Neste post vamos aprender como gerar eletricidade a partir do nosso sapato enquanto caminhamos. Essa eletricidade pode ser usada simultaneamente para carregar uma bateria de celular.
Em alguns dos meus posts anteriores, aprendemos como máquinas simples podem ser usadas com eficiência para extrair eletricidade gratuita, você pode aprender mais sobre isso através dos seguintes posts:
Eletricidade de um pêndulo
Eletricidade da gravidade
Energia livre do peso corporal
Nossos pés são um excelente exemplo de uma máquina simples que pode ser comparada a uma alavanca. Cada vez que nos movemos para dar um passo à frente, levantamos sem esforço todo o nosso corpo na ponta dos pés e depois o colocamos de volta no chão, continuamos a fazer isso enquanto andamos, sem absolutamente nenhum problema.
Isso se torna possível devido ao design extremamente eficiente do nosso mecanismo de osso do tornozelo, capaz de implementar o trabalho de forma tão eficiente que dificilmente entendemos a quantidade de trabalho que somos capazes de realizar tantas vezes ao longo do dia.
Mesmo que uma ação de andar possa parecer muito fácil para nós, nossos pés na verdade realizam uma quantidade significativa de trabalho levantando cerca de 60 kg (média) do solo e depois trazendo-o de volta ao solo, o que constitui uma força para cima e para baixo que pode ser igual ao equivalente gravitacional de 60 kg.
Em nossa ação de caminhar, nossos pés são capazes de levantar nosso corpo com muita eficiência devido ao mecanismo de alavanca da articulação do tornozelo, e ao liberar o peso corporal a gravidade se torna responsável por devolver a massa ao solo.
Em ambas as ocasiões, grandes quantidades de forças são trocadas, e atualmente estamos interessados em aproveitar essa força para gerar eletricidade gratuita enquanto a ação de caminhada está sendo realizada.
O conceito na verdade não é novo, as pessoas já tentaram isso antes, mas usando material piezoelétrico em sapatos.
Usando o elemento Piezo como uma opção
O material piezoelétrico converte pressão em eletricidade, mas a magnitude da eletricidade gerada com um conceito piezoelétrico é tão trivial que simplesmente parece inútil.
Quando você tem pressão e força adequadas disponíveis livremente para aproveitar, não gostaria de desperdiçá-las usando um conceito ineficiente e subestimado como um piezo elétrico para esse propósito.
Usando Motor ou Dynamo
Usar um motor ou um dínamo parece bom para a aplicação, no entanto, esses dispositivos exigem acionamento com engrenagens, o que pode tornar muito indesejável a implementação com um sapato devido à complexidade e ruído desnecessários que podem ser gerados enquanto o processo de caminhada aciona a máquina.
Uma alternativa legal e um método viável de gerar eletricidade a partir de nossos sapatos pode ser usando um pequeno solenóide, conforme mostrado na imagem a seguir:
Cortesia da imagem: https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/6/3/2/2/11015-04.jpg
A figura acima mostra um pequeno solenóide carregado por mola de 5V que parece ser a escolha certa para nossa aplicação de gerador de sapata proposta.
Usando um solenóide
Como o solenóide é especificado para operar usando uma entrada de 5V a 1amp, podemos assumir quase a mesma quantidade de energia em seus fios quando submetido a uma força mecânica de empurrar e puxar. Os parâmetros corretos que podem ser perfeitamente adequados para carregar uma bateria de celular .
Uma grande vantagem de usar esses solenóides é que eles têm um mecanismo de eixo com mola, o que significa que a única força efetiva necessária para gerar eletricidade pela unidade é a força gravitacional, enquanto nossos pés estão em repouso e quando os pés estão sendo levantados a ação da mola do solenóide complementa a ação tornando o sistema extremamente eficiente.
No entanto, como os solenóides normalmente usam uma barra de ferro como êmbolo, não podemos esperar que o sistema gere eletricidade até que essa barra seja transformada em um ímã primeiro, porque apenas um ímã em movimento será capaz de gerar eletricidade quando movido por uma bobina. de fio.
Esta modificação pode ser implementada simplesmente anexando alguns ímãs de neodímio na borda superior da haste do solenóide, como mostrado abaixo, isso transformará todo o êmbolo em um ímã eficaz, que seria então capaz de interagir com a bobina do solenóide por gerar eletricidade, se você tiver algum outro método eficaz de transformar a haste em um ímã permanente, poderá usá-lo para produzir uma melhor resposta das operações.
Na seção a seguir, aprenderemos como gerar eletricidade a partir do sapato enquanto caminhamos, e que pode ser usado para carregar uma célula de íons de lítio.
A configuração acima é apresentada em um formato pictórico para mostrar os detalhes de conexão sobre como gerar eletricidade a partir do sapato, praticamente todos os elementos precisarão ser devidamente escondidos dentro de um gabinete e firmemente presos com o salto do sapato.
Na figura podemos ver claramente como o solenóide precisa ser posicionado no calcanhar do sapato, de modo que o solenóide seja submetido a uma pressão de pressão e liberação em seu eixo enquanto o usuário caminha.
Cada vez que o eixo do solenóide é puxado ou empurrado, o ímã associado ao eixo dentro da unidade interage com a bobina que envolve o ímã gerando eletricidade que se torna disponível através dos fios de conexão do solenóide.
Como o movimento de vaivém do eixo do solenóide deve induzir uma corrente alternada na saída, isso precisa ser retificado para adquirir uma CC, por isso um retificador de ponte pode ser visto conectado aos fios do solenóide.
A CC retificada agora pode ser usada para carregar uma bateria de íons de lítio ou qualquer outra bateria que possa ser classificada no nível de tensão especificado.
Usando um mecanismo de lanterna acionado
Se você achar difícil otimizar um mecanismo de solenóide e não produzir corrente suficiente, tente um conceito alternativo usando um mecanismo de lanterna acionado.
Lanternas de manivela, como todos sabemos, fazem uso de um mecanismo de motor/engrenagem com mola, no qual a engrenagem é acionada com força manual para produzir múltiplas rotações rápidas do eixo do motor com a ajuda de relações de engrenagem calculadas. Essa rotação forçada do motor gera a eletricidade necessária para a carga conectada.
O mesmo princípio pode ser aplicado para gerar eletricidade a partir do sapato, instalando apropriadamente um pequeno mecanismo de lanterna em um sapato e conectando sua saída com uma bateria, conforme mostrado abaixo. Certifique-se de remover a seção de LED da unidade e use apenas o mecanismo para o carregamento pretendido de uma bateria.
Atenção: O circuito não inclui proteção contra sobrecarga, o que pode ser perigoso para a bateria, hoje em dia as células Li-ion vêm com PCMs internos ou módulos de circuito de proteção que garantem total segurança das células contra sobrecarga ou descarga excessiva… certifique-se de que a célula Li-ion tenha este módulo conectado para que você possa carregá-la com segurança usando o conceito proposto de gerar eletricidade enquanto caminha.
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FONTE
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