Jak generować energię elektryczną z butów podczas chodzenia

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





W tym poście dowiemy się, jak podczas chodzenia generować prąd z buta. Ta energia elektryczna może być jednocześnie używana do ładowania baterii telefonu komórkowego.

W kilku z moich poprzednich postów dowiedzieliśmy się, jak można efektywnie wykorzystać proste maszyny do wydobywania darmowej energii elektrycznej, możesz dowiedzieć się więcej na ten temat z następujących postów:



Prąd z wahadła

Energia elektryczna z grawitacji



Darmowa energia z masy ciała

Nasze stopy to doskonały przykład prostej maszyny, którą można porównać do dźwigni. Za każdym razem, gdy robimy krok do przodu, bez wysiłku unosimy całe ciało na palcach, a następnie przywracamy je na ziemię, robimy to tak długo, jak długo chodzimy, bez żadnych problemów.

Staje się to możliwe dzięki niezwykle wydajnej konstrukcji naszego mechanizmu kostnego, który jest w stanie wykonywać pracę tak wydajnie, że prawie nie rozumiemy ilości pracy, którą jesteśmy w stanie wykonać tyle razy w ciągu dnia.

Chociaż chodzenie może wydawać się dla nas zbyt łatwe, nasze stopy faktycznie wykonują znaczną ilość pracy, podnosząc około 60 kg (średnio) ziemi, a następnie przywracając ją z powrotem na ziemię, co stanowi siłę skierowaną w górę i w dół, która może równać się ekwiwalentowi grawitacyjnemu 60 kg.

Podczas chodzenia nasze stopy są w stanie bardzo efektywnie unieść nasze ciało dzięki mechanizmowi dźwigni stawu skokowego, a uwalniając ciężar ciała, grawitacja staje się odpowiedzialna za przywracanie masy z powrotem na ziemię.

W obu przypadkach dochodzi do wymiany ogromnych ilości sił i obecnie jesteśmy zainteresowani wykorzystaniem tej siły do ​​wytwarzania darmowej energii elektrycznej podczas chodzenia.

Koncepcja nie jest nowa, ludzie próbowali tego już wcześniej, ale używali w butach materiału piezoelektrycznego.

Używanie elementu piezo jako opcji

Materiał piezoelektryczny przekształca ciśnienie w energię elektryczną, ale wielkość energii elektrycznej generowanej w koncepcji piezoelektrycznej jest tak trywialna, że ​​po prostu wygląda na bezużyteczną.

Kiedy masz wystarczający nacisk i swobodnie dostępne siły do ​​okiełznania, nie chciałbyś go zmarnować, używając do tego celu niewydajnej i niedocenianej koncepcji, takiej jak piezoelektryczny.

Korzystanie z silnika lub dynamo

Korzystanie z silnika lub dynamo wygląda dobrze dla aplikacji, jednak te gadżety wymagają rozruchu za pomocą kół zębatych, co może sprawić, że jest to bardzo niepożądane przy użyciu buta ze względu na niepotrzebną złożoność i hałas, który może być generowany podczas procesu chodzenia obraca maszyną.

Fajną alternatywą, wykonalną metodą generowania energii elektrycznej z naszych butów może być użycie małego elektromagnesu, jak pokazano na poniższym obrazku:

Zdjęcie dzięki uprzejmości: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

Powyższy rysunek przedstawia mały elektromagnes 5 V obciążony sprężyną, który wydaje się być właściwym wyborem dla proponowanej przez nas aplikacji generatora butów.

Korzystanie z elektromagnesu

Ponieważ elektrozawór jest przeznaczony do pracy z wejściem 5 V przy 1 amperach, możemy przyjąć prawie taką samą moc na jego przewodach, gdy jest on poddawany działaniu siły mechanicznej pchającej i ciągnącej. Odpowiednie parametry, które mogą idealnie nadawać się do ładowania baterii telefonu komórkowego .

Dużą zaletą stosowania tych solenoidów jest to, że mają one sprężynowy mechanizm wału, co oznacza, że ​​jedyną skuteczną siłą potrzebną do wytworzenia energii elektrycznej przez jednostkę jest siła grawitacji, gdy nasze stopy są w spoczynku i gdy stopy są podnoszone. Sprężynowe działanie solenoidu uzupełnia działanie, czyniąc system niezwykle wydajnym.

Ponieważ jednak solenoidy zwykle używają żelaznego pręta jako tłoka, nie możemy oczekiwać, że system będzie generował jakąkolwiek energię elektryczną, dopóki ten pręt nie zostanie najpierw przekształcony w magnes, ponieważ tylko poruszający się magnes będzie w stanie generować energię elektryczną po przesunięciu przez cewkę drutu.

Ta modyfikacja może być po prostu wdrożona poprzez zamocowanie kilku magnesów neodymowych na górnej krawędzi pręta solenoidu, jak pokazano poniżej, przekształci to cały trzpień w skuteczny magnes, który byłby następnie w stanie oddziaływać z cewką solenoidu przez generując energię elektryczną, jeśli masz inną skuteczną metodę przekształcania pręta w magnes trwały, możesz go użyć do uzyskania lepszej odpowiedzi podczas operacji.

W następnym rozdziale dowiemy się, jak podczas chodzenia generować prąd z buta, który można wykorzystać do ładowania ogniwa litowo-jonowego.

Powyższy zestaw jest przedstawiony w formie obrazkowej, aby pokazać szczegóły połączenia dotyczące sposobu generowania energii elektrycznej z buta, praktycznie wszystkie elementy będą musiały być odpowiednio schowane w obudowie i mocno przymocowane piętą buta.

Na rysunku wyraźnie widać, jak należy ustawić elektrozawór na pięcie buta, tak aby podczas chodzenia solenoid był ściskany i zwalniający na jego trzon.

Za każdym razem, gdy wałek elektromagnesu jest ciągnięty lub popychany, magnes powiązany z wałem wewnątrz jednostki oddziałuje z cewką otaczającą magnes, wytwarzając energię elektryczną, która staje się dostępna przez przewody łączące solenoidu.

Ponieważ ruch w przód iw tył wału solenoidu ma indukować prąd przemienny na wyjściu, należy go wyprostować w celu uzyskania prądu stałego, dlatego można zobaczyć prostownik mostkowy połączony z przewodami elektromagnesu.

Wyprostowany prąd stały może być teraz używany do ładowania akumulatora litowo-jonowego lub dowolnego innego akumulatora, którego napięcie znamionowe może być określone na określonym poziomie.

Korzystanie z mechanizmu wygiętej latarki

Jeśli uważasz, że optymalizacja mechanizmu elektromagnetycznego jest trudna i nie dostarcza wystarczającej ilości prądu, możesz wypróbować alternatywną koncepcję z wykorzystaniem mechanizmu korbowej latarki.

Jak wszyscy wiemy, wygięte latarki wykorzystują sprężynowy mechanizm silnika / przekładni, w którym przekładnia jest obracana ręczną siłą, aby uzyskać szybkie wielokrotne obroty wrzeciona silnika za pomocą obliczonych przełożeń. Ten wymuszony obrót silnika ostatecznie generuje wymaganą energię elektryczną dla podłączonego obciążenia.

Tę samą zasadę można zastosować do wytwarzania energii elektrycznej z buta, odpowiednio instalując mały mechanizm korbowej latarki na bucie i podłączając jego wyjście baterią, jak pokazano poniżej. Upewnij się, że sekcja LED została usunięta z urządzenia i używaj tylko mechanizmu do zamierzonego ładowania baterii.

Ostrzeżenie: Obwód nie zawiera zabezpieczenia przed przeładowaniem, które może być niebezpieczne dla akumulatora, obecnie ogniwa litowo-jonowe są dostarczane z wewnętrznymi modułami PCM lub modułami obwodu zabezpieczającego, które zapewniają całkowite bezpieczeństwo ogniw przed przeładowaniem lub nadmiernym rozładowaniem ... upewnij się, że do ogniwa Li-ion jest dołączony ten moduł, abyś mógł go bezpiecznie ładować wykorzystując proponowaną koncepcję wytwarzania energii elektrycznej podczas chodzenia.




Poprzedni: Obwód ładowarki do telefonów komórkowych za pomocą generatora wahadłowego Dalej: Najprostszy obwód generatora wiatraka