Wie erstelle ich einen PiezoElectric Battery Charging Schuh?

Der Geräteausfall aufgrund von Energiemangel ist heutzutage ein häufiges Problem. Oft bleiben wichtige Telefonanrufe unbeaufsichtigt und wir können nicht auf ein wichtiges Gespräch antworten, das zwischen unseren Kollegen und uns stattfindet, nur weil der Akku unseres Mobiltelefons leer ist. Fast jeder, der ein Smartphone besitzt, wünscht sich eine längere Akkulaufzeit. Um dieses Problem zu berücksichtigen, werden wir mit unseren Schuhen eine mobile Ladetechnik entwickeln. Dieses Projekt wird nicht nur das Problem der Batterieentladung lösen, sondern auch die Gesundheit fördern, indem eine Schuheinlegesohle geschaffen wird, die die beim Gehen entstehende physische Energie in Elektrizität umwandelt, die dann in einem tragbaren Batteriepack gespeichert wird. Neben dem Aufladen unseres elektronischen Geräts können wir auch einen Teil unserer physischen Energie erneuern.

Wie montiere ich piezoelektrische Elemente mit anderen Komponenten?

Nachdem wir das grundlegende Ziel unseres Projekts verstanden haben, gehen wir einen Schritt weiter und suchen nach den erforderlichen Komponenten und integrieren sie dann, um einen endgültigen Prototyp zu entwerfen.

Schritt 1: Verwendete Komponenten

Schritt 2: Das Grundprinzip des Projekts verstehen

Vor dem Zusammenbau der Komponenten müssen wir den Arbeitsmechanismus des Projekts verstehen. In jedem Elektronikprojekt ist das Netzteil das Rückgrat. Die Hauptstromquelle, die dieses Projekt ermöglicht, wird als piezoelektrischer Wandler / piezoelektrisches Element bezeichnet. Sie bestehen aus Komponenten wie Kristallen und Keramik, die die besondere Fähigkeit besitzen, physikalische Energie in Wechselstrom umzuwandeln. Wir können diese Eigenschaft dieser Elemente optimal nutzen, indem wir sie so unter unsere Füße legen, dass jedes Mal, wenn wir einen Schritt machen, unser Gewicht verwendet wird, um die piezoelektrischen Elemente zu drücken, die wiederum unsere physikalische Energie in elektrische Energie umwandeln. Es wird elektrische Energie erzeugt, aber es gibt ein kleines Problem, Wechselstrom (AC). Wir brauchen Gleichstrom (DC) für unser Projekt. Daher wird dieses Problem gelöst, indem ein Brückengleichrichter mit Dioden erstellt wird, damit Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden kann.

Demonstration von AC und DC

Schritt 3: Messen der Größe Ihres Schuhs

Das erste Element, das wir für den Entwurf eines piezoelektrischen Generators benötigen, ist die Kunststoffbasis. Nehmen Sie die Basis aus dem Schuh und messen Sie sie mit dem Lineal der Architekturwaage.

Fußmessung

Die Piezoelementlöcher sind strategisch so angeordnet, dass sie mit den großen Vertiefungen auf der Innensohle des Schuhs übereinstimmen, die die Bereiche mit dem höchsten Druck anzeigen.

Piezoelektrische Schuhsohle (Ferse)

Schritt 4: KLEBEN DER PIEZO-ELEMENTE

Nachdem wir die Basis für unseren piezoelektrischen Generator fertiggestellt haben, werden wir die Piezoelemente mit Hilfe einer Heißklebepistole auf die Basis kleben. Tragen Sie die dünne Klebstoffschicht um den Rand des Lochs im Kunststoff auf und drücken Sie dann schnell auf die piezoelektrischen Komponenten, bevor sie abgekühlt sind. Tragen Sie nicht zu viel Kleber auf, da wir sonst die Schaumstoffpolster möglicherweise nicht vollständig zusammendrücken. Wir werden uns noch um eine Sache kümmern, bei der der Kleber die positiven (ROT) und negativen (SCHWARZ) Verbindungen nicht berührt, da diese Verbindungen später verlötet werden. Wir sorgen dafür, dass die Piezoelemente auf beiden Seiten des Kunststoffs aufgeklebt werden. Mit einem Digitalmultimeter stellen wir sicher, dass unsere Piezoelemente funktionieren.

Überprüfen der piezoelektrischen Elemente

Nachdem wir nun alle piezoelektrischen Elemente an den entsprechenden Stellen aufgeklebt haben, kleben wir die Schaumstoffstücke wie unten gezeigt auf jedes Piezoelement:

Kleben der Schaumstücke

Schritt 5: ZUSAMMEN LÖTEN DER PIEZO-ELEMENTE

Die Piezoelemente erzeugen reichlich Spannung, aber keinen beträchtlichen Strom. Wenn Sie dies im Auge behalten, werden wir alle Piezoelemente parallel verdrahten (Positive werden mit Positiven und Negative mit Negativen verlötet). Wenn wir dies getan haben, können wir eine große Anzahl von Ampere erzeugen und unser Gerät wird schneller aufgeladen. Tragen Sie nach dem Löten der Fugen den Heißkleber auf die Fugen auf, damit die Fugen nicht abbrechen. Wir werden die Piezoelemente von einer Seite des Kunststoffs zur anderen verbinden, indem wir die Drähte eines der Piezoelemente durch die Löcher führen, so dass sie parallel zu einem Piezo auf der anderen Seite verlötet werden können. Da alle Piezoelemente an der Ferse parallel verdrahtet sind, löten wir den letzten Piezo in der Kette an eines der Piezoelemente am Zehenstück und löten die Piezoelemente weiter parallel, bis alle 14 Elemente verbunden sind.

Löten von Piezoelementen

Schritt 6: Aufbau des Brückengleichrichters

Wenn wir einen Schritt voraus sind, werden wir erstens den Schaltplan eines Brückengleichrichters untersuchen, zweitens einen Brückengleichrichter mit Dioden bauen und schließlich den Brückengleichrichter verdrahten.

1. Studieren des Schaltplans: Wenn die Spannung an die Dioden angelegt wird und sie den Strom durchlassen, wird gesagt, dass sie sich im vorwärtsgerichteten vorgespannten Modus befinden, und wenn die Spannung angelegt wird und die Dioden den Strom dann nicht durchlassen Sie sollen sich im Sperrmodus befinden. In dem unten gezeigten Schaltplan sind die Dioden im vorwärtsgerichteten Modus angeschlossen und lassen den Strom durch sie fließen. Die positive Seite der Diode ist die Seite, die grau gestrichen ist und im nächsten Schritt angezeigt wird.Schaltplan
2. Aufbau des Brückengleichrichters: Wir werden Dioden gemäß der in Vorwärtsrichtung vorgespannten Konfiguration anschließen, damit Strom durch sie geleitet werden kann. Die Anfänger können dem unten gezeigten Diagramm folgen, um den Brückengleichrichter zu erstellen. Der Brückengleichrichter wird auch als Vollweggleichrichter bezeichnet.Brückengleichrichter
3. Verdrahtung des Brückengleichrichters: Verbinden Sie nun die piezoelektrischen Komponenten gemäß dem folgenden Diagramm mit dem Gleichrichter. Der Strom ist Wechselstrom, daher ist die Position der Drähte austauschbar, solange sie mit den richtigen Dioden im Diagramm verbunden sind. Ziehen Sie das mit Ihrem Akku gekaufte USB-Kabel ab und ziehen Sie die internen Kabel heraus. Wir interessieren uns nur für ROTE und SCHWARZE Drähte. Drehen Sie nun die ausgefransten Drahtstränge jedes Drahtes und löten Sie sie dann und löten Sie auch die Drähte an den Gleichrichter. Da wir wissen, dass Gleichspannung positive und negative Anschlüsse hat, ist es nach dem Löten besser, die Polarität zu überprüfen. Um auf der sicheren Seite zu sein, tragen Sie eine Heißklebepistole auf die Klemmen auf.Am Gleichrichter angeschlossenes USB-Kabel

Schritt 7: Installieren und Fertigstellen

Da wir alle Komponenten zusammengebaut haben und unser piezoelektrischer Generator fertig ist, werden wir uns dem Installationsteil zuwenden. Stellen Sie den piezoelektrischen Kunststoffgenerator im Schuh ein und legen Sie die Originalsohle darauf. Falls jemand Probleme beim Einstellen des Generators hat, kann er sich auf das folgende Bild beziehen:

Einstellen des piezoelektrischen Generators im Schuh

Nehmen Sie das zuvor verkabelte USB-Kabel und führen Sie es zwischen der Zunge und der Außenseite Ihres Schuhs ein. Jetzt muss der Akku noch montiert werden. Dazu befestigen wir ihn zwischen der Zunge des Schuhs und den Schnürsenkeln und ziehen ihn dann fest an. Es ist besser, den Akku mit einem Klettverschluss zu befestigen, um zu verhindern, dass der Akku während des Betriebs herausfällt. Wenn jemand einen Ersatzschuh hat, kann er / sie einen Schaumstoffausschnitt aus seiner Sohle machen und der Schuh steigt ein wenig an.

Piezoelektrischer Schuh

Schritt 8: Testen

Nachdem wir den Installationsteil abgeschlossen haben, sollten wir ihn testen und prüfen, ob er funktioniert oder nicht. Um zu überprüfen, wie gut sie funktionieren, sollten wir täglich ÜBEN. Spielen Sie jeden Tag Sport, außer Fußball, da Ihr Telefon beim Schlagen des Balls vom Fuß aus beschädigt werden kann. Der Akku wird nur dann aufgeladen, wenn wir einen Schritt ausführen. Daher werden viele Schritte, die wir mit unserem Telefon ausführen, schneller aufgeladen.

Testen des Prototyps