a inclinar-se a causa d’un pas del peu, l’imant estira més la vora ràpidament cap al costat inclinat provocant un impacte 'impactant' millorat al costat pertinent, que al seu torn provoca una quantitat equivalent de tensió vibracional en el conjunt piezo respectiu, garantint una major generació d'electricitat a partir d'ells.
Anterior: Circuit de governador de velocitat del motor electrònic Següent: Com construir un assecador de roba senzill per a la temporada de pluges
