Как вырабатывать электричество из обуви во время ходьбы

В этом посте мы узнаем, как вырабатывать электричество из нашей обуви во время ходьбы. Это электричество можно одновременно использовать для зарядки аккумулятора мобильного телефона.

В нескольких из моих предыдущих постов мы узнали, как простые машины могут быть эффективно использованы для извлечения бесплатного электричества, вы можете узнать больше об этом в следующих постах:

Электричество от маятника

Электричество от силы тяжести

Свободная энергия от веса тела

Наши ступни - отличный пример простой машины, которую можно сравнить с рычагом. Каждый раз, когда мы делаем шаг вперед, мы без усилий поднимаем все тело на носки, а затем возвращаем его обратно на землю, мы продолжаем делать это, пока идем, без каких-либо проблем.

Это становится возможным благодаря чрезвычайно эффективной конструкции нашего костного механизма голеностопного сустава, который способен выполнять работу настолько эффективно, что мы с трудом понимаем, какой объем работы мы можем выполнять так много раз в течение дня.

Несмотря на то, что ходьба может показаться нам слишком легкой, наши ступни на самом деле выполняют значительный объем работы, поднимая около 60 кг (в среднем) земли, а затем опуская ее обратно на землю, что представляет собой восходящую и нисходящую силу, которая может равняться гравитационному эквиваленту 60 кг.

При ходьбе наши ступни могут очень эффективно поднимать наше тело благодаря рычажному механизму голеностопного сустава, и при ослаблении веса тела сила тяжести становится ответственной за восстановление массы на земле.

В обоих случаях происходит обмен огромным количеством сил, и в настоящее время мы заинтересованы в использовании этой силы для выработки свободного электричества во время ходьбы.

Концепция на самом деле не нова, люди пробовали это раньше, но с использованием пьезоэлектрического материала в обуви.

Использование пьезоэлемента в качестве опции

Пьезоэлектрический материал преобразует давление в электричество, но величина электричества, генерируемого с помощью пьезоэлектрической концепции, настолько незначительна, что просто выглядит бесполезной.

Когда у вас есть достаточное давление и сила, свободно доступные для обвязки, вы не захотите тратить их зря, используя для этой цели неэффективную и недооцененную концепцию, такую ​​как пьезоэлектрический.

Использование мотора или динамо

Использование двигателя или динамо-машины выглядит хорошо для этого приложения, однако эти устройства требуют проворачивания с помощью шестерен, что может сделать его очень нежелательным для использования с башмаком из-за ненужной сложности и шума, которые могут возникать во время процесса ходьбы, вращая машину.

Отличной альтернативой, выполнимым методом производства электроэнергии из нашей обуви может быть использование небольшого соленоида, как показано на следующем изображении:

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

На приведенном выше рисунке показан небольшой подпружиненный соленоид 5 В, который, по-видимому, является правильным выбором для предлагаемого нами применения генератора обуви.

Использование соленоида

Поскольку соленоид рассчитан на работу с входным напряжением 5 В при 1 ампер, мы можем предположить, что на его проводах почти одинаковая мощность, когда он подвергается толкающей и вытягивающей механической силе. Правильные параметры, которые могут идеально подходить для зарядки аккумулятора мобильного телефона. .

Большим преимуществом использования этих соленоидов является то, что они имеют подпружиненный механизм вала, что означает, что единственная эффективная сила, необходимая для выработки электричества устройством, - это сила тяжести, когда наши ноги находятся в состоянии покоя и когда ноги поднимаются. пружинное действие соленоида дополняет действие, делая систему чрезвычайно эффективной.

Однако, поскольку соленоиды обычно используют железный стержень в качестве плунжера, мы не можем ожидать, что система будет генерировать какое-либо электричество, пока этот стержень не превратится сначала в магнит, потому что только движущийся магнит может генерировать электричество при перемещении через катушку. проволоки.

Эту модификацию можно просто реализовать, прикрепив несколько неодимовых магнитов к верхнему краю стержня соленоида, как показано ниже, это превратит весь плунжер в эффективный магнит, который затем сможет взаимодействовать с катушкой соленоида для генерируя электричество, если у вас есть какой-либо другой эффективный метод преобразования стержня в постоянный магнит, вы можете использовать его для получения лучшего отклика от операций.

В следующем разделе мы узнаем, как вырабатывать электричество из обуви во время ходьбы и что можно использовать для зарядки литий-ионного элемента.

Вышеупомянутая установка представлена ​​в графическом формате для демонстрации деталей подключения относительно того, как вырабатывать электричество из обуви, практически все элементы должны быть надлежащим образом спрятаны внутри корпуса и надежно прикреплены к каблуку обуви.

На рисунке мы можем ясно видеть, как соленоид должен быть расположен на пятке обуви, чтобы соленоид подвергался давлению и отпусканию давления на его вал, когда пользователь идет.

Каждый раз, когда вал соленоида вытягивается или толкается, магнит, связанный с валом внутри устройства, взаимодействует с катушкой, окружающей магнит, генерируя электричество, которое становится доступным через соединительные провода соленоида.

Поскольку движение вала соленоида вперед и назад должно индуцировать переменный ток на выходе, его необходимо выпрямить для получения постоянного тока, поэтому можно увидеть мостовой выпрямитель, подключенный к проводам соленоида.

Выпрямленный постоянный ток теперь можно использовать для зарядки литий-ионной батареи или любой другой батареи, которая может быть рассчитана на указанный уровень напряжения.

Использование коленчатого механизма фонарика

Если вы считаете, что оптимизация соленоидного механизма затруднена и не дает достаточного тока, вы можете попробовать альтернативную концепцию, используя коленчатый механизм фонарика.

В изогнутых фонариках, как мы все знаем, используется подпружиненный мотор / шестеренчатый механизм, в котором шестерня проворачивается вручную, чтобы производить быстрые многократные вращения шпинделя мотора с помощью рассчитанных передаточных чисел. Это принудительное вращение двигателя в конечном итоге генерирует необходимое электричество для подключенной нагрузки.

Тот же принцип может быть применен для выработки электричества от обуви, если соответствующим образом установить небольшой коленчатый механизм фонарика на башмак и подключить его выход к батарее, как показано ниже. Обязательно снимите секцию светодиодов с устройства и используйте только механизм для предполагаемой зарядки аккумулятора.

Предупреждение: схема не включает защиту от перезарядки, которая может быть опасной для аккумулятора, в настоящее время литий-ионные элементы поставляются с внутренними модулями PCM или модулями схемы защиты, которые обеспечивают полную безопасность элементов от чрезмерной зарядки или разрядки ... убедитесь, что к литий-ионному элементу прикреплен этот модуль, чтобы вы могли безопасно заряжать его, используя предложенную концепцию выработки электричества во время ходьбы.