是否可以使用动能为小型设备供电?

电器工程 发电机 活力 能量收集 可穿戴 kinect
2022-01-14 15:27:52

我试图四处寻找尽可能多的信息,以构建非常小的可穿戴电子设备,这些电子设备可以通过运动产生能量来为自己供电。

我知道这项技术已经存在于手表中。有些手表使用小型发电机产生自己的能量,当佩戴者移动手臂时,发电机会旋转。能量储存在电容器中,只要佩戴者全天移动足够多,从而产生足够的能量,手表就可以准无限地工作。(这里的一些信息:http ://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_quartz )

我很难找到有关该技术可以输出多少电流以供实际使用以及该技术是否可以适用于其他电子设备的信息。

本着实际提出实际问题而不仅仅是模糊的问题的精神,这里有几个问题我希望能得到解答

  • 这些设备可以产生/储存多少能量?
  • 除了仅使用动能供电的手表之外,还有其他设备吗?
  • 有没有关于如何为低功率设备创建动能发生器的示意图?

编辑:有些人说很难确定这是否可能,因为我没有确切地提到我会做什么。我现在没有任何项目,但我想尝试使用运动驱动的可穿戴电子设备,而不是需要更换或充电的电池供电。

我正在考虑使用我能找到的最低功耗的 MCU(比如 IT MSP430 微控制器),并通过尽可能使用待机模式并做很少的活动工作来最大限度地减少当前使用量,也许只是为了记录多个传感器数据每隔几秒钟。

2个回答

~ 人们正在制造以几瓦为单位生产的振动耦合背包式单元。

~ 一个典型的中国挤压灯在疯狂操作时会产生大约 1 瓦的功率。在该级别使用 5 分钟后,您的手会脱落或感觉像已经脱落。

〜一个正确构建的手挤压动力装置可以在相同的努力水平下产生更多的5瓦。

~ 一个适当制造的手摇曲柄单元,具有合理的抛物范围——比如半径为 150 毫米的手柄将在合理的努力下产生 10 瓦的功率。和 20 瓦相当忙碌的努力。在 10 瓦级别,你可以做一个小时 +

〜一个设计合理的踏板单元(很多不是)可以在一个只有稍微健康的人可以做一个小时的水平上产生 50 瓦,在一个中等健康的人希望他们更健康的水平上产生 100 瓦,如果你是运动爱好者。拥有运动装备的人通常声称自己的功率水平比我通常测量的要高。我可以做 500 瓦的蹬车约 10 秒,但之后需要死去 10 分钟左右。

~ 振动手电筒的功率可能略低于手压灯。正确安装的手摇曲柄应该能够在您行走时进行操作。

~ Piezeo 还可以,但通常功率非常低。可以花钱购买更新的更高功率版本。

〜如果你在帽子上戴上风力涡轮机,它可以在你走路时旋转,并且会产生几毫瓦。如果您在帽子上安装一个直径为 1 米的 WT,他们会证明您的身份——但在快速步行时断电可能是一瓦或几瓦。

〜脚摔和腿弯曲提供了很大的力量。

~ 功 = 力 x 距离。= F xd 功率 = 每次工作 = F xd / t

~ 您可以计算鞋内交流发电机的脚后跟冲击力、行程等。

~ 任何使用冷热的东西都会产生非常非常接近于零的功率。
卡诺效率 = (Thot-Tcold) / Thot
实际效率 = 如果幸运的话,卡诺效率为 25%。

我看到了这个答案,看了一眼我的手表,它恰好按照你描述的方式运作。里面有一个大的半圆盘摆,大概是用来收集动能的。如果我每天步行约 2-4 英里,它可以运行大约一天。如果我无限期地移动,那么手表开始时只需要很少的动力。

能量存储 您可以存储多少能量仅取决于您的电容器和电池等,它不是您要使用的能量生成方法所固有的。

其他设备 我不明白你为什么会像前面提到的那样看待它。决定你想用什么动能来发电,然后只根据第一原理做一些基本的计算,假设动能的效率是 100% -> 化学/电能,你会很快看到什么是可行的,什么是不可行的。作为一般指南,微瓦,最多说几毫瓦可能是您所能做的(这在很大程度上取决于您正在使用的体育活动类型,更剧烈的活动可能会达到瓦特)

原理图 我不能给你,但我可以告诉你设计很简单。拿我前面提到的手表中的钟摆(这是你文章中的一张图片):

在此处输入图像描述

虽然我无法确切说明事情在内部是如何工作的,但我所知道的是:

“电磁感应是在穿过磁场的导体上产生电流”

阅读提供的文章后,摆锤用于旋转小齿轮(在图片中可见) - 只是一个小齿轮,它反过来驱动发电机(已大量记录)。无论如何,您很可能会从发电机获得交流电压。您可以使用桥式整流器,也可以使用电压调节器,并将其存储在您选择的能量存储设备中。

最后 就像我之前说的,首先决定你想要什么,这是你能够正确地做到这一点的唯一方法。为要供电的电路设置一个最大所需功率上限,然后从那里开始。随时寻求更多帮助,但根据目前的信息,这就是我能做的。