Carga de la batería con circuito Piezo Mat

Carga de la batería con circuito Piezo Mat

En esta publicación, aprendemos un método para recolectar electricidad gratis de una estera piezoeléctrica empotrada caminando sobre ella e intentamos investigar cómo se puede usar esta energía para cargar una batería pequeña.



Normalmente, un cuerpo humano transporta una gran cantidad de energía que simplemente se desperdicia en nuestro trabajo diario. Por ejemplo, energía en forma de calor de nuestro cuerpo y la superficie de la cabeza, energía a través de cada uno de nuestros movimientos mientras nos sentamos y trabajamos, dormimos, etc.

Sin embargo, la mayor cantidad de energía que simplemente se desperdicia es al caminar. Aquí veremos cómo se puede utilizar nuestro proceso de caminar para generar electricidad utilizando dispositivos piezoeléctricos. En uno de mis artículos anteriores publiqué un tema similar que explicaba cómo generar electricidad a partir de zapatos usando un solenoide , aquí estudiaremos cómo se puede usar un piezo para recolectar electricidad de nuestros pasos, aunque este concepto podría ser mucho más débil con sus especificaciones y, por lo tanto, mucho más ineficiente con el rendimiento en comparación con su contraparte de solenoide.





Antes de comenzar a aplicar un piezo para nuestro circuito generador de energía libre activado por pasos de pie, sería interesante saber ¿Cuánta potencia máxima puede generar realmente un piezo? cuando se le aplica una cantidad óptima de presión.

Si analizamos un estándar Zumbador piezoeléctrico de 27 mm ,, encontramos que cuando se golpea o golpea bruscamente (sin dañar) es capaz de generar alrededor de 1 a 3V DC, que puede ser capaz de iluminar brillantemente un LED de 5 mm. Bueno, eso se ve impresionante, sin embargo, golpear el tipo correcto de fuerza a la velocidad correcta y sobre el lugar correcto es algo que parece difícil de ejecutar. Aún así, puede ser factible hacer que estos dispositivos funcionen razonablemente bien para el propósito previsto, con algún esfuerzo planificado.



Como se discutió anteriormente, un elemento piezoeléctrico puede ser capaz de generar hasta 3 V, pero la corriente (amperios) puede ser bastante menor en alrededor de 10 a 20 mA, por lo tanto, para operar una carga relativamente más grande, como cargar una batería, esta corriente podría no ser suficiente y nosotros puede requerir una gran cantidad de elementos piezoeléctricos para trabajar juntos para producir una mayor cantidad de corriente a partir de ellos.

Cómo conectar varios piezos juntos para aumentar la corriente

Para aumentar la cantidad de corriente de un circuito generador de estera piezoeléctrica, es imperativo unirlos en paralelo, ya que la conexión en paralelo provoca la adición de corriente mientras que la conexión en serie permite la adición de voltaje.

Para implementar esto, cada piezo debe incluir su propio unidad de puente rectificador , como se muestra en la siguiente figura:

puente rectificador para zapato generador de electricidad

La imagen muestra un piezo piezoeléctrico de dos terminales de 27 mm en la base, el área de color dorado representa la placa de metal del piezo mientras que el círculo blanco representa el material piezoeléctrico central colocado sobre la placa dorada.

Sobre la parte blanca del piezo podemos ver una cinta aislante negra pegada para proporcionar una plataforma de apoyo aislada para el puente rectificador que se compone de 4 diodos Schottky BAS86 (se muestra en color rojo).

El puente está firmemente ensamblado en la superficie mencionada con trozos de cables de cobre, podemos ver dos de ellos terminando en las uniones centrales del puente rectificador, uno soldado en placa dorada del piezo mientras que el otro soldado en el material piezo central blanco. (tenga cuidado al soldar sobre la superficie blanca, ya que es bastante delicada y se puede quitar fácilmente).

Los extremos positivo y negativo del puente se terminan con cables rojo / negro, y estos cables de cada uno de los conjuntos piezoeléctricos / puente deben conectarse entre sí. Es decir, supongamos que tenemos 50 conjuntos piezoeléctricos de este tipo, entonces todos los cables rojos de los 50 conjuntos deben estar unidos y los 50 cables negros unidos.

Estas uniones negativas / positivas comunes se pueden conectar a un condensador electrolítico de mayor valor y, más adelante, a los terminales (+) (-) de la batería (para cargar).

Los diodos se pueden asegurar adicionalmente aplicando unas gotas de superpegamento en cada uno de los diodos.

También puede optar por diodos SMD para que el puente sea extremadamente compacto y ligero.

Esto concluye el ensamblaje del puente piezoeléctrico que explica cómo conectar los piezos en paralelo para multiplicar la salida de corriente, ahora sigamos adelante y aprendamos el mejor método posible para configurar el ensamblaje anterior con un mecanismo que convertiría de manera más efectiva los pasos del pie en electricidad a partir de los piezos. .

Mecanismo generador de electricidad Piezo Mat

Como aprendimos a través de nuestros estudios anteriores, un piezo podría no generar electricidad efectivamente, a menos que sea golpeado o golpeado con algún tipo de fuerza o tirón, para ser precisos, el golpe debe ser rápido, para producir el máximo de estos dispositivos.

Eso implica que presionar suavemente un piezo no será suficiente para impulsar estos dispositivos de manera óptima, lo que significa que solo presionar el conjunto piezoeléctrico con los pies no ayudará a generar significativamente a partir de ellos.

Recuerde que el piezo es diferente a una celda de carga.

La estera piezoeléctrica debe estar equipada con un mecanismo que debe ser capaz de convertir incluso un paso lento en un golpe rápido sobre los piezos .

Después de pensarlo un poco, ideé el siguiente método para implementar una estera piezoeléctrica que, con suerte, podría lograr el máximo de los dispositivos. Si tiene una solución mejor, puede usarla en lugar de esta.

El siguiente diagrama muestra el mecanismo que consiste en una tabla de madera pivotada en el centro y cubierta con una capa de espuma o esponja. Cada vez que alguien pisa la espuma, la tabla se inclina con un 'ruido sordo' que provoca una vibración significativa en toda la tabla. Lo mismo se repite cuando se levanta el pie del sistema.

cómo conectar el piezo para el generador de electricidad mat

Posicionamiento piezoeléctrico

El posicionamiento del conjunto piezoeléctrico se puede observar en la figura anterior.

El área gris es la base de la alfombrilla, la sección amarillenta significa que la tabla de madera tiene una varilla pivotante central para que pueda voltearse suavemente a ambos lados cada vez que una persona la pise.

Los conjuntos piezoeléctricos discutidos anteriormente se pueden fijar en la superficie inferior de la tabla hacia el borde para permitir un impacto máximo sobre ellos. El borde de la tabla producirá el máximo impacto que la sección pivotante central, por lo que es aconsejable mover los piezos lo más cerca posible del borde de la tabla.

Pegar los Piezos requerirá un cuidado especial

No se puede simplemente pegar los piezos directamente en la tabla indicada, porque hacerlo simplemente amortiguaría el movimiento piezoeléctrico haciéndolos bastante ineficientes.

El método correcto sería perforar agujeros de tamaño insuficiente y pegar los piezos a través de ellos de modo que solo el borde de los piezos pueda hacer contacto con la tabla mientras su parte central cuelga en el espacio de los agujeros, como se muestra a continuación.

Como se puede ver en el diseño anterior, la tabla está perforada con orificios correspondientes al número de piezos a pegar, se puede ver un piezo fijo desde debajo de la tabla de modo que solo su borde dorado hace contacto con la tabla mientras que el la sección central restante permanece apartada dentro del hueco del agujero.

Este método de pegado asegura el impacto vibratorio más efectivo en los piezos cada vez que se golpean con los pasos de alguien.

Mejora de la fuerza de los pasos en el generador de tapete piezoeléctrico

En la sección anterior aprendimos la técnica de una tabla pivotante cargada con los piezos para imponer un movimiento tipo flip flop en respuesta a los pasos, de modo que la tabla cause el máximo impacto vibratorio en los piezos.

El proceso podría mejorarse aún más agregando un imán en cada extremo de la tabla, como se muestra a continuación:

Como podemos ver, se inserta un clavo de hierro en el borde inferior de la tabla y se coloca un imán en la base inferior paralelo al clavo, de manera que siempre que la tabla tiende a inclinarse debido al paso de un pie, el imán tira más del borde. rápidamente hacia el lado inclinado, lo que provoca un impacto de 'golpeteo' mejorado en el lado relevante, que a su vez provoca una cantidad equivalente más de estrés vibratorio en el conjunto piezoeléctrico respectivo, lo que garantiza una mayor generación de electricidad a partir de ellos.




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