歩きながら靴から電気を発生させる方法

この投稿では、歩きながら靴から電気を生成する方法を学びます。この電気は、携帯電話のバッテリーの充電に同時に使用できます。

以前のいくつかの投稿で、単純な機械を効率的に使用して無料の電気を抽出する方法を学びました。これについては、次の投稿で詳しく知ることができます。

振り子からの電気

重力からの電気

体重からの自由エネルギー

私たちの足は、レバーに例えることができる単純な機械の優れた例です。一歩前進するたびに、つま先で全身を楽に持ち上げて地面に戻すたびに、まったく問題なく、歩いている限りこれを続けます。

これは、足首の骨のメカニズムが非常に効率的に設計されているために可能になります。足首の骨のメカニズムは非常に効率的に作業を実行できるため、1日に何度も実行できる作業の量がわかりません。

歩くのは簡単すぎるように見えるかもしれませんが、実際には、足は地面の約60 kg（平均）を持ち上げてから地面に戻すことでかなりの量の作業を行います。これは、上下の力を構成します。 60kgの重力に相当する場合があります。

私たちの歩行動作では、足首関節のレバー機構により、足が非常に効率的に体を持ち上げることができ、体重を解放する間、重力が質量を地面に戻す役割を果たします。

どちらの場合も大量の力が交換されており、現在、この力を利用して歩行動作中に自由な電気を発生させることに関心があります。

コンセプトは実際には新しいものではなく、人々は以前にこれを試しましたが、靴に圧電材料を使用しました。

オプションとしてピエゾ素子を使用

ピエゾ電気材料は圧力を電気に変換しますが、ピエゾの概念で生成される電気の大きさは非常に些細なものであるため、単に役に立たないように見えます。

十分な圧力と力を自由に利用できる場合は、圧電素子のような非効率的で過小評価されている概念を使用して無駄にしたくないでしょう。

モーターまたはダイナモの使用

モーターまたはダイナモの使用はアプリケーションに適していますが、これらのガジェットはギアを使用したクランキングが必要であり、歩行プロセス中にマシンをクランキングするときに発生する可能性のある不必要な複雑さとノイズのため、靴での実装には非常に望ましくありません。

次の画像に示すように、靴から電気を生成するためのクールな代替の実行可能な方法は、小さなソレノイドを使用することです。

画像提供：https：//cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg

上の図は、提案されているシュージェネレーターの用途に適していると思われる小さな5Vスプリング式ソレノイドを示しています。

ソレノイドの使用

ソレノイドは1アンペアで5V入力を使用して動作するように指定されているため、プッシュおよびプルの機械的な力を受けたときに、ワイヤ全体でほぼ同じ量の電力を想定できます。携帯電話のバッテリーの充電に完全に適している可能性のある適切なパラメータ。

これらのソレノイドを使用する大きな利点は、バネ式のシャフト機構を備えていることです。つまり、ユニットが発電するために必要な有効な力は、足が静止しているとき、および足を持ち上げているときの重力だけです。ソレノイドのばね作用は、システムを非常に効率的にする作用を補完します。

ただし、ソレノイドは通常、プランジャーとして鉄の棒を使用するため、このバーが最初に磁石に変換されるまで、システムが電気を生成することは期待できません。コイルを通過すると、移動する磁石だけが電気を生成できるためです。ワイヤーの。

この変更は、以下に示すように、ソレノイドロッドの上端にいくつかのネオジム磁石を取り付けることで簡単に実装できます。これにより、プランジャー全体が効果的な磁石に変わり、ソレノイドのコイルと相互作用できるようになります。発電する場合、ロッドを永久磁石に変換する他の効果的な方法がある場合は、それを使用して操作からの応答を向上させることができます。

次のセクションでは、歩きながら靴から電気を生成する方法と、リチウムイオン電池の充電に使用できる方法を学習します。

上記のセットアップは、靴から電気を生成する方法に関する接続の詳細を示すために絵の形式で提示されています。実際には、すべての要素をエンクロージャー内に適切に隠し、靴のかかとにしっかりと取り付ける必要があります。

この図では、ユーザーが歩いているときにソレノイドがシャフトに押し付けられたり解放されたりするように、ソレノイドを靴のかかとに配置する必要があることがはっきりとわかります。

ソレノイドシャフトを引っ張ったり押したりするたびに、ユニット内のシャフトに関連付けられた磁石が磁石を取り巻くコイルと相互作用して電気を生成し、ソレノイドの接続ワイヤで利用できるようになります。

ソレノイドシャフトの往復運動は出力に交流電流を誘導することになっているので、これはDCを取得するために整流する必要があります。そのため、ソレノイドのワイヤにブリッジ整流器が接続されているのが見られる場合があります。

整流されたDCは、リチウムイオン電池または指定された電圧レベルで定格が定められているその他の電池の充電に使用できるようになりました。

クランク懐中電灯メカニズムの使用

ソレノイドメカニズムの最適化が難しく、十分な電流が得られない場合は、クランク付き懐中電灯メカニズムを使用して別の概念を試すことができます。

ご存知のように、クランク式懐中電灯は、バネ式のモーター/ギア機構を利用しており、ギアを手動でクランクして、計算されたギア比を利用してモータースピンドルを高速で複数回転させます。このモーターの強制回転により、最終的に接続された負荷に必要な電力が生成されます。

以下に示すように、小さなクランク式懐中電灯機構を靴に適切に取り付け、その出力をバッテリーで配線することにより、靴から発電するために同じ原理を適用することができます。必ずユニットからLED部分を取り外し、バッテリーを意図的に充電するためのメカニズムのみを使用してください。

警告：回路には、バッテリーに危険を及ぼす可能性のある過充電保護が含まれていません。現在、Li-ionセルには、過充電または過放電に対するセルの完全な安全性を保証する内部PCMまたは保護回路モジュールが付属しています...リチウムイオン電池にこのモジュールが取り付けられていることを確認してください。これにより、歩行中に発電するという提案された概念を使用して安全に充電できます。