[TFCD] Biokompatible Ferroelektret-Nanogeneratoren als tragbar - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

In diesem Tutorial wird die Anwendung von biokompatiblen Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG's) auf dem Wearable-Markt getestet. FENGs können Energie erzeugen, wenn sie gebogen oder gefaltet werden und daher komprimiert werden durch Gehen erzeugt.

Da sich diese FENGs noch in der Entwicklungsphase befinden und daher schwer zu bekommen sind, wurde in diesem Instructable ein normaler Flex-Sensor verwendet. Mit der Verwendung von normalen Flex-Sensoren können wir die Größe und Häufigkeit der Biegungen messen.

Schritt 1: Notwendigkeiten

- Flexsensor [4,5"]

- Widerstand [10000k]

- Arduino Uno

- Steckbrett + Überbrückungsdrähte

- LCD Bildschirm

- Lötkolben

- Löten

- Band

Schritt 2: Die Schaltung

Oben sehen Sie, wie wir den Flexsensor angeschlossen haben. Es empfiehlt sich, einen Widerstand von 10000 Ohm zu verwenden.

In diesem Beispiel wurde entschieden, einen LCD-Bildschirm zu verwenden, damit die Werte leicht abgelesen werden können. Dies ist jedoch nicht erforderlich.

Schritt 3: Code

Der folgende Code wird verwendet, um die Daten auszulesen. In diesem Beispiel wählen wir eine Verzögerung von 100 ms.

Schritt 4: Löten

Sobald der Code getestet wurde und der Flexsensor erfolgreich den Winkel und den entsprechenden Widerstand ausliest (beim Piezosensor proportional zur erzeugten Energie), ist es an der Zeit, den Sensor an den Draht zu löten. Je nach Aufbau reichen zwei Meter Länge aus, um sich frei bewegen zu können

Schritt 5: Anbringen des Sensors am Subjekt

Nach dem Löten wird der Sensor am Probanden befestigt. Stellen Sie sicher, dass die Person flexible Kleidung (vorzugsweise Thermokleidung) trägt und dass der Sensor genügend Platz zum Biegen hat.

Dies geschieht in diesem Fall, indem der Sensor auf einer Seite befestigt und auf der anderen Seite geführt wird.

Schritt 6: Daten auslesen

Nach dem Anbringen des Sensors ist es an der Zeit, Daten zu sammeln. Lassen Sie die Testperson ein wenig laufen und messen Sie die Werte.

Die Ausgabe der Daten bei Befestigung des Sensors an der Kniekehle ergibt inkonsistente Werte. Da das Fleximeter nur an zwei Seiten befestigt ist, sind viele Knicke zu sehen. Abhilfe könnte man schaffen, indem man die Sensoren in die Kleidung einbindet. Die Werte an der Außenseite des Knies zeigen einen sinusförmigen Verlauf, der zeigt, dass (bei normaler Laufgeschwindigkeit) der Sensor alle 0,8 Sekunden gebeugt und entspannt wird.

Basierend auf unserem Prototyp sind wir uns sicher, dass die Implementierung von FENGs in den Wearable-Markt eine realistische Option ist. Da sich die Nanogeneratoren jedoch noch in der Entwicklung befinden und somit noch nicht für Verbraucher verfügbar sind, können wir nicht abschätzen, wie viel Energie pro Sensor erzeugt werden kann.