Физическое усилие при выводе 5В 1–2А?


8

У меня есть iPhone, и иногда заряжать его от стены неудобно. Может быть, я в долгой поездке на автобусе. Если я готов выполнять физические упражнения / упражнения для выработки энергии, сколько усилий мне нужно приложить, чтобы выполнять функции зарядного устройства телефона, обеспечивающего стабильные 1-2 ампер при 5 В?

Это гипотетическое устройство должно быть небольшим и достаточно легким, чтобы я мог его нести ... нет смысла в нем, если я должен быть дома, чтобы использовать его.

Например, есть простое устройство для тренировки рук, которое вы сжимаете снова и снова для наращивания мышц рук. Сколько энергии это может генерировать?


Я не буду говорить слишком много, но я укажу на эту ссылку: newatlas.com/… . Это стационарный велосипед. Человек, управляющий этим, может генерировать 200 Вт мощности - для вашей ситуации (5 В при 2 А), то есть только 10 Вт мощности - 5% от того, что мог бы вырабатывать велосипед. Так что я бы рискнул и сказал, что это возможно. Но не знаю, как (вероятно, больше подходит для мехатроник / инженер-механик).
— DSWG

Вероятно, более эффективным ручным устройством является кривошипный генератор. Это не устройства сжатия, и я думаю, что они все установлены каким-то образом. Но я видел блоки мощностью от 10 Вт до 65 Вт (хотя я не знаю, как долго вы или я могли бы не отставать от генератора мощностью 65 Вт.) Ваша общая мощность составляет 10 Вт, поэтому кривошипные устройства существуют в нужном диапазоне для непрерывная прямая работа. Эффективность может быть как высокой, так что я прочитал, как 80%. Но, конечно, биомеханика человека имеет более / менее эффективные позиции во время кривошипа, и в любом случае люди сами НЕ являются эффективными преобразователями энергии. Смотри патент US7893551B2.
— Йонк

Google запускает радио, посмотрим, сможете ли вы получить показатель выходной мощности? Вам не нужно генерировать полную мощность 10 Вт, если у вас достаточно сложная схема USB-порта, чтобы сообщать, какой ток он может генерировать.
— Тим Уэскотт

2
Если вы возьмете одно из этих устройств сжатия и измерите силу, которая требуется для сжатия, вы сможете оценить мощность - энергия = сила * расстояние, мощность = энергия / время. Так что выясните, сколько энергии на сжатие, а затем выясните, как быстро вы можете выжать вещь постоянно. Вы захотите выключить правую и левую руки, или вы будете выглядеть как Попай с одной стороны и Оливойл с другой.
— Тим Уэскотт

1
Не отвечая на вопрос, но я бы предложил купить качественный банк питания, такой как этот, у (китайского производителя телефонов) Huawei.
— Спехро Пефхани

Ответы:


12

20 ватт, подаваемых в ручной коленчатый генератор (достаточно для обеспечения 10 электрических ватт после потерь на преобразование), мог бы управлять весь день работоспособным и мотивированным человеком. Это задействовало бы все ваши мышцы рук. Однако вам понадобятся рукоятки разумной длины, удобные ручки, хорошее надежное крепление генератора, это не то, что вы небрежно носите и используете в автобусе.

Устройство для сжатия и захвата может быть оснащено для выработки некоторой мощности, но, только имея возможность использовать небольшие мышцы для захвата в предплечье, вы будете изо всех сил пытаться получить больше, чем несколько ватт за несколько минут до истощения.

Если вы не против стоять, то мини-степпер можно оснастить генератором. Это использовало бы ваши ноги, поэтому мы снова находимся в постоянном напряжении в 10 ватт, даже в 100+ регионах. Он может стабильно лежать на полу и, возможно, помещаться в небольшой рюкзак, поэтому, вероятно, является наиболее подходящим устройством в целом. Учтите, что человек весом 70 кг, поднимающийся по ступенькам высотой 200 мм один раз в секунду, обеспечивает мощность 140 Вт.


Я люблю идею степпера. Лучшие мышцы для использования, не требуется монтаж.
— Питер - Восстановить Монику

6
@ PeterA.Schneider Вы знаете, что это сделает затвор устаревшим?
— UKMonkey

Есть ли способ превратить его в тягу / присед? Я полагаю, вы прикрепляете штангу к генератору через кабель и тянете его для повторений.
— ааааа говорит восстановить

Наиболее удобной конструкцией для использования за столом или в качестве водителя в автомобиле, вероятно, является что-то вроде швейной машины или педали органа, с одним поршневым штоком, приводящим в действие генератор кривошипа.
— R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА

@ Ale..chenski Ты 9,81 раза. 70 кгс х 0,2 м в секунду х 9,81 м (второй квадрат) (чтобы добраться до Ньютона из кгс) = 137,34 ватта, что меньше, чем 140, на которые я впервые претендовал, но, эй, инженеру, 9,81 - это 10. К сожалению, этот сайт, на который вы ссылаетесь, удален в 9,81 раза, поэтому вы не виноваты в арифметике. Но кто идет к веб-калькулятору и слепо ему доверяет?
— Neil_UK

5

Упоминание Neil_UK о силовых тренажерах на рукоятках заставило меня задуматься о том, сколько энергии могут дать ваши руки. Чтобы получить оценку, я искал такие устройства, по-видимому, они обычно обеспечивают сопротивление около 500 Н на расстоянии 6 см. Это дает нам около 30 Дж механической энергии на сжатие. Не уверен, сколько сжатий вы можете сделать в секунду, так что давайте пойдем с энергией. Аккумулятор NiMH AA накапливает около 12 кДж электроэнергии, поэтому для зарядки одной батареи NiMH AA вам потребуется 400 раз . Удачи с этим! И этот расчет даже не учитывает потери.

Как упоминает Neil_UK, мышцы рук и ног намного сильнее. Даже неподготовленный человек может вырабатывать 100 Вт на велосипеде в течение длительного времени (> 1 часа).


Я довольно уверен, что сила не 500N (это примерно вес цементного мешка).
— Питер - Восстановить Монику

Схватка 500N, вау, я не хочу пожать тебе руку! Я пожал руку одному парню и спросил его: «Вы барабанщик или эксперт по каратэ?» Он улыбнулся и сказал, что он каноист.
— Neil_UK

2
На самом деле, согласно этому исследованию, 500N, кажется, распространено среди мужчин, в то время как для женщин это на 200N меньше.
— Питер - Восстановить Монику

2
@ PeterA.Schneider Интересная статья. В то время как 500N может быть пиковой силой сцепления, я думаю, что более низкая цифра подходит для выработки электроэнергии, которая потребует среднего усилия в течение длительного пути. Я вижу, что они сравнили одно с тремя испытаниями на сцепление и отметили, что усталость от сцепления с дорогой была проблемой в трех испытаниях. По крайней мере, теперь я знаю, как избежать рукопожатия с норвежцами
— Neil_UK

Спасибо за поиск и ссылку на статью. Тренировочные устройства обычно заявляют 30 - 150 фунтов или даже 300 фунтов (1500 Н). Для силовых тренировок вы обычно выполняете от ~ 3 до ~ 15 повторений, так что да, усталость будет проблемой, если вам нужно выполнить 400 из них;)
— Майкл,

2

10 ватт по сравнению с 550 фунтами и 746 ваттами ОДНОЙ лошадиной силы дают нам полезные цифры.

Вам нужно поднять 550 футов * 10/746 = 550 * 1/75 ~~ 8 фунтов, поднятых на одну ногу, каждую секунду.

Можете ли вы поднять галлон воды, каждую секунду, на одну ногу, в течение часа?


7
Сколько это в единицах СИ?
— Suppen

3
@ Поддержите, если вы поднимаете двухлитровую бутылку на полметра каждую секунду, это будет около 10 Вт: 2 л * 1 кг / л * 10 м / с ^ 2 * 0,5 м * 1 Гц = 10 Вт.
— Руслан

2
Поднимать вещи не очень хорошая аналогия, потому что люди проявляют энергию, даже если на объекте ничего не делается (представьте, что вы держите эту двухлитровую бутылку над головой в течение часа). Есть веская причина, по которой сила человека часто измеряется в велосипедной выходной мощности.
— Sanchises

Точка ОП должна выполнять эту задачу, пока батарея не зарядится.
— analogsystemsrf

-2

Технически, человек с массой 100 кг, идущий с шагом 1 м со скоростью 2 м / с (около 4,5 миль в час), должен генерировать / использовать около 500 Вт мощности, как показано в этой статье . Поэтому, если у вас есть какое-то устройство, встроенное в вашу обувь, сбор дополнительных 10 Вт должен быть выполним, особенно если вам требуется зарядка только на 1 час (батареи смартфона имеют емкость около 10 Вт в час, и если мы пренебрегаем потерями на конвертацию). Таким образом, добавление 2% нагрузки к ходьбе должно делать эту работу. Насколько удобной будет эта обувь - это другой вопрос.

Были попытки использовать сбор энергии внутри обуви, но результаты были не очень впечатляющими, 3-4 мВт.

Есть даже инструкции, как сделать «генератор обуви» из частей от перезаряжаемого фонаря, поэтому этот метод, вероятно, генерирует более нескольких милливатт.

УЧЕТ И ИСПРАВЛЕНИЯ: Этот ответ обращает внимание на то, что не только «ручная рукоятка» доступна для сбора энергии при подъеме чего-либо, но и у работы ног есть и некоторые возможности. Вышеуказанные ожидания, однако, чрезмерно оптимистичны.

(1) 4,5 мили в час - это хорошая прогулка на 5 км марафоне, и это не для обычного человека, чтобы сделать это за 1 час. Так что да, это действительно "оживленная прогулка" или как велосипед на Тур де Франс;

(2) для наблюдения ходьба требует поднятия центра масс человека всего на 2-3 см, а не как жесткая спица длиной 1 метр, переворачивающаяся без обода, как предполагает цитируемая модель. Таким образом, механическая мощность при шаге в 2 шага в секунду составляет порядка 2 x 100 x 0,03 xg ~ = 60 Вт. (это не касается того, сколько человек должен съесть, чтобы достичь этого).

(3) Следовательно, силовая обувь должна иметь экскурсионный поршень 0,5 см, чтобы вырабатывать 10 Вт из 100-килограммового быстроходного тела, предполагая 100% эффективность.

(4) Хуже, эффективность коленчатых генераторов, даже если они сделаны лучшими военными инженерами , не превышает 50%, поэтому обувь должна иметь экскурсионный башмак длиной 1 см для генерации 10 Вт.

(5) Следовательно, коленчатый генератор мощностью 10 Вт, если он встроен в башмак, потребляет около 15-20% усилий при быстрой ходьбе, что может быть неудобно.

(6) См. Также довольно связанный ответ на EE Stack Exchange об усилиях по выработке электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Для зарядки смартфона за один час с использованием мышечной силы потребуется очень преданный и физически здоровый человек.


Ничто из того, что вы пишете здесь, не поддерживает 10 Вт или даже близко к нему, о котором фактически спрашивает OP. «Поучительный» даже не показывает, что он работает.
— труба

4
«Человек с массой 100 кг, идущий с шагом 1 м со скоростью 2 м / с (около 4,5 миль в час), должен генерировать / использовать около 500 Вт» - эти цифры кажутся подозрительными. Этот источник ставит бегунов Тур де Франс на 500 Вт непрерывно (что вполне соответствует тому, что я читал ранее). Это означает, что ваш большой парень, идущий быстро, израсходует ту же силу, что и спортсмен Тур де Франс, в чем я сомневаюсь. Ваша статья также делает всевозможные неверные предположения: ноги - это жесткие шесты, энергия нисходящего движения теряется, а не восстанавливается.
— Марселм

2
500 Вт - это 120 калорий в секунду. Несколько дней назад я проводил благотворительную прогулку со скоростью около 2 м / с в течение часа, и я весил 100 кг. Нет никакого способа, которым я сжег 400 000 калорий, таким образом, эта модель должна быть далеко. Большинство калькуляторов упражнений поместили бы это в диапазон 500-1000 калорий, так что я бы генерировал не более пары ватт.
— Фил Г

2
@PhilG Вы уверены, что не путаете калории и килокалории? Последние часто смущают, пишут как «Калории»? 400 ккал - это не огромное количество энергии: это примерно шестая часть рекомендуемой суточной дозы.
— Дэвид Ричерби

2
@PhilG 400 ккал для часа ходьбы звучит довольно правдоподобно. Но есть большая разница между энергией, потребляемой в пище, и энергией, доставляемой как механическая работа. Вопрос OPs относится ко второму, но эта ветка комментариев эволюционировала к первому. Я думаю, что это также то, что сбило меня с толку при интерпретации ответа Ale..chenski (который помогает объединить два в «генерировать / использовать около 500 Вт» ) ...
— marcelm
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.