Effort physique en sortie 5V 1–2A?

J'ai un iPhone et parfois le recharger à partir d'un mur n'est pas pratique. Peut-être que je suis sur un long trajet en bus. Si je suis disposé à faire de l'activité physique / de l'exercice pour produire de l'énergie, combien d'efforts devrais-je faire pour agir comme un chargeur de téléphone, fournissant une intensité de 1 à 2 ampères à 5 V?

Cet appareil hypothétique devrait être suffisamment petit et léger pour que je puisse le transporter ... cela ne sert à rien si je dois être à la maison pour l'utiliser.

Par exemple, il existe un simple appareil d'exercice pour les mains que vous serrez encore et encore pour développer les muscles de la main. Quelle puissance cela pourrait-il générer?

20 watts livrés dans un générateur à manivelle (assez pour fournir 10 watts électriques après des pertes de conversion) pourraient être gérés toute la journée par une personne apte et motivée. Cela emploierait tous les muscles de vos bras. Cependant, vous auriez besoin de manivelles de longueur raisonnable, de poignées confortables, d'un bon montage sécurisé pour le générateur, ce n'est pas quelque chose que vous transporteriez et utiliserez nonchalamment dans un bus.

Un dispositif de serrage pourrait être installé pour générer de la puissance, mais, ne pouvant utiliser que les petits muscles de la poignée de l'avant-bras, vous auriez du mal à obtenir plus de quelques watts pendant quelques minutes avant l'épuisement.

Si cela ne vous dérange pas de rester debout, un mini-stepper pourrait être installé avec un générateur. Cela utiliserait vos jambes, nous sommes donc de retour dans les 10s de watts soutenus, même dans plus de 100 régions. Il pourrait reposer de manière stable sur le sol et peut-être tenir dans un petit sac à dos, c'est donc probablement l'appareil le plus approprié dans l'ensemble. Considérez qu'un individu de 70 kg gravissant des marches de 200 mm de haut une par seconde fournit 140 watts.

La mention de Neil_UK sur les appareils de musculation à prise en main m'a rendu curieux de savoir combien de puissance vos mains pouvaient fournir. Pour obtenir une estimation, j'ai recherché de tels appareils, apparemment ils fournissent généralement environ 500 N de résistance sur une distance de 6 cm. Cela nous donne environ 30J d'énergie mécanique par compression. Je ne sais pas combien de pressions vous pouvez faire par seconde, alors allons-y avec de l'énergie. Une pile NiMH AA stocke environ 12 kJ d'électricité, vous aurez donc besoin de 400 compressions pour charger une seule pile NiMH AA . Bonne chance avec ça! Et ce calcul ne tient même pas compte des pertes.

Comme Neil_UK le mentionne également, les muscles des bras et des jambes sont beaucoup plus forts. Même une personne non formée peut produire 100 W sur un vélo sur de longues durées (> 1 h).

10 watts par rapport aux 550 pieds-livres et 746 watts de ONE Horsepower, nous donne des chiffres utiles.

Vous devez soulever 550 pieds-livres * 10/746 = 550 * 1/75 ~~ 8 livres soulevés UN PIED, chaque seconde.

Pouvez-vous soulever un gallon d'eau, chaque seconde, jusqu'à un pied, pendant une heure?

Techniquement, une personne d'une masse de 100 kg marchant par pas de 1 m à 2 m / s (environ 4,5 miles par heure) doit générer / utiliser environ 500 W de puissance, comme le montre cet article . Donc, si vous avez un appareil intégré dans vos chaussures, la récolte de 10 W supplémentaires devrait être faisable, d'autant plus que vous avez besoin de la charge pendant 1 heure seulement (les batteries des smartphones ont une capacité d'environ 10 W-h, et si nous négligeons les pertes de conversion). Donc, ajouter 2% de charge à l'effort de marche devrait faire l'affaire. Le confort de ces chaussures est une autre question.

Il y a eu des tentatives d'utilisation de la récupération d'énergie à l'intérieur des chaussures, mais les résultats n'étaient pas très impressionnants, 3-4 mW.

Il existe même des instructions pour fabriquer un "générateur de chaussures" à partir de pièces à partir d'une lampe de poche rechargeable, de sorte que cette méthode génère probablement plus de quelques milliwatts.

RECONSIDÉRATION ET CORRECTIONS: Cette réponse attire l'attention sur le fait que non seulement une "poignée" est disponible pour la récolte de puissance en soulevant quelque chose, mais que le jeu de jambes a aussi certaines capacités. Les attentes ci-dessus sont cependant trop optimistes.

(1) un 4,5 mph est une bonne marche de marathon 5K, et ce n'est pas pour une personne moyenne de l'accomplir en 1 heure. Alors oui, c'est une "marche rapide" en effet, ou comme faire du vélo sur le Tour de France;

(2) observationnellement, la marche nécessite de soulever le centre de gravité d'une personne de 2 à 3 cm seulement, et non pas comme un rayon raide de 1 mètre roulant sans jante comme le suggère le modèle cité. Par conséquent, la puissance mécanique d'une marche à 2 pas par seconde semble être de l'ordre de 2 x 100 x 0,03 xg ~ = 60 Watts. (cela ne traite pas de la quantité de nourriture qu'une personne doit manger pour y parvenir).

(3) Par conséquent, une chaussure génératrice d'énergie doit avoir un piston d'excursion de 0,5 cm pour générer 10 W à partir d'un corps à marche rapide de 100 kg en supposant une efficacité de 100%.

(4) Pire encore, l’efficacité des générateurs à manivelle, même s’ils sont meilleurs ingénieurs militaires , ne dépasse pas 50%, de sorte que les chaussures doivent avoir une chaussure d'excursion de 1 cm pour générer 10 W.

(5) Par conséquent, un générateur de manivelle de 10 W, s'il est intégré dans une chaussure, consommera environ 15 à 20% des efforts de marche rapide, ce qui pourrait ne pas être confortable.

(6) Voir aussi une réponse assez proche sur EE Stack Exchange sur les efforts pour produire de l'électricité.

CONCLUSION: La tâche de charger un smartphone en une heure en utilisant la puissance musculaire nécessiterait une personne très dévouée et en bonne forme physique.