Mengisi Baterai dengan Sirkuit Piezo Mat

Dalam posting ini kami mempelajari metode untuk memanen listrik gratis dari tikar piezo yang tertanam dengan berjalan di atasnya, dan mencoba menyelidiki bagaimana energi ini dapat digunakan untuk mengisi daya baterai kecil.

Biasanya tubuh manusia membawa sejumlah besar energi yang terbuang sia-sia dalam pekerjaan sehari-hari kita. Misalnya energi berupa panas dari tubuh dan permukaan kepala kita, energi melalui setiap gerakan kita saat kita duduk dan bekerja, tidur dll.

Namun jumlah energi terbesar yang terbuang hanya saat berjalan, di sini kita akan melihat bagaimana proses berjalan kita dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik menggunakan perangkat piezo. Dalam salah satu artikel saya sebelumnya, saya memposting topik serupa yang menjelaskan cara menghasilkan listrik dari sepatu menggunakan solenoid , di sini kita akan mempelajari bagaimana piezo dapat digunakan untuk memanen listrik dari jejak kita, meskipun konsep ini bisa jadi jauh lebih lemah dengan spesifikasinya dan oleh karena itu jauh lebih tidak efisien dengan kinerja dibandingkan dengan rekan solenoidnya.

Sebelum kita mulai menerapkan piezo untuk rangkaian pembangkit energi bebas aktif langkah kaki kita, akan menarik untuk diketahui berapa banyak daya maksimum yang bisa dihasilkan oleh piezo ketika sejumlah tekanan yang dioptimalkan diberikan padanya.

Jika kita menganalisis standar Piezo buzzer 27mm ,, kami menemukan bahwa ketika dipukul atau dipukul dengan tajam (tanpa merusak) ia mampu menghasilkan sekitar 1 hingga 3V DC, yang mungkin mampu menerangi LED 5mm dengan terang. Nah yang terlihat mengesankan namun mencolok jenis gaya yang tepat pada kecepatan yang tepat dan di atas tempat yang tepat adalah sesuatu yang terlihat sulit untuk dilakukan. Tetap saja mungkin layak untuk membuat perangkat ini berfungsi untuk tujuan yang dimaksudkan dengan cukup baik, dengan beberapa upaya terencana.

Seperti dibahas di atas, elemen piezo mungkin mampu menghasilkan hingga 3V, tetapi arus (amp) mungkin sangat kurang sekitar 10 hingga 20mA, oleh karena itu untuk mengoperasikan beban yang relatif lebih besar seperti mengisi baterai, arus ini mungkin tidak cukup dan kami mungkin memerlukan banyak elemen piezo untuk bekerja sama untuk menghasilkan jumlah arus yang lebih tinggi darinya.

Bagaimana menghubungkan beberapa piezo bersama untuk meningkatkan arus

Untuk meningkatkan jumlah arus dari rangkaian generator piezo mat, menjadi penting untuk menggabungkannya secara paralel, karena koneksi paralel menyebabkan penambahan arus sedangkan koneksi seri memungkinkan penambahan tegangan.

Untuk mengimplementasikan ini setiap piezo harus menyertakannya sendiri-sendiri unit penyearah jembatan , seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar menunjukkan piezo dua terminal berukuran 27mm di bagian dasarnya, area berwarna emas mewakili pelat logam piezo sedangkan lingkaran putih mewakili bahan piezo pusat yang diletakkan di atas pelat emas.

Di atas bagian putih piezo kita dapat melihat pita isolasi hitam menempel untuk menyediakan platform peristirahatan terisolasi untuk penyearah jembatan yang terdiri dari dioda 4 x BAS86 Schottky (ditampilkan warna merah).

Jembatan dipasang dengan kuat pada permukaan yang disebutkan di atas dengan potongan-potongan kabel tembaga, kita dapat melihat dua di antaranya berakhir dari persimpangan pusat penyearah jembatan, satu disolder pada pelat emas piezo sementara yang lain disolder pada bahan piezo putih pusat (hati-hati saat menyolder pada permukaan putih karena cukup halus dan mudah lepas).

Ujung positif dan negatif jembatan diakhiri menggunakan kabel merah / hitam, dan kabel dari masing-masing rakitan piezo / jembatan ini perlu dihubungkan bersama. Artinya misalkan kita memiliki 50 rakitan piezo seperti itu, maka semua kabel merah dari 50 rakitan harus disatukan, dan 50 kabel hitam disatukan.

Sambungan negatif / positif umum ini kemudian dapat dihubungkan ke kapasitor elektrolitik bernilai lebih tinggi., Dan selanjutnya ke terminal baterai (+) (-) (untuk pengisian daya).

Dioda juga dapat diamankan dengan mengoleskan beberapa tetes lem super pada setiap dioda.

Anda juga dapat memilih dioda SMD untuk membuat jembatan sangat kompak dan ringan.

Ini menyimpulkan rakitan jembatan piezo yang menjelaskan cara menghubungkan piezo secara paralel untuk mengalikan keluaran arus, sekarang mari kita lanjutkan dan pelajari metode terbaik untuk mengkonfigurasi rakitan di atas dengan mekanisme yang paling efektif akan mengubah langkah kaki menjadi listrik dari piezos. .

Mekanisme Pembangkit Listrik Piezo Mat

Seperti yang kita pelajari melalui studi sebelumnya, piezo mungkin tidak menghasilkan listrik efektif kecuali jika dipukul atau dipukul dengan beberapa jenis kekuatan atau sentakan, tepatnya pukulan harus cepat, untuk menghasilkan yang maksimal dari perangkat ini.

Itu berarti menekan lembut piezo tidak akan cukup untuk menggerakkan perangkat ini secara optimal artinya hanya dengan menekan rakitan piezo dengan kaki Anda tidak akan membantu menghasilkan secara signifikan dari mereka.

Ingat piezo berbeda dari sel beban.

Alas piezo harus dilengkapi dengan mekanisme yang harus mampu mengubah bahkan langkah kaki yang lambat menjadi a pemogokan tajam di atas piezo .

Setelah beberapa pemikiran, saya menemukan metode berikut untuk menerapkan tikar piezo yang diharapkan dapat mencapai hasil maksimal dari perangkat. Jika Anda memiliki solusi yang lebih baik, Anda dapat merasa bebas untuk menggunakannya daripada ini.

Diagram di bawah ini menunjukkan mekanisme yang terdiri dari papan kayu yang diputar di tengah, dan ditutup dengan lapisan busa atau spons. Setiap kali seseorang melangkahi buih, papan akan miring dengan 'bunyi' yang menyebabkan getaran dalam jumlah yang signifikan pada seluruh papan. Hal yang sama diulangi saat langkah kaki diangkat dari sistem.

Piezo Positioning

Posisi perakitan piezo dapat disaksikan pada gambar di atas.

Area abu-abu adalah alas Mat, bagian kekuningan menandakan papan kayu yang memiliki batang penting di tengah sehingga dapat dengan mulus membalik di kedua sisi setiap kali seseorang menginjaknya.

Rakitan piezo yang dibahas di atas dapat dipasang di permukaan bawah papan ke arah tepi untuk memungkinkan dampak maksimum padanya. Tepi Papan akan menghasilkan benturan yang lebih maksimal daripada bagian yang sangat penting di tengah, oleh karena itu disarankan untuk memindahkan piezo sedekat mungkin ke tepi papan.

Menempel Piezo akan Membutuhkan Perawatan Khusus

Anda tidak bisa begitu saja menempelkan piezo langsung pada papan yang ditunjukkan, karena hal itu hanya akan meredam gerakan piezo sehingga tidak efisien.

Metode yang tepat adalah dengan membuat lubang berukuran kecil dan menempelkan piezo di atasnya sehingga hanya bagian tepi piezo yang dapat menyentuh papan sementara bagian tengahnya menggantung di celah lubang, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Seperti yang dapat dilihat pada desain di atas, papan dilubangi dengan lubang yang sesuai dengan jumlah piezo yang perlu ditancapkan, satu piezo dapat dilihat dipasang dari bawah papan sedemikian rupa sehingga hanya batas emasnya yang bersentuhan dengan papan sedangkan bagian tengah yang tersisa tetap berada di dalam celah lubang.

Metode pelekatan ini memastikan dampak getaran paling efektif pada piezo setiap kali terkena langkah kaki seseorang.

Meningkatkan Kekuatan Langkah Kaki pada generator alas piezo

Pada bagian di atas kita mempelajari teknik papan berporos yang diisi dengan piezos untuk memaksakan gerakan semacam flip flop sebagai respons terhadap langkah kaki, sehingga papan tersebut menyebabkan dampak getaran maksimum pada piezos.

Prosesnya dapat ditingkatkan lebih jauh dengan menambahkan magnet di setiap ujung papan, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Seperti yang bisa kita lihat, paku besi disisipkan di tepi bawah papan dan magnet ditempatkan di alas bawah sejajar dengan paku, sehingga setiap kali papan cenderung miring karena langkah kaki, magnet lebih menarik tepinya. dengan cepat menuju sisi miring yang menyebabkan peningkatan dampak 'ketukan' pada sisi yang relevan, yang pada gilirannya menyebabkan tekanan getaran yang lebih setara pada rakitan masing-masing piezo, memastikan pembangkitan listrik yang lebih tinggi dari mereka.