¿Es posible usar energía cinética para alimentar pequeños dispositivos?

Intenté buscar toda la información que pude reunir para construir dispositivos electrónicos portátiles realmente pequeños que podrían alimentarse generando energía con el movimiento.

Sé que la tecnología ya existe en los relojes. Hay relojes que producen su propia energía utilizando un pequeño generador que gira cuando el usuario mueve el brazo. La energía se almacena en un condensador para hacer que el reloj funcione casi infinitamente siempre que el usuario se mueva lo suficiente durante el día para que se genere suficiente energía. (Alguna información aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_quartz )

Tengo problemas para encontrar información sobre cuánta corriente puede generar esta técnica para usos prácticos y si esta técnica se puede adaptar para trabajar con otros dispositivos electrónicos.

Con el espíritu de tener preguntas reales y no solo cosas vagas, aquí hay un par de preguntas que espero puedan ser respondidas.

  • ¿Cuánta energía pueden producir/almacenar estos dispositivos?
  • ¿Existen otros dispositivos, además de los relojes, que funcionen solo con energía cinética?
  • ¿Hay algún esquema sobre cómo crear un generador cinético para dispositivos de baja potencia?

Editar: Algunas personas han dicho que es difícil determinar si es posible ya que no mencioné exactamente lo que estaría haciendo. No tengo ningún proyecto en este momento, pero quiero jugar con dispositivos electrónicos portátiles que funcionan con movimiento en lugar de baterías que necesita reemplazar o recargar.

Estoy pensando en usar la MCU de menor potencia que pueda encontrar (algo así como los microcontroladores MSP430 de TI) y reducir el uso actual al máximo usando el modo de espera tanto como sea posible y haciendo muy poco trabajo activo, tal vez solo para registrar múltiples datos del sensor cada par de segundos.

Depende de lo vigoroso que quieras ser; mira, por ejemplo, agitar linternas.
¡Me había olvidado por completo de las linternas vibratorias! Gracias por recordarme. Para aclaraciones, estoy pensando más en algo que funcione relativamente bien siendo pasivo como un reloj, no es necesario que hagas un esfuerzo consciente para cargar estos relojes, se hace con los movimientos normales de tu cuerpo.
¿Estás pidiendo un diseño de referencia?
No esperes demasiado de esto. Para el reloj funciona bien porque solo usa microvatios. La linterna debe agitarse enérgicamente durante 15 segundos para obtener solo un par de minutos de luz. Para los microcontroladores de baja potencia, en los microamperios, tendrá más éxito.
Una tecnología a considerar es piezo piezo.com/prodeh0nav.html
Puede configurar un registrador de voltaje de impedancia de megaohmios, configurar un generador para cargar una tapa con una resistencia de carga de quizás 10-100K y trazar la caída del voltaje después de eventos de movimiento típicos. Un poco de matemáticas extraería la energía disponible integrando debajo de la curva, o mejor, el área rectangular probable debajo de la curva que representa la energía utilizable. La comparación con una celda tipo botón puede no ser favorable, a menos que tenga una aplicación que solo necesite alimentación con poca frecuencia. Puede haber cierta similitud con las soluciones RFID alimentadas por antena.
Estas botas de recolección de energía pueden ser de su interés. Generan de 6 a 9 vatios continuos al caminar, lo cual es bastante impresionante.

Respuestas (2)

Vi esta respuesta y miré mi reloj, da la casualidad de que funciona de la manera que usted describe. Hay un gran péndulo de medio disco en el interior que presumiblemente se usa para recolectar la energía cinética. Puede funcionar durante, digamos, un día si camino entre 2 y 4 millas por día. Si me muevo por todas partes, indefinidamente, pero entonces, los relojes requieren muy poca energía para empezar.

Almacenamiento de energía La cantidad de energía que puede almacenar solo depende de sus condensadores y baterías, etc., no es inherente al método de generación de energía que desea utilizar.

Otros dispositivos No veo por qué lo vería de esta manera como se mencionó anteriormente. Decida qué quiere usar para alimentar la energía cinética y luego haga algunos cálculos básicos basados ​​únicamente en los primeros principios, suponiendo una eficiencia del 100 % de la energía cinética -> energía química/eléctrica y verá rápidamente qué es factible y qué no. Como guía general, microvatios, hasta un máximo de, digamos, unos pocos milivatios es probablemente todo lo que puede hacer (esto depende en gran medida del tipo de actividad física que esté realizando, las actividades más extenuantes podrían llegar en gran medida a los vatios)

Esquemas No puedo darte uno, pero puedo decirte que el diseño es muy simple. Tome el péndulo en mi reloj mencionado anteriormente (aquí hay una foto de uno de su artículo):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si bien no puedo especificar exactamente cómo funcionan las cosas internamente, lo que sí sé es esto:

"La inducción electromagnética es la producción de una corriente eléctrica a través de un conductor que se mueve a través de un campo magnético"

Después de leer el artículo provisto, el péndulo se usa para hacer girar un piñón (visible en la imagen), solo un pequeño engranaje, que a su vez impulsa un generador eléctrico (que se ha documentado mucho). De todos modos, es probable que obtenga un voltaje de CA del generador eléctrico. Puede usar quizás un puente rectificador, quizás también un regulador de voltaje y almacenarlo en el dispositivo de almacenamiento de energía que elija.

Finalmente , como dije antes, decida primero qué desea alimentar , esa es la única forma en que podrá hacerlo correctamente. Cree una potencia máxima requerida superior para el circuito que desea alimentar y proceda desde allí. Siéntase libre de pedir más ayuda, pero según la información hasta ahora, esto es todo lo que puedo hacer.

~ La gente está fabricando unidades tipo mochila con acoplamiento de vibración que producen en el rango de unos pocos vatios.

~ Una luz de presión china típica cuando se opera frenéticamente dará alrededor de 1 vatio. Después de 5 minutos de uso a ese nivel, la mano se cae o se siente como si lo hubiera hecho.

~ Una unidad de potencia de compresión manual construida correctamente podría generar más de 5 vatios con el mismo nivel de esfuerzo.

~ Una unidad de manivela correctamente construida con un tiro razonable, digamos que la manija con un radio de 150 mm generará 10 vatios con un esfuerzo razonable. y 20 Watts con bastante esfuerzo. En el nivel de 10 vatios podrías hacerlo durante una hora +

~ Una unidad de pedal diseñada adecuadamente (muchas no lo están) puede generar 50 vatios a un nivel en el que una persona que solo está algo en forma podría hacerlo durante una hora, 100 vatios a un nivel en el que una persona moderadamente en forma desearía estar más en forma y más si usted es un entusiasta de los deportes. Las personas con equipo deportivo suelen afirmar niveles de potencia más altos de lo que suelo medir. Puedo hacer 500 vatios de pedaleo durante unos 10 segundos, pero luego necesito morir durante 10 minutos más o menos.

~ Las antorchas agitadoras probablemente estén un poco por debajo de las luces de mano en potencia. Una manivela correctamente montada debe poder montarse para funcionar mientras camina.

~Piezeo está bien, pero generalmente tiene MUY poca potencia. Las versiones más nuevas de mayor potencia se pueden comprar por dinero.

~ Si usa una turbina de viento en su gorra, puede hacer que gire mientras camina y producirá unos pocos milivatios. Si monta un WT de 1 metro de diámetro en su gorra, lo certificarán, pero el corte de energía a una caminata rápida puede ser de un vatio o pocos.

~La caída del pie y la flexión de la pierna ofrecen mucha potencia.

~ Trabajo = Fuerza x distancia. = F xd Potencia = trabajo por tiempo = F xd / t

~ Puede calcular la fuerza de golpe del talón, el recorrido, etc. para un alternador en el zapato.

~ Cualquier cosa que use calor y frío producirá energía muy, muy cercana a cero.
Eficiencia de Carnot = (Thot-Tcold) / Thot
Eficiencia real = Carnot por decir 25% si tiene suerte.