¿El esfuerzo físico para generar 5V 1–2A?

20 vatios entregados en un generador de manivela (suficientes para entregar 10 vatios después de las pérdidas por conversión) podrían ser manejados todo el día por una persona en forma y motivada. Esto emplearía todos los músculos de tus brazos. Sin embargo, necesitaría bielas de longitud razonable, mangos cómodos, un buen montaje seguro para el generador, no es algo que pueda llevar y usar en un autobús con indiferencia.

Un dispositivo de apretar y apretar se puede manipular para generar algo de energía, pero, al ser solo capaz de usar los pequeños músculos de agarre en el antebrazo, tendrás dificultades para obtener más de unos pocos vatios durante unos minutos antes del agotamiento.

Si no te importa estar de pie, entonces un mini paso a paso podría estar equipado con un generador. Esto usaría sus piernas, por lo que estamos de vuelta en el sostenido muchos 10s de vatios, incluso más de 100 regiones. Podría estar estable en el suelo y tal vez caber en una mochila pequeña, por lo que es probablemente el dispositivo más adecuado en general. Tenga en cuenta que un individuo de 70 kg que camina hasta 200 mm de altura por segundo está entregando 140 vatios.

La mención de Neil_UK de los dispositivos de entrenamiento de la fuerza con la empuñadura me hizo sentir curiosidad por la cantidad de energía que podrían proporcionarte las manos. Para obtener una estimación, busqué tales dispositivos, al parecer, generalmente proporcionan aproximadamente 500 N de resistencia en una distancia de 6 cm. Esto nos da alrededor de 30J de energía mecánica por compresión. No estoy seguro de cuántos apretones puedes hacer por segundo, así que vamos con energía. Una celda de batería AA de NiMH almacena aproximadamente 12kJ de electricidad, por lo que necesitará 400 apretones para cargar una sola batería AA de NiMH . ¡Buena suerte con eso! Y este cálculo ni siquiera tiene en cuenta las pérdidas.

Como también menciona Neil_UK, los músculos de los brazos y las piernas son mucho más fuertes. Incluso una persona sin entrenamiento puede generar 100W en una bicicleta durante largos períodos de tiempo (> 1h).

10 vatios en comparación con los 550 pies-libra y 746 vatios de UN caballo de fuerza, nos da números útiles.

Necesitas levantar 550 libras-pie * 10/746 = 550 * 1/75 ~~ 8 libras levantadas UN PIE, cada segundo.

¿Puedes levantar un galón de agua, cada segundo, un pie, durante una hora?

Técnicamente, una persona con una masa de 100 kg caminando en pasos de 1 m a 2 m / s (aproximadamente 4.5 millas por hora) debe generar / usar aproximadamente 500 W de potencia, ya que este artículo ilustra. Por lo tanto, si tiene algún dispositivo incorporado en sus zapatos, debería poder cosechar 10 W adicionales, especialmente porque necesita el cargo solo por 1 hora (las baterías de los teléfonos inteligentes tienen una capacidad de aproximadamente 10 W-h, y si descuidamos las pérdidas de conversión). Así que agregar 2% de carga al esfuerzo de caminar debería hacer el trabajo. Qué tan cómodos serán estos zapatos es otra pregunta.

Hubo intentos para utilizar la energía que se acumula dentro de los zapatos, pero los resultados no fueron muy impresionantes. 3-4 mW.

Incluso hay instructables cómo hacer un "generador de zapatas" de las piezas con una linterna recargable, por lo que este método probablemente genere más de unos pocos milivatios.

RECONSIDERACIÓN Y CORRECCIONES: Esta respuesta llama la atención de que no solo hay disponible una "empuñadura" para la recolección de energía levantando algo, sino que el trabajo de pies también tiene algunas capacidades. Las expectativas anteriores son, sin embargo, demasiado optimistas.

(1) a 4.5 mph es una buena caminata de maratón de 5 km, y no es para que una persona promedio lo logre en 1 hora. Así que sí, es realmente una "caminata rápida", o como andar en bicicleta en el Tour de France;

(2) observacionalmente, caminar requiere elevar el centro de masa de una persona solo 2-3 cm, no como un radio rígido de 1 metro girando sin una llanta, como sugiere el modelo citado. Por lo tanto, la potencia mecánica de una caminata de 2 pasos por segundo parece ser del orden de 2 x 100 x 0.03 x g ~ = 60 vatios. (Esto no aborda cuánto debe comer una persona para lograr esto).

(3) Por lo tanto, un zapato generador de energía debe tener un émbolo de excursión de 0,5 cm para generar 10 W desde un cuerpo de 100 kg que camina rápido, asumiendo una eficiencia del 100%.

(4) Peor aún, la eficiencia de los generadores de manivela, incluso si están hechos por los mejores ingenieros militares , no supera el 50%, por lo que los zapatos deben tener un zapato de excursión de 1 cm para generar 10 W.

(5) Por lo tanto, un generador de manivela de 10 W, si está incrustado en un zapato, consumirá alrededor del 15-20% de los esfuerzos para caminar rápido, lo que podría no ser cómodo.

(6) Consulte también una respuesta bastante relacionada sobre EE Stack Exchange sobre los esfuerzos para generar electricidad.

CONCLUSIÓN: La tarea de cargar un teléfono inteligente en una hora usando la fuerza muscular requeriría una persona muy dedicada y con buena condición física.