Производство электроэнергии с помощью пьезоэлектрического эффекта привлекает значительное внимание из-за его способности использовать энергию от вибраций окружающей среды и механических движений. Пьезоэлектрический эффект относится к способности определенных материалов генерировать электрический заряд при некотором механическом воздействии или деформации.
В данном материале будет представлена самодельная уличная система генерации энергии, которая использует пьезоэлектрические элементы, устанавливаемые на поверхности дороги, для выработки электроэнергии от движения транспортных средств. Генерируемая мощность используется для зарядки микроконтроллера Arduino. Arduino управляет уличным освещением, используя датчики LDR (светозависимые резисторы), чтобы включать светодиодные фонари ночью. Кроме того, система включает в себя ультразвуковой датчик для контроля движения транспортных средств и датчик MQ-135 для определения уровня газа в воздухе.
Основным источником энергии для данной системы являются пьезоэлементы. Когда транспортные средства проезжают над элементами, механическое напряжение генерирует электрическую энергию. Тридцать пьезоэлементов сгруппированы в три группы по десять штук. Каждый набор из десяти элементов соединен последовательно для увеличения выходного напряжения, а все три набора соединены параллельно для поддержания общей емкости по току.
Генерируемая энергия выпрямляется и регулируется перед использованием для зарядки Arduino. Также имеется система резервного питания для обеспечения непрерывной работы в периоды низкого трафика или в ночное время, когда выработка электроэнергии минимальна.
Для создания подобной системы начните с пайки проводов к пьезоэлементам.
Сделайте то же самое со всеми 30 пьезоячейками, соединив 10 элементов последовательно, образуя набор из 3, а затем соедините 3 набора параллельно. Теперь выход этих элементов должен был быть подключен к выпрямителю, поскольку пьезоэлектрический генератор производит переменный ток, а для зарядки нашей батареи нам нужен был постоянный ток. Итак, мы сделаем собственный выпрямитель с использованием диодов и конденсатора.
Далее можно использовать картон, если это удобно. Затем проложите пьезоячейки на картоне и сделайте уличные фонари, используя светодиоды. Выполните соединения для ультразвукового датчика, LDR и датчика MQ 135, и установите на светодиодные лампы для считывания данных.
ЖК-дисплей был подключен, как показано далее, на нем будут отображаться окончательные данные датчиков.
Схема с подключением остальных элементов может выглядеть следующим образом.
После размещения элементов и их подключения пришло время для программирования Arduino. Код Arduino для данной схемы приведен далее.
#include <LiquidCrystal.h>
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
int digpin= 8;
unsigned int count = 0;
int airpin= A0;
int anapin= A1;
int sensorValue;
int digitalValue;
int airsensorValue;
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(airpin, INPUT);
pinMode(anapin, INPUT);
pinMode(digpin, OUTPUT);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("MQ135 Sensor");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop()
{
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
unsigned long pulseDuration = pulseIn(echoPin, HIGH);
float distance = pulseDuration / 2.0 * 0.0343;
sensorValue = analogRead(anapin);
if(sensorValue<200){
digitalWrite(digpin,HIGH);
}
else{
digitalWrite(digpin,LOW);
}
Serial.println(sensorValue);
if (distance > 5 && distance < 20) {
count++;
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Object detected. Count: ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(count);
delay(1000);
lcd.clear();
}
airsensorValue = analogRead(airpin);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Pollution level- ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(airsensorValue);
delay(1000);
lcd.clear();
}
В результате можно получить что-то вроде этого.
Мы использовали стеклянный лист, чтобы покрыть пьезоэлементы, при нажатии на стеклянный лист, пьезоэлектрический элемент производил ток, который заряжал конденсатор и аккумулятор. Arduino работал без сбоев, при выключении света в помещении автоматически включались светодиодные лампы, на ЖК-дисплее отображалось количество проезжающих автомобилей и качество воздуха.
© digitrode.ru