Upaya fisik dalam menghasilkan 5V 1–2A?

8

Saya memiliki iPhone, dan kadang-kadang mengisi ulang dari dinding tidak nyaman. Mungkin saya dalam perjalanan panjang dengan bus. Jika saya bersedia melakukan aktivitas fisik / olahraga untuk menghasilkan daya, berapa banyak upaya yang saya perlukan untuk bertindak sebagai pengisi daya telepon, memasok 1–2 amp yang stabil pada 5 V?

Perangkat hipotetis ini harus kecil dan cukup ringan sehingga saya bisa membawanya ... tidak ada gunanya jika saya harus di rumah untuk menggunakannya.

Sebagai contoh, ada alat latihan tangan sederhana yang Anda peras berulang-ulang untuk membentuk otot tangan. Berapa banyak kekuatan yang bisa dihasilkan?

Philip
sumber
Saya tidak akan mengatakan terlalu banyak, tetapi saya akan menunjuk ke tautan ini: newatlas.com/… . Ini adalah sepeda statis. Seseorang yang mengendarai motor ini dapat menghasilkan tenaga sebesar 200W - untuk situasi Anda (5V @ 2A), yang hanya memiliki daya 10W - 5% dari yang dapat dihasilkan sepeda. Jadi saya akan bertaruh dan mengatakan itu mungkin. Tapi tidak tahu caranya (mungkin lebih cocok untuk insinyur mekatronika / mekanik).
DSWG
Mungkin perangkat tangan yang lebih efisien adalah generator engkol. Ini bukan perangkat pemerasan, dan saya pikir mereka semua dipasang dengan cara tertentu. Tapi saya telah melihat unit mulai dari 10 W hingga 65 W (meskipun saya tidak tahu berapa lama Anda atau saya bisa bersaing dengan generator 65 W.) Total Anda adalah 10 W, jadi perangkat engkol ada di kisaran yang tepat untuk terus menerus, operasi langsung. Efisiensi bisa setinggi, jadi saya baca, 80%. Tapi tentu saja, biomekanik manusia memiliki posisi yang lebih / kurang efisien selama engkol, dan dalam kasus apa pun manusia BUKAN pengubah energi yang efisien, sendiri. Lihat Paten US7893551B2.
Jonk
Google radio engkol tangan, lihat apakah Anda bisa mendapatkan angka output daya? Anda tidak harus menghasilkan 10W penuh, selama Anda memiliki sirkuit port USB yang cukup canggih untuk melaporkan berapa banyak arus yang dapat dihasilkan.
TimWescott
2
Jika Anda mendapatkan salah satu dari perangkat pemerasan dan mengukur kekuatan yang diperlukan untuk memeras, Anda kemudian dapat memperkirakan kekuatan - energi = kekuatan * jarak, daya = energi / waktu. Jadi cari tahu berapa banyak energi per pemerasan, lalu cari tahu seberapa cepat Anda bisa memerasnya terus-menerus. Anda harus mematikan tangan kanan dan kiri, atau Anda akan terlihat seperti Popeye di satu sisi dan Olivoil di sisi lain.
TimWescott
1
Tidak menjawab pertanyaan tetapi saya akan menyarankan membeli bank daya berkualitas baik seperti ini dari (pembuat telepon Cina) Huawei.
Spehro Pefhany

Jawaban:

12

20 watt dikirim ke generator cranked tangan (cukup untuk memberikan 10 watt listrik setelah kehilangan konversi) dapat dikelola sepanjang hari oleh orang yang sehat dan termotivasi. Ini akan menggunakan semua otot lengan Anda. Namun, Anda perlu engkol panjang yang masuk akal, pegangan yang nyaman, pemasangan aman yang baik untuk generator, itu bukan sesuatu yang Anda dengan santai akan dibawa dan digunakan di bus.

Perangkat pencengkeram bisa dicurangi untuk menghasilkan kekuatan tetapi, hanya dengan menggunakan otot cengkeram kecil di lengan, Anda akan kesulitan mendapatkan lebih dari beberapa watt selama beberapa menit sebelum kelelahan.

Jika Anda tidak keberatan berdiri, maka mini-stepper bisa dicurangi dengan generator. Ini akan menggunakan kaki Anda, jadi kami kembali dalam daya 10 watt yang berkelanjutan, bahkan 100+ wilayah. Itu bisa berbaring stabil di lantai, dan mungkin masuk ke dalam ransel kecil, jadi mungkin ini adalah perangkat yang paling cocok secara keseluruhan. Pertimbangkan bahwa seorang individu 70kg yang berjalan setinggi 200mm satu per detik menghasilkan 140 watt.

Neil_UK
sumber
Saya suka ide stepper. Otot terbaik untuk digunakan, tidak perlu pemasangan.
Peter - Pasang kembali Monica
6
@ PeterA.Schneider, apakah Anda sadar ini akan membuat engkol flooble-usang?
UKMonkey
apakah ada cara untuk membuatnya menjadi mesin deadlift / squat? Saya kira, Anda memperbaiki bar ke generator melalui kabel dan menariknya untuk pengulangan.
aaaaa kata mengembalikan Monica
Desain yang paling nyaman untuk digunakan di meja atau sebagai non-pengemudi dalam kendaraan mungkin adalah sesuatu seperti mesin jahit atau pedal organ, dengan batang piston tunggal yang menggerakkan generator engkol.
R .. GitHub BERHENTI MEMBANTU ICE
@ Ale..chenski Anda 9,81 kali lipat. 70kgf x 0,2 m per detik x 9,81 m per (kuadrat kedua) (untuk sampai ke Newton dari kgf) = 137,34 watt, yang kurang dari 140 yang pertama kali saya klaim, tetapi, hei, untuk seorang insinyur, 9,81 adalah 10. Whoops, situs yang Anda tautkan adalah 9,81 kali lipat, sehingga aritmatika bukan salah Anda. Tapi siapa yang pergi ke kalkulator web, dan secara membuta mempercayainya?
Neil_UK
5

Penyebutan Neil_UK tentang perangkat latihan kekuatan genggaman tangan membuat saya penasaran seberapa besar kekuatan yang bisa diberikan oleh tangan Anda. Untuk mendapatkan perkiraan saya mencari perangkat seperti itu, tampaknya mereka biasanya memberikan sekitar 500N perlawanan pada jarak 6cm. Ini memberi kita sekitar 30 J energi mekanik per pemerasan. Tidak yakin berapa banyak remasan yang bisa Anda lakukan per detik, jadi mari kita mulai dengan energi. Sel baterai NiMH AA menyimpan sekitar 12kJ listrik, jadi Anda akan membutuhkan 400 tekanan untuk mengisi baterai NiMH AA tunggal . Semoga beruntung dengan itu! Dan perhitungan ini bahkan tidak memperhitungkan kerugian.

Seperti Neil_UK juga menyebutkan, otot lengan dan kaki jauh lebih kuat. Bahkan orang yang tidak terlatih dapat menghasilkan 100W di atas sepeda dalam jangka waktu lama (> 1 jam).

Michael
sumber
Saya cukup yakin bahwa gaya bukan 500N (yang kira-kira akan menjadi berat kantong semen).
Peter - Reinstate Monica
500N pegangan, wow, aku tidak ingin berjabat tangan denganmu! Saya menjabat tangan seorang pria dan bertanya kepadanya, "Apakah Anda seorang pemain drum, atau seorang ahli karate?" Dia menyeringai, dan berkata bahwa dia adalah seorang kano.
Neil_UK
2
Sebenarnya, menurut penelitian ini 500N tampaknya umum di kalangan pria, sedangkan untuk wanita itu 200N lebih sedikit.
Peter - Pasang kembali Monica
2
@ PeterA.Schneider Makalah yang menarik. Sementara 500N mungkin menjadi kekuatan pegangan puncak, saya pikir angka yang lebih rendah sesuai untuk pembangkit listrik, yang akan membutuhkan kekuatan rata-rata selama perjalanan panjang. Saya melihat bahwa mereka membandingkan satu dengan tiga uji cengkeraman, dan mencatat kelelahan cengkeraman menjadi masalah dalam tiga uji coba. Setidaknya saya tahu sekarang untuk menghindari berjabatan tangan dengan orang-orang Norwegia
Neil_UK
Terima kasih telah menemukan dan menghubungkan kertas. Perangkat pelatihan biasanya menyatakan 30 - 150lbs atau bahkan 300lbs (1500N). Untuk latihan kekuatan yang biasanya Anda lakukan ~ 3 hingga ~ 15 repetisi, jadi ya, kelelahan akan menjadi masalah jika Anda perlu melakukan 400 di antaranya;)
Michael
2

10 watt dibandingkan dengan 550 kaki-pon dan 746 watt ONE Horsepower, memberi kita angka yang berguna.

Anda perlu mengangkat 550 kaki-pound * 10/746 = 550 * 1/75 ~~ 8 pound mengangkat ONE FOOT, setiap detik.

Bisakah Anda mengangkat satu galon air, setiap detik, naik satu kaki, selama satu jam?

analogsystemsrf
sumber
7
Berapa ini dalam SI-unit?
Suppen
3
@Suppen jika Anda mengangkat botol dua liter setengah meter setiap detik, itu akan menjadi sekitar 10 watt: 2L * 1kg / L * 10m / s ^ 2 * 0,5m * 1Hz = 10W.
Ruslan
2
Mengangkat barang bukanlah analogi yang hebat, karena manusia mengerahkan energi bahkan jika tidak ada pekerjaan yang dilakukan pada suatu benda (bayangkan memegang botol dua liter di atas kepala Anda selama satu jam). Ada alasan bagus bahwa tenaga manusia sering diukur dalam daya keluaran bersepeda.
Sanchises
Intinya adalah OP harus melakukan tugas ini sampai baterai terisi.
analogsystemsrf
-2

Secara teknis, seseorang dengan massa 100 kg berjalan dalam langkah 1 m pada 2 m / s (sekitar 4,5 mil per jam) harus menghasilkan / menggunakan daya sekitar 500 W, seperti artikel ini digambarkan oleh . Jadi, jika Anda memiliki beberapa perangkat yang disematkan ke sepatu Anda, memanen tambahan 10 W harus dapat dilakukan, terutama karena Anda hanya membutuhkan biaya selama 1 jam saja (baterai smartphone memiliki kapasitas sekitar 10 W-jam, dan jika kami mengabaikan kehilangan konversi). Jadi menambahkan 2% beban pada upaya berjalan harus melakukan pekerjaan. Seberapa nyaman sepatu ini akan menjadi pertanyaan lain.

Ada upaya untuk menggunakan pemanenan energi di dalam sepatu, tetapi hasilnya tidak terlalu mengesankan, 3-4 mW.

Bahkan ada instruksi bagaimana membuat "generator sepatu" dari bagian-bagian dari senter yang dapat diisi ulang, sehingga metode ini kemungkinan menghasilkan lebih dari beberapa miliwatt.

RECONSIDERATION AND CORRECTIONS: Jawaban ini menarik perhatian bahwa tidak hanya "pegangan tangan" yang tersedia untuk memanen daya dengan mengangkat sesuatu, tetapi gerak kaki juga memiliki beberapa kemampuan. Namun harapan di atas terlalu optimis.

(1) 4,5 mph adalah jalan Marathon 5K yang bagus, dan bukan untuk orang biasa untuk mencapainya dalam 1 jam. Jadi ya, itu memang "jalan cepat", atau seperti bersepeda di Tour de France;

(2) secara pengamatan, berjalan membutuhkan pengangkatan pusat massa seseorang hanya 2-3 cm, bukan karena kekakuan 1 meter berguling tanpa tepi seperti yang ditunjukkan oleh model yang dikutip. Oleh karena itu, kekuatan mekanis dari 2 langkah per detik berjalan tampaknya berada di urutan 2 x 100 x 0,03 xg ~ = 60 Watt. (ini tidak membahas berapa banyak yang harus dimakan seseorang untuk mencapai ini).

(3) Oleh karena itu, sepatu yang menghasilkan tenaga harus memiliki pendorong tamasya 0,5 cm untuk menghasilkan 10 W dari badan 100 kg yang berjalan cepat dengan asumsi efisiensi 100%.

(4) Lebih buruk lagi, efisiensi generator engkol, bahkan jika dibuat oleh insinyur militer terbaik , tidak melebihi 50%, sehingga sepatu harus memiliki sepatu pesiar 1 cm untuk menghasilkan 10 W.

(5) Oleh karena itu generator engkol 10-W, jika tertanam ke dalam sepatu, akan mengkonsumsi sekitar 15-20% dari upaya berjalan cepat, yang mungkin tidak nyaman.

(6) Lihat juga jawaban yang cukup terkait pada EE Stack Exchange tentang upaya menghasilkan listrik.

KESIMPULAN: Tugas untuk mengisi daya smartphone dalam satu jam menggunakan kekuatan otot akan membutuhkan orang yang sangat berdedikasi dan sehat secara fisik.

Ale..chenski
sumber
Tidak ada yang Anda tulis di sini mendukung 10W atau bahkan mendekati itu yang ditanyakan oleh OP. "Dapat diajari" bahkan tidak menunjukkan bahwa itu berfungsi.
pipa
4
"seseorang dengan massa 100 kg berjalan dalam langkah 1 m pada kecepatan 2 m / s (sekitar 4,5 mil per jam) harus menghasilkan / menggunakan sekitar 500 W" - Angka-angka itu tampaknya mencurigakan. Sumber ini membuat pelari Tour de France terus menerus sepanjang 500W (yang cocok dengan apa yang saya baca sebelumnya). Itu berarti orang besar Anda berjalan cepat akan mengeluarkan kekuatan yang sama dengan atlet Tour de France, yang saya ragu. Artikel Anda juga membuat segala macam asumsi yang salah: kaki adalah tiang yang kaku, energi gerakan ke bawah hilang dan bukannya pulih.
marcelm
2
500W adalah 120 kalori per detik. Saya melakukan amal berjalan beberapa hari yang lalu, bertahan sekitar 2m / s selama satu jam, dan saya menimbang 100kg. Tidak mungkin saya membakar 400.000 kalori, jadi model ini pasti jauh. Kebanyakan kalkulator olahraga akan menempatkannya dalam kisaran kalori 500-1000, jadi saya akan menghasilkan tidak lebih dari beberapa watt.
Phil G
2
@ PhgG Apakah Anda yakin tidak membingungkan kalori dan kalori? Yang terakhir sering, membingungkan, ditulis sebagai "Kalori"? 400kcal bukanlah energi yang sangat besar: sekitar seperenam dari asupan harian yang direkomendasikan.
David Richerby
2
@ PhgG 400kcal selama satu jam berjalan terdengar cukup masuk akal sebenarnya. Tapi ada perbedaan besar antara energi yang dikonsumsi dalam makanan, dan energi yang dikirim sebagai kerja mekanik. Pertanyaan OP mengacu pada yang terakhir, tetapi utas komentar ini telah berevolusi ke yang sebelumnya. Saya pikir ini juga yang membuat saya bingung ketika menafsirkan jawaban Ale..chenski (yang membantu menyamakan keduanya dalam "menghasilkan / menggunakan sekitar 500 W" ) ...
marcelm