Treadmill-a-volt adalah perangkat yang mengubah energi kinetik manusia menjadi energi potensial listrik. Energi yang dikeluarkan untuk memutar sabuk pada treadmill ditransfer melalui generator ke sirkuit sederhana yang mengisi baterai kecil. Baterai tersebut kemudian dapat digunakan untuk mengisi perangkat listrik kecil. Sistem "berikan volt-ambil volt" ini menunjukkan bahwa tenaga manusia yang diubah menjadi energi dan kemudian kembali menjadi tenaga tidaklah murah, butuh kerja keras, baik dari pembakaran batu bara atau dari berlari di atas treadmill. Jadi, silakan lihat desain kami dan cobalah membuatnya sendiri. Anda mungkin tidak perlu pergi ke pusat kebugaran lagi.
Isi
Video
Lihat bagaimana cara kerjanya...
Latar belakang
Para Insinyur:
Tujuan kami adalah memanfaatkan energi kinetik manusia melalui peralatan olahraga umum dan mengubahnya menjadi aplikasi yang bermanfaat. Generator listrik bertenaga manusia kami digunakan untuk mengisi daya baterai yang kemudian dapat digunakan untuk mengisi daya perangkat elektronik kecil seperti ponsel, iPod, kamera, atau laptop.
Proyek ini merupakan tugas untuk ENGR 305 (Teknologi Tepat Guna) di Cal Poly Humboldt , Arcata, CA. Kami akan bekerja sama dengan klien kami, The Humboldt Bay Center for Sustainable Living yang mengelola Humboldt Bay Eco-Hostel baru yang berlokasi di Manila, CA.
Perangkat ini akan beroperasi pada akhir semester ini sehingga dapat menjadi bagian yang bermanfaat dan mendidik dari Eco-Hostel. Kami berharap dapat menekankan bahwa energi tidaklah murah dan perlu kerja keras untuk menghasilkan listrik yang dapat digunakan untuk menyalakan perangkat elektronik terkecil sekalipun dalam kehidupan kita.
Tinjauan Literatur
Ini adalah tinjauan pustaka yang diperoleh pada tahap awal penelitian kami tentang perangkat bertenaga manusia dan cara untuk membangunnya.
Dasar-dasar Tenaga Manusia
Dengan pemanfaatan perangkat mekanik/listrik, energi manusia dapat ditransfer dari tubuh ke hampir semua perangkat rumah tangga berukuran kecil atau sedang. Dengan tenaga manusia, peralatan dapur kecil seperti blender, pengolah makanan, dan juicer mudah dibuat dan efektif, tetapi tidak terbatas pada ide-ide tersebut. Mesin pemotong rumput, mesin jahit, dan bahkan pembangkit listrik adalah beberapa tujuan yang memungkinkan dari energi yang dihasilkan oleh manusia. [1]
Kekhawatiran Konstruksi
Pengetahuan terbatas tentang listrik dan konstruksi mekanik merupakan kendala utama kami. Kami berencana untuk mengembangkan prestasi orang lain di masa lalu, belajar dari pengalaman mereka, dan menambahkan pengalaman kami sendiri ke dalam basis pengetahuan. Penelitian tentang kabel dasar dan listrik akan sangat penting untuk proyek yang sukses. [2] [3] Masalah konstruksi lainnya melibatkan desain. Kami ingin memanfaatkan potensi maksimal yang dapat dihasilkan seseorang. Dengan mengevaluasi perangkat lengan dan tangan vs. perangkat tungkai dan kaki, kami dapat mempersempit kemungkinan desain kami. [4] Masalah lainnya adalah biaya dan waktu untuk menyelesaikan proyek.
Jenis Perangkat
Sebagian besar perangkat berupa mekanisme putar yang digerakkan dengan kaki, yang terpasang langsung pada perangkat mekanis atau terhubung ke generator listrik, yang kemudian akan mengoperasikan motor listrik, atau mengisi daya bank baterai.
Perangkat Mekanik
Energi yang dimanfaatkan dapat dipertahankan sebagai energi mekanik. Jenis perangkat ini menggunakan sabuk, rantai, atau poros untuk menyalurkan energi dan katrol atau roda gigi dapat mengubah kecepatan, besaran, dan arah gaya. [5] [6] Gaya mekanik dapat diterapkan menggunakan retakan tangan dengan perangkat seperti; rautan pensil, juicer, bor, atau pembuat es krim. Tenaga pedal telah diterapkan pada perangkat seperti blender, [7] pompa, gergaji, mesin jahit, bahkan bor dokter gigi. [8]
Perangkat Listrik
Perangkat ini juga dapat menggabungkan generator dan menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan dapat segera digunakan untuk menyalakan peralatan listrik seperti TV [9] atau radio. Energi tersebut juga dapat disimpan dalam baterai untuk menyalakan perangkat di lain waktu. [10] [11] Bart Orlando membangun Human Energy Converter atau HEC yang menghubungkan 14 sepeda bertenaga kayuh ke baterai dan menghasilkan lebih dari satu kilo-Watt untuk menyalakan panggung suara di festival. [12] Daya yang disimpan dapat digunakan untuk mengisi daya perangkat elektronik portabel kecil seperti pemutar MP3, kamera, ponsel, dan laptop. [13] [14] Dalam proyek yang jauh lebih besar, tenaga manusia dapat digunakan untuk menghasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan seluruh fasilitas, seperti yang ada di Hong Kong, [15] Ini adalah desain spektakuler dengan anggaran yang luar biasa, yang dapat kita pelajari, tetapi tidak dapat ditiru.
Merancang materi interpretatif
Menurut klien kami Sean Armstrong, Direktur Humboldt Bay Center for Sustainable Living, materi interpretatif untuk pusat kebugaran bertenaga manusia harus mencakup cara mengukur jumlah energi yang dihasilkan dan disimpan dalam perangkat pembangkit listrik kami. Energi yang dihasilkan harus dibandingkan dengan penggunaan energi untuk perangkat umum lainnya seperti komputer, bola lampu, atau pengering rambut.
Biaya
Treadmill-a-Volt Teluk Humboldt
Perangkat ini mengubah energi kinetik menjadi listrik untuk mengisi daya baterai yang berguna untuk mengisi daya perangkat elektronik kecil. Generator ini disumbangkan oleh Lonny Grafman. Selain itu, ucapan terima kasih khusus kepada Eco-Groovy Abundance karena telah menyediakan treadmill dengan harga yang bagus.
| Kuantitas | Bahan | Sumber | Biaya ($) | Jumlah ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Treadmill Nordic Trak Walk-Fit 5000 | Kelimpahan yang Ramah Lingkungan | Rp 30.000 | Rp 30.000 |
| 1 | Baterai Sel Gel | Baterai Antar Negara | 28.95 | 28.95 |
| 1 | Braket pemasangan | Toko Perkakas Ace | Jam 10.00 | Jam 10.00 |
| 1 | Roda katrol generator | McMaster.mobil (daring) | jam 9.00 | jam 9.00 |
| 1 | Kayu | Sampah | 0.00 | 0.00 |
| 1 | Sabuk Roda Katrol (ban sepeda lama) | sampah | 0.00 | 0.00 |
| 1 | Dioda Pemblokiran | RadioShack | 2.00 | 2.00 |
| 1 | Regulator Tegangan | RadioShack | 3.00 | 3.00 |
| 1 | Pengukur Daya | Angkutan Pelabuhan | 4.00 | 4.00 |
| 1 | Komponen Pengkabelan | Ace Perkakas | Rp 30.000 | Rp 30.000 |
| 1 | Pengubah arus | Angkutan Pelabuhan | 29.99 | 29.99 |
| 1 | Pengiriman dan Penanganan | Pembawa | 5.00 | 5.00 |
| Total Biaya | Rp 1.511.900 | |||
Kriteria
Untuk membantu kami dalam tugas sulit dalam membuat keputusan penting terkait proyek kami, kami mengembangkan daftar kriteria yang kami dan klien kami rasa penting. Setiap kriteria memiliki batasan dan bobot kepentingan tertentu (1 adalah yang paling tidak penting dan 10 adalah yang paling penting). Berikut ini adalah untuk kedua perangkat.
| Kriteria | Kendala | Berat |
|---|---|---|
| Ukuran | Perangkat harus sesuai dengan area berukuran 4' x 6' | 3 |
| Fungsionalitas | Perangkat ini harus berguna bagi tamu hostel, mengakomodasi semua umur | 10 |
| Pendidikan | Tamu hostel harus merasakan beberapa nilai edukasi | 6 |
| Pemeliharaan | Perangkat tidak memerlukan pemeliharaan teknis | 6 |
| Estetis | Perangkat harus terlihat menyenangkan dan menarik | 7 |
| Kebisingan | Pengoperasian tidak boleh tidak dapat ditoleransi oleh tamu Hostel | 3 |
| Integritas Struktural | Diperkirakan akan beroperasi selama 2-3 tahun | 8 |
| Saatnya membangun | Perangkat harus sepenuhnya dibangun dan beroperasi dalam waktu 1 semester dan mungkin beberapa waktu tambahan | 9 |
| Jumlah perangkat | Perangkat yang dibangun harus memenuhi semua kriteria | 1 |
| Keserbagunaan | Harus dapat menyediakan daya ke beberapa perangkat yang lebih kecil | 5 |
| Biaya | Perangkat tidak boleh melebihi $150 (biaya/manfaat melebihi) | 7 |
Usulan jadwal waktu
| Pekan | Tugas |
|---|---|
| 1 | Tentukan proyek |
| 2 | Riset, Mulai halaman Appropedia, dan bertemu dengan Sean Armstrong |
| 3 | Pencarian peralatan |
| 4 | Pencarian peralatan |
| 5 | Tambahkan Daftar Kriteria ke Appropedia |
| 6 | Tambahkan Garis Waktu yang Diusulkan ke Appropedia dan bertemu dengan Sean Armstrong |
| 7 | Uji keluaran motor, tentukan kecepatan sabuk dan rasio roda gigi, dan uji baterai |
| 8 | Cari Roda Katrol Berukuran Sesuai, dan mungkin cari baterai |
| 9 | Membangun rakitan dudukan motor, mencari inverter, regulator pengisian daya |
| 10 | Merakit komponen listrik |
| 11 | Alat Uji |
| 12 | Proyek jatuh tempo |
Bagian-bagian Treadmill-a-volt
Lihat beberapa bagian dasar yang digunakan dalam membangun perangkat ini.
Treadmill dasar dengan konsol tampilan yang tidak berfungsi. Secara keseluruhan strukturnya kokoh dan dalam kondisi yang layak.
Currie Technologies Inc. Motor listrik/dinamo 24V, 2600RPM, 22A, keluaran 350W.
Baterai Sel Gel Antar Negara.
Inverter 400 Watt.
Multimeter.
Beberapa komponen listrik yang digunakan. Dioda, Regulator Tegangan, Konektor, Sekering, dan kabel pengukur 10.
Tampak depan. Generator di sebelah kiri, komponen listrik di tengah, Baterai di sebelah kanan.
Console containing multimeter on the left to measure the Volts generated during exercise and inverter to plug electrical devices into.
The complete design. The image does not show the interpretive portion of the project soon to come.
Conclusion
The idea, design, construction, and testing of the treadmill-a-volt was a great learning experience that had its challenges and rewards. Some of the challenges we had were finding an appropriate piece of gym equipment that would meet our objectives. We kept an open mind as we searched the county and beyond for affordable equipment.Flexibility from any preconceived ideas is an important aspect to the designing phase.What works on paper doesn't necessarily translate well in reality. Our original idea to attach a gear, "the power sled", to the transmission actually provided to many RPMs to the generator. Its efficiency would have converted our exercise machine into a relaxation machine as the generator only required a very slow walking pace on the belt.This is not to say that pre-design on paper is not important. Its application with sketches, diagrams, models, and prototypes bring out problems and ideas that you may not have thought about. These extra steps can save time and money on parts and labor.We wanted to offset the use of new products such as the battery, inverter, and multimeter by using as much recyclable parts as possible. This led us to the tire tube drive belt. Many different things were used before we were satisfied with the rubber.The simplification of the electronics was also important to us. We wanted to create an effective circuit without spending a lot on parts.All in all this was a successful project. We hope that The Eco-Hostel in Manila appreciates it as much as we do, and that it educates and inspires all who use it.
Next Step
We have a whole host of ideas that others can take and run with.
- Include an educational panel can be constructed to illustrate how it works and highlight some of the basic concepts included in the design.
- Mount the electrical components onto a dedicated circuit board. Basic soldering and some time could enhance the aesthetics of the circuit box.
- Add a toggle switch to engage and disengage the battery from the system. At the moment a manual disconnection of the fuse, eliminates the battery from the system which directs power directly to the inverter.
- Construct or purchase a more robust drive belt.
- Mount an iPod and beverage holder to console.
- Extra ambitious people may want to look into the idea of using the power sled and working in a de-railer system to shift gears and drive the belt at different speeds.
References
- ↑ Dean, Tamara.2008. The Human Powered Home, choosing muscle over motors. Gabriola Canada. New Society Publishers.
- ↑ Shelden, J, Linda. 1977. Basic Home Wiring, illustrated. Menlo Park California. Sunset Books and Magazines.
- ↑ Jones, Calvin. 2005. Buku Biru Besar tentang perbaikan sepeda. Saint Paul MN. Park Tool Company.
- ↑ Dean, Tamara. Rumah Bertenaga Manusia; Memilih Otot daripada Motor. Penerbit New Society, 2008.
- ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Gear
- ↑ Walton, Harry. Bagaimana dan Mengapa Gerakan Mekanis. New York, NY: Popular Science Pub. Co., 1968.
- ↑ Sepeda Blender Kesehatan Masyarakat
- ↑ Dean, Tamara. Rumah Bertenaga Manusia; Memilih Otot daripada Motor. Penerbit New Society, 2008.
- ↑ Hostel Samoa Rasa Sakit di Poros
- ↑ Generator Energi Sepeda WaterPod
- ↑ Tur Volt WaterPod
- ↑ Dean, Tamara. Rumah Bertenaga Manusia; Memilih Otot daripada Motor. New Society Publishers, 2008
- ^ http://web.archive.org/web/20210214051355/http://www.los-gatos.ca.us/davidbu/pedgen.html
- ↑ Thad Starner, Joseph A. Paradiso. Tenaga yang Dihasilkan Manusia untuk Elektronik Seluler. Atlanta: Georgia Tech, 2 13, 2011.
- ↑ Levesque, Tylene. 2007. Pusat Kebugaran Bertenaga Manusia di Hong Kong. http://inhabitat.com/human-powered-gyms-in-hong-kong/ .