Cách tạo ra điện từ giày khi đi bộ

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ học cách tạo ra điện từ giày khi đi bộ. Điện này có thể được sử dụng đồng thời để sạc pin điện thoại di động.

Trong một vài bài viết trước đây của tôi, chúng ta đã tìm hiểu cách sử dụng hiệu quả các máy đơn giản để tiết kiệm điện, bạn có thể tìm hiểu thêm về điều này qua các bài viết sau:

Điện từ Con lắc

Điện từ trọng lực

Năng lượng miễn phí từ trọng lượng cơ thể

Đôi chân của chúng ta là một ví dụ tuyệt vời về một cỗ máy đơn giản có thể được so sánh với một đòn bẩy. Mỗi lần chúng ta di chuyển để tiến lên một bước, chúng ta dễ dàng nhấc toàn bộ cơ thể lên bằng ngón chân và sau đó khôi phục lại trên mặt đất, chúng ta tiếp tục làm điều này miễn là chúng ta đi bộ, hoàn toàn không gặp khó khăn gì.

Điều này trở nên khả thi do cơ chế xương mắt cá chân của chúng ta được thiết kế cực kỳ hiệu quả có thể thực hiện công việc hiệu quả đến mức chúng ta khó có thể hiểu được khối lượng công việc mình có thể thực hiện nhiều lần trong ngày.

Mặc dù một hành động đi bộ có vẻ quá dễ dàng đối với chúng ta, nhưng đôi chân của chúng ta thực sự thực hiện một khối lượng công việc đáng kể bằng cách nâng khoảng 60 kg (trung bình) lên mặt đất và sau đó đưa nó trở lại mặt đất, tạo thành một lực hướng lên và hướng xuống. có thể bằng trọng trường 60kg tương đương.

Trong hành động đi bộ của chúng ta, đôi chân của chúng ta có thể nâng cơ thể lên rất hiệu quả do cơ cấu đòn bẩy của khớp mắt cá chân, và trong khi giải phóng trọng lượng cơ thể, trọng lực trở thành nhiệm vụ khôi phục khối lượng trở lại mặt đất.

Trong cả hai trường hợp, một lượng lớn lực được trao đổi, và chúng tôi hiện đang quan tâm đến việc khai thác lực này để tạo ra điện miễn phí trong khi hành động đi bộ đang được thực hiện.

Khái niệm này thực ra không mới, trước đây người ta cũng đã từng thử điều này nhưng bằng cách sử dụng chất liệu áp điện trong giày.

Sử dụng phần tử Piezo làm tùy chọn

Vật liệu điện Piezo chuyển đổi áp suất thành điện năng nhưng cường độ điện được tạo ra với khái niệm piezo quá nhỏ đến mức trông nó đơn giản là vô dụng.

Khi bạn có đủ áp lực và lực tự do để khai thác thì bạn sẽ không muốn lãng phí nó bằng cách sử dụng một khái niệm không hiệu quả và bị đánh giá thấp như điện piezo cho mục đích này.

Sử dụng Motor hoặc Dynamo

Sử dụng động cơ hoặc máy nổ có vẻ tốt cho ứng dụng, tuy nhiên, những tiện ích này yêu cầu quay bằng bánh răng, điều này có thể khiến việc thực hiện với giày rất không mong muốn do sự phức tạp không cần thiết và tiếng ồn có thể tạo ra trong quá trình đi bộ làm quay máy.

Một phương pháp thay thế tuyệt vời, khả thi để tạo ra điện từ giày của chúng tôi có thể bằng cách sử dụng một điện từ nhỏ, như thể hiện trong hình ảnh sau:

Hình ảnh lịch sự: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

Hình trên cho thấy một điện từ nhỏ 5V nạp lò xo dường như là sự lựa chọn phù hợp cho ứng dụng máy phát giày được đề xuất của chúng tôi.

Sử dụng Solenoid

Vì đế điện từ được chỉ định để hoạt động bằng đầu vào 5V @ 1amp, chúng ta có thể giả định gần như cùng một lượng điện trên các dây của nó khi nó chịu một lực cơ học đẩy và kéo. Các thông số phù hợp có thể hoàn toàn phù hợp để sạc pin điện thoại di động. .

Một lợi thế lớn của việc sử dụng những chiếc solenoids này là chúng có cơ cấu trục chịu tải bằng lò xo, có nghĩa là lực hiệu quả duy nhất cần thiết để tạo ra điện bởi thiết bị là lực hấp dẫn, trong khi chân của chúng ta ở trạng thái nghỉ và khi chân được nâng lên. hành động lò xo của điện từ bổ sung cho hoạt động làm cho hệ thống cực kỳ hiệu quả.

Tuy nhiên, vì solenoids thường sử dụng một thanh sắt làm pít tông, chúng ta không thể mong đợi hệ thống tạo ra bất kỳ dòng điện nào cho đến khi thanh này được biến đổi thành một nam châm trước tiên, bởi vì chỉ một nam châm chuyển động mới có thể tạo ra điện khi di chuyển qua một cuộn dây. của dây.

Việc sửa đổi này có thể được thực hiện đơn giản bằng cách gắn một vài nam châm neodymium ở cạnh trên cùng của thanh điện từ, như hình dưới đây, điều này sẽ biến toàn bộ pít tông thành một nam châm hiệu dụng, sau đó sẽ có thể tương tác với cuộn dây của thanh điện từ để tạo ra điện, nếu bạn có bất kỳ phương pháp hiệu quả nào khác để biến thanh thành nam châm vĩnh cửu, bạn có thể sử dụng nó để tạo ra phản ứng tốt hơn từ các hoạt động.

Trong phần sau, chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo ra điện từ giày khi đi bộ và có thể được sử dụng để sạc pin Li-ion.

Thiết lập ở trên được trình bày dưới dạng hình ảnh để hiển thị các chi tiết kết nối liên quan đến cách tạo ra điện từ giày, trên thực tế, tất cả các yếu tố sẽ cần được che giấu một cách thích hợp bên trong vỏ bọc và được gắn chặt với gót giày.

Trong hình, chúng ta có thể thấy rõ bộ điện từ cần phải được định vị như thế nào ở gót giày, sao cho bộ điện từ phải chịu một lực ép và một áp lực giải phóng lên trục của nó khi người dùng đi bộ.

Mỗi khi trục điện từ được kéo hoặc đẩy, nam châm liên kết với trục bên trong thiết bị sẽ tương tác với cuộn dây bao quanh nam châm tạo ra điện trở nên khả dụng trên các dây kết nối của điện từ.

Vì chuyển động tới và lui của trục điện từ được cho là tạo ra dòng điện xoay chiều ở đầu ra, điều này cần được chỉnh lưu để có được một DC, đó là lý do tại sao một bộ chỉnh lưu cầu có thể được kết nối với các dây dẫn của bộ điện từ.

DC đã chỉnh lưu hiện có thể được sử dụng để sạc pin Li-ion hoặc bất kỳ loại pin nào khác có thể được đánh giá ở mức điện áp quy định.

Sử dụng cơ chế đèn pin quay

Nếu bạn thấy khó tối ưu hóa cơ chế điện từ và không cung cấp đủ dòng điện, bạn có thể thử một khái niệm thay thế bằng cách sử dụng cơ chế đèn pin có tay quay.

Đèn pin có tay quay như chúng ta đã biết sử dụng cơ cấu bánh răng / động cơ nạp lò xo trong đó bánh răng được quay bằng lực thủ công để tạo ra nhiều vòng quay nhanh chóng của trục quay động cơ với sự trợ giúp của tỷ số truyền được tính toán. Sự quay cưỡng bức này của động cơ cuối cùng tạo ra điện năng cần thiết cho tải được kết nối.

Nguyên tắc tương tự có thể được áp dụng để tạo ra điện từ giày bằng cách lắp đặt một cách thích hợp cơ chế đèn pin có tay quay nhỏ trên giày và đấu dây đầu ra của nó với pin, như hình dưới đây. Đảm bảo tháo phần đèn LED khỏi thiết bị và chỉ sử dụng cơ chế để sạc pin dự kiến.

Cảnh báo: Mạch không bao gồm bảo vệ sạc quá mức, có thể gây nguy hiểm cho pin, các tế bào Li-ion ngày nay đi kèm với PCM bên trong hoặc mô-đun mạch bảo vệ đảm bảo an toàn tổng thể cho các tế bào chống lại việc sạc quá mức hoặc phóng điện quá mức ... làm chắc chắn rằng pin Li-ion có gắn mô-đun này để bạn có thể sạc nó một cách an toàn bằng cách sử dụng khái niệm đề xuất tạo ra điện từ khi đi bộ.