この投稿では、ピエゾ埋め込みマットの上を歩いて自由な電気を集める方法を学び、このエネルギーが小さなバッテリーの充電にどのように使用されるかを調査します。
通常、人体は大量のエネルギーを運び、それは私たちの日常の仕事で単に無駄になります。たとえば、私たちの体と頭の表面からの熱の形のエネルギー、私たちが座って仕事をしている間、眠っている間のすべての動きを通してのエネルギーなど。
しかし、単に無駄になるエネルギーの最大量は歩行中です。ここでは、ピエゾデバイスを使用して発電するために歩行プロセスをどのように利用できるかを見ていきます。以前の記事の1つで、同様のトピックを投稿して説明しました。 ソレノイドを使用して靴から電気を生成する方法 、ここでは、ピエゾを使用して足跡から電気を収集する方法を検討しますが、この概念は仕様でははるかに弱く、ソレノイドの対応物と比較してパフォーマンスでは非常に非効率的である可能性があります。
フットステップで作動する自由エネルギー発生器回路にピエゾを適用する前に、知っておくと興味深いでしょう。 ピエゾが実際に生成できる最大電力 最適化された量の圧力がそれに加えられたとき。
標準を分析する場合 27mmブザーピエゾ 、、強く叩いたり、強く叩いたりすると（損傷することなく）、約1〜3VのDCを生成できることがわかりました。これにより、5mmのLEDを明るく照らすことができます。それは印象的ですが、適切な速度で適切な場所に適切な種類の力を加えることは、実行するのが難しいように見えます。それでも、計画的な努力を払えば、これらのデバイスを意図した目的のためにかなりうまく機能させることが可能かもしれません。
上で説明したように、ピエゾ素子は最大3Vを生成できる可能性がありますが、電流（アンペア）は約10〜20mAとかなり少ない可能性があるため、バッテリーの充電などの比較的大きな負荷を動作させる場合、この電流では不十分な場合があります。それらからより多くの電流を生成するために、多数のピエゾ素子が一緒に機能する必要がある場合があります。
複数のピエゾを接続して電流を増やす方法
ピエゾマット発電機回路からの電流量を増やすには、並列接続では電流が加算され、直列接続では電圧が加算されるため、並列に接続する必要があります。
これを実装するには、各ピエゾに独自の個別のピエゾを含める必要があります ブリッジ整流器ユニット 、次の図に示すように：
写真はベースに27mmの2端子ピエゾを示しています。金色の領域はピエゾの金属プレートを表し、白い円は金色のプレートに配置された中央のピエゾ材料を表しています。
ピエゾの白い部分の上に、4 x BAS86ショットキーダイオード（赤色で表示）で構成されるブリッジ整流器用の絶縁された静止プラットフォームを提供するために貼り付けられた黒い絶縁テープを見ることができます。
ブリッジは上記の表面に銅線でしっかりと組み立てられており、そのうちの2つはブリッジ整流器の中央接合部で終端しており、1つはピエゾの金色のプレートにはんだ付けされ、もう1つは中央の白いピエゾ材料にはんだ付けされています。 （白い表面は非常にデリケートで、簡単に剥がれる可能性があるため、はんだ付けする際は注意してください）。
ブリッジのプラス端とマイナス端は赤/黒のワイヤを使用して終端されており、各ピエゾ/ブリッジアセンブリからのこれらのワイヤは互いに接続する必要があります。つまり、このようなピエゾアセンブリが50個あるとすると、50個のアセンブリのすべての赤いワイヤを結合し、50個の黒いワイヤを結合する必要があります。
これらの一般的な負/正のジョイントは、より高い値の電解コンデンサに接続され、さらに（+）（-）バッテリ端子（充電用）に接続されます。
ダイオードは、各ダイオードに数滴の瞬間接着剤を塗布することによってさらに固定することができます。
ブリッジを非常にコンパクトで軽量にするために、SMDダイオードを選択することもできます。
これで、電流出力を乗算するためにピエゾを並列に接続する方法を説明するピエゾブリッジアセンブリが終了しました。次に、足のステップをピエゾからの電気に最も効果的に変換するメカニズムを使用して、上記のアセンブリを構成するための最良の方法を学びましょう。 。
ピエゾマット発電機機構
以前の研究で学んだように、ピエゾ 発電しないかもしれません 何らかの力やジャークで打たれたり打たれたりしない限り、効果的には、これらのデバイスから最大値を生み出すために、正確には打撃はきびきびとすべきです。
つまり、ピエゾをソフトプレスするだけでは、これらのデバイスを最適に駆動するのに十分ではありません。つまり、ピエゾアセンブリを足で押すだけでは、デバイスから大幅に生成することはできません。
ピエゾはロードセルとは異なることを忘れないでください。
ピエゾマットには、遅い足のステップでも変換できるメカニズムが装備されている必要があります。 ピエゾをストライキする 。
考えて、デバイスから最大限の成果を上げることができるピエゾマットを実装する次の方法を考案しました。より良い解決策がある場合は、これの代わりに自由に使用できます。
下の図は、中央で回転し、フォームまたはスポンジの層で覆われた木の板で構成されるメカニズムを示しています。誰かがフォームをまたぐと、厚板は「ドキドキ」と傾いて、厚板全体にかなりの量の振動を引き起こします。フットステップがシステムから持ち上げられると、同じことが繰り返されます。
ピエゾポジショニング
ピエゾアセンブリの位置決めは、上の図で確認できます。
灰色の領域はマットベースで、黄色がかった部分は中央のピボットロッドを備えた木の板を意味し、人が踏むたびに両側をスムーズにフリップフロップできます。
上で説明したピエゾアセンブリは、板の下面の端に向かって固定して、最大の衝撃を与えることができます。プランクのエッジは、中央のピボットセクションよりも最大の衝撃を与えるため、ピエゾをプランクのエッジにできるだけ近づけることをお勧めします。
ピエゾを貼り付けるには特別な注意が必要です
ピエゾを指定された厚板に直接貼り付けることはできません。そうすると、ピエゾの動きが弱まり、非常に非効率になるためです。
正しい方法は、以下に示すように、ピエゾの中央部分が穴の隙間にぶら下がっている間、ピエゾの縁だけが厚板と接触できるように、小さめの穴を開けてピエゾをそれらに貼り付けることです。
上記のデザインに見られるように、板には貼り付ける必要のあるピエゾの数に対応する穴が開けられています。1つのピエゾは板の下から固定されており、金色の境界線だけが板と接触します。残りの中央セクションは、穴の隙間の中で離れたままです。
“三相を単相に変換する方法 ”
この貼り付け方法により、ピエゾが誰かの足音に当たったときに、ピエゾに最も効果的な振動衝撃を与えることができます。
ピエゾマットジェネレーターのフットステップフォースの強化
上記のセクションでは、ピエゾを搭載したピボット式の厚板が足音に応じてフリップフロップのような動きを強制し、厚板がピエゾに最大の振動衝撃を与える手法を学びました。
以下に示すように、厚板の両端に磁石を追加することで、プロセスをさらに強化できます。
ご覧のように、板の下端に鉄の釘を挿入し、釘と平行に底部に磁石を配置し、足を踏むことで板が傾く傾向があるときはいつでも、磁石が端をさらに引っ張るようにします傾斜した側にすばやく向かって、関連する側に強化された「ノッキング」衝撃を引き起こします。これにより、それぞれのピエゾアセンブリに同等量の振動応力が発生し、ピエゾアセンブリからの発電量が増加します。
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