Chargement de la batterie avec circuit de tapis piézo

Dans cet article, nous apprenons une méthode pour récolter de l'électricité gratuite à partir d'un tapis intégré piézo en marchant dessus, et essayons d'étudier comment cette énergie peut être utilisée pour charger une petite batterie.

Normalement, un corps humain transporte une énorme quantité d'énergie qui est simplement gaspillée dans notre travail quotidien. Par exemple, l'énergie sous forme de chaleur provenant de la surface de notre corps et de la tête, l'énergie à travers chacun de nos mouvements pendant que nous nous asseyons et travaillons, dormons, etc.

Cependant, la plus grande quantité d'énergie qui est simplement gaspillée est en marchant.Nous verrons ici comment notre processus de marche peut être utilisé pour produire de l'électricité à l'aide d'appareils piézoélectriques.Dans l'un de mes articles précédents, j'ai publié un sujet similaire qui expliquait comment générer de l'électricité à partir de chaussures à l'aide d'un solénoïde , nous étudierons ici comment un piézo peut être utilisé pour récupérer l'électricité de nos pas, bien que ce concept puisse être beaucoup plus faible avec ses spécifications et donc beaucoup moins efficace avec les performances par rapport à son homologue solénoïde.

Avant de commencer à appliquer un piézo pour notre circuit générateur d'énergie libre activé par un pas de pied, il serait intéressant de savoir combien de puissance maximale un piezo peut-il réellement générer lorsqu'une pression optimisée est exercée dessus.

Si nous analysons une norme 27 mm buzzer piézo ,, nous constatons que lorsqu'il est frappé ou frappé brusquement (sans endommager), il est capable de générer environ 1 à 3V DC, ce qui peut être capable d'éclairer une LED de 5 mm. Eh bien, cela semble impressionnant, mais frapper le bon type de force à la bonne vitesse et au bon endroit est quelque chose qui semble difficile à exécuter. Pourtant, il peut être possible de faire fonctionner ces dispositifs raisonnablement bien pour le but prévu, avec un effort planifié.

Comme discuté ci-dessus, un élément piézoélectrique peut être capable de générer jusqu'à 3V, mais le courant (ampère) peut être bien moindre à environ 10 à 20mA, donc pour faire fonctionner une charge relativement plus grande telle que charger une batterie, ce courant pourrait ne pas être suffisant et nous peuvent nécessiter un grand nombre d'éléments piézoélectriques pour fonctionner ensemble afin de produire une plus grande quantité de courant à partir d'eux.

Comment connecter plusieurs piezos ensemble pour augmenter le courant

Afin d'augmenter la quantité de courant d'un circuit générateur de tapis piézoélectriques, il devient impératif de les joindre en parallèle, car une connexion en parallèle provoque une addition de courant tandis qu'une connexion en série permet une addition de tension.

Pour mettre en œuvre cela, chaque piezo doit inclure son propre pont redresseur , comme illustré dans la figure suivante:

La photo montre un piézo à deux bornes de 27 mm à la base, la zone dorée représente la plaque métallique du piézo alors que le cercle blanc représente le matériau piézo central posé sur la plaque dorée.

Sur la partie blanche du piézo, nous pouvons voir un ruban isolant noir collé pour fournir une plate-forme de repos isolée pour le redresseur en pont qui est composé de 4 diodes Schottky BAS86 (illustrées en rouge).

Le pont est solidement assemblé sur la surface mentionnée ci-dessus avec des morceaux de fils de cuivre, on peut voir deux d'entre eux se terminer à partir des jonctions centrales du pont redresseur, l'un soudé sur plaque dorée du piézo tandis que l'autre soudé sur le matériau piézo central blanc (soyez prudent lorsque vous soudez sur la surface blanche car elle est assez délicate et peut facilement se dénuder).

Les extrémités positive et négative du pont se terminent à l'aide de fils rouge / noir, et ces fils de chacun des assemblages piézo / pont doivent être connectés ensemble. Cela signifie que nous avons 50 de ces assemblages piézoélectriques, alors tous les fils rouges des 50 assemblages doivent être joints ensemble, et les 50 fils noirs réunis.

Ces joints négatifs / positifs communs peuvent alors être connectés à un condensateur électrolytique de valeur plus élevée, et plus loin aux bornes (+) (-) de la batterie (pour la charge).

Les diodes peuvent en outre être sécurisées en appliquant quelques gouttes de super colle sur chacune des diodes.

Vous pouvez également opter pour des diodes SMD afin de rendre le pont extrêmement compact et léger.

Ceci conclut l'assemblage du pont piézo qui explique comment connecter les piézo en parallèle pour multiplier la sortie de courant, allons maintenant de l'avant et apprenons la meilleure méthode possible pour configurer l'assemblage ci-dessus avec un mécanisme qui convertirait le plus efficacement les pas de pied en électricité à partir des piézo. .

Mécanisme de générateur d'électricité à tapis piézo

Comme nous l'avons appris au cours de nos études précédentes, un piézo pourrait ne pas produire d'électricité à moins qu'il ne soit frappé ou frappé avec une sorte de force ou de secousse, pour être précis, la frappe doit être rapide, afin de produire le maximum de ces appareils.

Cela implique qu'une pression douce sur un piézo ne sera pas suffisante pour entraîner ces appareils de manière optimale, ce qui signifie qu'une simple pression sur l'ensemble piézo avec vos pieds n'aidera pas à générer de manière significative à partir d'eux.

N'oubliez pas que le piézo est différent d'une cellule de pesée.

Le tapis piézo doit être équipé d'un mécanisme qui doit être capable de convertir même un pas lent frappe vive sur les piezos .

Après réflexion, j'ai conçu la méthode suivante pour mettre en œuvre un tapis piézoélectrique qui, espérons-le, pourrait atteindre le maximum des appareils. Si vous avez une meilleure solution, n'hésitez pas à l'utiliser à la place de celle-ci.

Le schéma ci-dessous montre le mécanisme constitué d'une planche de bois pivotée au centre, et recouverte d'une couche de mousse ou d'éponge. Chaque fois que quelqu'un marche sur la mousse, la planche s'incline avec un bruit sourd provoquant une vibration importante sur toute la planche. La même chose se répète lorsque le pas de pied est soulevé du système.

Positionnement piézo

Le positionnement de l'ensemble piézo peut être observé sur la figure ci-dessus.

La zone grise est la base du tapis, la section jaunâtre signifie que la planche de bois a une tige pivotante centrale afin qu'elle puisse basculer en douceur sur les deux côtés chaque fois qu'une personne marche dessus.

Les ensembles piézoélectriques décrits ci-dessus peuvent être fixés à la surface inférieure de la planche vers le bord pour permettre un impact maximum sur eux. Le bord de la planche produira l'impact maximum que la section pivotante centrale, il est donc conseillé de déplacer les piezos aussi près que possible du bord de la planche.

Coller les piezos nécessitera une attention particulière

Vous ne pouvez pas simplement coller les piézo directement sur la planche indiquée, car cela atténuerait simplement le mouvement piézo, ce qui les rendrait assez inefficaces.

La bonne méthode serait de percer des trous sous-dimensionnés et de coller les piezos à travers eux de sorte que seul le bord des piezos puisse entrer en contact avec la planche tandis que leur partie centrale pend dans l'espace des trous, comme indiqué ci-dessous.

Comme on peut le voir dans la conception ci-dessus, la planche est percée de trous correspondant au nombre de piézo à coller, un piézo peut être vu fixé de dessous la planche de sorte que seule sa bordure dorée entre en contact avec la planche tandis que le la section centrale restante reste à l'écart dans l'espace de trou.

Cette méthode de collage assure l'impact vibratoire le plus efficace sur les piezos à chaque fois qu'ils frappent le pas de quelqu'un.

Amélioration de la force de pas sur le générateur de tapis piézo

Dans la section ci-dessus, nous avons appris la technique d'une planche pivotée chargée de piézo pour appliquer un type de mouvement de bascule en réponse aux pas, de sorte que la planche provoque un impact vibratoire maximal sur les piézo.

Le processus pourrait être encore amélioré en ajoutant un aimant à chaque extrémité de la planche, comme indiqué ci-dessous:

Comme nous pouvons le voir, un clou en fer est inséré au bord inférieur de la planche et un aimant placé sur la base inférieure parallèlement au clou, de sorte que chaque fois que la planche a tendance à s'incliner en raison d'un pas du pied, l'aimant tire le bord davantage rapidement vers le côté incliné provoquant un impact de «cognement» amélioré sur le côté concerné, qui à son tour provoque une quantité équivalente de plus de contrainte vibratoire sur l'ensemble piézo respectif, assurant une génération d'électricité plus élevée à partir de ceux-ci.