綠色人體能源

摘 要：我們開發出了一套獨特的人體綠色功夫發電系統，它的核心部件是一臺人體拉力發電機，人們通過不斷的拉力對其做功，帶動永磁電機旋轉，產生的電能不僅可以供系統自身使用，而且可以供手機等設備充電使用。這可謂是綠色能源技術與市場開發的又一次完美結合。

關鍵詞：綠色節能 發電拉力 發電機

中圖分類號：X5文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0088-01

隨著人們生活水平的提高，對身體素質要求的提高，很多人開始積極投入到健身的生活中去，但在健身時產生的巨大的機械能大都白白浪費掉了，如何能夠利用起這部分能量是我們所關心的。

并且隨著科技的進步，4G手機將會成為以后的主流，智能手機耗電量巨大，而有的設備比如iphone又不可以更換電池，這些用戶沒有充足的時間去為手機充電。手機在外使用難免會遇到電池沒電的情況。有時手機沒電造成的困擾甚至損失是不可估量的。

而我們設計的這臺功夫發電機能夠很好的解決這些問題，人們通過不斷的拉動拉繩，帶動拉力發電機運轉，產生的電能可以供手機等設備充電使用，所以這臺機器集健身、發電于一體，具有很好的應用前景。

1 系統關鍵部位概述

1.1 拉力發電機

首先確定了項目中必須要使用無滑環、無碳刷、定轉子氣隙大的永磁直流發電機。其次我們考慮到了我們要對6 V或者9 V的電瓶進行充電，所以發電機發出的點的電壓應在10～30 V左右，在此考慮下我們選用了多種發電機進行實驗，最終選定了一款中意的電機。其次我們要制作拉力發電機重點要有一個拉盤與發電機相結合，在我們拉拉線時，拉盤會帶著發電機的轉軸進行正向轉動，并且拉盤中有一個卷簧，會帶著拉出的線迅速收回，而拉線收回時不會帶著發電機轉軸反向轉動，為了實現這一結構，我們動手制作了一個連接杯焊在發電機轉軸上，當拉盤正向轉動時，拉盤中會伸出兩個彈片，兩個彈片會卡在扭力杯的空隙中，帶著發電機轉動，而線回收時彈片回收，不會帶動扭力杯旋轉，這樣就可以保證發電機的轉軸一直正向旋轉，這樣就可以實現我們所需要的拉力發電功能。

1.2 單片機系統

單片機編程主要控制整個系統的正常運行：a.判別拉力發電機工作分級，并且在判斷用戶的操作滿足一定的條件下（比如用戶在200 N的拉力下拉動發電機的有效次數滿足30次）啟動供電窗口，可以給手機充電。b.控制電瓶充電的過程，保護電瓶，防止電瓶過充。

單片機來控制充電過程給單片機設計充電控制算法，首先根據電池容量、安培小時數等得到安全充電電流，在發電機變功況的條件下，就要啟動充電電流控制算法，由充電電流控制算法啟動數字電位器，有效的控制充電電流。避免蓄電池過沖造成蓄電池損壞。

1.3 電流穩壓及輸出系統

由于發電機發出的電并不是理想的正弦波，電壓、電流的波動對用電設備會造成很大的傷害，降低設備的使用壽命，所以我們需要設計一個直流降壓穩壓模塊來對發電機發出的電流進行處理。我們選用了LM2596穩壓集成模塊，對電壓進行波形處理。LM2596開關電壓調節器是降壓型電源管理單片集成電路，輸入電壓可高達40V可調輸出電壓范圍1.2～37 V，它具有很好的線性和負載調節特性。

1.4 電路運行流程

拉環的拉力通過皮帶傳到傳動裝置上，帶動直流發電機高速轉動，產生脈動的直流電，在經過直流降壓斬波器將脈動的電流變成電壓、頻率穩定的直流電，電流一方面供給用電設備，另一方面與蓄電池相連接，將電能儲存于蓄電池中。

2 系統應用與結語

我們的綠色人體能源功夫發電系統，可以應用在多種設備上，可以設計成街邊的手機加油站，等等，總之我們的拉力發電系統應用可謂是十分的廣闊。

它利用人運動所消耗的能量發出的電以供設備的正常運轉，同時可為用戶手機充電，這是健美瘦身的時尚生活方式與節能減排時代主題的完美結合，響應了國家全民健身、節能環保的號召。這一創意蘊含著呼吁人們關注綠色環保能源、人人參與健身、構建和諧社會的意義，有助于提高全民族的身體與文化素質。

參考文獻

[1]倪受元.風力發電用的發電機及風力發電系統[J].太陽能，2000（4）：12-17.

[2]陳圣吉.基于電力電子控制電路的健身單車發電系統的研制[J].科技創新導報，2009（4）：79