Σπίτι/Μαθαίνω/ Πώς να φτιάξετε ένα παπούτσι φόρτισης μπαταρίας PiezoElectric;

Πώς να φτιάξετε ένα παπούτσι φόρτισης μπαταρίας PiezoElectric;

Από τον Hamza Iqbal 30 Σεπτεμβρίου 2019 5 λεπτά ανάγνωση

Η βλάβη της συσκευής λόγω έλλειψης ενέργειας είναι ένα κοινό πρόβλημα στις μέρες μας. Πολλές φορές σημαντικές τηλεφωνικές κλήσεις μένουν χωρίς επίβλεψη και δεν μπορούμε να απαντήσουμε σε μια σημαντική συνομιλία που διεξάγεται μεταξύ των συναδέλφων μας και εμάς, μόνο λόγω της εξάντλησης της μπαταρίας του κινητού μας τηλεφώνου. Σχεδόν κάθε άτομο που διαθέτει smartphone επιθυμεί να έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Έτσι, διατηρώντας αυτό το πρόβλημα υπό εξέταση, θα σχεδιάσουμε μια τεχνική φόρτισης μέσω κινητού τηλεφώνου χρησιμοποιώντας τα παπούτσια μας. Αυτό το έργο όχι μόνο θα επιλύσει το πρόβλημα αποστράγγισης της μπαταρίας, αλλά θα προωθήσει επίσης την υγεία δημιουργώντας μια σόλα παπουτσιών που μετατρέπει τη φυσική ενέργεια που δημιουργείται περνώντας σε ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο στη συνέχεια αποθηκεύεται σε μια φορητή μπαταρία. Μαζί με τη φόρτιση του ηλεκτρονικού μας gadget, θα είμαστε επίσης σε θέση να ανανεώσουμε μέρος της φυσικής μας ενέργειας.

Πώς να συναρμολογήσετε πιεζοηλεκτρικά στοιχεία με άλλα συστατικά;

Καθώς έχουμε κατανοήσει τον βασικό στόχο του έργου μας, ας προχωρήσουμε ένα βήμα μπροστά και να αναζητήσουμε τα απαιτούμενα στοιχεία και στη συνέχεια να τα ενσωματώσουμε για να σχεδιάσουμε ένα τελικό πρωτότυπο.

Βήμα 1: Χρησιμοποιούμενα συστατικά

• Ζευγάρι παπούτσια
• Ηλεκτρικά στοιχεία Piezo (x14)
• Hot Glue Gun
• Σετ κολλητήρι
• 1N4001 - 1N4007 Δίοδοι (x4)
• Εργαλείο Dremel
• Velcro Strips
• Ψηφιακό Multi Meter
• Αρχιτεκτονικός χάρακας κλίμακας

Βήμα 2: Κατανόηση της βασικής αρχής του έργου

Πριν από τη συναρμολόγηση των στοιχείων πρέπει να κατανοήσουμε τον μηχανισμό λειτουργίας του έργου. Σε κάθε έργο ηλεκτρονικής, η τροφοδοσία είναι η ραχοκοκαλιά. Η κύρια πηγή ισχύος που καθιστά αυτό το έργο δυνατό ονομάζεται πιεζοηλεκτρικός μετατροπέας / πιεζοηλεκτρικό στοιχείο. Αποτελούνται από εξαρτήματα όπως κρύσταλλα και κεραμικά που έχουν την ειδική ικανότητα να μετατρέπει τη φυσική ενέργεια σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Μπορούμε να κάνουμε την καλύτερη χρήση αυτής της ιδιότητας αυτών των στοιχείων τοποθετώντας τα κάτω από τα πόδια μας με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε φορά που κάνουμε ένα βήμα το βάρος μας χρησιμοποιείται για να ωθήσει τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία, τα οποία με τη σειρά τους μετατρέπουν τη φυσική μας ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται αλλά υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα, Εναλλακτικό ρεύμα (AC). Χρειαζόμαστε Συνεχές ρεύμα (DC) για το έργο μας. Ως εκ τούτου, αυτό το πρόβλημα θα λυθεί δημιουργώντας ένα Ανορθωτής Bridge με διόδους έτσι ώστε η ισχύς AC να μπορεί να μετατραπεί σε ισχύ DC.

Βήμα 3: Μέτρηση του μεγέθους του παπουτσιού σας

Το πρώτο στοιχείο που χρειαζόμαστε για το σχεδιασμό μιας πιεζοηλεκτρικής γεννήτριας είναι η πλαστική βάση. Βγάλτε τη βάση από το παπούτσι και κάντε τις κατάλληλες μετρήσεις χρησιμοποιώντας τον χάρακα αρχιτεκτονικής κλίμακας.

Οι τρύπες πιεζοστοιχείων τοποθετούνται στρατηγικά έτσι ώστε να ευθυγραμμίζονται με τις μεγάλες εσοχές στην εσωτερική σόλα του παπουτσιού, οι οποίες υποδεικνύουν τις περιοχές με την μεγαλύτερη πίεση.

Βήμα 4: ΚΟΛΩΣΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ PIEZO

Καθώς ολοκληρώσαμε τη δημιουργία της βάσης για την πιεζοηλεκτρική γεννήτρια μας, θα επικολλήσουμε τα στοιχεία πιεζο στη βάση με τη βοήθεια ενός πιστόλι θερμής κόλλας. Εφαρμόστε το λεπτό στρώμα κόλλας γύρω από την άκρη της τρύπας στο πλαστικό και, στη συνέχεια, πιέστε γρήγορα τα πιεζοηλεκτρικά εξαρτήματα πάνω του πριν κρυώσει. Μην εφαρμόζετε πάρα πολύ κόλλα γιατί σε περίπτωση που το κάνουμε, ενδέχεται να περιορίσουμε την πλήρη συμπίεση των αφρωδών υλικών. Θα φροντίσουμε για ένα ακόμη πράγμα ότι η κόλλα δεν αγγίζει το θετικό (ΤΟ ΚΟΚΚΙΝΟ) και αρνητικό (ΜΑΥΡΟΣ) αρθρώσεις γιατί οι αρμοί θα συγκολληθούν αργότερα. Θα διασφαλίσουμε ότι τα πιεζοστοιχεία είναι κολλημένα και στις δύο πλευρές του πλαστικού. Χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό πολύμετρο θα σιγουρευτούμε ότι τα πιεζοηλεκτρικά μας στοιχεία λειτουργούν.

Τώρα, καθώς έχουμε κολλήσει όλα τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία στα κατάλληλα σημεία τους, θα κολλήσουμε τα κομμάτια αφρού σε κάθε στοιχείο πιεζο όπως φαίνεται παρακάτω:

Βήμα 5: ΠΩΛΗΣΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ PIEZO

Τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία παράγουν άφθονη τάση, αλλά δεν παράγουν σημαντικό ρεύμα. Έτσι, διατηρώντας αυτό το θέμα θα καλύψουμε παράλληλα όλα τα στοιχεία πιεζο (τα θετικά θα κολληθούν με τα θετικά και τα αρνητικά θα κολληθούν με τα αρνητικά). Καθώς το κάναμε αυτό, θα είμαστε σε θέση να παράγουμε μεγάλο αριθμό αμπέρ και η συσκευή μας θα φορτίζεται γρηγορότερα. Μετά τη συγκόλληση των αρθρώσεων εφαρμόστε την καυτή κόλλα στις αρθρώσεις καθώς θα αποτρέψει το σπάσιμο των αρθρώσεων. Θα συνδέσουμε τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία από τη μία πλευρά του πλαστικού στην άλλη περνώντας τα καλώδια ενός από τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία μέσω των οπών, ώστε να μπορούν να συγκολληθούν παράλληλα με ένα πιεζο στην άλλη πλευρά. Δεδομένου ότι όλα τα στοιχεία πιέζο στη φτέρνα είναι ενσύρματα παράλληλα, θα συγκολλήσουμε το τελευταίο πιέζο στην αλυσίδα σε ένα από τα στοιχεία πιεζο στο κομμάτι των δακτύλων και θα συνεχίσουμε να συγκολλώνουμε τα στοιχεία πιεζο παράλληλα έως ότου συνδεθούν και τα 14 στοιχεία.

Βήμα 6: Δημιουργία του ανορθωτή γέφυρας

Προχωρώντας ένα βήμα μπροστά, πρώτα, θα μελετήσουμε το διάγραμμα κυκλώματος ενός ανορθωτή γέφυρας, δεύτερον, θα χτίσουμε έναν ανορθωτή γέφυρας χρησιμοποιώντας διόδους και τέλος, θα συνδέσουμε τον ανορθωτή γέφυρας.

1. Μελέτη του διαγράμματος κυκλώματος: Όταν η τάση εφαρμόζεται στις διόδους και επιτρέπουν στο ρεύμα να περάσει, λέγεται ότι είναι προς τα εμπρός Μεροληπτική λειτουργία και όταν εφαρμόζεται η τάση και οι δίοδοι δεν επιτρέπουν τη διέλευση του ρεύματος, τότε λέγεται ότι είναι Αντίστροφη μεροληψία τρόπος. Στο διάγραμμα του κυκλώματος φαίνεται παρακάτω οι δίοδοι συνδέονται σε λειτουργία μεροληψίας προώθησης και επιτρέπουν στο ρεύμα να τα περάσει. Η θετική πλευρά της διόδου είναι αυτή που είναι βαμμένη γκρι και θα εμφανιστεί στο επόμενο βήμα.
2. Κτίριο του ανορθωτή γέφυραςΘα συνδέσουμε διόδους σύμφωνα με τη διαμόρφωση προς τα εμπρός, έτσι ώστε το ρεύμα να μπορεί να περάσει μέσω αυτών. Οι αρχάριοι θα μπορούσαν να ακολουθήσουν το διάγραμμα που φαίνεται παρακάτω για να δημιουργήσουν τον ανορθωτή γέφυρας. Ο ανορθωτής γέφυρας είναι επίσης γνωστός ως Ανορθωτής πλήρους κύματος.
3. Wiring The Bridge Rectifier:Τώρα, συνδέστε τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία στον ανορθωτή σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα. Το ρεύμα είναι AC, έτσι, η θέση των καλωδίων είναι εναλλάξιμα, αρκεί να συνδέονται με τις σωστές διόδους στο διάγραμμα. Ξεφλουδίστε το καλώδιο USB που αγοράσατε με τη μπαταρία σας και βγάλτε τα εσωτερικά καλώδια. Μας ενδιαφέρει μόνο ΤΟ ΚΟΚΚΙΝΟ και ΜΑΥΡΟΣ καλώδια. Τώρα, στρίψτε τα ξεφτισμένα νήματα κάθε καλωδίου και στη συνέχεια συγκολλήστε τα και επίσης κολλήστε τα καλώδια στον ανορθωτή. Όπως γνωρίζουμε ότι η τάση DC έχει θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες, οπότε μετά τη συγκόλληση είναι καλύτερο να ελέγξετε την πολικότητα. Για να είστε πιο ασφαλείς, εφαρμόστε θερμό πιστόλι στους ακροδέκτες.

Βήμα 7: Εγκατάσταση και τελικές πινελιές

Καθώς έχουμε συναρμολογήσει όλα τα εξαρτήματα και η πιεζοηλεκτρική γεννήτρια μας είναι έτοιμη, θα προχωρήσουμε προς το τμήμα εγκατάστασης. Ρυθμίστε την πλαστική πιεζοηλεκτρική γεννήτρια μέσα στο παπούτσι και μετά τοποθετήστε την αρχική σόλα πάνω του. Σε περίπτωση που κάποιος έχει πρόβλημα ρύθμισης της γεννήτριας μέσα, μπορεί να ανατρέξει στην παρακάτω εικόνα:

Πάρτε το καλώδιο USB που ήταν προηγουμένως ενωμένο και βιδώστε το ανάμεσα στη γλώσσα και το εξωτερικό του παπουτσιού σας. Τώρα, η μπαταρία αφήνεται να τοποθετηθεί και για να το κάνουμε, θα την στερεώσουμε μεταξύ της γλώσσας του παπουτσιού και των κορδονιών και μετά θα σφίξουμε το παπούτσι σφιχτά. Είναι καλύτερο να το χρησιμοποιήσετε Βέλκρο για να στερεώσετε την μπαταρία για να αποτρέψετε την πτώση της μπαταρίας κατά τη λειτουργία. Εάν κάποιος έχει ένα εφεδρικό παπούτσι, τότε μπορεί να κάνει μια αποκοπή αφρού από τη σόλα του και το παπούτσι θα ανέβει λίγο.

Βήμα 8: Δοκιμή

Τώρα, καθώς ολοκληρώσαμε το μέρος εγκατάστασης, πρέπει να το δοκιμάσουμε και να δούμε αν λειτουργεί ή όχι. Για να ελέγξουμε πόσο καλά λειτουργούν πρέπει ΑΣΚΗΣΗ καθημερινά. Παίξτε αθλήματα κάθε μέρα εκτός από το ποδόσφαιρο, επειδή το τηλέφωνό σας μπορεί να υποστεί ζημιά ενώ χτυπάτε τη μπάλα από το πόδι. Η μπαταρία θα φορτίζεται μόνο όποτε κάνουμε ένα βήμα έτσι, όσο πολλά βήματα παίρνουμε το τηλέφωνό μας φορτίζεται πιο γρήγορα.