شحن البطارية بدائرة بيزو مات

في هذا المنشور ، نتعلم طريقة للحصول على الكهرباء المجانية من بساط مدمج بيزو من خلال المشي عليها ، ومحاولة استكشاف كيفية استخدام هذه الطاقة لشحن بطارية صغيرة.

عادة ما يحمل جسم الإنسان كمية هائلة من الطاقة التي تضيع ببساطة في عملنا اليومي المعتاد. على سبيل المثال ، الطاقة على شكل حرارة من أجسامنا وسطح رأسنا ، والطاقة من خلال كل حركة نقوم بها أثناء الجلوس والعمل ، والنوم ، إلخ.

ومع ذلك ، فإن أكبر قدر من الطاقة يتم إهداره ببساطة هو أثناء المشي ، وهنا سنرى كيف يمكن الاستفادة من عملية المشي لدينا لتوليد الكهرباء باستخدام أجهزة بيزو ، في إحدى مقالاتي السابقة نشرت موضوعًا مشابهًا أوضح كيفية توليد الكهرباء من الأحذية باستخدام الملف اللولبي ، هنا سوف ندرس كيف يمكن استخدام بيزو لحصاد الكهرباء من خطىنا ، على الرغم من أن هذا المفهوم قد يكون أضعف بكثير مع مواصفاته وبالتالي غير فعال إلى حد كبير مع الأداء مقارنة بنظيره اللولبي.

قبل أن نبدأ في تطبيق بيزو لدائرة مولد الطاقة الحرة الخاصة بنا ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة ذلك مقدار الطاقة القصوى التي يمكن أن يولدها بيزو بالفعل عندما يتم الضغط على قدر محسن من الضغط.

إذا قمنا بتحليل معيار 27 ملم بيزو الجرس ، وجدنا أنه عندما يتم ضربه أو ضربه بحدة (دون إتلاف) فإنه قادر على توليد حوالي 1 إلى 3 فولت تيار مستمر ، والذي قد يكون قادرًا على إضاءة مصباح LED 5 مم بشكل ساطع. حسنًا ، هذا يبدو مثيرًا للإعجاب ، لكن ضرب النوع المناسب من القوة بالسرعة المناسبة وعلى المكان الصحيح هو أمر يبدو صعب التنفيذ. لا يزال من الممكن جعل هذه الأجهزة تعمل للغرض المقصود بشكل جيد ، مع بعض الجهود المخطط لها.

كما تمت مناقشته أعلاه ، قد يكون عنصر بيزو قادرًا على توليد ما يصل إلى 3 فولت ، ولكن قد يكون التيار (أمبير) أقل بكثير عند حوالي 10 إلى 20 مللي أمبير ، لذلك لتشغيل حمولة أكبر نسبيًا مثل شحن بطارية ، قد لا يكون هذا التيار كافيًا ونحن قد يتطلب عددًا كبيرًا من عناصر بيزو للعمل معًا لإنتاج كمية أكبر من التيار منها.

كيفية توصيل العديد من البيزو معًا لزيادة التيار

من أجل زيادة كمية التيار من دائرة مولد البيزو مات ، يصبح من الضروري ضمهم بشكل متوازٍ ، لأن الاتصال المتوازي يسبب إضافة التيار بينما يسمح التوصيل المتسلسل بإضافة الجهد.

لتنفيذ هذا يجب أن يتضمن كل بيزو منفصلة خاصة به وحدة مقوم الجسر كما هو موضح بالشكل التالي:

تُظهر الصورة بيزو طرفي بطول 27 مم في القاعدة ، وتمثل المنطقة ذات اللون الذهبي اللوحة المعدنية للبيزو بينما تمثل الدائرة البيضاء مادة بيزو المركزية الموضوعة على الصفيحة الذهبية.

فوق الجزء الأبيض من بيزو ، يمكننا أن نرى شريطًا عازلًا أسود عالقًا لتوفير منصة استراحة معزولة لمعدل الجسر المكون من 4 صمامات ثنائية BAS86 شوتكي (تظهر باللون الأحمر).

تم تجميع الجسر بإحكام على السطح المذكور أعلاه بقطع من الأسلاك النحاسية ، ويمكننا أن نرى اثنين منهم ينتهيان من التقاطعات المركزية لمعدل الجسر ، أحدهما ملحوم على الصفيحة الذهبية من بيزو بينما الآخر ملحوم على مادة بيزو بيضاء مركزية (كن حذرًا أثناء اللحام على السطح الأبيض لأنه دقيق جدًا وقد يتم تجريده بسهولة).

يتم إنهاء النهايتين الإيجابية والسلبية للجسر باستخدام أسلاك حمراء / سوداء ، وتحتاج هذه الأسلاك من كل مجموعة بيزو / جسر إلى الاتصال معًا. افترض أن لدينا 50 مجموعة بيزو من هذا القبيل ، ثم يجب أن تكون جميع الأسلاك الحمراء من التجميعات الخمسين متصلة ببعضها البعض ، وأن الأسلاك السوداء الخمسين متصلة ببعضها البعض.

قد يتم بعد ذلك توصيل هذه المفاصل السالبة / الموجبة الشائعة بمكثف إلكتروليتي ذو قيمة أعلى ، ثم إلى أطراف البطارية (+) (-) (للشحن).

يمكن أيضًا تأمين الثنائيات عن طريق وضع بضع قطرات من الغراء الفائق على كل من الثنائيات.

يمكنك أيضًا اختيار ثنائيات SMD لجعل الجسر مضغوطًا للغاية وخفيف الوزن.

هذا يختتم تجميع الجسر البيزو الذي يشرح كيفية توصيل البيزو بالتوازي لمضاعفة الناتج الحالي ، والآن دعنا نمضي قدمًا ونتعلم أفضل طريقة ممكنة لتكوين التجميع أعلاه بآلية من شأنها تحويل خطوات القدم بشكل أكثر فاعلية إلى كهرباء من البيزو .

آلية مولد الكهرباء بيزو مات

كما تعلمنا من خلال دراساتنا السابقة ، بيزو قد لا تولد الكهرباء بشكل فعال ما لم يتم ضربها أو ضربها بنوع من القوة أو النفض ، وللتحديد يجب أن يكون الضرب سريعًا ، من أجل إنتاج الحد الأقصى من هذه الأجهزة.

هذا يعني أن الضغط الناعم على بيزو لن يكون كافيًا لقيادة هذه الأجهزة على النحو الأمثل ، بمعنى أن الضغط على مجموعة بيزو بأقدامك لن يساعد في توليدها بشكل كبير.

تذكر أن بيزو يختلف عن خلية التحميل.

يجب أن تكون حصيرة بيزو مجهزة بآلية يجب أن تكون قادرة على تحويل خطوة القدم البطيئة إلى أ ضربة سريعة فوق البيزو .

بناءً على بعض التفكير ، ابتكرت الطريقة التالية لتنفيذ حصيرة بيزو نأمل أن تحقق أقصى قدر من الأجهزة. إذا كان لديك حل أفضل ، فلا تتردد في استخدامه بدلاً من هذا.

يوضح الرسم البياني أدناه الآلية التي تتكون من لوح خشبي محوري في المركز ومغطى بطبقة من الفوم أو الإسفنج. عندما يدوس شخص ما فوق الرغوة ، يميل اللوح مع 'ارتطام' يسبب اهتزازًا كبيرًا على اللوح الخشبي بأكمله. يتكرر نفس الشيء عند رفع خطوة القدم للنظام.

تحديد المواقع بيزو

يمكن رؤية موضع التجميع البيزو في الشكل أعلاه.

المنطقة الرمادية هي قاعدة مات ، القسم المصفر يشير إلى اللوح الخشبي الذي يحتوي على قضيب محوري مركزي بحيث يمكن أن يتقلب بسلاسة عبر أي من الجانبين عندما يخطو عليه الشخص.

يمكن تثبيت مجموعات بيزو التي تمت مناقشتها أعلاه على السطح السفلي من اللوح الخشبي باتجاه الحافة لإتاحة أقصى تأثير عليها. ستنتج حافة اللوح الحد الأقصى من التأثير عن المقطع المحوري المركزي ، لذلك يُنصح بتحريك البيزو في أقرب وقت ممكن من حافة اللوح الخشبي.

سيتطلب لصق Piezos رعاية خاصة

لا يمكنك ببساطة لصق البيزو مباشرة على اللوح الخشبي المشار إليه ، لأن القيام بذلك سيؤدي ببساطة إلى تثبيط حركة بيزو مما يجعلها غير فعالة تمامًا.

تتمثل الطريقة الصحيحة في عمل ثقوب صغيرة الحجم وإلصاق البيزو عبرها بحيث تكون حافة البيزو فقط قادرة على الاتصال باللوح الخشبي بينما يتدلى الجزء المركزي في فجوة الثقوب ، كما هو موضح أدناه

كما يتضح من التصميم أعلاه ، فإن اللوح مثقوب بفتحات تقابل عدد البيزو التي يجب أن تكون عالقة ، ويمكن رؤية بيزو واحد ثابتًا من أسفل اللوح الخشبي بحيث لا يتصل سوى حده الذهبي باللوح الخشبي بينما يبقى القسم المركزي المتبقي بمعزل داخل فجوة الفتحة.

تضمن طريقة الالتصاق هذه التأثير الاهتزازي الأكثر فاعلية على البيزو كلما اصطدم بخطوة شخص ما.

تعزيز قوة الخطوة على مولد حصيرة بيزو

في القسم أعلاه ، تعلمنا تقنية اللوح المحوري المحمّل بالبيزوز لفرض نوع من الحركة المتقلبة استجابةً لخطوات الأقدام ، بحيث يتسبب اللوح الخشبي في إحداث أقصى تأثير اهتزازي على البيزو.

يمكن تعزيز العملية بشكل أكبر عن طريق إضافة مغناطيس عبر طرفي اللوح الخشبي ، كما هو موضح أدناه:

كما نرى ، يتم إدخال مسمار حديدي عند الحافة السفلية من اللوح الخشبي ويتم وضع مغناطيس على القاعدة السفلية الموازية للظفر ، بحيث أنه كلما تميل اللوح الخشبي إلى الميل بسبب خطى القدم ، فإن المغناطيس يسحب الحافة أكثر سريعًا نحو الجانب المائل مما يتسبب في تأثير 'طرق' محسن على الجانب ذي الصلة ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الضغط الاهتزازي بمقدار مكافئ على مجموعة بيزو المعنية ، مما يضمن توليد كهرباء أعلى منها.