Yürüyüş Sırasında Ayakkabıdan Elektrik Nasıl Üretilir

Bu yazımızda yürürken ayakkabımızdan nasıl elektrik üretileceğini öğreneceğiz. Bu elektrik aynı anda bir cep telefonu pilini şarj etmek için kullanılabilir.

Önceki gönderilerimden birkaçında, basit makinelerin bedava elektrik elde etmek için nasıl verimli bir şekilde kullanılabileceğini öğrendik, aşağıdaki gönderilerden bu konuda daha fazla bilgi edinebilirsiniz:

Sarkaçtan Elektrik

Yerçekiminden Elektrik

Vücut Ağırlığından Serbest Enerji

Ayaklarımız, bir kaldıraca benzetilebilecek basit bir makinenin mükemmel bir örneğidir. Bir adım ilerlemek için her hareket ettiğimizde, tüm vücudumuzu ayak parmaklarımızda zahmetsizce kaldırır ve sonra tekrar yere geri yükleriz, yürüdüğümüz sürece, kesinlikle hiç sorun yaşamadan bunu yapmaya devam ederiz.

Bu, işi o kadar verimli bir şekilde uygulayabilen ayak bileği kemiği mekanizmamızın son derece verimli tasarımı sayesinde mümkün olur ki, gün boyunca pek çok kez yapabildiğimiz iş miktarını neredeyse hiç anlamıyoruz.

Bir yürüme hareketi bizim için çok kolay görünse de, ayağımız zemini yaklaşık 60 kg (ortalama) kaldırarak ve ardından yere geri getirerek önemli miktarda iş yapar, bu da yukarı ve aşağı doğru bir kuvvet oluşturur. 60kg yerçekimi eşdeğerine eşit olabilir.

Yürüme hareketimizde, ayak bileği ekleminin kaldıraç mekanizması sayesinde ayaklarımız vücudumuzu çok verimli bir şekilde kaldırabilir ve vücut ağırlığını serbest bırakırken yerçekimi, kütlenin yere geri yüklenmesinden sorumlu olur.

Her iki durumda da muazzam miktarda güç değiş tokuş edilir ve şu anda yürüme eylemi gerçekleştirilirken bu gücü ücretsiz elektrik üretmek için kullanmakla ilgileniyoruz.

Kavram aslında yeni değil, insanlar bunu daha önce denediler ama ayakkabılarda piezoelektrik malzeme kullanarak.

Piezo Elementini Seçenek Olarak Kullanma

Piezo elektrik malzemesi, basıncı elektriğe dönüştürür, ancak bir piezo konseptiyle üretilen elektriğin büyüklüğü o kadar önemsizdir ki, sadece faydasız görünür.

Yeterli basınca ve kuvvete sahip olduğunuzda, bu amaç için bir piezo elektrik gibi verimsiz ve yetersiz bir konsept kullanarak onu boşa harcamak istemezsiniz.

Motor veya Dinamo kullanma

Bir motor veya bir dinamo kullanmak, uygulama için iyi görünmektedir, bununla birlikte, bu aygıtlar, yürüme işlemi makineyi krank ederken ortaya çıkabilecek gereksiz karmaşıklık ve gürültü nedeniyle bir ayakkabı ile uygulanmasını çok istenmeyen hale getirebilen, dişlilerle kranklamayı gerektirmektedir.

Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, ayakkabılarımızdan elektrik üretmenin harika bir alternatifi, uygulanabilir yöntemi küçük bir solenoid kullanmak olabilir:

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

Yukarıdaki şekil, önerilen ayakkabı üreteci uygulamamız için doğru seçim gibi görünen küçük bir 5V yaylı solenoidi göstermektedir.

Solenoid Kullanmak

Solenoid, 1amp @ 5V giriş kullanılarak çalışacak şekilde belirlendiğinden, bir itme ve çekme mekanik kuvvetine maruz kaldığında telleri boyunca neredeyse aynı miktarda gücü varsayabiliriz. Bir cep telefonu pilini şarj etmek için mükemmel şekilde uygun olan doğru parametreler .

Bu solenoidleri kullanmanın büyük bir avantajı, bunların yay yüklü bir şaft mekanizmasına sahip olmalarıdır; bu, ünite tarafından elektrik üretmek için gerekli olan tek etkili kuvvetin, ayaklarımız hareketsizken ve ayaklar kaldırılırken yerçekimi kuvveti olduğu anlamına gelir. solenoidin yay hareketi, sistemi son derece verimli hale getiren eylemi tamamlar.

Bununla birlikte, solenoidler normalde piston olarak bir demir çubuk kullandığından, sistemin önce bu çubuk bir mıknatısa dönüştürülene kadar elektrik üretmesini bekleyemeyiz çünkü yalnızca hareketli bir mıknatıs, bir bobinden hareket ettirildiğinde elektrik üretebilir. tel.

Bu modifikasyon, aşağıda gösterildiği gibi, solenoid çubuğun üst kenarına birkaç neodim mıknatısı takılarak basitçe uygulanabilir; bu, tüm pistonu etkili bir mıknatısa dönüştürür ve daha sonra solenoidin bobini ile etkileşime girebilir. Elektrik üretmek, çubuğu kalıcı bir mıknatısa dönüştürmek için başka etkili bir yönteminiz varsa, bunu operasyonlardan daha iyi bir yanıt almak için kullanabilirsiniz.

Aşağıdaki bölümde, yürürken ayakkabıdan nasıl elektrik üretileceğini ve hangisinin bir Li-iyon hücresini şarj etmek için kullanılabileceğini öğreneceğiz.

Yukarıdaki kurulum, ayakkabıdan nasıl elektrik üretileceğine ilişkin bağlantı ayrıntılarını göstermek için resimli bir formatta sunulmuştur, pratik olarak tüm elemanların bir mahfaza içinde uygun şekilde gizlenmesi ve ayakkabı topuğuyla sıkıca tutturulması gerekecektir.

Şekilde solenoidin ayakkabının topuk kısmına nasıl yerleştirilmesi gerektiğini açıkça görebiliriz, öyle ki solenoid, kullanıcı yürürken şaftı üzerinde bir baskı ve serbest bırakma basıncına maruz kalır.

Solenoid şaftı her çekildiğinde veya itildiğinde, ünite içindeki şaftla ilişkili mıknatıs, solenoidin bağlantı telleri boyunca mevcut hale gelen elektrik üreten mıknatısı çevreleyen bobin ile etkileşime girer.

Solenoid şaftın ileri ve geri hareketinin çıkışta alternatif bir akımı indüklemesi beklendiğinden, bunun bir DC elde etmek için düzeltilmesi gerekir, bu nedenle solenoidin tellerine bağlı bir köprü doğrultucu görülebilir.

Doğrultulmuş DC artık bir Li-ion pili veya belirtilen voltaj seviyesinde derecelendirilmiş başka bir pili şarj etmek için kullanılabilir.

Kranklı El Feneri Mekanizmasının Kullanılması

Bir solenoid mekanizmasını optimize etmeyi zor bulursanız ve yeterince akım vermezseniz, kranklı bir el feneri mekanizması kullanarak alternatif bir konsept deneyebilirsiniz.

Hepimizin bildiği gibi krank fenerleri, hesaplanan dişli oranlarının yardımıyla motor milinin hızlı çoklu dönüşlerini üretmek için dişlinin manuel kuvvetle kranklandığı yaylı bir motor / dişli mekanizmasından yararlanır. Motorun bu zorla dönüşü, sonuçta bağlı yük için gerekli elektriği üretir.

Aynı ilke, aşağıda gösterildiği gibi, bir ayakkabının üzerine küçük kranklı bir el feneri mekanizmasının uygun şekilde takılması ve çıkışının bir pille bağlanması yoluyla ayakkabıdan elektrik üretmek için de uygulanabilir. LED bölümünü üniteden çıkardığınızdan ve yalnızca pilin amaçlanan şarjı için mekanizmayı kullandığınızdan emin olun.

Uyarı: Devre, batarya için tehlikeli olabilecek bir aşırı şarj koruması içermez, günümüzde Li-ion hücreler dahili PCM'ler veya hücreler için aşırı şarj veya aşırı deşarja karşı tam güvenlik sağlayan koruma devre modülleri ile birlikte gelir. Yürürken önerilen elektrik üretme konseptini kullanarak güvenli bir şekilde şarj edebilmeniz için Li-iyon hücrenin bu modülün takılı olduğundan emin olun.