يعد فشل الجهاز بسبب نقص الطاقة مشكلة شائعة في الوقت الحاضر. في كثير من الأحيان تُترك المكالمات الهاتفية المهمة دون رقابة ولا يمكننا الرد على محادثة مهمة تجري بيننا وبين زملائنا ، فقط بسبب نفاد بطارية الهاتف المحمول لدينا. يتمنى كل شخص يمتلك هاتفًا ذكيًا تقريبًا أن يتمتع بعمر أطول للبطارية. لذلك ، مع إبقاء هذه المشكلة قيد الدراسة ، سنقوم بتصميم تقنية شحن للهاتف المحمول باستخدام أحذيتنا. لن يحل هذا المشروع مشكلة تصريف البطارية فحسب ، بل سيعزز أيضًا الصحة من خلال إنشاء نعل داخلي للأحذية يحول الطاقة المادية الناتجة عن المشي إلى كهرباء ، والتي يتم تخزينها بعد ذلك في حزمة بطارية محمولة. إلى جانب شحن أداتنا الإلكترونية ، سنتمكن أيضًا من تجديد بعض طاقتنا البدنية أيضًا.
كيف يتم تجميع عناصر كهرضغطية مع مكونات أخرى؟
نظرًا لأننا فهمنا الهدف الأساسي لمشروعنا ، فلنتحرك خطوة للأمام ونبحث عن المكونات المطلوبة ثم ندمجها لتصميم نموذج أولي نهائي.
الخطوة 1: المكونات المستخدمة
- زوج أحذية
- العناصر الكهربائية بيزو (x14)
- مسدس الغراء الساخن
- طقم لحام الحديد
- 1N4001 - 1N4007 الثنائيات (x4)
- أداة دريميل
- شرائط الفيلكرو
- جهاز رقمي متعدد
- مقياس المسطرة المعمارية
الخطوة الثانية: فهم المبدأ الأساسي للمشروع
قبل تجميع المكونات ، نحتاج إلى فهم آلية عمل المشروع. في كل مشروع من مشاريع الإلكترونيات ، يكون مصدر الطاقة هو العمود الفقري. يُطلق على مصدر الطاقة الرئيسي الذي يجعل هذا المشروع ممكنًا اسم محول الطاقة الكهرضغطية / عنصر كهرضغطية. وهي تتألف من مكونات مثل البلورات والسيراميك التي لها قدرة خاصة على تحويل الطاقة الفيزيائية إلى كهرباء التيار المتردد. يمكننا الاستفادة القصوى من هذه الخاصية من هذه العناصر من خلال وضعها تحت أقدامنا بطريقة تجعلنا في كل مرة نتخذ فيها خطوة يستخدم وزننا لدفع العناصر الكهروضغطية ، والتي بدورها تحول طاقتنا الفيزيائية إلى طاقة كهربائية. يتم توليد الطاقة الكهربائية ولكن هناك مشكلة بسيطة ، التيار البديل (AC). نحن نحتاج التيار المباشر (DC) لمشروعنا. وبالتالي ، سيتم حل هذه المشكلة عن طريق إنشاء ملف جسر المعدل مع الثنائيات بحيث يمكن تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر.
مظاهرة AC و DC
الخطوة 3: قياس حجم حذائك
العنصر الأول الذي نحتاجه لتصميم مولد كهرضغطية هو القاعدة البلاستيكية. أخرج القاعدة من الحذاء وقم بإجراء القياسات المناسبة باستخدام مسطرة المقياس المعماري.
قياس القدم
تم وضع فتحات عنصر بيزو بشكل استراتيجي بحيث تتماشى مع المسافات البادئة الكبيرة على نعل الحذاء ، والتي تشير إلى مناطق الضغط الأكبر.
نعل الحذاء الكهرضغطية (كعب)
الخطوة 4: لصق عناصر بيزو
نظرًا لأننا انتهينا من إنشاء القاعدة لمولدنا الكهروإجهادي ، فسوف نقوم بلصق عناصر بيزو على القاعدة بمساعدة مسدس الغراء الساخن. ضع طبقة رقيقة من الغراء حول حافة الفتحة الموجودة في البلاستيك ثم اضغط بسرعة على المكونات الكهروضغطية عليها قبل أن تبرد. لا تضع الكثير من الصمغ لأنه في حالة قيامنا بذلك ، فقد نمنع حشوات الفوم من الضغط بالكامل. سنهتم بشيء آخر لا يمس الغراء الإيجابي (شبكة) وسالب (أسود) المفاصل لأن تلك المفاصل سيتم لحامها لاحقًا. سوف نتأكد من لصق عناصر بيزو على جانبي البلاستيك. باستخدام مقياس رقمي متعدد ، سنتأكد من أن عناصر بيزو لدينا تعمل.
فحص العناصر الكهربائية بيزو
الآن ، نظرًا لأننا قمنا بلصق جميع العناصر الكهروإجهادية في أماكنها المناسبة ، سنقوم بغراء قطع الرغوة على كل عنصر بيزو كما هو موضح أدناه:
لصق قطع الفوم
الخطوة 5: تجميع عناصر بيزو معًا
تولد عناصر بيزو جهدًا كافيًا لكنها لا تولد تيارًا كبيرًا. لذلك ، مع وضع هذا في الاعتبار ، سنقوم بتوصيل جميع عناصر بيزو بالتوازي (سيتم لحام الإيجابيات مع العناصر الإيجابية وسيتم لحام السلبيات بالعناصر السلبية). نظرًا لأننا قمنا بذلك ، سنكون قادرين على توليد عدد كبير من الأمبيرات وسيتم شحن الجهاز بشكل أسرع. بعد لحام المفاصل ، ضع الغراء الساخن على المفاصل لأنه سيمنع المفاصل من الانقطاع. سنقوم بتوصيل عناصر بيزو من جانب واحد من البلاستيك إلى الجانب الآخر عن طريق ربط أسلاك أحد عناصر بيزو عبر الثقوب بحيث يمكن لحامها بالتوازي مع بيزو على الجانب الآخر. نظرًا لأن جميع عناصر بيزو على الكعب موصلة بشكل متوازٍ ، سنلحم آخر بيزو في السلسلة بأحد عناصر بيزو على قطعة إصبع القدم ، ونواصل لحام عناصر بيزو بالتوازي حتى يتم توصيل جميع العناصر الأربعة عشر.
عناصر لحام بيزو
الخطوة 6: بناء مقوم الجسر
المضي قدمًا ، أولاً ، سوف ندرس مخطط الدائرة لمقوم الجسر ، وثانيًا ، سنقوم ببناء مقوم الجسر باستخدام الثنائيات ، وأخيراً ، سنقوم بتوصيل مقوم الجسر.
- دراسة مخطط الدائرة: عندما يتم تطبيق الجهد على الثنائيات وتسمح للتيار بالمرور ، يقال إنها في حالة إعادة توجيه انحيازا الوضع وعندما يتم تطبيق الجهد ولا تسمح الثنائيات للتيار بالمرور ، يقال إنها في الداخل عكس منحازة الوضع. في الرسم البياني للدائرة موضح أدناه ، يتم توصيل الثنائيات في وضع منحاز لإعادة التوجيه وتسمح للتيار بالمرور من خلالها. الجانب الإيجابي من الصمام الثنائي هو ذلك الجانب المطلي باللون الرمادي وسيظهر في الخطوة التالية.
مخطط الرسم البياني
- بناء مقوم الجسر: سنقوم بتوصيل الثنائيات وفقًا للتكوين المنحاز للأمام ، بحيث يمكن تمرير هذا التيار من خلالها. يمكن للمبتدئين اتباع المخطط الموضح أدناه لإنشاء مقوم الجسر. يُعرف مقوم الجسر أيضًا باسم مقوم الموجة الكاملة .
جسر المعدل
- مقوم الأسلاك الجسر: الآن ، قم بتوصيل المكونات الكهرضغطية بالمقوم وفقًا للرسم البياني الموضح أدناه. التيار هو التيار المتناوب ، لذا فإن موضع الأسلاك قابل للتبديل ، طالما أنها متصلة بالصمامات الثنائية الصحيحة في الرسم التخطيطي. انزع كبل USB الذي اشتريته مع البطارية وأخرج الأسلاك الداخلية. نحن مهتمون فقط ب شبكة و أسود الأسلاك. الآن ، قم بلف خيوط الأسلاك البالية لكل سلك ثم قم بلحامها وأيضًا قم بتوصيل الأسلاك بالمقوم. كما نعلم أن جهد التيار المستمر له أطراف موجبة وسالبة ، فمن الأفضل بعد اللحام التحقق من القطبية. لكي تكون في الجانب الأكثر أمانًا ، استخدم مسدس الغراء الساخن على المحطات.
كابل USB متصل بالمقوم
الخطوة 7: التثبيت واللمسات الأخيرة
نظرًا لأننا قمنا بتجميع جميع المكونات ومولدنا الكهروإجهادي جاهز ، فسوف نتحرك نحو جزء التثبيت. اضبط المولد الكهروضغطي البلاستيكي داخل الحذاء ثم أدخل النعل الأصلي فوقه. في حال واجه شخص ما مشكلة في ضبط المولد بداخله ، يمكنه الرجوع إلى الصورة الموضحة أدناه:
ضبط المولد الكهرضغطية داخل الحذاء
خذ كابل USB سلكيًا مسبقًا وقم بربطه بين اللسان والجزء الخارجي من حذائك. الآن ، تُترك البطارية للتركيب ، وللقيام بذلك ، سنقوم بإصلاحها بين لسان الحذاء والأربطة ثم شد الحذاء بإحكام. من الأفضل استخدام الفيلكرو لربط حزمة البطارية لمنع سقوط البطارية أثناء التشغيل. إذا كان لدى أي شخص حذاء احتياطي ، فيمكنه صنع قطع من الفوم من نعله وسيرتفع الحذاء قليلاً.
حذاء كهرضغطية
الخطوة 8: الاختبار
الآن ، بعد أن أكملنا جزء التثبيت ، يجب علينا اختباره ، ومعرفة ما إذا كان يعمل أم لا. للتحقق من كيفية عملهم بشكل جيد يجب علينا ممارسه الرياضه اليومي. مارس الرياضة كل يوم باستثناء كرة القدم لأن هاتفك يمكن أن يتلف أثناء ضرب الكرة من القدم. لن يتم شحن البطارية إلا عندما نخطو خطوة ، حيث يتم شحن العديد من الخطوات التي نتخذها بهاتفنا بسرعة أكبر.
اختبار النموذج
