Elektricitet generera skor - generera elektricitet genom att gå (Concept) (2 / 16 steg)

Steg 2: Science Fair Project - täckning

Jag använder Googles science fair format. Detta är min instructable version. Det är skrivet på ett mindre formellt sätt så att hobby kunde ha en bättre förståelse över detta ämne.

En fråga som stör mig mycket:
Varför inte använda traditionella förnybara energikällor? Ja jag vet piezoelectricty är också utvecklas inte som av de solar powered enheterna men som en nyfiken varelse, jag är öppen för att upptäcka potentiella energikällor. Ja, skodon generatorer kanske låter galet och löjligt men det är mer än vad som möter ögat! Dessa tunna innersula generatorer har tillräckligt med kraft att leverera låg aktuella enheter.
______________________________________________________
Problem:
Kolkraft är den vanligaste energikälla som används i Filippinerna, också i världen. Under det senaste decenniet, har vårt land knacka till förnybar energi även om det inte blir gratis och dess pris ändras kontinuerligt (filippinska Star, januari 2014). Mest outvecklade områden, speciellt provinser, har inte tillgång till El. För de människor som är bor i förorterna, laddning en telefon eller en lampa en stor sak för dem

Under de senaste åren var min vetenskapliga experiment mest om förnybar energi. Jag började min första science fair experiment när jag gick i tredje klass, det var min första miniatyrmodell av solar bil. De vikande år av mina science fair poster var mest om vindkraft, solenergi, vattenkraft och kemiska.

Mitt mål är att hitta en ny källa till förnybar energi, något som inte beror på vind, vatten eller solljus. Jag forskade lite random och jag kom igenom massor av eco-energi produktion artiklar. Jag sa till mig, om jag ska gå med en annan sol / vind experiment, det inte kommer vara tillräckligt innovation av bara omarbeta ett projekt från internet. Som alla forskare, jag var tvungen att tänka ur lådan.

Frågor att fundera på:
-Har tillräckligt med kraft att leverera el för låg förbrukning moduler?

-Kommer det producera tillräckligt med ström för att ladda USB-enheter?

-Kan det nå de USB-standarderna?

-Kan det driva ett antal lysdioder?

Framtida praktiska tillämpningar:
-Strömförsörjning ombord / oberoende smarts skor och kläder.

-Stöd outdoorsmen / vandrare, med GPS tracking skor, i deras resa in i den stora vildmarken.

-Perfekt för områden där El är knappa. -Själv driva rescue marker i skor.

Forskning:
Projektet är åstadkommas med hjälp av piezoelektriska material. Piezoelectricity, även kallad de piezoelectric verkställer, är möjligheten för vissa material att generera en växelström när aktiveras. Vissa keramik, Rochelle salter och olika andra fasta ämnen uppvisar denna effekt. Till exempel (Pb [ZrxTi1−x] O3 var, 0≤x≤1), även kallad PZT och genererar mätbara El när deras struktur är deformerad av cirka 0,1% av den ursprungliga dimensionen (internationella AAAI konferens om sociala medier och Weblogs, 2012). I detta projekt, el på en viss tid kommer att registreras och om det är tillräckligt för att helt ladda ett Li-ion batteri eller en hög kapacitet kondensator.

Projektet är åstadkommas med hjälp av piezoelektriska material. Piezoelectricity, även kallad de piezoelectric verkställer, är möjligheten för vissa material att generera en växelström när aktiveras. Vissa keramik, Rochelle salter och olika andra fasta ämnen uppvisar denna effekt. Till exempel (Pb [ZrxTi1−x] O3 var, 0≤x≤1), även kallad PZT och genererar mätbara El när deras struktur är deformerad av cirka 0,1% av den ursprungliga dimensionen (internationella AAAI konferens om sociala medier och Weblogs, 2012). I detta projekt, el på en viss tid kommer att registreras och om det är tillräckligt för att helt ladda ett Li-ion batteri eller en hög kapacitet kondensator.

De piezoelectric verkställer, som ett material genererar en elektrisk potential som svar på en temperaturändring, studerades av Carl Linnaeus och Franz Aepinus i mitten av 18-talet. Ritning på denna kunskap, deponeras både René Just Haüy och Antoine César Becquerel en relation mellan mekanisk stress och elektrisk laddning; experiment av båda visade sig dock tveksam. Den första demonstrationen av den direkta piezoelectric verkställer var 1880 av bröderna Pierre Curie och Jacques Curie. De kombinerade sina kunskaper i pyroelectricity med deras förståelse av de underliggande kristallstrukturer som gav upphov till pyroelectricity att förutsäga kristall beteende, och visat effekt med kristaller av turmalin kvarts, topaz, rörsocker och Rochellesalt (natriumkaliumtartrattetrahydrat). Kvarts och Rochellesalt uppvisade de flesta piezoelectricity.

En piezoelektrisk disk genererar en spänning när deformeras (förändringen i form är starkt överdriven) The Curies, gjorde dock inte förutsäga converse piezoelectric verkställer. Converse effekten var matematiskt sluta sig från grundläggande termodynamiska principer av Gabriel Lippmann 1881. Curiesna omedelbart bekräftade förekomsten av converse effekten, och fortsatte med för att erhålla kvantitativa motståndskraftigt av den kompletta reversibiliteten av elasto-elektromekaniska deformationer i piezoelektriska kristaller. För de nästa årtiondena återstod piezoelectricity något av ett laboratorium nyfikenhet. Mer arbete gjordes för att undersöka och definiera de kristallen strukturerar som uppvisade piezoelectricity. Detta kulminerade i 1910 med publikationen av Woldemar Voigt's Lehrbuch der Kristallphysik (lärobok på Crystal fysik), som beskrev de 20 naturliga crystal klasserna kan piezoelectricity, och strikt definierade piezoelektriska konstanterna med tensor analys.

Metod / testning och Redesign:

Hänvisas till avsnitt #3 avsnitt #14

Resultat:

En Arduino utveckling ombord användes för att skapa en enkel oscillocope setup. Det var ansluten till datorn, den inbyggda TTL användes för att upprätta seriell kommunikation mellan Arduino och PC. En skiss laddades, använder Arduino IDE, för att övervaka analoga stiftet där innersula generatorn var ansluten. Ett separat program, kallat "bearbetning 2.0", användes för att övervaka rippel avges av konverterade AC►DC utgång av generatorn.

Slutsats / rapport:

De aktuella resultat visade att produkten har potential att ladda litiumbatterier. Men det finns utrymme för förbättringar, visade det positiva tecken för att det utvecklas ytterligare. Baserat från resultaten, innersula generator har tillräckligt med ström till Matningsspänning för låg powered kretsar som MCU (Micro Controller enheter - ex. ATtiny) och TTL Bluetooth sändare. Jag kan nu säga att produkten är klar för produktion och är mycket användbar för smarta kläder / skor. Ladda USB-enheter inte kommer att räcka ännu, laddningstiden är inte bara perfekt.

YTTERLIGARE PLANER:

Om en hel innersula skulle göras med en tunna flexibla blad av metall och glaserad med dubbelsidig piezoelektriska element skulle det förmodligen producera tillräckligt med ström för att ladda en telefon. En standardiserad opensource 3D tryckta design kommer att verkligen införa en ny energiproduktion konceptet till DIY gemenskapen. När alla har tillgång till ett opensource-projekt bra blomstra idéer!

Ordlista / villkor att du kommer att möte:

• Piezo El - är möjligheten för vissa material att generera en AC (växelström) spänning när de utsätts för mekanisk stress eller vibration, eller att vibrera när de utsätts för en AC spänning, eller båda. Det vanligaste piezoelektriska materialet är kvarts. Vissa keramik, Rochelle salter och olika andra fasta ämnen också uppvisar denna effekt.
• Actuated - orsak en maskin att fungera / arbeta / generera.
• Piezo - förkortning för piezoelektriska
• AC ström - flödet av elektrisk laddning regelbundet ändrar riktning. Piezo element producerar dessa strömmar.
• DC nuvarande - flödet av elektrisk laddning är endast i en riktning. Batterier producerar dessa strömmar
• Bridge diod - består oftast av fyra likriktardioder som filtrera AC strömmar och förvandla dem till DC strömmar.
• Piezo skiva / Element / givare -de är alla lika, hänvisat till den diskreta komponent som producerar ström vid påverkan. De är även känd som keramiska givare och finns vanligen i föråldrade par hörlur.