걷는 동안 신발에서 전기를 생산하는 방법

이 게시물에서는 걷는 동안 신발에서 전기를 생성하는 방법을 배웁니다. 이 전기는 휴대폰 배터리 충전에 동시에 사용할 수 있습니다.

이전 게시물 몇 개에서 간단한 기계를 사용하여 무료 전기를 추출하는 방법을 배웠습니다. 다음 게시물을 통해 이에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.

진자의 전기

중력의 전기

체중의 자유 에너지

우리의 발은 레버와 비교할 수있는 단순한 기계의 훌륭한 예입니다. 우리가 한 걸음 앞으로 나아갈 때마다 우리는 몸 전체를 발가락으로 쉽게 들어 올렸다가 다시 땅에 복원합니다. 우리는 걷는 동안 아무런 문제없이 계속이 작업을 계속합니다.

이는 작업을 매우 효율적으로 구현할 수있는 매우 효율적인 발목 뼈 메커니즘 설계로 인해 가능해 졌기 때문에 하루 동안 여러 번 수행 할 수있는 작업의 양을 거의 이해할 수 없습니다.

걷기 동작이 우리에게 너무 쉬워 보일 수 있지만, 우리 발은 실제로 약 60kg (평균)의지면을 들어 올린 다음 다시지면으로 가져 오는 방식으로 상당한 양의 작업을 수행합니다. 60kg의 중력과 동일 할 수 있습니다.

우리의 걷기 동작에서 우리의 발은 발목 관절의 레버 메커니즘으로 인해 우리 몸을 매우 효율적으로 들어 올릴 수 있으며, 체중을 줄이면서 중력이 질량을 다시 땅에 복원하는 역할을합니다.

두 경우 모두 엄청난 양의 힘이 교환되며, 현재 우리는 보행 동작이 수행되는 동안 무료 전기를 생성하기 위해이 힘을 이용하는 데 관심이 있습니다.

개념은 실제로 새로운 것이 아니며 사람들은 이전에 이것을 시도했지만 신발에 압전 재료를 사용했습니다.

옵션으로 피에조 요소 사용

피에조 전기 재료는 압력을 전기로 변환하지만 피에조 개념으로 생성되는 전기의 크기는 너무 사소해서 쓸모 없어 보입니다.

적절한 압력과 힘을 자유롭게 사용할 수있는 경우 피에조 전기와 같은 비효율적이고 과소 평가 된 개념을 사용하여 낭비하고 싶지 않을 것입니다.

모터 또는 다이나모 사용

모터 또는 발전기를 사용하는 것은 응용 분야에 적합 해 보이지만, 이러한 가제트에는 기어가있는 크랭크가 필요하므로 보행 과정에서 기계를 크랭크하는 동안 발생할 수있는 불필요한 복잡성과 소음으로 인해 신발로 구현하는 것이 매우 바람직하지 않을 수 있습니다.

신발에서 전기를 생산하는 멋진 대안이 될 수있는 방법은 다음 이미지와 같이 작은 솔레노이드를 사용하는 것입니다.

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

위의 그림은 우리가 제안한 신발 발생기 애플리케이션에 적합한 선택으로 보이는 소형 ​​5V 스프링로드 솔레노이드를 보여줍니다.

솔레노이드 사용

솔레노이드는 5V 입력 @ 1amp를 사용하여 작동하도록 지정되어 있기 때문에 밀고 당기는 기계적 힘을받을 때 전선에 걸쳐 거의 동일한 양의 전력을 가정 할 수 있습니다. 휴대폰 배터리 충전에 완벽하게 적합한 매개 변수 .

이 솔레노이드를 사용하는 가장 큰 장점은 여기에 스프링이 장착 된 샤프트 메커니즘이 있다는 것입니다. 즉, 장치에서 전기를 생성하는 데 필요한 유일한 유효 힘은 중력이고, 발은 쉬고 있고, 발을 들었을 때입니다. 솔레노이드의 스프링 작용은 작용을 보완하여 시스템을 매우 효율적으로 만듭니다.

그러나 솔레노이드는 일반적으로 철봉을 플런저로 사용하기 때문에이 막대가 먼저 자석으로 변환 될 때까지 시스템이 전기를 생성 할 것으로 기대할 수 없습니다. 움직이는 자석 만 코일을 통해 이동할 때 전기를 생성 할 수 있기 때문입니다. 와이어

이 수정은 아래 그림과 같이 솔레노이드 막대의 상단 가장자리에 네오디뮴 자석 몇 개를 부착하여 간단히 구현할 수 있습니다. 이렇게하면 전체 플런저가 효과적인 자석으로 변환되어 솔레노이드의 코일과 상호 작용할 수 있습니다. 막대를 영구 자석으로 변환하는 다른 효과적인 방법이 있으면 전기를 생성하여 작업에서 더 나은 응답을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

다음 섹션에서는 걷는 동안 신발에서 전기를 생성하는 방법과 리튬 이온 전지를 충전하는 데 사용할 수있는 방법을 배웁니다.

위의 설정은 신발에서 전기를 생성하는 방법에 대한 연결 세부 정보를 보여주는 그림 형식으로 제공됩니다. 실제로 모든 요소는 인클로저 내부에 적절하게 숨겨져 신발 뒤꿈치에 단단히 부착되어야합니다.

그림에서 우리는 솔레노이드가 신발의 뒤꿈치에 어떻게 위치해야하는지 명확하게 볼 수 있습니다. 따라서 솔레노이드는 사용자가 걷는 동안 샤프트에 압력과 해제 압력을가합니다.

솔레노이드 샤프트를 당기거나 밀 때마다 장치 내부의 샤프트와 관련된 자석이 솔레노이드의 연결 와이어를 통해 사용할 수있는 전기를 생성하는 자석을 둘러싼 코일과 상호 작용합니다.

솔레노이드 샤프트의 앞뒤로 움직이는 동작은 출력에서 ​​교류를 유도하기 때문에 DC를 획득하기 위해 정류해야하므로 브리지 정류기가 솔레노이드의 전선과 연결된 것으로 보일 수 있습니다.

이제 정류 된 DC를 리튬 이온 배터리 또는 지정된 전압 수준에서 정격 화 될 수있는 다른 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있습니다.

크랭크 식 손전등 메커니즘 사용

솔레노이드 메커니즘을 최적화하는 것이 어렵고 충분한 전류가 나오지 않는 경우 크랭크 식 손전등 메커니즘을 사용하여 대체 개념을 시도해 볼 수 있습니다.

우리 모두가 알고있는 크랭크 손전등은 계산 된 기어비의 도움으로 모터 스핀들의 빠른 다중 회전을 생성하기 위해 기어가 수동 힘으로 크랭크되는 스프링로드 모터 / 기어 메커니즘을 사용합니다. 모터의 강제 회전은 궁극적으로 연결된 부하에 필요한 전기를 생성합니다.

아래 그림과 같이 작은 크랭크 손전등 메커니즘을 신발에 적절하게 설치하고 출력을 배터리로 배선하여 신발에서 전기를 생성하는 데 동일한 원리를 적용 할 수 있습니다. 장치에서 LED 섹션을 제거하고 의도 된 배터리 충전을위한 메커니즘 만 사용하십시오.

경고 : 회로에는 배터리에 위험 할 수있는 과충전 보호 기능이 포함되어 있지 않습니다. 현재 리튬 이온 전지에는 내부 PCM 또는 보호 회로 모듈이 함께 제공되어 과충전 또는 과방 전으로부터 전지의 전체 안전을 보장합니다. 리튬 이온 전지에이 모듈이 부착되어있어 보행시 전기를 생성하는 제안 된 개념을 사용하여 안전하게 충전 할 수 있습니다.