برداشت انرژی کینزی چیست؟

برداشت انرژی کینزی انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکت و تبدیل آن به قدرت الکتریکی قابل استفاده را می کند. مفهوم بر فیزیک بنیادی استوار می شود: هر شی متحرک انرژی حرکتی را حمل می کند که می تواند از طریق القای الکترومغناطیسی، اثرات پیزوالکتریک یا القای الکترواستاتیکی، یا در فن آوری پوشیدنی، این اصل دستگاه ها را قادر می سازد تا انرژی را از حرکت انسان - پیاده روی، یا حتی بدون استفاده از باتری های قابل استفاده خارجی یا به سیستم های قابل استفاده از مصرف مجدد تبدیل کنند.

بهره وری برداشت کنندگان خویشاوندی با مکانیسم و فعالیت متفاوت است، به عنوان مثال، یک پیاده روی سریع ممکن است 1 تا 10 میلی وات از قدرت مداوم را بسته به طراحی برداشت کننده و نیروی اعتصاب پا تولید کند، در حالی که به اندازه کافی برای شارژ مستقیم تلفن نیست، انرژی می تواند یک باتری کوچک یا فوق خازن را در طول چند ساعت فریب دهد.

چگونه برداشت کینفیزیک در Smart Footwear کار می کند

کفش های هوشمند یک یا چند فن آوری تبدیل انرژی را در تنهایی، پاشنه یا insole جاسازی می کنند، زمانی که پای پوشندer برداشت کننده را با هر مرحله، استرس مکانیکی یا جابجایی یک جریان الکتریکی تولید می کند که جریان فعلی در حال بازیافت، مشروط و ذخیره شده در یک باتری قابل شارژ یا فوق خازن یکپارچه شده به کفش یا ماژول کوچک ذخیره شده است.

تکنولوژی های برداشت انرژی هسته ای

  • مواد الکتریکی تولید شارژ الکتریکی در هنگام تخریب.در کفش هوشمند، فیلم های انعطاف پذیر پازوالکتریک یا فیبر در تنهایی جاسازی شده اند. هر سقوط فشار مواد، تولید ولتاژ افزایش می یابد که اضافه کردن بیش از هزاران گام رایج شامل سرب zateanate (ZT) و خروجی چند ضلعی (نسخه های پلی اتیلن) است.
  • ژنراتورهای الکترو مغناطیسی از آهنربای کشویی در داخل کویل استفاده می کنند، با هر مرحله، آهنربا نسبت به سیم پیچ حرکت می کند، در حال حاضر، این ژنراتورها می توانند سطح قدرت بالاتری را تولید کنند (10-100 mW) اما اضافه وزن و طرح های عمده استفاده از یک قلم یا یک مسیر برای گرفتن هر دوئل او و حرکت قوی، ممکن است باعث ناراحتی شود: ما قطعات متحرک:
  • نانو ژنراتورهای سهبوالکتریک (TENGs) بر روی انتخاب کننده تماس و القاء الکترواستاتیک تکیه می کنند، به عنوان دو ماده لمس و جدا - به عنوان مثال، یک فیلم سیلیکون مبتنی بر سیلیکون و یک پارچه رسانا - تولید و جریان از طریق یک مدار خارجی. TENG می تواند نازک، نازک و انعطاف پذیر، تطبیق پذیری پایه های مختلف، قدرت فعلی: ما هنوز هم متنوع است.

روش های هیبریدی

بسیاری از نمونه های اولیه اخیر دو یا چند روش برداشت را برای پوشش طیف گسترده ای از سرعت حرکت و فشارهای پا ترکیب می کنند.برای مثال، یک کفش ممکن است از یک پازوالکتریک برای اعتصاب پاشنه (که نیروی بالا را فراهم می کند) و TENG در اواسط دوره حرکت نورد استفاده کند. خروجی ترکیبی می تواند از 30 متر، کافی برای حفظ سنسور کوچک IoT بدون باتری اولیه.

برنامه های کاربردی و مثال های واقعی-World

کفش برداشت انرژی از آزمایشگاه های دانشگاهی به برنامه های خلبان تجاری منتقل شده است. [۱] یک مثال برجسته SolePower ، یک استارت آپ که چکمه های کار و حل با ژنراتورهای یکپارچه برش الکترومغناطیسی را توسعه داده است، نمونه اولیه آنها می تواند یک باتری تلفن هوشمند را به ۵۰ درصد پس از هشت ساعت پیاده روی دیگر شارژ کند.F:2Power [F3] که محققان الهام بخش از یک نمونه برداری تجهیزات تجهیزات الکتریکی یکپارچه شده اند، و یا پرسنل تجهیزات تجهیزات مهندسی شده در ابتدا برای استفاده از تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات تجهیزات مهندسی شده در آزمایشگاه های تجهیزات مهندسی شده اند.

فراتر از پوشیدنی های مصرف کننده، کفش هوشمند خویشاوندی در مناطق دور افتاده یا برای کارگران میدانی که دسترسی قابل اعتماد به قدرت ندارند، استفاده های عملی دارد. مجموعه ای از چکمه های خود شارژ می تواند یک صحبت کننده، چراغ قوه یا سنسور پزشکی را که در طول تغییرات طولانی اجرا می شود، نگه دارد. برخی از شرکت ها همچنین در حال بررسی برنامه های تجزیه و تحلیل ورزشی هستند: با جاسازی کردن برداشت در کنار سنسورهای فشار، می تواند قدرت واقعی و تحویل داده های واقعی برای ارائه یک مربی.

مزایای برداشت انرژی کینزی در کفش

  • قدرت پایدار، خارج از شبکه [FLT 1] - کاهش وابستگی به باتری های تک استفاده و نیاز به جستجو برای مسافران روزانه یا کوهنوردان، راحتی یک کفش که دستگاه ها را در طول مراحل عادی هزینه می کند، قابل توجه است.
  • تاثیر گرمایی - باتری های کم مصرف به معنای زباله های سمی کمتر است.اگر به طور گسترده ای تصویب شود، کفش های خویشاوندی می توانند میلیون ها دفع کننده باتری قلیایی را در سال کاهش دهند، علاوه بر این، انرژی برداشت شده در طول نسل، انتشار کربن را اضافه نمی کند.
  • ] مشوق های سلامت و فعالیت - کاربرانی که می دانند گام های خود را تولید قدرت قابل استفاده ممکن است انگیزه برای راه رفتن بیشتر. برخی از نمونه های تحقیقاتی حتی " برداشت انرژی" را بر روی یک برنامه تلفن هوشمند، تشکیل فعالیت فیزیکی.
  • Integration با دیگر پوشیدنی ها - کفش های فشرده انرژی می توانند به عنوان منبع قدرت مداوم برای یک شبکه بدن خدمت کنند: ساعت هوشمند، پچ سلامت، عینک AR یا ایمپلنت پزشکی.این نیاز به کابل های شارژ چندگانه و کاهش خرابی دستگاه را از بین می برد.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم وعده های روشن، برداشت انرژی خویشاوندی در کفش با موانع متعددی مواجه است.

  • ] چگالی انرژی - حرکت انسان 1 تا 10 W از قدرت مکانیکی را فراهم می کند، اما برداشت کنندگان تنها یک کسر را برای شارژ یک گوشی هوشمند (10 باتری Wh) در یک روز، یک کفش نیاز به تحویل -400 میلی لیتر - به طور متوسط - تا بالاتر از خروجی های عملی فعلی (10 -50W برای نمونه های اولیه) است، در حال حاضر بهترین ابزار انرژی برای دستگاه های کم یا سیم کشی مناسب است.
  • قابلیت و راحتی - کفش ها تحت انعطاف مکرر، رطوبت، نوسانات دما و خاک قرار می گیرند، برداشت کنندگان باید 50 تا 1 میلیون گام بدون شکست باقی بمانند، در حالی که باقی مانده سبک و بدون فشار سرامیک های اولیه اغلب ترک؛ پلیمر های انعطاف پذیر و محافظان، اما کمک به اضافه کردن پیچیدگی.
  • - ادغام برداشت کنندگان با مدیریت برق الکترونیکی هزینه های تولید را افزایش می دهد. کفش های آزمایشی فعلی صدها دلار در هر جفت هزینه دارند.تولید انبوه و طرح های ساده تر می تواند قیمت ها را به سطح اصلی کاهش دهد، اما رسیدن به آن نقطه نیاز به سرمایه گذاری در مقیاس تولید دارد.
  • پذیرش کاربر - اجزای اضافی می توانند کمی سنگین تر یا سفت تر شوند، که بر راحتی تأثیر می گذارد، بسیاری از کاربران پوشیدنی تمایل به تجارت احساس طبیعی راه رفتن برای قابلیت شارژ ندارند.

مسیر های آینده

تحقیقات و توسعه در جبهه های مختلف برای غلبه بر این موانع ادامه دارد.

  • مواد پیشرفته - پلیمرهای جدید پازوالکتریک (به عنوان مثال، پلیورا، مواد فشرده سازی و بهبود زندگی خستگی.مواد تربوالکتریک با تراکم بالا و خواص خود شفای مورد آزمایش قرار می گیرند. گرافن و سایر مواد 2D ممکن است نزدیک به ⁇ کارآمد، برداشت فوق العاده کارآمد، مواد.
  • مدارهای مدیریت انرژی - اصلاح تطبیقی و الگوریتم های حداکثر قدرت ردیابی می توانند انرژی بیشتری را از حملات پا متغیر استخراج کنند.در حال ظهور " مدارهای یکپارچه برداشت انرژی" (EH-IC) تبدیل سیگنال های ولتاژ فوق العاده کم به خروجی پایدار بالاتر از 3 V، و تبدیل آنها عملی برای شارژ لیتیوم.
  • [اطلاعات هنری برای پیش بینی قدرت [FLT 1] - مدل های یادگیری ماشین که الگوهای گاست را تجزیه و تحلیل می کنند می توانند پیش بینی کنند که چه زمانی گام های با انرژی بالا در حال آمدن هستند (به عنوان مثال، دویدن در مقابل پیاده روی آهسته) و تنظیم مسیریابی قدرت برای به حداکثر رساندن بهره وری، این برداشت "متن آگاه" هنوز در تحقیقات اولیه است اما وعده برای افزایش عملکرد خالص - 20٪ -30٪.
  • Integration با پارچه های هوشمند و ذخیره سازی انرژی - نسل بعدی کفش هوشمند ممکن است برداشت کنندگان را به طور مستقیم به سمت بالا نساجی پارچه، با استفاده از نخ های رسانا و سوپر خازن های انعطاف پذیر که دو برابر به عنوان لایه های ساختاری، چنین رویکرد می تواند ماژول های بزرگ را از بین ببرد و کل بخش کفش سیستم انرژی را تشکیل دهد.
  • پروتکل های شارژ استاندارد - کنسرسیوم صنعت در حال بررسی یک " اتوبوس برق پوشیدنی" است که اجازه می دهد هر کفش تکان دهنده به دستگاه های شارژ بی سیم از طریق یک رابط مشترک (Qi یا یک استاندارد کم قدرت جدید) گسترش می یابد.

[[ویرایش] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۳]] [۳] [۳]] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۶] [۶]] [۷] [۶] [۶] [۷]]] [۶] [۶] [۶]]] [۷]]] [۲] [۶]] [۳]]]] [۶]]]]] [۳] [۳] [۶] [۶] [۶] [۶] [۶] [۳] [۳] [۳] [۶] [۳] [۳] [۶] [۶] [۳] [۳] [۳] [۳] [۶] [۳] [۳] [۶] [۶] [۶] [۶] [۶] [۶] [۳]]] [۶] [۶]] [۶] [۶]

نتیجه گیری

برداشت انرژی کینزی در کفش هوشمند از کنجکاوی آزمایشگاهی به یک تکنولوژی پایدار برای شارژ مداوم دستگاه بالغ شده است، با ثبت انرژی مکانیکی هر مرحله و تبدیل آن به برق، این کفش ها می توانند پوشیدنی های کم انرژی را به طور یکسان انرژی بگیرند، زباله های باتری را کاهش دهند و شیوه زندگی فعال تر را تشویق کنند، در حالی که خروجی های فعلی انرژی کم و چالش های دوام، هزینه و راحتی، پیشرفت های سریع در طراحی های عملی هستند و انتظار بسته شدن به فاصله های ساده تر هستند.