Πώς να παράγετε ηλεκτρική ενέργεια από το παπούτσι ενώ περπατάτε

Σε αυτήν την ανάρτηση θα μάθουμε πώς να παράγουμε ηλεκτρισμό από το παπούτσι μας ενώ περπατάμε. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα για τη φόρτιση μιας μπαταρίας κινητού τηλεφώνου.

Σε μερικές από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου μάθαμε πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν απλές μηχανές για την εξαγωγή δωρεάν ηλεκτρικής ενέργειας, μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό μέσω των ακόλουθων δημοσιεύσεων:

Ηλεκτρισμός από εκκρεμές

Ηλεκτρική ενέργεια από τη βαρύτητα

Δωρεάν ενέργεια από το σωματικό βάρος

Τα πόδια μας είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μιας απλής μηχανής που μπορεί να συγκριθεί με έναν μοχλό. Κάθε φορά που κινούμαστε για να κάνουμε ένα βήμα μπροστά, ανυψώνουμε αβίαστα ολόκληρο το σώμα μας στα δάχτυλα των ποδιών και στη συνέχεια το επαναφέρουμε στο έδαφος, συνεχίζουμε να το κάνουμε όσο περπατάμε, χωρίς απολύτως κανένα πρόβλημα.

Αυτό καθίσταται εφικτό λόγω του εξαιρετικά αποτελεσματικού σχεδιασμού του μηχανισμού των οστών του αστραγάλου, ο οποίος είναι σε θέση να εκτελεί την εργασία τόσο αποτελεσματικά, ώστε να καταλαβαίνουμε δύσκολα το μέγεθος της εργασίας που μπορούμε να κάνουμε τόσες φορές όλη την ημέρα.

Ακόμα κι αν μια κίνηση με τα πόδια μπορεί να φαίνεται πολύ εύκολη για εμάς, τα πόδια μας στην πραγματικότητα κάνουν σημαντική δουλειά ανυψώνοντας περίπου 60 κιλά (μέσος όρος) του εδάφους και στη συνέχεια επαναφέροντάς το στο έδαφος, το οποίο αποτελεί μια ανοδική και καθοδική δύναμη που μπορεί να ισούται με το βαρυτικό ισοδύναμο των 60 κιλών.

Στην πορεία μας με τα πόδια, τα πόδια μας μπορούν να ανυψώσουν το σώμα μας πολύ αποτελεσματικά λόγω του μηχανισμού μοχλού της άρθρωσης του αστραγάλου και ενώ απελευθερώνοντας το σωματικό βάρος, η βαρύτητα καθίσταται υπεύθυνη για την αποκατάσταση της μάζας πίσω στο έδαφος.

Και στις δύο περιπτώσεις ανταλλάσσονται τεράστιες ποσότητες δυνάμεων και προς το παρόν ενδιαφερόμαστε να εκμεταλλευτούμε αυτήν τη δύναμη για την παραγωγή δωρεάν ηλεκτρικής ενέργειας ενώ διεξάγεται δράση περπατήματος.

Η ιδέα δεν είναι στην πραγματικότητα νέα, οι άνθρωποι το έχουν δοκιμάσει στο παρελθόν, αλλά χρησιμοποιώντας πιεζοηλεκτρικό υλικό στα παπούτσια.

Χρησιμοποιώντας το Piezo Element ως επιλογή

Το ηλεκτρικό υλικό Piezo μετατρέπει την πίεση σε ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά το μέγεθος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται με μια ιδέα piezo είναι τόσο ασήμαντο που απλά φαίνεται άχρηστο.

Όταν έχετε επαρκή πίεση και δύναμη που διατίθεται ελεύθερα για χρήση, τότε δεν θα θέλατε να την σπαταλήσετε χρησιμοποιώντας μια αναποτελεσματική και υποτιμημένη ιδέα όπως ένα πιεζοηλεκτρικό για το σκοπό αυτό.

Χρήση κινητήρα ή Dynamo

Η χρήση κινητήρα ή δυναμό φαίνεται καλή για την εφαρμογή, ωστόσο αυτά τα gadget απαιτούν στροφάλισμα με γρανάζια που μπορεί να το καθιστά πολύ ανεπιθύμητο για εφαρμογή με παπούτσι λόγω περιττής πολυπλοκότητας και θορύβου που μπορεί να προκληθεί κατά τη διαδικασία περπατήματος σβήνει το μηχάνημα.

Μια δροσερή εναλλακτική, εφικτή μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τα παπούτσια μας θα μπορούσε να είναι χρησιμοποιώντας ένα μικρό σωληνοειδές, όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα:

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

Η παραπάνω εικόνα δείχνει μια μικρή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 5V που φαίνεται να είναι η σωστή επιλογή για την προτεινόμενη εφαρμογή γεννήτριας παπουτσιών.

Χρησιμοποιώντας ένα σωληνοειδές

Δεδομένου ότι η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα έχει οριστεί να λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια είσοδο 5V @ 1amp, μπορούμε να υποθέσουμε σχεδόν την ίδια ποσότητα ισχύος στα καλώδια της όταν υπόκειται σε μηχανική δύναμη ώθησης και έλξης. Οι σωστές παράμετροι που μπορεί να είναι απόλυτα κατάλληλες για τη φόρτιση μιας μπαταρίας κινητού τηλεφώνου .

Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της χρήσης αυτών των σωληνοειδών είναι ότι διαθέτουν μηχανισμό άξονα με ελατήριο, πράγμα που σημαίνει ότι η μόνη αποτελεσματική δύναμη που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη μονάδα είναι η βαρυτική δύναμη, ενώ τα πόδια μας είναι σε ηρεμία και όταν τα πόδια ανυψώνονται η ελατηριωτή δράση της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας συμπληρώνει τη δράση καθιστώντας το σύστημα εξαιρετικά αποτελεσματικό.

Ωστόσο, δεδομένου ότι τα σωληνοειδή χρησιμοποιούν συνήθως μια σιδερένια ράβδο ως έμβολο, δεν μπορούμε να περιμένουμε από το σύστημα να παράγει ηλεκτρισμό έως ότου αυτή η ράβδος μετατραπεί πρώτα σε μαγνήτη, επειδή μόνο ένας κινούμενος μαγνήτης θα μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό όταν κινείται μέσω ενός πηνίου συρμάτινος.

Αυτή η τροποποίηση μπορεί απλά να εφαρμοστεί συνδέοντας μερικούς μαγνήτες νεοδυμίου στο πάνω άκρο της ράβδου σωληνοειδών, όπως φαίνεται παρακάτω, αυτό θα μετατρέψει ολόκληρο το έμβολο σε έναν αποτελεσματικό μαγνήτη, ο οποίος θα μπορούσε τότε να αλληλεπιδράσει με το πηνίο της σωληνοειδούς για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, εάν έχετε οποιαδήποτε άλλη αποτελεσματική μέθοδο μετατροπής της ράβδου σε μόνιμο μαγνήτη, μπορείτε να τη χρησιμοποιήσετε για την παραγωγή καλύτερης απόκρισης από τις λειτουργίες.

Στην ακόλουθη ενότητα θα μάθουμε πώς να παράγουμε ηλεκτρισμό από το παπούτσι ενώ περπατάμε και το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μιας κυψέλης ιόντων λιθίου.

Η παραπάνω διάταξη παρουσιάζεται σε μια εικονογραφική μορφή για την εμφάνιση των λεπτομερειών σύνδεσης σχετικά με τον τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το παπούτσι, σχεδόν όλα τα στοιχεία θα πρέπει να κρυφτούν κατάλληλα μέσα σε ένα περίβλημα και να στερεωθούν σταθερά με τη φτέρνα του παπουτσιού.

Στο σχήμα μπορούμε να δούμε ξεκάθαρα πώς το σωληνοειδές πρέπει να τοποθετηθεί στη φτέρνα του παπουτσιού, έτσι ώστε το πηνίο να υποβάλλεται σε πίεση και απελευθέρωση πίεσης στον άξονα του ενώ ο χρήστης περπατά.

Κάθε φορά που ο άξονας της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας τραβιέται ή ωθείται, ο μαγνήτης που συνδέεται με τον άξονα μέσα στη μονάδα αλληλεπιδρά με το πηνίο που περιβάλλει τον μαγνήτη παράγοντας ηλεκτρισμό που καθίσταται διαθέσιμος στα καλώδια σύνδεσης της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

Δεδομένου ότι η κίνηση από και προς τον άξονα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας υποτίθεται ότι προκαλεί εναλλασσόμενο ρεύμα στην έξοδο, αυτό πρέπει να διορθωθεί για την απόκτηση ενός DC, γι 'αυτό μπορεί να φανεί ένας ανορθωτής γέφυρας συνδεδεμένος με τα καλώδια της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

Το διορθωμένο DC μπορεί τώρα να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου ή οποιασδήποτε άλλης μπαταρίας που μπορεί να έχει βαθμολογία στο καθορισμένο επίπεδο τάσης.

Χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό Cranks Flashlight

Εάν θεωρείτε δύσκολη τη βελτιστοποίηση ενός ηλεκτρομαγνητικού μηχανισμού και δεν αποδίδετε αρκετό ρεύμα, θα μπορούσατε να δοκιμάσετε μια εναλλακτική ιδέα χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό φακού με στροφές.

Οι στροφαλοφόροι φακοί, όπως όλοι γνωρίζουμε, χρησιμοποιούν έναν μηχανισμό κίνησης με ελατήριο / μηχανισμό μετάδοσης στον οποίο το γρανάζι περιστρέφεται με χειροκίνητη δύναμη για να παράγει γρήγορες πολλαπλές περιστροφές του άξονα του κινητήρα με τη βοήθεια υπολογισμένων αναλογιών ταχύτητας. Αυτή η αναγκαστική περιστροφή του κινητήρα παράγει τελικά την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για το συνδεδεμένο φορτίο.

Η ίδια αρχή μπορεί να εφαρμοστεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το παπούτσι, εγκαθιστώντας κατάλληλα έναν μικρό μηχανισμό φακού με στροφαλοθάλαμο σε ένα παπούτσι και καλωδίωση της εξόδου του με μια μπαταρία, όπως φαίνεται παρακάτω. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αφαιρέσει το τμήμα LED από τη μονάδα και χρησιμοποιείτε μόνο τον μηχανισμό για την προβλεπόμενη φόρτιση μιας μπαταρίας.

Προειδοποίηση: Το κύκλωμα δεν περιλαμβάνει προστασία από υπερφόρτιση, η οποία μπορεί να είναι επικίνδυνη για την μπαταρία, σήμερα οι κυψέλες ιόντων λιθίου διαθέτουν εσωτερικούς υπολογιστές PCM ή μονάδες κυκλώματος προστασίας που εξασφαλίζουν απόλυτη ασφάλεια για τα κελιά έναντι υπερβολικής φόρτισης ή υπερφόρτισης ... Βεβαιωθείτε ότι η κυψέλη ιόντων λιθίου έχει συνδέσει αυτήν τη μονάδα έτσι ώστε να μπορείτε να τη φορτίσετε με ασφάλεια χρησιμοποιώντας την προτεινόμενη ιδέα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το περπάτημα.