Jak generovat elektřinu z obuvi při chůzi

Jak generovat elektřinu z obuvi při chůzi

V tomto příspěvku se naučíme, jak z chůze vyrábět elektřinu z naší boty. Tuto elektřinu lze současně použít k nabíjení baterie mobilního telefonu.

V několika mých předchozích příspěvcích jsme se dozvěděli, jak lze jednoduché stroje efektivně využívat k těžbě elektrické energie zdarma, o čem se dozvíte více prostřednictvím následujících příspěvků:



Elektřina z kyvadla



Elektřina z gravitace

Energie zdarma z tělesné hmotnosti

Naše nohy jsou vynikajícím příkladem jednoduchého stroje, který lze přirovnat k páce. Pokaždé, když se pohneme o krok vpřed, bez námahy zvedneme celé naše tělo na prsty a poté jej obnovíme zpět na zem, pokračujeme v tom, dokud budeme chodit, a to bez jakýchkoli problémů.



To je možné díky extrémně efektivní konstrukci našeho mechanismu kotníkové kosti, která je schopna implementovat práci tak efektivně, že stěží rozumíme množství práce, kterou jsme schopni tolikrát během dne vykonat.

I když se nám chůze může zdát příliš snadná, naše nohy ve skutečnosti vykonávají značné množství práce tím, že zvednou přibližně 60 kg (průměr) země a poté ji přivedou zpět na zem, což představuje sílu nahoru a dolů, která se může rovnat 60 kg gravitačnímu ekvivalentu.

Při naší chůzi jsou naše nohy schopny velmi efektivně zvedat naše tělo díky pákovému mechanismu kotníkového kloubu a při uvolňování tělesné hmotnosti je gravitace odpovědná za obnovení hmotnosti zpět na zem.



V obou případech dochází k výměně obrovského množství sil a v současné době nás zajímá využití této síly pro výrobu volné elektřiny během chůze.

Koncept ve skutečnosti není nový, lidé to zkoušeli už dříve, ale pomocí piezoelektrického materiálu v botách.

Možnost použití piezoelektrického prvku

Piezoelektrický materiál přeměňuje tlak na elektřinu, ale velikost elektřiny generované pomocí piezo konceptu je tak triviální, že prostě vypadá zbytečně.

Máte-li k dispozici dostatečný tlak a sílu, které chcete volně využít, pak byste jej nechtěli plýtvat použitím neúčinného a podceňovaného konceptu, jako je piezoelektrický účel.

Pomocí motoru nebo dynama

Použití motoru nebo dynama vypadá dobře pro danou aplikaci, nicméně tyto gadgety vyžadují natáčení s ozubenými koly, což může způsobit, že je pro implementaci s botou velmi nežádoucí kvůli zbytečné složitosti a hluku, který může být generován během procesu chůze při natáčení stroje.

Skvělou alternativou, proveditelnou metodou výroby elektřiny z našich bot může být použití malého solenoidu, jak ukazuje následující obrázek:

Obrázek se svolením: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

Výše uvedený obrázek ukazuje malý 5V pružinový solenoid, který se jeví jako správná volba pro naši navrhovanou aplikaci generátoru obuvi.

Použití solenoidu

Vzhledem k tomu, že solenoid je určen k provozu pomocí vstupu 5V @ 1amp, můžeme předpokládat téměř stejné množství energie na jeho vodičích, když je vystaven mechanické a tlačné síle. Správné parametry, které mohou být dokonale vhodné pro nabíjení baterie mobilního telefonu .

Velkou výhodou použití těchto solenoidů je, že mají pružinový hřídelový mechanismus, což znamená, že jedinou účinnou silou potřebnou pro výrobu elektřiny jednotkou je gravitační síla, zatímco naše nohy jsou v klidu a když jsou nohy zvedány pružinové působení solenoidu doplňuje činnost, díky níž je systém extrémně efektivní.

Vzhledem k tomu, že solenoidy obvykle používají jako píst železnou tyč, nemůžeme očekávat, že systém bude generovat jakoukoli elektřinu, dokud se tato lišta nejprve nezmění na magnet, protože pouze pohyblivý magnet bude schopen generovat elektřinu, když se pohybuje cívkou drátu.

Tuto modifikaci lze jednoduše provést připojením několika neodymových magnetů k hornímu okraji tyče solenoidu, jak je znázorněno níže, čímž se celý píst promění v účinný magnet, který by poté mohl interagovat s cívkou solenoidu pro generování elektřiny, pokud máte jinou účinnou metodu transformace tyče na permanentní magnet, můžete ji použít k dosažení lepší odezvy operací.

V následující části se naučíme, jak generovat elektřinu z boty při chůzi a kterou lze použít k nabíjení lithium-iontového článku.

Nastavení výše je prezentováno v obrázkovém formátu pro zobrazení podrobností o připojení, jak generovat elektřinu z boty, prakticky všechny prvky budou muset být vhodně ukryty uvnitř pouzdra a pevně připevněny k patě boty.

Na obrázku jasně vidíme, jak je třeba solenoid umístit na patu boty, aby byl solenoid při chůzi vystaven tlaku a uvolnění tlaku na jeho hřídeli.

Pokaždé, když je hřídel solenoidu tažen nebo tlačen, magnet spojený s hřídelem uvnitř jednotky interaguje s cívkou obklopující magnet a generuje elektřinu, která je k dispozici přes spojovací vodiče solenoidu.

Vzhledem k tomu, že pohyb solenoidového hřídele sem a tam má indukovat střídavý proud na výstupu, je třeba jej upravit pro získání stejnosměrného proudu, proto je možné vidět můstkový usměrňovač spojený s vodiči solenoidu.

Usměrněný stejnosměrný proud lze nyní použít k nabíjení Li-ion baterie nebo jakékoli jiné baterie, která může být dimenzována na specifikovanou úroveň napětí.

Pomocí mechanismu zalomené svítilny

Pokud se vám zdá optimalizace solenoidového mechanismu obtížná a nedává dostatek proudu, můžete zkusit alternativní koncept pomocí zalomeného baterkového mechanismu.

Startovací svítilny, jak všichni víme, využívají pružinový motor / převodový mechanismus, ve kterém je ozubené kolo natáčeno ruční silou, aby se pomocí vypočítaných převodových poměrů dosáhlo rychlých vícenásobných otáček vřetena motoru. Tato vynucená rotace motoru nakonec generuje potřebnou elektřinu pro připojenou zátěž.

Stejný princip lze použít pro výrobu elektřiny z boty vhodnou instalací malého zalomeného mechanismu baterky na botu a zapojením jeho výstupu baterií, jak je znázorněno níže. Ujistěte se, že jste z jednotky odstranili část LED a používejte pouze mechanismus pro zamýšlené nabíjení baterie.

Varování: Obvod neobsahuje ochranu proti přebití, která může být pro baterii nebezpečná, v dnešní době jsou Li-ion články dodávány s interními PCM nebo moduly ochranných obvodů, které zajišťují celkovou bezpečnost článků proti nadměrnému nabití nebo nadměrnému vybití ... ujistěte se, že Li-iontový článek má připojený tento modul, abyste jej mohli bezpečně nabíjet pomocí navrhované koncepce výroby elektřiny z chůze.




Předchozí: Obvod nabíječky mobilních telefonů pomocí generátoru kyvadla Další: Nejjednodušší obvod generátoru větrného mlýna