Piezoelectric Energy Harvesting Shoe/ar

الهدف هو إنشاء جهاز حصاد الطاقة الكهرضغطية الذي يمكنه توليد طاقة كافية لإنشاء شحنة ملحوظة في البطارية.

التصميم

وُضعت ثماني وسادات محولات كهرضغطية تحت نعل حذاء، ووُصلت بحزمة بطارية. ولُحم ثنائي كهربائي بكل وسادة كهرضغطية، ولُحم مُقوِّم كهربائي بالنظام قبل توصيله بالبطارية.

وصف	صورة
محول كهربائي ضغطي.
قم بتفكيك الغلاف البلاستيكي لاستخراج الوسادة الكهرضغطية الموجودة بالداخل.
الثنائيات.
قم بلحام الصمام الثنائي على الطرف الموجب لكل وسادة بيزو.
ألصق قطعة من قطعة قطنية على كل وسادة بيزو.
قم بترتيب وسادات البيزو على نعل الحذاء مع توجيه جانب قطعة القطن لأعلى ثم قم بلحام الأسلاك معًا لتوصيل وسادات البيزو بالتوازي.
قم بتغطية منصات البيزو بشريط PVC أو شريط لاصق.
مقوم العروسة ذو الموجة الكاملة.
قم بلحام المقوم على الأسلاك الكهرضغطية، ثم قم بلحام مشابك التمساح على المقوم.
قم بتوصيل النظام بمجموعة بطاريات. جربتُ ذلك مع بطاريات NiCd AAA وNiMH AA.
قم بربط حزمة البطارية حول الكاحل، ثم أدخل النعل في الحذاء ثم قم بالسير لشحن البطارية.

النتائج والمناقشة

قبل اختبار البطاريات، استنفدتها بمصباح Mini Maglight. بعد ارتداء الحذاء مع بطاريتين NiCd AAA لمدة نصف يوم، لم تُضئ البطاريات مصباح LED، ولم تُضئ سوى جزء من الثانية. بعد ارتداء الحذاء مع بطاريتين NiMH AA ليوم كامل، أضاءت البطاريات مصباح LED، ولم تُضئ سوى نصف دقيقة تقريبًا.

عند توصيلها بمصباح LED، تُضيء لوحة كهرضغطية مصباح LED لجزء من الثانية عند النقر عليها. كانت الطريقة التي أنتجت أفضل استجابة هي ثني مصباح LED قليلاً ثم تحريره كحركة خاطفة. وُضعت أعواد قطنية أسفل كل لوحة كهرضغطية لزيادة مقدار الانحناء الذي تتلقاه كل لوحة عند الدوس عليها، إلا أن الضغط بالدوس يُعد طريقة غير فعالة لتفريغ الشحنة من لوحات الكهرضغطية. عند اختبار لوحة كهرضغطية واحدة متصلة ببطارية، تكوّنت شحنة ملحوظة في البطارية، لكنها لم تكن كبيرة بما يكفي لاستبعاد احتمال أن تكون البطارية مُثارة بواسطة لوحة الكهرضغطية فقط. تتميز لوحات الكهرضغطية بمخرجات تيار صغيرة جدًا مقارنةً بمخرجات جهدها، مما يجعل شحن البطارية بها بفعالية أمرًا صعبًا.

بعد استخدام النعال لبضعة أيام، يبدو أن بعض وسادات البيزو لا تعمل بكفاءة كما كانت من قبل عند توصيلها بضوء LED للاختبار. قد تُسبب أعواد القطن ثنيها كثيرًا، خاصةً أسفل الكعب.

عروض الفيديو

تم توصيل الصمام الثنائي الباعث

بطاريات NiMH متصلة بمصباح LED

بطاريات NiMH متصلة بجهاز Mini Maglight

الخطوات التالية

• مزيد من الاختبارات
• تعديل النظام لزيادة الكفاءة.
• إنشاء شاحن بطارية أفضل يمكنه نقل كمية صغيرة وغير منتظمة من التيار التي تنتجها لوحات البيزو بشكل فعال.

الاستنتاجات

يجب إجراء المزيد من الاختبارات للتأكد مما إذا كان النعل الكهرضغطي يشحن البطاريات بالفعل، إلا أن النظام أثبت قدرة الوسادة الكهرضغطية على تشغيل ضوء LED وتوليد بعض الكهرباء. يمكن لنظام مُصمم بطريقة بديلة شحن البطارية، إلا أن كفاءة الوسادات الكهرضغطية منخفضة جدًا في تجميع الطاقة الميكانيكية الناتجة عن المشي.

مشروع بواسطة

• دومينيك تريولا