Kuinka tuottaa sähköä kengästä kävellessä

Tässä viestissä opimme kuinka tuottaa sähköä kengistämme kävellessä. Tätä sähköä voidaan käyttää samanaikaisesti matkapuhelimen akun lataamiseen.

Muutamassa edellisessä kirjoituksessani opimme kuinka yksinkertaisia ​​koneita voidaan käyttää tehokkaasti ilmaisen sähkön talteenottoon, saatat oppia lisää tästä seuraavien viestien kautta:

Sähkö heilurista

Sähkö painovoimasta

Vapaa energia painosta

Jalkamme ovat erinomainen esimerkki yksinkertaisesta koneesta, jota voidaan verrata vipuun. Joka kerta kun siirrymme askeleen eteenpäin, nostamme vaivattomasti koko kehomme varpaillemme ja palautamme sen sitten takaisin maahan, jatkamme tätä niin kauan kuin kävelemme, ilman mitään ongelmia.

Tämä käy mahdolliseksi nilkaluun mekanismin äärimmäisen tehokkaan suunnittelun ansiosta, joka pystyy toteuttamaan työn niin tehokkaasti, että tuskin ymmärrämme työn määrää, jota voimme tehdä niin monta kertaa päivässä.

Vaikka kävelytoiminta saattaa tuntua meille liian helpolta, jalkamme todella tekevät huomattavan määrän työtä nostamalla noin 60 kg (keskimäärin) maata ja tuomalla sen sitten takaisin maahan, mikä muodostaa ylös- ja alaspäin suuntautuvan voiman, joka voi olla yhtä suuri kuin 60 kg: n painovoima.

Kävelytoiminnassamme jalkamme pystyvät nostamaan kehoamme erittäin tehokkaasti nilkanivelen vipumekanismin ansiosta, ja samalla kun vapautetaan ruumiinpaino, painovoima on vastuussa massan palauttamisesta takaisin maahan.

Molemmissa tilanteissa vaihdetaan valtavia määriä voimia, ja olemme tällä hetkellä kiinnostuneita käyttämään tätä voimaa ilmaisen sähkön tuottamiseen kävelytoiminnan aikana.

Käsite ei todellakaan ole uusi, ihmiset ovat kokeilleet sitä aiemmin, mutta käyttämällä pietsosähköistä materiaalia kengissä.

Piezo-elementin käyttäminen vaihtoehtona

Pietsosähköinen materiaali muuntaa paineen sähköksi, mutta pietsokonseptilla tuotetun sähkön suuruus on niin triviaalia, että se näyttää yksinkertaisesti hyödyttömältä.

Kun sinulla on riittävä paine ja voima, joka on vapaasti valjaiden käytettävissä, et halua tuhlata sitä käyttämällä tehottomaa ja aliarvioitua konseptia kuten pietsosähköinen tarkoitukseen.

Motorin tai Dynamon käyttäminen

Moottorin tai dynamon käyttö näyttää hyvältä sovellukselle, mutta nämä vempaimet edellyttävät hammaspyörien kampaamista, mikä voi tehdä siitä erittäin epätoivottua kengän kanssa käytettäessä tarpeettoman monimutkaisuuden ja melun takia, joita voi syntyä, kun kävelyprosessi pyörittää konetta.

Viileä vaihtoehto, toteuttamiskelpoinen tapa tuottaa sähköä kengistämme voisi olla käyttämällä pientä solenoidia, kuten seuraavassa kuvassa näkyy:

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

Yllä olevassa kuvassa on pieni 5 V jousikuormitettu solenoidi, joka näyttää olevan oikea valinta ehdotettuun kenkägeneraattorisovellukseen.

Solenoidin käyttö

Koska solenoidi on määritetty toimimaan käyttämällä 5 V: n tuloa @ 1amp, voimme olettaa melkein saman määrän virtaa sen johtimissa, kun siihen kohdistuu mekaaninen työntö- ja vetovoima. Oikeat parametrit, jotka saattavat olla täydellisiä matkapuhelimen akun lataamiseen .

Suuri etu näiden solenoidien käytössä on, että niissä on jousikuormitettu akselimekanismi, mikä tarkoittaa, että ainoa teho, jota yksikkö tarvitsee sähkön tuottamiseen, on painovoima, kun jalkamme ovat levossa ja kun jalkoja nostetaan solenoidin jousitoiminto täydentää toimintaa, mikä tekee järjestelmästä erittäin tehokkaan.

Koska solenoidit käyttävät tavallisesti rautatankoa mäntänä, emme voi odottaa järjestelmän tuottavan sähköä, ennen kuin tämä tanko muuttuu ensin magneetiksi, koska vain liikkuva magneetti pystyy tuottamaan sähköä kelan läpi siirrettynä langasta.

Tämä muunnos voidaan yksinkertaisesti toteuttaa kiinnittämällä muutama neodyymimagneetti solenoiditangon yläreunaan, kuten alla on esitetty, tämä muuttaa koko männän tehokkaaksi magneetiksi, joka kykenisi sitten olemaan vuorovaikutuksessa solenoidin kelan kanssa. Jos sinulla on jokin muu tehokas tapa muuttaa sauva kestomagneettiksi, voit käyttää sitä tuottamaan paremman vasteen toiminnoista.

Seuraavassa osassa opit kuinka tuottaa sähköä kengästä kävellessä ja jota voidaan käyttää litiumionikennon lataamiseen.

Yllä oleva kokoonpano on esitetty kuvamuodossa, joka näyttää yhteyden yksityiskohdat siitä, miten sähkö tuotetaan kengästä, käytännöllisesti katsoen kaikki elementit on sopivasti piilotettava kotelon sisään ja kiinnitettävä lujasti kengän kantaan.

Kuviosta voimme selvästi nähdä, kuinka solenoidi on sijoitettava kengän kantaan siten, että solenoidiin kohdistuu puristus ja vapautuspaine sen akselille käyttäjän kävellessä.

Joka kerta, kun solenoidiakselia vedetään tai työnnetään, yksikön sisällä olevaan akseliin liittyvä magneetti on vuorovaikutuksessa magneettia ympäröivän kelan kanssa, joka tuottaa sähköä, joka tulee saataville solenoidin liitosjohtojen yli.

Koska solenoidiakselin edestakaisen liikkeen oletetaan indusoivan vaihtovirtaa ulostulossa, tämä on korjattava DC: n hankkimiseksi, minkä vuoksi siltasuuntaajan voidaan nähdä yhdistettynä solenoidin johtoihin.

Tasasuuntaautettua tasavirtaa voidaan nyt käyttää litiumioniakun tai muun akun lataamiseen, joka voidaan mitoittaa määritetylle jännitetasolle.

Käyttämällä kammen taskulamppumekanismia

Jos solenoidimekanismin optimointi on vaikeaa eikä tuota tarpeeksi virtaa, voit kokeilla vaihtoehtoista konseptia kampikammion avulla.

Kampaajat taskulamput, kuten me kaikki tiedämme, käyttävät jousikuormitettua moottoria / vaihdemekanismia, jossa vaihdetta pyöritetään manuaalisella voimalla moottorin karan nopean moninkertaisen pyörimisen tuottamiseksi laskettujen välityssuhteiden avulla. Tämä moottorin pakotettu pyöriminen tuottaa lopulta tarvittavaa sähköä liitetylle kuormalle.

Samaa periaatetta voidaan soveltaa sähkön tuottamiseen kengästä asentamalla pieni kammen taskulamppumekanismi kenkään ja johdotamalla sen lähtö paristolla, kuten alla on esitetty. Poista LED-osa laitteesta ja käytä vain mekanismia akun aiottuun lataamiseen.

Varoitus: Piiri ei sisällä ylilataussuojaa, mikä voi olla vaarallista akulle, nykyään litiumionikennoissa on sisäiset PCM-moduulit tai suojapiirimoduulit, jotka varmistavat kennojen täydellisen turvallisuuden ylikuormitukselta tai purkautumiselta ... varmista, että litiumionikennoon on liitetty tämä moduuli, jotta voit ladata sen turvallisesti käyttämällä ehdotettua käsitettä sähkön tuottamiseksi kävelystä.