Come generare elettricità dalla scarpa mentre si cammina

In questo post impareremo come generare elettricità dalla nostra scarpa mentre camminiamo. Questa elettricità può essere utilizzata contemporaneamente per caricare la batteria di un cellulare.

In alcuni dei miei post precedenti abbiamo appreso come semplici macchine possono essere utilizzate in modo efficiente per estrarre elettricità gratuita, potresti saperne di più su questo attraverso i seguenti post:

Elettricità da un pendolo

Elettricità dalla gravità

Energia libera dal peso corporeo

I nostri piedi sono un ottimo esempio di macchina semplice paragonabile a una leva. Ogni volta che ci muoviamo per fare un passo avanti, solleviamo senza sforzo tutto il nostro corpo sulle punte dei piedi e poi lo riportiamo a terra, continuiamo a farlo fintanto che camminiamo, senza alcun problema.

Ciò diventa possibile grazie al design estremamente efficiente del nostro meccanismo per osso della caviglia che è in grado di implementare il lavoro in modo così efficiente che difficilmente comprendiamo la quantità di lavoro che siamo in grado di svolgere così tante volte durante il giorno.

Anche se un'azione di deambulazione può sembrare troppo facile per noi, i nostri piedi in realtà svolgono una notevole quantità di lavoro sollevando circa 60 kg (in media) da terra e poi riportandola a terra, il che costituisce una forza verso l'alto e verso il basso che può corrispondere all'equivalente gravitazionale di 60 kg.

Nella nostra azione di deambulazione, i nostri piedi sono in grado di sollevare il nostro corpo in modo molto efficiente grazie al meccanismo di leva dell'articolazione della caviglia, e mentre rilasci il peso corporeo la gravità diventa responsabile del ripristino della massa sul terreno.

In entrambe le occasioni vengono scambiate enormi quantità di forze e al momento siamo interessati a sfruttare questa forza per generare elettricità gratuita mentre si esegue l'azione di deambulazione.

Il concetto in realtà non è nuovo, le persone lo hanno già provato, ma utilizzando materiale piezoelettrico nelle scarpe.

Utilizzo dell'elemento piezo come opzione

Il materiale piezoelettrico converte la pressione in elettricità, ma l'entità dell'elettricità generata con un concetto piezoelettrico è così banale da sembrare semplicemente inutile.

Quando hai un'adeguata pressione e forza liberamente disponibili per imbrigliare, non vorrai sprecarlo usando un concetto inefficiente e sottovalutato come un piezoelettrico per lo scopo.

Usando il motore o la dinamo

L'uso di un motore o di una dinamo sembra buono per l'applicazione, tuttavia questi gadget richiedono l'avviamento con ingranaggi che possono rendere molto indesiderabile l'implementazione con una scarpa a causa della complessità e del rumore inutili che possono essere generati mentre il processo di marcia aziona la macchina.

Un'alternativa interessante, metodo fattibile per generare elettricità dalle nostre scarpe potrebbe essere l'uso di un piccolo solenoide, come mostrato nell'immagine seguente:

Cortesia dell'immagine: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

La figura sopra mostra un piccolo solenoide caricato a molla da 5 V che sembra essere la scelta giusta per l'applicazione del nostro generatore di scarpe proposto.

Utilizzo di un solenoide

Poiché il solenoide è specificato per funzionare utilizzando un ingresso 5V @ 1amp, possiamo assumere quasi la stessa quantità di potenza sui suoi fili quando è sottoposto a una forza meccanica di spinta e trazione.I parametri giusti che possono essere perfettamente adatti per caricare la batteria di un cellulare .

Un grande vantaggio dell'utilizzo di questi solenoidi è che hanno un meccanismo ad albero caricato a molla, il che significa che l'unica forza effettiva richiesta per generare elettricità dall'unità è la forza gravitazionale, mentre i nostri piedi sono a riposo e quando i piedi vengono sollevati l'azione della molla del solenoide completa l'azione rendendo il sistema estremamente efficiente.

Tuttavia, poiché i solenoidi normalmente utilizzano un'asta di ferro come stantuffo, non possiamo aspettarci che il sistema generi elettricità finché questa barra non viene prima trasformata in un magnete, perché solo un magnete mobile sarà in grado di generare elettricità quando viene spostato attraverso una bobina di filo.

Questa modifica può essere semplicemente implementata attaccando alcuni magneti al neodimio sul bordo superiore dell'asta del solenoide, come mostrato di seguito, questo trasformerà l'intero pistone in un efficace magnete, che sarebbe quindi in grado di interagire con la bobina del solenoide per generando elettricità, se hai un altro metodo efficace per trasformare la bacchetta in un magnete permanente, puoi usarlo per produrre una migliore risposta dalle operazioni.

Nella sezione seguente impareremo come generare elettricità dalla scarpa mentre si cammina e che può essere utilizzata per caricare una cella agli ioni di litio.

L'allestimento sopra è presentato in un formato pittorico per mostrare i dettagli di connessione riguardanti come generare elettricità dalla scarpa, praticamente tutti gli elementi dovranno essere opportunamente nascosti all'interno di un involucro e saldamente fissati con il tacco della scarpa.

Nella figura possiamo vedere chiaramente come il solenoide debba essere posizionato al tallone della scarpa, in modo tale che il solenoide sia sottoposto ad una pressione di pressatura e rilascio sul suo albero mentre l'utente cammina.

Ogni volta che l'albero del solenoide viene tirato o spinto, il magnete associato all'albero all'interno dell'unità interagisce con la bobina che circonda il magnete generando elettricità che diventa disponibile attraverso i fili di collegamento del solenoide.

Poiché si suppone che il movimento avanti e indietro dell'albero del solenoide induca una corrente alternata in uscita, questa deve essere rettificata per acquisire una corrente continua, ecco perché si può vedere un ponte raddrizzatore collegato ai fili del solenoide.

La corrente continua rettificata ora può essere utilizzata per caricare una batteria agli ioni di litio o qualsiasi altra batteria che possa essere classificata al livello di tensione specificato.

Utilizzando un meccanismo di torcia a gomito

Se trovi difficile l'ottimizzazione di un meccanismo a solenoide e non fornisce abbastanza corrente, potresti provare un concetto alternativo utilizzando un meccanismo di torcia a gomito.

Le torce a gomito, come tutti sappiamo, fanno uso di un meccanismo a motore / ingranaggio caricato a molla in cui l'ingranaggio viene azionato con forza manuale per produrre rapide rotazioni multiple del mandrino del motore con l'aiuto di rapporti di trasmissione calcolati. Questa rotazione forzata del motore genera infine l'elettricità richiesta per il carico collegato.

Lo stesso principio può essere applicato per la generazione di elettricità dalla scarpa installando in modo appropriato un piccolo meccanismo di torcia a gomito su una scarpa e collegando la sua uscita con una batteria, come mostrato di seguito. Assicurarsi di rimuovere la sezione LED dall'unità e utilizzare solo il meccanismo per la carica prevista di una batteria.

Avvertenza: il circuito non include una protezione da sovraccarico, che può essere pericolosa per la batteria, oggigiorno le celle agli ioni di litio sono dotate di PCM interni o moduli di circuito di protezione che garantiscono la totale sicurezza delle celle contro il sovraccarico o la scarica eccessiva ... assicurarsi che la cella agli ioni di litio abbia questo modulo collegato in modo da poterla caricare in sicurezza utilizzando il concetto proposto di generare elettricità mentre si cammina.