Cum se generează electricitate din pantof în timpul mersului

În această postare vom învăța cum să generăm electricitate din pantoful nostru în timp ce mergem. Această energie electrică poate fi utilizată simultan pentru încărcarea bateriei unui telefon mobil.

În câteva dintre postările mele anterioare am aflat cum mașinile simple pot fi utilizate în mod eficient pentru extragerea energiei electrice gratuite, puteți afla mai multe despre acest lucru prin următoarele postări:

Electricitate dintr-un pendul

Electricitate din Gravity

Energie gratuită din greutatea corporală

Picioarele noastre sunt un exemplu excelent de mașină simplă care poate fi comparată cu o pârghie. De fiecare dată când ne mișcăm pentru a face un pas înainte, ne ridicăm fără efort întregul corp pe degetele de la picioare și apoi îl redăm pe pământ, continuăm să facem acest lucru atâta timp cât mergem, fără absolut deloc probleme.

Acest lucru devine posibil datorită designului extrem de eficient al mecanismului nostru osos al gleznei, care este capabil să pună în aplicare lucrarea atât de eficient încât nu înțelegem cu greu cantitatea de muncă pe care o putem desfășura de atâtea ori pe parcursul zilei.

Chiar dacă o acțiune de mers poate părea prea ușoară pentru noi, picioarele noastre fac de fapt o cantitate semnificativă de lucru ridicând aproximativ 60 kg (în medie) de pământ și apoi aducându-l înapoi la pământ, ceea ce constituie o forță ascendentă și descendentă care poate fi egal cu echivalentul gravitațional de 60 kg.

În acțiunea noastră de mers pe jos, picioarele noastre sunt capabile să ne ridice corpul foarte eficient datorită mecanismului de pârghie al articulației gleznei și, în timp ce eliberează greutatea corporală, gravitația devine responsabilă pentru restabilirea masei pe pământ.

În ambele ocazii sunt schimbate cantități masive de forțe și suntem interesați în prezent să valorificăm această forță pentru a genera electricitate gratuită în timp ce se desfășoară acțiuni de mers.

Conceptul nu este de fapt nou, oamenii au încercat acest lucru înainte, ci folosind material piezoelectric în pantofi.

Utilizarea elementului piezo ca opțiune

Materialul piezoelectric transformă presiunea în electricitate, dar magnitudinea electricității generate cu un concept piezo este atât de banală încât pur și simplu pare inutilă.

Când aveți o presiune și o forță adecvate disponibile în mod liber pentru a le folosi, atunci nu ați dori să le pierdeți folosind un concept ineficient și subevaluat, cum ar fi un piezoelectric în acest scop.

Folosind Motor sau Dynamo

Folosirea unui motor sau a unei dinamuri arată bine pentru aplicație, cu toate acestea aceste gadgeturi necesită pornire cu unelte, ceea ce îl poate face foarte nedorit pentru a fi implementat cu un pantof datorită complexității și zgomotului inutile care pot fi generate în timp ce procesul de mers merge la mașină.

O metodă alternativă și fezabilă de a genera electricitate din pantofii noștri ar putea fi utilizarea unui solenoid mic, așa cum se arată în următoarea imagine:

Amabilitatea imaginii: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

Figura de mai sus arată un mic solenoid cu arc de 5V, care pare a fi alegerea potrivită pentru aplicația noastră propusă de generator de pantofi.

Folosind un solenoid

Deoarece solenoidul este specificat să funcționeze utilizând o intrare de 5V @ 1amp, putem presupune aproape aceeași cantitate de energie pe firele sale atunci când este supus unei forțe mecanice de împingere și tragere. Parametrii corecți, care pot fi perfect potriviți pentru încărcarea bateriei unui telefon mobil .

Un mare avantaj al utilizării acestor solenoizi este că acestea au un mecanism cu arbore cu arc, ceea ce înseamnă că singura forță efectivă necesară pentru a genera electricitate de către unitate este forța gravitațională, în timp ce picioarele noastre sunt în repaus și când picioarele sunt ridicate. acțiunea prin arc a solenoidului completează acțiunea făcând sistemul extrem de eficient.

Cu toate acestea, deoarece solenoizii folosesc în mod normal o tijă de fier ca piston, nu ne putem aștepta ca sistemul să genereze electricitate până când această bară nu se transformă mai întâi într-un magnet, deoarece doar un magnet în mișcare va putea genera electricitate atunci când este mutat printr-o bobină de sârmă.

Această modificare poate fi implementată pur și simplu prin atașarea câtorva magneți de neodim la marginea superioară a tijei solenoidului, așa cum se arată mai jos, aceasta va transforma întregul piston într-un magnet eficient, care ar putea apoi să interacționeze cu bobina solenoidului pentru generând electricitate, dacă aveți orice altă metodă eficientă de transformare a tijei într-un magnet permanent, o puteți folosi pentru a produce un răspuns mai bun din operațiuni.

În secțiunea următoare vom învăța cum să generăm electricitate din pantof în timpul mersului și care poate fi folosit pentru încărcarea unei celule Li-ion.

Setul de mai sus este prezentat într-un format pictural pentru a arăta detaliile conexiunii cu privire la modul de generare a energiei electrice din pantof, practic toate elementele vor trebui ascunse în mod corespunzător în interiorul unei incinte și fixate ferm cu călcâiul pantofului.

În figură putem vedea clar cum solenoidul trebuie poziționat la călcâiul pantofului, astfel încât solenoidul este supus unei presări și o presiune de eliberare pe arborele său în timp ce utilizatorul merge.

De fiecare dată când arborele solenoidului este tras sau împins, magnetul asociat cu arborele din interiorul unității interacționează cu bobina care înconjoară magnetul generând energie electrică care devine disponibilă prin firele de conectare ale solenoidului.

Deoarece mișcarea înainte și înapoi a arborelui solenoidului ar trebui să inducă un curent alternativ la ieșire, acest lucru trebuie corectat pentru a obține un DC, de aceea se poate vedea un redresor de punte conectat cu firele solenoidului.

DC-ul rectificat poate fi folosit acum pentru încărcarea unei baterii Li-ion sau a oricărei alte baterii care poate fi evaluată la nivelul de tensiune specificat.

Folosind un mecanism de lanternă cranked

Dacă vi se pare dificilă optimizarea unui mecanism cu solenoid și nu produce suficient curent, ați putea încerca un concept alternativ folosind un mecanism cu lanternă cu manivelă.

Lanternele cu manivelă, după cum știm cu toții, folosesc un mecanism cu motor / angrenaj cu arc, în care angrenajul este acționat cu forță manuală pentru a produce rotații multiple rapide ale fusului motorului cu ajutorul raporturilor de transmisie calculate. Această rotație forțată a motorului generează în cele din urmă energia electrică necesară pentru sarcina conectată.

Același principiu poate fi aplicat pentru generarea de energie electrică din pantof prin instalarea adecvată a unui mic mecanism de lanternă cu manivelă pe un pantof și prin cablarea ieșirii sale cu o baterie, așa cum se arată mai jos. Asigurați-vă că îndepărtați secțiunea LED din unitate și utilizați doar mecanismul pentru încărcarea intenționată a unei baterii.

Atenție: Circuitul nu include o protecție împotriva supraîncărcării, care poate fi periculoasă pentru baterie, în zilele noastre celulele Li-ion vin cu PCM-uri interne sau module de circuit de protecție care asigură siguranța totală a celulelor împotriva supraîncărcării sau supra descărcării ... face asigurați-vă că celula Li-ion are acest modul atașat, astfel încât să îl puteți încărca în siguranță folosind conceptul propus de a genera electricitate din mers.