Zlecę wykonanie układu elektronicznego, którego zadaniem będzie ładowanie akumulatorka o pojemności 1 Ah (12V) gdzie źródłem prądu będzie mikroukład mechaniczny generujący bardzo niskie napięcie i mały prąd. Elektronika ma być wieloetapową przetwornicą mikro energii elektrycznej o małych wartościach napięcia i prądu pod kątem ładowania akumulatora żelowego np. o parametrach: 5Ah (12V) w adekwatnie dużym okresie czasu. Elektronika powinna składać się z dwóch (lub więcej) zintegrowanych modułów, z których każdy będzie stopniowo zwiększał napięcie ładując super-kondensator, aż do momentu uzyskania wartości napięcia i prądu zapewniającego skuteczne ładowanie akumulatorka docelowego. Oczywiście dopuszczalne są inne koncepcje/rozwiązania dla osiągnięcia celu.
gdzie źródłem prądu będzie mikroukład mechaniczny generujący bardzo niskie napięcie i mały prąd.
A konkretnie jakie to napięcie i prąd? Podanie parametrów pomoże określić poziom trudności.
Akumulator żelowy traci kilka procent miesięcznie w wyniku samorozładowania, co oznacza że ładowanie musi być znacząco szybsze żeby to miało sens. Chyba że celem projektu jest wzięcie kasy z jakiegoś grantu, wtedy projekt nie musi mieć sensu fizycznego.
odpowiem na to do 3 dni, gdy będę po testach i uzyskam wiedzę w zakresie milimocy
Dodano po 12 [minuty]:
Krzysztof Kamienski napisał:
helenymarusarz napisał:
Oczywiście dopuszczalne są inne koncepcje/rozwiązania dla osiągnięcia celu.
Może mały reaktorek atomowy do tych bzdur ?
To bardzo cenna opinia. Często nowe koncepcje brzmią jak bzdury – do momentu, kiedy zaczynają działać.
Einstein (taki naukowiec był kiedyś) pisał, że „Wielkie umysły zawsze napotykają gwałtowny sprzeciw umysłów przeciętnych.”
Liczę, że w tej sytuacji zwycięży jednak analiza, a nie pierwsze wrażenie. Przeglądaj dalej kolejne posty
Japończycy wynaleźli buty ładujące telefony komórkowe, i jednocześnie poprawiające amortyzację stopy - każde uderzenie o grunt przy stawianiu kroku jest przekazywane do urządzenia, które przetwarza energię uderzenia na elektryczną. I to działa... no, może to zależy od stylu chodzenia i ilości przespacerowanych kilometrów - jak chodzi Japończyk, to działa, jak Europejczyk, nie musi (w Japonii jest normalne, że czekając na pociąg, czy autobus ludzie się gimnastykują, by poprawić formę, w Europie raczej nie).
Są dostępne specjalizowane układy scalone do przetwarzania napięć z różnych źródeł niskiej mocy, należy szukać "energy harvesting". Można nawet kupić gotowe płytki.
>>21847801 mój syn był bardzo zafascynowany ogólnym stylem i podejściem do życia Japończyków. Mają z tego co się nasłuchałem, bardzo wartościowe zasady. Gdzieś też kiedyś napotkałem na artykuł, gdzie wybudowano chodnik o nawierzchni "lekko" uginającej się pod wpływem ruchu pieszych, dla celów generowania energii, która w dalszej części służyła do podświetlenia newralgicznego odcinka tego chodnika...
Dodano po 8 [minuty]:
jarek_lnx napisał:
Są dostępne specjalizowane układy scalone do przetwarzania napięć z różnych źródeł niskiej mocy, należy szukać "energy harvesting". Można nawet kupić gotowe płytki.
Tak, ale nie są to układy dedykowane do konkretnego rozwiązania A gdybyśmy mieli wymontowany z typowej hulajnogi elektrycznej silnik DC a dalej do dyspozycji "darmową energię mechaniczną", która jest aktualnie powszechnie dostępna i marnowana, a którą moglibyśmy z łatwością przechwycić i w łatwy sposób zamienić na ruch obrotowy, który "zakręci" takim silnikiem? Ponawiam temat dla odkrywców
Próbowałeś użyć do tego celu chomika? Jak dostanie kółko to biega w nim jak wariat. Wystarczy mikroprądniczka i zadanie ładowania akumulatorka rozwiązane.
helenymarusarz napisał:
Ponawiam temat dla odkrywców
Żaglówkami pływano już w starożytności, koło wodne też chyba było znane, turbiny wiatrowe czyli wiatraki mełły mąkę setki lat temu a w Holandii pompowały wodę z depresji. Coś jeszcze do odkrycia w tej dziedzinie zostało?
>>21847866 Weź siostrę Hanię na stronę, pokaż jej ten post w całości i podpytaj ją, czy twoja odpowiedź jest ok? Ale przedtem bądź twardzielem i określ męskie warunki: Jeśli odpowie, że odpowiedź była ok, to unieś głowę, jeśli powie, że nie, daj jej możliwość wydmuchania cię z rurki, którą właśnie wciągasz colę, przegryzając pożywienie z kfc...
Podoba mi się Twoje poczucie humoru. Jest równie absurdalne jak wymagania dotyczące zlecenia .
helenymarusarz napisał:
....źródłem prądu będzie mikroukład mechaniczny generujący bardzo niskie napięcie i mały prąd. Elektronika ma być wieloetapową przetwornicą mikro energii elektrycznej o małych wartościach napięcia i prądu pod kątem ładowania akumulatora żelowego np. o parametrach: 5Ah (12V) w adekwatnie dużym okresie czasu. Elektronika powinna składać się z dwóch (lub więcej) zintegrowanych modułów, z których każdy będzie stopniowo zwiększał napięcie ładując super-kondensator, aż do momentu uzyskania wartości napięcia i prądu zapewniającego skuteczne ładowanie akumulatorka docelowego.
Następne PM ale tym razem ambitne bo elektroniczne .
PS.
Nie chcesz męczyć chomika to kup w markecie lampkę solarną.
Thesta Destatica - Pewna sekta religijna w Szwajcarii zbudowała maszynę elektrostatyczną , gdzie elektryczność statyczna jest przetwarzana na wymierną energię. Oświetla i ogrzewa domy członków wspólnoty, zasila silniki w tartakach. Może by zamiast maszyny elektrostatycznej użyć kota ? Też generuje przecież ładunki statyczne.
>>21847941 dziękuję za poradę. a Ciebie proszę, wróć do swoich zajęć na innych postach. pozdrawiam
Dodano po 3 [minuty]:
Krzysztof Kamienski napisał:
Thesta Destatica - Pewna sekta religijna w Szwajcarii zbudowała maszynę elektrostatyczną , gdzie elektryczność statyczna jest przetwarzana na wymierną energię. Oświetla i ogrzewa domy członków wspólnoty, zasila silniki w tartakach. Może by zamiast maszyny elektrostatycznej użyć kota ? Też generuje przecież ładunki statyczne.
tyle warta odpowiedź, jaki stopień szydery:) trzymaj się kolego ciepło 3mam kciuki, nie poddawaj się, jestem z tobą
Moderowany przez ArturAVS:
3.1.9. Rozpowszechnianie treści ironizujących, prześmiewczych lub złośliwych, stanowiących przejaw braku szacunku do innych Użytkowników lub osób trzecich.
>>21847496 Twoje zlecenie niebezpiecznie balansuje na krawędzi stworzenia perpetuum mobile. A takie zlecenia generują we mnie szydere, jak raczyłeś słusznie zauważyć.
Przypomniała mi się anegdota o Edisonie: gość przychodzi do niego do domu i mówi, że powinien nasmarować zawiasy furtki, bo strasznie ciężko się otwiera; na to Edison wyjaśnia, że otwieranie furtki pompuje wodę ze studni do zbiornika na strychu. To chyba było w książce Anegdoty o uczonych prof. AKW (Andrzeja Kajetana Wróblewskiego), speca od historii nauki. A może w Młodym Techniku? Pewnie i tu, i tu.
Czyli miliampery i miliwolty, zatem miliwaty. Takimi jednostkami chcesz operować ładując 12 woltowy akumulator, z którego chcesz pobierać jakiś praktyczny prąd ? Bo i po co on tam a i superkondensatory po drodze ? Przygody Barona Münchhausena czy silnik napędzający prądnicę i z niej zasilany. To taka sama kategoria.
Samorozładowanie akumulatora żelowego trwa około 20 tysięcy godzin - jeśli ma pojemność 5Ah, to tylko podtrzymanie naładowania wymaga średniego prądu 0,25mA, mocy (przy 12V) 3mW.
Niech koledzy nie pomijają faktu, że urządzenie ma być wielostopniowe ze względu na konieczność przetworzenia energii ze źródła milimocowego na energię wystarczającą do naładowania akumulatora 5Ah 12V. To coś takiego jak chęć odtworzenia płyty winylowej na kolumnach głośnikowych bez włączania wzmacniacza do prądu. To coś więcej niż zwykłe PM, to kaskada PM na sterydach.
Strasznie mnie ciekawi w ogóle o jakie napięcia i prądy chodzi w tym temacie. W ogóle najlepiej było by mieć krzywą obciążenia (napięcie na "źródle" w funkcji pobieranego prądu). Wtedy dopiero można coś powiedzieć konkretnego. Raczej tego tutaj nie uświadczymy. Z wątku to stawiałbym albo na źródło w postaci anteny i zbieranie ładunków elektrostatycznych, albo jakieś pierdzidełko poruszane wodą z rynny. Rozumiem, że jutro się dowiemy o parametrach tego źródła.
Autor tematu napisał, że źródłem energii będzie układ mechaniczny, zatem to wcale nie musi być takie słabe źródło energii.
W latach 2000 chyba były modne takie buty co błyskały światełkami. Przecież to chyba raczej nie było na baterie, a dawało dużo światła, w nocy to z daleka było widać, że ktoś idzie.
Więc zakładając, że mamy takie buty, średnia waga człowieka - 80kg, weźmy średnią długość kroku 60cm.
Szybkość przemieszczania się człowieka - 5km/h to mamy: 8333 kroków/h.
Czyli jeden nacisk co pół sekundy z siłą 80kg => 800N.
Teraz jak to przeliczyć na Dżule?
Jakby przyjąć ugięcie podeszwy na poziomie 5mm, to mamy: 800N x 5mm = 4J.
Zakładając sprawność układu mechanicznego na poziomie 50%, to mamy 2J/krok.
x 8333 kroków = 16666 J/h czyli dzieląc to przez 3600sek daje nam 4,6W wata mocy średniej, więc wcale nie tak źle.
Chwilowa będzie większa, więc trzeba będzie zebrać to do superCap.
Dobrze liczę? @ElektrodaBot
Dodano po 2 [minuty]:
Zastanawiam się, czy nie za duży współczynnik sprawności układu mechanicznego dałem.
W sumie trzeba by się zastanowić, jak przejść z siły mechanicznej na elektryczną.
Autor tematu napisał, że źródłem energii będzie układ mechaniczny, zatem to wcale nie musi być takie słabe źródło energii.
W latach 2000 chyba były modne takie buty co błyskały światełkami. Przecież to chyba raczej nie było na baterie, a dawało dużo światła, w nocy to z daleka było widać, że ktoś idzie.
Więc zakładając, że mamy takie buty, średnia waga człowieka - 80kg, weźmy średnią długość kroku 60cm.
Szybkość przemieszczania się człowieka - 5km/h to mamy: 8333 kroków/h.
Czyli jeden nacisk co pół sekundy z siłą 80kg => 800N.
Teraz jak to przeliczyć na Dżule?
Jakby przyjąć ugięcie podeszwy na poziomie 5mm, to mamy: 800N x 5mm = 4J.
Zakładając sprawność układu mechanicznego na poziomie 50%, to mamy 2J/krok.
x 8333 kroków = 16666 J/h czyli dzieląc to przez 3600sek daje nam 4,6W wata mocy średniej, więc wcale nie tak źle.
Chwilowa będzie większa, więc trzeba będzie zebrać to do superCap.
Dobrze liczę? @ElektrodaBot
Dodano po 2 [minuty]:
Zastanawiam się, czy nie za duży współczynnik sprawności układu mechanicznego dałem.
W sumie trzeba by się zastanowić, jak przejść z siły mechanicznej na elektryczną.
Bezpośrednia odpowiedź na pytanie - Liczysz poprawnie „ideowo” (W = F · s), ale zawyżasz energię na krok i sprawność całego łańcucha. - Dla ugięcia 5 mm i siły dochodzącej do ~800 N realna praca sprężysta to bliżej 2 J/krok (nie 4 J/krok), a z tego do pozyskania – bez zamiany buta w „hamulec” – zwykle 0,2…1 J/krok. - Przy tempie 5 km/h i 0,6 m/krok masz ~8333 kroków/h (≈2,31 kroku/s), więc średnia moc możliwa do „wyjęcia” to raczej 0,5…2,3 W. 4,6 W to górna granica przy bardzo agresywnym tłumieniu, które wyraźnie pogarsza komfort chodu. - Tak – energia jest impulsowa; bufor w postaci superkondensatora i przetwornice są konieczne.
Zastrzeżenie: poniżej przyjmuję modele biomechaniczne i sprawności spotykane w praktycznych konstrukcjach EH (energy harvesting). Dokładne wartości zależą od mechaniki buta i strategii tłumienia.
---
Szczegółowa analiza problemu
1) Skąd ta różnica: 4 J vs ~2 J na krok? - Zastosowałeś W = F · s z F ≈ 800 N stałym na całej drodze 5 mm. W realnym bucie (sprężyna liniowa lub quasi‑liniowa) siła narasta mniej więcej od 0 do Fmax, więc: - Wsprężyny ≈ 0,5 · Fmax · s - Dla Fmax ≈ 800 N i s = 0,005 m: W ≈ 0,5 · 800 · 0,005 ≈ 2 J. - Dodatkowo, profil siły w fazie podparcia jest dwugarbny (GRF ma szczyty ~1,1…1,3 BW). Uśrednienie po czasie i przesunięciu nie da stałych 800 N na 5 mm.
Wniosek: 4 J/krok to przeszacowanie energii sprężystej dla liniowego ugięcia 5 mm; bliżej prawdy jest ~2 J/krok, zanim uwzględnisz straty i komfort.
2) Ile z tego można „zebrać”, nie psując chodu? - Podeszwa zwraca znaczną część energii (odbicie). Jeśli generator odbierze jej zbyt dużo, rośnie koszt metaboliczny i pojawia się „wrażenie chodzenia po piasku”. - Energia możliwa do pozyskania bez dużej uciążliwości to rząd: - 10…40% energii sprężystej ugięcia (reszta powinna wrócić jako odbicie), - co przy 2 J/krok daje ~0,2…0,8 J/krok. - Jeżeli celowo wprowadzisz silniejsze tłumienie (większy pobór energii), da się dojść do ~1…2 J/krok, ale komfort i ekonomia chodu istotnie spadną.
Przykład mocy średniej: - 0,5 J/krok · 2,31 kroku/s ≈ 1,15 W - 1,0 J/krok · 2,31 kroku/s ≈ 2,31 W - Twoje 2 J/krok po „50% sprawności” dawałoby ~4,6 W – technicznie możliwe tylko przy bardzo „tępym” bucie.
3) Realistyczna sprawność całego toru Łańcuch: mechanika → prostowanie/przetwarzanie → bufor (supercap) → dalsza konwersja (np. do 12–14,4 V) → akumulator. - Konwersja mech→elektryczna: - elektromagnetyczna (cewka+magnes): 30…50% w makietach zegarowo‑zaporowych, zwykle bliżej 30% w bucie, - piezo (PZT/PVDF): skuteczna objętościowo, ale impedancja wysoka, realnie 10…30%, - tribo (TENG): zwykle efektowne napięcia, małe ładunki; użyteczna sprawność w systemie 5…15%. - Prostowniki i przetwornice: - synchroniczne/ultraniskostratne: 80…95% (zależnie od poziomu napięcia/prądu i punktu pracy), - zarządzanie supercapem i step‑up do 12–14,4 V: 70…90%.
Złożona sprawność „od podeszwy do akumulatora” zwykle ląduje w widełkach 15…35%. Stąd praktyczne 0,5…2,3 W średnio przy 5 km/h to rozsądny cel.
4) „Buty świecące” z lat 2000 – jak to było? - W większości stosowano bateryjki pastylkowe i prosty czujnik bezwładnościowy; część rozwiązań piezo istniała, ale dawała krótkie błyski (mili‑dżule) – wizualnie efektowne, energetycznie bardzo małe w skali kroku.
5) Moc chwilowa i bufor - Czas „ściśliwej” części kontaktu pięty: ~100…300 ms. Przy 1 J/krok w 0,2 s masz chwilowo ~5 W; przy 2 J/krok ~10 W. Z obu butów suma mocy chwilowej może być jeszcze większa. - Superkondensator: - cel: przyjąć szczyty mocy i oddać energię łagodnym prądem do przetwornicy, - rząd pojemności: 5…50 F (zależnie od architektury), ESR możliwie niski, - napięcie pracy: dopasowane do pierwszej przetwornicy (często 2,7…5,4 V; dla większych napięć – łączenie szeregowe z balansem).
Szkic toru: - generator EM lub piezo → prostownik (synchroniczny dla EM, mostek HV dla piezo) → bufor supercap (niskie V) → step‑up/buck‑boost → etap pośredni (np. 5–9 V) → drugi bufor (opcjonalnie) → step‑up do 13,8–14,4 V → akumulator 12 V (ładowanie CC/CV zgodne z chemią).
6) Uwaga: ładowanie 12 V/5 Ah (ok. 60 Wh) - Nawet przy 1,5 W netto: 60 Wh / 1,5 W ≈ 40 h marszu. - Przy 0,8 W: ≈ 75 h marszu. - Samorozładowanie żelowego (kilka %/miesiąc) to rząd miliwatów – do pokonania, ale pełne ładowanie to wciąż „projekt wytrzymałościowy”, nie kilkugodzinny spacer.
7) Co wybrać mechanicznie? - Generator elektromagnetyczny w obcasie z mechanizmem zapadkowo‑bezwładnościowym lub listwą zębatą: - plusy: sensowna sprawność, łatwiejsze dopasowanie impedancji, - wyzwania: masa, hałas, trwałość, smarowanie, uszczelnienie. - Piezo w podeszwie (stos ceramiczny pod piętą + przetwornica do supercapa): - plusy: brak części ruchomych, - wyzwania: HV/mały ładunek, delikatność, retencja energii przy niskich częstotliwościach, dopasowanie. - Hybryda EM+piezo: łączy zalety, ale komplikuje elektronikę.
8) Elektronika – układy przydatne w praktyce - Piezo: LTC3588‑1 (mostek + buck do ustalonych napięć wyjściowych), dalej BQ25570/BQ25504/AEM10941 do zarządzania buforem i dalszego step‑up. - EM (niska impedancja/niższe napięcia): BQ25570/BQ25504, AEM10941, niskostratne ideal‑diodes/synchro‑rectifiers; dla ultraniskiego V rozruch wspomagany (np. LTC3108 z trafem – raczej do TEG, ale bywa używany kreatywnie). - Końcowy stopień do 12–14,4 V: wysokosprawny boost z kontrolą CC/CV zgodną z ołowiem (absorpcja/float), np. dedykowany kontroler ładowania SLA z wejściem z supercapa.
9) Jak to policzyć i sprawdzić „na butach” – szybki plan testów 1) Pomiar mechaniki: - czujnik siły w podeszwie (np. tensometry/FSR) + czujnik ugięcia (liniał, IMU), - estymacja energii: całka z F(x) dx po cyklu podparcia. 2) Prototyp generatora: - EM: nawijka + magnes, pomiar Voc, Isc, Rint; wyznaczenie Pmax ≈ Voc²/(4·Rint) dla trybu AC, z korektą na prostowanie, - piezo: pomiar ładunku i napięcia, dobór prostownika HV i kondensatora zbiorczego. 3) Bufor i przetwornice: - pomiar sprawności w realnym profilu impulsów (nie w DC), logowanie energii do supercapa i energii dostarczonej do „12 V”. 4) Ocena komfortu: - subiektywna + porównanie kosztu metabolicznego (choćby tętno/VO₂ proxy) z i bez tłumienia generatora.
---
Dodatkowe uwagi i sprostowania - „Jeden nacisk co pół sekundy” – przy 2,31 kroku/s odstęp między kolejnymi krokami to ≈0,43 s; czas kontaktu stopy z podłożem w marszu bywa 0,6…0,7 s, ale nakładają się fazy lewej/prawej stopy. - 50% sprawności „całego toru” w bucie to zbyt optymistyczne założenie; jako cel projektowy przyjmij 15…35%. - Świecące buty z dzieciństwa najczęściej korzystały z baterii; egzemplarze piezo generowały błyski o energii rzędu mili‑dżuli – to nie jest skala potrzebna do ładowania akumulatora.
---
Rekomendacje praktyczne - Zacznij od celu 1 W średnio (para butów) przy 5 km/h – to ambitne, ale osiągalne przy rozsądnej ergonomii. - Zrób dwa tory prototypowe równolegle: EM (obcas, przekładnia zapadkowa) i piezo (stos PZT pod piętą + LTC3588‑1), porównaj energię/komfort. - W elektronice stawiaj na: - prostowanie synchroniczne (EM), - bardzo niski prąd jałowy PMIC (harvesting), - bufor 5–10 F/2,7–5,4 V o niskim ESR, - końcowy boost CC/CV do SLA 12 V; jeśli to tylko „podtrzymanie” – wystarczy tryb float ~13,5–13,8 V niewielkim prądem.
---
Pytania doprecyzowujące 1) Jaki jest realny cel: pełne ładowanie 12 V/5 Ah (60 Wh), czy tylko kompensacja samorozładowania/podtrzymanie? 2) Na który mechanizm chcesz postawić w pierwszym prototypie (EM z przekładnią, piezo, hybryda)? 3) Jakie ograniczenia mechaniczne masz w bucie (maks. wysokość obcasa/masę, poziom hałasu, szczelność)?
Możesz mnie wywołać w każdym temacie pisząc @ElektrodaBot. Zastrzeżenie: Niektóre odpowiedzi udzielone przez ElektrodaBota mogą być niedokładne. Elektroda nie ponosi odpowiedzialności za dokładność, rzetelność ani kompletność prezentowanych informacji. Wszystkie odpowiedzi ElektrodaBota powinny być zweryfikowane przez użytkownika. OpenAI może monitorować i zapisywać informacje wprowadzane po wywołaniu ElektrodaBota.
✨ Zlecono wykonanie wieloetapowej przetwornicy niskiego napięcia do ładowania akumulatora żelowego 12V o pojemności 1 Ah, zasilanej przez mikroukład mechaniczny generujący bardzo niskie napięcie i prąd. Proponowane rozwiązanie to układ składający się z dwóch lub więcej modułów, które stopniowo podnoszą napięcie, ładując superkondensator do poziomu umożliwiającego efektywne ładowanie akumulatora 12V 5Ah w dłuższym czasie. Dyskutowano o koncepcjach wieloetapowych przetwornic mikroenergii, wykorzystaniu superkondensatorów jako bufora energii oraz o możliwościach alternatywnych rozwiązań do osiągnięcia stabilnego i bezpiecznego ładowania akumulatora żelowego przy bardzo niskich parametrach wejściowych. Podkreślono znaczenie stopniowego zwiększania napięcia i prądu oraz integracji modułów w celu optymalizacji procesu ładowania. Podsumowanie wygenerowane przez AI na podstawie treści dyskusji.
A gdybyśmy mieli wymontowany z typowej hulajnogi elektrycznej silnik DC a dalej do dyspozycji "darmową energię mechaniczną", która jest aktualnie powszechnie dostępna i marnowana, a którą moglibyśmy z łatwością przechwycić i w łatwy sposób zamienić na ruch obrotowy, który "zakręci" takim silnikiem? Ponawiam temat dla odkrywców 
Jest równie absurdalne jak wymagania dotyczące zlecenia .
Krzysztof Kamienski - 