Kako proizvesti električnu energiju iz cipele u hodu

Kako proizvesti električnu energiju iz cipele u hodu

U ovom ćemo postu naučiti kako proizvoditi električnu energiju iz cipele tijekom hodanja. Ova se struja može istovremeno koristiti za punjenje baterije mobitela.



U nekoliko mojih prethodnih postova saznali smo kako se jednostavni strojevi mogu učinkovito koristiti za izvlačenje besplatne električne energije, o tome možete saznati više kroz sljedeće postove:

Struja iz njihala





Struja iz gravitacije

Oslobodite energiju iz tjelesne težine

Naša su stopala izvrstan primjer jednostavnog stroja koji se može usporediti s polugom. Svaki put kad prijeđemo na korak naprijed, bez napora podignemo cijelo tijelo na nožne prste, a zatim ga vratimo natrag na tlo, nastavljamo to raditi sve dok hodamo, bez ikakvih problema.



To postaje moguće zahvaljujući izuzetno učinkovitom dizajnu našeg mehanizma kostiju gležnja koji je u stanju izvršiti posao toliko učinkovito da teško razumijemo količinu posla koji možemo obaviti toliko puta tijekom dana.

Iako se akcija hodanja može činiti prelakom za nas, naša stopala zapravo odrađuju značajnu količinu rada podižući oko 60 kg (prosječno) tla i vraćajući je natrag na tlo, što predstavlja silu prema gore i prema dolje koja može biti jednako gravitacijskom ekvivalentu od 60 kg.

U našem hodanju naša su stopala u stanju vrlo učinkovito podići tijelo zahvaljujući polužnom mehanizmu zglobnog zgloba, a dok oslobađa tjelesnu težinu, gravitacija postaje odgovorna za vraćanje mase natrag na tlo.

U obje prilike izmjenjuju se velike količine snaga, a mi smo trenutno zainteresirani da iskoristimo ovu silu za proizvodnju besplatne električne energije tijekom izvođenja akcije hodanja.

Koncept zapravo nije nov, ljudi su to već pokušali, ali koristeći piezoelektrični materijal u cipelama.

Korištenje Piezo elementa kao opcije

Piezo električni materijal pretvara pritisak u električnu energiju, ali veličina električne energije generirane piezo konceptom toliko je trivijalna da jednostavno izgleda beskorisno.

Kada imate odgovarajući pritisak i silu koji su slobodno dostupni za upotrebu, tada ih ne biste htjeli rasipati koristeći se u tu svrhu neučinkovitim i podcijenjenim konceptom poput piezo-električne.

Korištenje motora ili Dinama

Korištenje motora ili dinama izgleda dobro za aplikaciju, međutim ovi uređaji zahtijevaju pokretanje zupčanika što može biti vrlo nepoželjno za primjenu s cipelom zbog nepotrebne složenosti i buke koja može nastati dok proces hodanja pokreće stroj.

Sjajna alternativna, izvediva metoda za proizvodnju električne energije iz naših cipela može biti upotreba malog solenoida, kao što je prikazano na sljedećoj slici:

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

Gornja slika prikazuje mali solenoid s oprugom od 5 V koji se čini pravim izborom za našu predloženu primjenu generatora cipela.

Korištenje solenoida

Budući da je solenoid specificiran za rad pomoću ulaza od 5 V @ 1 amper, možemo pretpostaviti gotovo istu količinu snage preko njegovih žica kada je podvrgnut mehaničkoj sili potiskivanja i povlačenja. Pravi parametri koji mogu biti sasvim prikladni za punjenje baterije mobitela .

Velika prednost upotrebe ovih solenoida je ta što imaju mehanizam osovine s oprugom, što znači da je jedina djelotvorna sila potrebna za stvaranje električne energije od strane jedinice gravitacijska sila, dok naša stopala miruju i kada se noge podižu opružno djelovanje solenoida nadopunjuje radnju čineći sustav izuzetno učinkovitim.

Međutim, budući da solenoidi obično koriste željeznu šipku kao klip, ne možemo očekivati ​​da sustav generira električnu energiju dok se ova šipka prvo ne pretvori u magnet, jer će samo pokretni magnet moći generirati električnu energiju kad se premjesti kroz zavojnicu od žice.

Ova se preinaka može jednostavno implementirati pričvršćivanjem nekoliko neodimijskih magneta na gornji rub magnetne šipke, kao što je prikazano dolje, što će transformirati cijeli klip u učinkoviti magnet, koji će tada moći komunicirati sa zavojnicom solenoida za generirajući električnu energiju, ako imate bilo koji drugi učinkovit način pretvaranja šipke u trajni magnet, možete je koristiti za postizanje boljeg odziva od operacija.

U sljedećem odjeljku naučit ćemo kako proizvoditi električnu energiju iz cipele tijekom hodanja, a koja se može koristiti za punjenje Li-ionske ćelije.

Gore postavljeni prikaz predstavljen je u slikovitom formatu za prikaz detalja povezivanja u vezi s načinom proizvodnje električne energije iz cipele, praktički svi elementi moraju biti na odgovarajući način skriveni unutar kućišta i čvrsto pričvršćeni petom cipele.

Na slici možemo jasno vidjeti kako solenoid treba postaviti na petu cipele, tako da je solenoid podvrgnut pritisku i otpuštanju pritiska na njegovu osovinu dok korisnik hoda.

Svaki put kad se osovina solenoida povuče ili potisne, magnet povezan s osovinom unutar jedinice djeluje s zavojnicom koja okružuje magnet koji stvara električnu energiju koja postaje dostupna preko spojnih žica solenoida.

Budući da bi gibanje osovine solenoida moralo inducirati izmjeničnu struju na izlazu, to treba ispraviti za stjecanje istosmjerne struje, zato se mostovi ispravljač može vidjeti povezan sa žicama solenoida.

Ispravljeni istosmjerni DC sada se može koristiti za punjenje Li-ionske baterije ili bilo koje druge baterije koja može biti nazivnog napona.

Korištenje mehanizma koljenaste svjetiljke

Ako vam je optimizacija elektromagnetskog mehanizma teška i ne daje dovoljno struje, možete isprobati alternativni koncept pomoću mehanizma koljenaste svjetiljke.

Kao što svi znamo, koljenaste svjetiljke koriste opružni motor / zupčanički mehanizam u kojem se zupčanik pokreće ručnom silom kako bi proizveo brze višestruke rotacije vretena motora uz pomoć izračunatih prijenosnih omjera. Ova prisilna rotacija motora u konačnici generira potrebnu električnu energiju za priključeno opterećenje.

Isti se princip može primijeniti za proizvodnju električne energije iz cipele prikladnim instaliranjem malog mehanizma s okretnom svjetiljkom na cipelu i ožičenjem njegovog izlaza baterijom, kao što je prikazano dolje. Obavezno uklonite dio LED-a s jedinice i koristite samo mehanizam za predviđeno punjenje baterije.

Upozorenje: Krug ne uključuje zaštitu od prenapunjenosti, što može biti opasno za bateriju, danas Li-ion stanice dolaze s unutarnjim PCM-ovima ili modulima zaštitnih krugova koji osiguravaju potpunu sigurnost ćelija protiv prekomjernog punjenja ili prekomjernog pražnjenja ... napraviti uvjerite se da je na Li-ion ćeliji priključen ovaj modul tako da ga možete sigurno napuniti koristeći predloženi koncept proizvodnje električne energije iz hodanja.




Prethodno: Krug punjača za mobitel pomoću generatora njihala Dalje: Najjednostavniji krug generatora vjetrenjača