Как сделать башмак для зарядки пьезоэлектрической батареи?

Home / Learn / Как сделать башмак для зарядки пьезоэлектрической батареи?

Как сделать башмак для зарядки пьезоэлектрической батареи?

Автор: Хамза Икбал, 30 сентября, 2019 5 минут на прочтение

Выход из строя устройства из-за недостатка энергии - обычная проблема в наши дни. Часто важные телефонные звонки остаются без внимания, и мы не можем ответить на важный разговор, который происходит между нашими коллегами и нами, только из-за разряда батареи нашего мобильного телефона. Практически каждый человек, владеющий смартфоном, желает, чтобы у него было больше времени автономной работы. Поэтому, учитывая эту проблему, мы разработаем мобильную зарядку на нашей обуви. Этот проект не только решит проблему разряда батареи, но и будет способствовать укреплению здоровья за счет создания стельки для обуви, которая преобразует физическую энергию, создаваемую при ходьбе, в электричество, которое затем сохраняется в портативном батарейном блоке. Наряду с зарядкой нашего электронного гаджета мы также сможем восстановить часть нашей физической энергии.

Как собрать пьезоэлектрические элементы с другими компонентами?

Поскольку мы поняли основную цель нашего проекта, давайте сделаем шаг вперед и найдем необходимые компоненты, а затем интегрируем их для разработки окончательного прототипа.

Шаг 1. Используемые компоненты

  • Пара обуви
  • Пьезоэлектрические элементы (x14)
  • Горячий клеевой пистолет
  • Комплект паяльника
  • 1N4001 - 1N4007 Диоды (x4)
  • Инструмент Dremel
  • Полоски на липучке
  • Цифровой мультиметр
  • Архитектурная линейка масштабов

Шаг 2: понимание основного принципа проекта

Перед сборкой компонентов нам необходимо понять механизм работы проекта. В каждом проекте электроники источник питания является основой. Основной источник питания, который делает возможным этот проект, называется пьезоэлектрический преобразователь / пьезоэлемент. Они состоят из таких компонентов, как кристаллы и керамика, которые обладают особой способностью преобразовывать физическую энергию в электричество переменного тока. Мы можем наилучшим образом использовать это свойство этих элементов, поместив их под ноги таким образом, чтобы каждый раз, когда мы делаем шаг, наш вес использовался для толкания пьезоэлектрических элементов, которые, в свою очередь, преобразовывали нашу физическую энергию в электрическую. Вырабатывается электрическая энергия, но есть небольшая проблема - переменный ток (AC). Нам нужен постоянный ток (DC)для нашего проекта. Следовательно, эта проблема будет решена путем создания мостового выпрямителя с диодами, чтобы мощность переменного тока могла быть преобразована в мощность постоянного тока.

Шаг 3: Измерение размера вашей обуви

Первый элемент, который нам понадобится для конструирования пьезоэлектрического генератора, - это пластиковая основа. Выньте основу из обуви и сделайте соответствующие измерения с помощью линейки архитектурных масштабов.

Отверстия пьезоэлемента стратегически расположены так, что они совпадают с большими выемками на стельке обуви, которые указывают на области наибольшего давления.

Шаг 4: ПРИКЛЕИВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПЬЕЗО

Когда мы закончили создание основы для нашего пьезоэлектрического генератора, мы будем приклеивать пьезоэлементы к основанию с помощью горячего клея. Нанесите тонкий слой клея по краю отверстия в пластике, а затем быстро прижмите к нему пьезоэлектрические компоненты, прежде чем он остынет. Не наносите слишком много клея, потому что в этом случае мы можем ограничить полное сжатие поролоновых подушек. Мы позаботимся еще об одной вещи, чтобы клей не касался положительного (КРАСНОГО) и отрицательного (ЧЕРНЫЙ) стыков, потому что эти стыки будут спаяны позже. Мы позаботимся о том, чтобы пьезоэлементы были приклеены с двух сторон пластика. С помощью цифрового мультиметра убедимся в исправности наших пьезоэлементов.

Теперь, когда мы склеили все пьезоэлектрические элементы в соответствующих местах, мы приклеим куски пенопласта на каждый пьезоэлемент, как показано ниже:

Шаг 5: ЗАПАЙКА ЭЛЕМЕНТОВ ПЬЕЗО ВМЕСТЕ

Пьезоэлементы генерируют большое напряжение, но не генерируют значительного тока. Итак, имея это в виду, мы подключим все пьезоэлементы параллельно (положительные будут припаяны к положительным, а отрицательные - к отрицательным). Когда мы это сделаем, мы сможем генерировать большое количество ампер, и наше устройство будет заряжаться быстрее. После пайки стыков нанесите на стыки горячий клей, так как он не даст стыкам отламываться. Мы будем соединять пьезоэлементы с одной стороны пластика на другую, пропуская провода одного из пьезоэлементов через отверстия, чтобы их можно было припаять параллельно пьезоэлементу с другой стороны. Поскольку все пьезоэлементы на пятке подключены параллельно,мы припаяем последний пьезоэлемент в цепи к одному из пьезоэлементов на носке и продолжим паять пьезоэлементы параллельно, пока не будут соединены все 14 элементов.

Шаг 6: создание мостового выпрямителя

Сделав шаг вперед, во-первых, изучим принципиальную схему мостового выпрямителя, во-вторых, построим мостовой выпрямитель на диодах и, наконец, подключим мостовой выпрямитель.

  1. Изучение принципиальной схемы: когда напряжение подается на диоды, и они пропускают ток, говорят, что они находятся в режиме прямого смещения, а когда напряжение подается, а диоды не позволяют току проходить, тогда говорят, что они находятся в режиме обратного смещения . На принципиальной схеме, показанной ниже, диоды подключены в режиме прямого смещения, и они позволяют току проходить через них. Положительная сторона диода - это та сторона, которая окрашена в серый цвет, и она будет показана на следующем шаге.
  2. Построение мостового выпрямителя:  мы будем подключать диоды в соответствии с конфигурацией с прямым смещением, чтобы ток мог проходить через них. Новички могут создать мостовой выпрямитель по схеме, показанной ниже. Мостовой выпрямитель также известен как полноволновой выпрямитель .
  3. Подключение мостового выпрямителя:  Теперь подключите пьезоэлектрические компоненты к выпрямителю в соответствии со схемой, показанной ниже. Ток переменного тока, поэтому положения проводов взаимозаменяемы, если они подключены к правильным диодам на схеме. Снимите кабель USB, который вы купили вместе с аккумулятором, и извлеките внутренние провода. Нас интересуют только КРАСНЫЙ и ЧЕРНЫЙ провода. Теперь скрутите изношенные жилы каждого провода, а затем припаяйте их, а также припаяйте провода к выпрямителю. Поскольку мы знаем, что напряжение постоянного тока имеет положительные и отрицательные клеммы, после пайки лучше проверить полярность. Для большей безопасности нанесите горячий клей на клеммы.

Шаг 7: Установка и завершающие штрихи

Когда мы собрали все компоненты и наш пьезоэлектрический генератор готов, мы перейдем к монтажной части. Отрегулируйте пластмассовый пьезоэлектрический генератор внутри обуви, а затем вставьте на него оригинальную подошву. В случае, если у кого-то возникнет проблема с настройкой генератора внутри, он / она может обратиться к картинке, показанной ниже:

Возьмите USB-кабель, проложенный ранее, и проденьте его между язычком и внешней стороной обуви. Теперь осталось установить батарею, и для этого мы зафиксируем ее между язычком обуви и шнурками, а затем плотно затянем обувь. Лучше использовать липучку для крепления аккумуляторного блока, чтобы аккумулятор не выпал во время работы. Если у кого-то есть запасная обувь, он / она может сделать вырез из пенопласта на подошве, и обувь немного приподнимется.

Шаг 8: тестирование

Теперь, когда мы завершили установку, мы должны протестировать ее и посмотреть, работает она или нет. Чтобы проверить, насколько хорошо они работают, мы должны ТРЕНИРОВАТЬСЯ ежедневно. Занимайтесь спортом каждый день, кроме футбола, потому что ваш телефон может быть поврежден при ударе по мячу ногой. Батарея будет заряжаться только тогда, когда мы сделаем шаг, поэтому, чем больше мы делаем шагов, наш телефон заряжается быстрее.