ในโพสต์นี้เราจะเรียนรู้วิธีสร้างกระแสไฟฟ้าจากรองเท้าของเราขณะเดิน ไฟฟ้านี้สามารถใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือพร้อมกันได้
ในโพสต์ก่อนหน้าของฉันเราได้เรียนรู้วิธีการใช้เครื่องจักรง่ายๆอย่างมีประสิทธิภาพในการสกัดไฟฟ้าฟรีคุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมได้จากโพสต์ต่อไปนี้:
ไฟฟ้าจากลูกตุ้ม
ไฟฟ้าจากแรงโน้มถ่วง
พลังงานฟรีจากน้ำหนักตัว
เท้าของเราเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของเครื่องจักรง่ายๆซึ่งเปรียบได้กับคันโยก ทุกครั้งที่เราเคลื่อนตัวเพื่อก้าวไปข้างหน้าเราจะยกร่างกายทั้งหมดของเราขึ้นที่ปลายเท้าของเราอย่างง่ายดายจากนั้นจึงคืนสภาพกลับมาที่พื้นเราจะทำเช่นนี้ต่อไปตราบเท่าที่เราเดินโดยไม่มีปัญหาใด ๆ เลย
สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการออกแบบกลไกกระดูกข้อเท้าของเราที่มีประสิทธิภาพอย่างมากซึ่งสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพจนเราแทบไม่เข้าใจถึงปริมาณงานที่เราสามารถทำได้หลายครั้งตลอดทั้งวัน
แม้ว่าการเดินอาจดูง่ายเกินไปสำหรับเรา แต่จริงๆแล้วเท้าของเราทำงานได้อย่างมีนัยสำคัญโดยการยกพื้นประมาณ 60 กก. (โดยเฉลี่ย) แล้วนำกลับสู่พื้นซึ่งถือเป็นแรงขึ้นและลงที่ อาจเท่ากับค่าความโน้มถ่วง 60 กก.
ในการเดินของเราเท้าของเราสามารถยกร่างกายของเราได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากกลไกของข้อต่อข้อเท้าและในขณะที่ปล่อยน้ำหนักตัวแรงโน้มถ่วงจะมีหน้าที่ในการคืนมวลให้กลับมาที่พื้น
ในทั้งสองครั้งมีการแลกเปลี่ยนกองกำลังจำนวนมหาศาลและปัจจุบันเราสนใจที่จะควบคุมพลังนี้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าฟรีในขณะที่กำลังดำเนินการเดิน
แนวคิดนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ผู้คนเคยลองทำมาก่อน แต่ใช้วัสดุเพียโซอิเล็กทริกในรองเท้า
ใช้ Piezo Element เป็นตัวเลือก
วัสดุไฟฟ้า Piezo แปลงความดันเป็นกระแสไฟฟ้า แต่ขนาดของกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นด้วยแนวคิดแบบเพียโซนั้นไม่สำคัญมากจนดูไร้ประโยชน์
เมื่อคุณมีแรงกดและแรงเพียงพอที่จะควบคุมได้อย่างอิสระคุณจะไม่ต้องการเสียมันไปโดยใช้แนวคิดที่ไม่มีประสิทธิภาพและประเมินค่าต่ำเช่นเพียโซไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์
ใช้มอเตอร์หรือไดนาโม
การใช้มอเตอร์หรือไดนาโมนั้นดูดีสำหรับการใช้งานอย่างไรก็ตามอุปกรณ์เหล่านี้ต้องการการหมุนด้วยเกียร์ซึ่งอาจทำให้ไม่พึงปรารถนาอย่างมากสำหรับการใช้งานกับรองเท้าเนื่องจากความซับซ้อนและเสียงรบกวนที่ไม่จำเป็นซึ่งอาจเกิดขึ้นในขณะที่กระบวนการเดินเหวี่ยงเครื่องจักร
ทางเลือกที่ดีและเป็นไปได้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากรองเท้าของเราอาจเป็นโดยใช้โซลินอยด์ขนาดเล็กดังที่แสดงในภาพต่อไปนี้:
เอื้อเฟื้อภาพ: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg
รูปด้านบนแสดงโซลินอยด์สปริงโหลด 5V ขนาดเล็กซึ่งดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเครื่องกำเนิดรองเท้าที่เราเสนอ
ใช้โซลินอยด์
เนื่องจากโซลินอยด์ถูกระบุให้ทำงานโดยใช้อินพุต 5V @ 1amp เราจึงสามารถสมมติว่ามีกำลังไฟเกือบเท่ากันในสายของมันเมื่อมันอยู่ภายใต้แรงทางกลผลักและดึงพารามิเตอร์ที่ถูกต้องซึ่งอาจเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ .
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการใช้โซลีนอยด์เหล่านี้คือมีกลไกเพลาสปริงโหลดซึ่งหมายความว่าแรงที่มีประสิทธิภาพเดียวที่จำเป็นสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยหน่วยคือแรงโน้มถ่วงในขณะที่เท้าของเราอยู่นิ่งและเมื่อยกเท้าขึ้น การทำงานของสปริงของโซลินอยด์ช่วยเสริมการทำงานที่ทำให้ระบบมีประสิทธิภาพสูงมาก
อย่างไรก็ตามเนื่องจากโดยปกติแล้วโซลีนอยด์จะใช้แท่งเหล็กเป็นลูกสูบเราจึงไม่สามารถคาดหวังว่าระบบจะสร้างกระแสไฟฟ้าใด ๆ จนกว่าแท่งนี้จะเปลี่ยนเป็นแม่เหล็กก่อนเนื่องจากมีเพียงแม่เหล็กเคลื่อนที่เท่านั้นที่จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อเคลื่อนที่ผ่านขดลวด ของลวด
การปรับเปลี่ยนนี้สามารถทำได้ง่ายๆโดยการติดแม่เหล็กนีโอไดเมียมสองสามตัวที่ขอบด้านบนของแกนโซลินอยด์ดังที่แสดงด้านล่างซึ่งจะเปลี่ยนลูกสูบทั้งหมดให้เป็นแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพซึ่งจะสามารถโต้ตอบกับขดลวดของโซลินอยด์สำหรับ การผลิตกระแสไฟฟ้าหากคุณมีวิธีการอื่น ๆ ที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแท่งให้เป็นแม่เหล็กถาวรคุณสามารถใช้เพื่อให้เกิดการตอบสนองที่ดีขึ้นจากการใช้งาน
ในส่วนต่อไปนี้เราจะเรียนรู้วิธีสร้างกระแสไฟฟ้าจากรองเท้าขณะเดินและอาจใช้สำหรับชาร์จเซลล์ Li-ion
การตั้งค่าข้างต้นนำเสนอในรูปแบบภาพเพื่อแสดงรายละเอียดการเชื่อมต่อเกี่ยวกับวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าจากรองเท้าในทางปฏิบัติองค์ประกอบทั้งหมดจะต้องได้รับการปกปิดอย่างเหมาะสมภายในกล่องหุ้มและติดแน่นด้วยส้นรองเท้า
ในภาพเราสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่าโซลินอยด์ต้องวางตำแหน่งที่ส้นรองเท้าอย่างไรเพื่อให้โซลินอยด์ถูกกดและแรงกดบนเพลาขณะที่ผู้ใช้เดิน
ทุกครั้งที่ดึงหรือผลักเพลาโซลินอยด์แม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับเพลาภายในหน่วยจะทำปฏิกิริยากับขดลวดที่อยู่รอบ ๆ แม่เหล็กที่สร้างกระแสไฟฟ้าซึ่งจะมีให้ใช้งานผ่านสายเชื่อมต่อของโซลินอย
เนื่องจากการเคลื่อนที่ไปมาของเพลาโซลินอยด์ควรจะทำให้เกิดกระแสสลับที่เอาต์พุตจึงจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเพื่อให้ได้มาซึ่ง DC นั่นเป็นสาเหตุที่อาจเห็นวงจรเรียงกระแสสะพานเชื่อมต่อกับสายของโซลินอยด์
ตอนนี้ DC ที่แก้ไขแล้วสามารถใช้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion หรือแบตเตอรี่อื่น ๆ ที่อาจได้รับการจัดอันดับที่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ระบุ
การใช้กลไกไฟฉายแบบหมุน
หากคุณพบว่าการปรับกลไกโซลินอยด์ให้เหมาะสมทำได้ยากและให้กระแสไฟไม่เพียงพอคุณสามารถลองใช้แนวคิดอื่นโดยใช้กลไกไฟฉายแบบหมุนได้
ไฟฉายแบบหมุนอย่างที่เราทุกคนรู้จักใช้ประโยชน์จากกลไกมอเตอร์ / เกียร์แบบสปริงโหลดซึ่งเกียร์จะหมุนด้วยแรงมือเพื่อให้เกิดการหมุนของแกนมอเตอร์หลายครั้งอย่างรวดเร็วด้วยความช่วยเหลือของอัตราส่วนเกียร์ที่คำนวณได้ การหมุนมอเตอร์แบบบังคับนี้จะสร้างกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับโหลดที่เชื่อมต่อในที่สุด
หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากรองเท้าได้โดยการติดตั้งกลไกไฟฉายขนาดเล็กบนรองเท้าอย่างเหมาะสมและต่อสายไฟออกด้วยแบตเตอรี่ดังที่แสดงด้านล่าง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ถอดส่วน LED ออกจากตัวเครื่องและใช้กลไกสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ที่ตั้งใจไว้เท่านั้น
คำเตือน: วงจรไม่รวมถึงการป้องกันการชาร์จไฟเกินซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ปัจจุบันเซลล์ Li-ion มาพร้อมกับ PCM ภายในหรือโมดูลวงจรป้องกันซึ่งรับประกันความปลอดภัยโดยรวมสำหรับเซลล์จากการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป ... ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซลล์ Li-ion มีโมดูลนี้ติดอยู่เพื่อให้คุณสามารถชาร์จได้อย่างปลอดภัยโดยใช้แนวคิดที่เสนอในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากขณะเดิน
คู่ของ: วงจรชาร์จโทรศัพท์มือถือโดยใช้เครื่องกำเนิดลูกตุ้ม ถัดไป: วงจรกำเนิดกังหันลมที่ง่ายที่สุด