[TFCD] Biokompatybilne nanogeneratory ferroelektretowe jako poręczne: 6 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

W tym samouczku zostanie przetestowane zastosowanie biokompatybilnych nanogeneratorów ferroelektretowych (FENG) na rynku urządzeń do noszenia. FENG mogą generować energię podczas zginania lub składania, a zatem są kompresowane. Przymocowując FENG do ludzkiego ciała, można zwiększyć moc generowane przez chodzenie.

Ponieważ te FENG są nadal w fazie rozwoju i dlatego są trudne do uzyskania, w tym nieuzasadnionym zastosowano zwykły czujnik zgięcia. Za pomocą zwykłych czujników zgięcia będziemy mogli zmierzyć wielkość i częstotliwość zagięć.

Krok 1: Potrzeby

- czujnik Flex [4,5"]

- Rezystor [10000k]

- Arduino Uno

- Płytka do krojenia chleba + przewody połączeniowe

- Ekran LCD

- Lutownica

- Lutowane

- Taśma

Krok 2: Obwód

Powyżej widać, jak podłączyliśmy czujnik flex. Wskazane jest użycie rezystancji 10000 Ohm.

W tym przykładzie zdecydowano się na użycie ekranu LCD, aby można było łatwo odczytać wartości. Nie jest to jednak konieczne.

Krok 3: Kod

Poniższy kod służy do odczytu danych. W tym przykładzie wybieramy opóźnienie 100ms.

Krok 4: Lutowanie

Po sprawdzeniu kodu i prawidłowym odczytaniu przez czujnik flexu kąta i odpowiadającej mu rezystancji (w przypadku czujnika piezo będzie on proporcjonalny do generowanej energii), czy nadszedł czas, aby przylutować czujnik do przewodu. W zależności od ustawienia, do swobodnego poruszania się wystarczy długość dwóch metrów

Krok 5: Przymocowanie czujnika do obiektu

Po zlutowaniu czujnik przyczepia się do badanego przedmiotu. Upewnij się, że obiekt ma elastyczną odzież (najlepiej termo-odzież) i że czujnik ma wystarczająco dużo miejsca do zgięcia.

W tym przypadku odbywa się to poprzez zamocowanie czujnika z jednej strony i prowadzenie go z drugiej strony.

Krok 6: Odczytaj dane

Po podłączeniu czujnika czas na zbieranie danych. niech osoba testująca trochę pobiegnie i zmierzy wartości.

Wyjście danych, gdy czujnik jest przymocowany z tyłu kolana, daje niespójne wartości. Ponieważ fleksymetr jest zamocowany tylko z dwóch stron, widać dużo wyboczeń. Można temu zaradzić, przeplatając czujniki w ubraniu. Wartości na zewnątrz kolana pokazują sinusoidalny wykres pokazujący, że (przy normalnym tempie biegu) czujnik jest zginany i rozluźniany co 0,8 sekundy.

Bazując na naszym prototypie, jesteśmy pewni, że wdrożenie FENG na rynek urządzeń do noszenia jest realistyczną opcją. Ponieważ jednak nanogeneratory są wciąż w fazie rozwoju, a zatem nie są jeszcze dostępne dla konsumentów, nie możemy oszacować, ile energii można wygenerować na czujnik.