כיצד לייצר חשמל מנעל תוך כדי הליכה

בפוסט זה נלמד כיצד להפיק חשמל מהנעל שלנו בזמן ההליכה. חשמל זה יכול לשמש בו זמנית לטעינה של סוללת סלולר.

בכמה מהפוסטים הקודמים שלי למדנו כיצד ניתן להשתמש ביעילות במכונות פשוטות להפקת חשמל בחינם, תוכל ללמוד עוד על כך באמצעות ההודעות הבאות:

חשמל ממטוטלת

חשמל מכוח המשיכה

אנרגיה חופשית ממשקל הגוף

כפות הרגליים שלנו הן דוגמה מצוינת למכונה פשוטה שניתן להשוות אותה למנוף. בכל פעם שאנו מתקדמים לקחת צעד קדימה אנו מרימים את כל גופנו ללא מאמץ על בהונותינו ואז מחזירים אותו חזרה לקרקע, אנו ממשיכים לעשות זאת כל עוד אנו הולכים, ללא שום בעיות כלל.

זה מתאפשר עקב העיצוב היעיל ביותר של מנגנון עצם הקרסול שלנו המסוגל ליישם את העבודה בצורה כה יעילה, עד שאנו כמעט לא מבינים את כמות העבודה שאנחנו מסוגלים לבצע כל כך הרבה פעמים במהלך היום.

למרות שפעולת הליכה עשויה להיראות קלה מדי עבורנו, כפות הרגליים שלנו למעשה עושות עבודה משמעותית על ידי הרמת קרקע על 60 ק'ג (ממוצע) ואז החזרתה לקרקע, המהווה כוח כלפי מעלה וכוח כלפי מטה עשוי להיות שווה לשווה הכבידה של 60 ק'ג.

בפעולת ההליכה שלנו, כפות הרגליים שלנו מסוגלות להרים את גופנו ביעילות רבה עקב מנגנון המנוף של מפרק הקרסול, ותוך שחרור משקל הגוף כוח המשיכה הופך לאחראי להחזרת המסה על הקרקע.

בשני המקרים מחליפים כמויות עצומות של כוחות, ואנחנו מעוניינים כיום לרתום כוח זה ליצירת חשמל בחינם תוך כדי פעולת הליכה.

הרעיון הוא למעשה לא חדש, אנשים ניסו זאת בעבר אלא באמצעות חומר פיזואלקטרי בנעליים.

שימוש ב- Piezo Element כאופציה

חומר חשמלי של פיזו ממיר לחץ לחשמל אך גודל החשמל שנוצר באמצעות מושג פיזו הוא כל כך טריוויאלי שהוא פשוט נראה חסר תועלת.

כשיש לך לחץ נאות וכוח זמין לרתום באופן חופשי אז לא תרצה לבזבז אותו על ידי שימוש במושג לא יעיל ואיננו מוערך כמו חשמלי פיזו לצורך העניין.

באמצעות מנוע או דינמו

שימוש במנוע או בדינמו נראה טוב ליישום, אולם גאדג'טים אלה דורשים כיווץ עם גלגלי שיניים אשר יכולים להפוך את זה לבלתי רצוי מאוד ליישום בעזרת נעל בגלל מורכבות מיותרת ורעש העלולים להיווצר בזמן שתהליך ההליכה ממלא את המכונה.

שיטה אלטרנטיבית וניתנת ליישום להפקת חשמל מנעליים שלנו יכולה להיות באמצעות סולנואיד קטן, כפי שמוצג בתמונה הבאה:

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

האיור לעיל מציג סולנואיד קטן עם קפיצי 5V שנראה כי הוא הבחירה הנכונה ליישום הגנרטור הנעליים המוצע שלנו.

באמצעות סולנואיד

מכיוון שהסולנואיד מוגדר לפעול באמצעות כניסת 5 וולט @ 1 אמפר, אנו יכולים להניח כמעט את אותה הכוח על חוטיו כאשר הוא נתון לכוח מכני לדחיפה ומשיכה. הפרמטרים הנכונים שעשויים להיות מתאימים לחלוטין לטעינה של סוללת סלולר. .

יתרון גדול בשימוש בסולנואידים אלה הוא בכך שיש להם מנגנון פיר טעון קפיץ, כלומר הכוח היעיל היחיד הנדרש לייצור חשמל על ידי היחידה הוא כוח הכבידה, בעוד כפות הרגליים שלנו במנוחה וכאשר הרגליים מורמות פעולת הקפיץ של הסולנואיד משלימה את הפעולה והופכת את המערכת ליעילה ביותר.

עם זאת, מכיוון שסולנואידים משתמשים בדרך כלל במוט ברזל כבוכנה, איננו יכולים לצפות שהמערכת תייצר חשמל כלשהו עד שהבר הזה יהפוך למגנט תחילה, מכיוון שרק מגנט נע יוכל לייצר חשמל כאשר הוא מועבר דרך סליל. של חוט.

ניתן ליישם שינוי זה פשוט על ידי הצמדת כמה מגנטים של ניאודימיום בקצה העליון של מוט הסולנואיד, כפי שמוצג להלן, זה יהפוך את הבוכנה כולה למגנט יעיל, אשר יוכל ליצור אינטראקציה עם סליל הסולנואיד למשך לייצר חשמל, אם יש לך שיטה יעילה אחרת להפוך את המוט למגנט קבוע, אתה יכול להשתמש בו להפקת תגובה טובה יותר מהפעולות.

בחלק הבא נלמד כיצד לייצר חשמל מנעל בזמן הליכה, ואשר עשוי לשמש להטענת תא ליתיום.

ההגדרה לעיל מוצגת במתכונת ציורית להצגת פרטי החיבור בנוגע לאופן ייצור החשמל מנעל, כמעט כל האלמנטים יצטרכו להסתיר כראוי בתוך מתחם ולחבר היטב עם עקב הנעל.

באיור אנו יכולים לראות בבירור כיצד צריך למקם את הסולנואיד בעקב הנעל, כך שהסולנואיד נתון ללחיצה ולחץ משחרר על פירו בזמן שהמשתמש הולך.

בכל פעם שמושכים או דוחפים את פיר הסולנואיד, המגנט המשויך לפיר שבתוך היחידה מתקשר עם הסליל שמקיף את המגנט ויוצר חשמל שהופך זמין על פני חוטי החיבור של הסולנואיד.

מכיוון שתנועת הלוך ושוב של פיר הסולנואיד אמורה לגרום לזרם חילופין ביציאה, יש לתקן זאת לצורך קבלת זרם זרם, לכן ניתן לראות מיישר גשר מחובר לחוטי הסולנואיד.

ניתן להשתמש ב- DC המתוקן לטעינה של סוללת ליתיום או כל סוללה אחרת שעשויה להיות מדורגת ברמת המתח שצוינה.

באמצעות מנגנון פנס ממוטט

אם אתה מוצא את אופטימיזציה של מנגנון סולנואיד קשה ואינו מניב מספיק זרם, תוכל לנסות רעיון חלופי באמצעות מנגנון פנס מוטבע.

פנסי ארכובה כידוע עושים שימוש במנגנון מנוע / הילוך קפיצי שבו הארכובה נענית בכוח ידני כדי לייצר סיבובים מרובים מהירים של ציר המנוע בעזרת יחסי העברה מחושבים. סיבוב מאולץ זה של המנוע מייצר בסופו של דבר את החשמל הנדרש לעומס המחובר.

ניתן ליישם את אותו עיקרון לייצור חשמל מנעל על ידי התקנה מתאימה של מנגנון פנס ארכובה קטן על נעל וחיווט את תפוקתה באמצעות סוללה, כמוצג להלן. הקפד להסיר את קטע ה- LED מהיחידה והשתמש רק במנגנון לטעינה המיועדת של סוללה.

אזהרה: המעגל אינו כולל הגנה מפני טעינת יתר, שעלולה להיות מסוכנת לסוללה, כיום תאי ליתיום מגיעים עם PCM פנימי או מודולי מעגל הגנה אשר מבטיחים בטיחות מוחלטת לתאים מפני טעינה יתר או יתר פריקה ... ודא שתא הלי-יון מחובר למודול זה כדי שתוכלו לטעון אותו בבטחה באמצעות הרעיון המוצע לייצר חשמל תוך כדי הליכה.