NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH TẬP THỂ DỤC - MÁY PHÁT ĐIỆN TẠO NGUỒN CUNG CẤP CHO SẠC ĐIỆN THOẠI VÀ CHIẾU SÁNG NƠI CÔNG CỘNG

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN XÂY DỰNG MƠ HÌNH TẬP THỂ DỤC - MÁY PHÁT ĐIỆN TẠO NGUỒN CUNG CẤP CHO SẠC ĐIỆN THOẠI VÀ CHIẾU SÁNG NƠI CÔNG CỘNG RESEARCHING, CALCULATING TO BUILD FITNESS EQUIPMENT WITH GENERATORS WHICH CREATES ELECTRICITY FOR CHARGING PHONES AND LIGHTING IN PUBLIC PLACES Nguyễn Tiến Đàm1, Cao Đức Thiện2, Hoàng Trọng Nho3, Nguyễn Việt Anh4,* TÓM TẮT Với phát triển cơng nghệ đại, máy móc, robot tạo phục vụ đời sống người, điều đồng nghĩa với việc người ngày lười vận động Những máy tập thể dục mục đích giúp người cải thiện tình trạng sức khỏe, với kết cấu có bánh đà quay quanh trục, ta tận dụng sinh từ lượng người tạo chuyển hóa chúng thành điện có ích Năng lượng điện sinh đáp ứng với phụ tải không lớn thiết bị chiếu sáng sạc điện thoại Nghiên cứu kết hợp hoàn hảo việc tận dụng người chuyển hóa thành điện hữu ích phương pháp theo dõi, khuyến khích người tập thể dục thường xuyên giúp cải thiện sức khỏe sống đại Từ khóa: Máy tập tạo điện, Xe đạp tạo điện, Năng lượng tái tạo, Máy phát điện bàn đạp ABSTRACT With the development of modern technology, machines and robots are created to serve human, but it also means that people are increasingly lazy to exercise Exercise equipments help people improve their health Besides, with flywheel-like structures revolving around an axis, we can take advantage of the power generated by human energy transfer them into useful electricity The generated electrical energy can provide to loads not so large as lighting devices and charging phones Research is the perfect combination of utilizing human energy to transform it into useful electricity as well as monitoring methods, encouraging people to exercise regularly to improve health in modern life Keywords: Exercise Equipment Generator, Bicycle Generator, Renewable Energy, Pedal Power Generator Lớp TĐH - K11, Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Lớp TĐH - K11, Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Lớp Điện - K11, Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội * Email: anhnguyen.haui@gmail.com GIỚI THIỆU Thế giới kho lượng Chúng ta biết lượng tạo khơng bị phá hủy chuyển đổi từ dạng sang dạng 70 Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 9.2019 khác Nhưng lãng phí tài ngun tạo lượng thể chúng vơ hạn Nếu làm tái sử dụng lượng mà lãng phí, giúp ích cho vấn đề khan lượng Con người tạo khoảng 150W lượng xe đạp Tuy nhiên, sức mạnh bị lãng phí mà khơng sử dụng Nếu sử dụng lượng này, cung cấp lượng cho nhiều thiết bị điện, điện tử Một máy phát điện máy phát điện xoay chiều sử dụng để thu lượng tạo người lái xe đạp xe Chúng ta sạc điện thoại di động thiết bị chiếu sáng nhỏ với nguồn điện Trong số tháng năm 2011 [1] IEEE, nghiên cứu phân tích chi tiết sản xuất lượng bàn đạp, việc sử dụng, tính khả thi kinh tế trình bày Năng lượng tạo từ xe đạp tập thể dục sử dụng phòng tập thể dục máy phát nhỏ Bài báo [2] cho thấy thử nghiệm xe đạp tập thể dục cho thấy 75W cơng suất tạo người lái trung bình tốc độ đường khung thời gian Người ta thấy tốc độ 20km/h, đạt 200W cho thời gian ngắn Các thiết bị cung cấp lượng, tiêu thụ lượng nhỏ, bao gồm radio VHF / UHF, máy tính xách tay, âm nổi, đèn huỳnh quang hiệu cao cho phép ví dụ 200W để chặng đường dài (bóng đèn huỳnh quang 25W điển hình, thay cho 100W bóng đèn sợi đốt, kéo dài với công suất trị giá 200W) cuối đèn LED (Phát sáng Điốt) chí cịn hiệu kéo dài ngày với công suất trị giá 200W (một vài phút đạp đủ để tạo ánh sáng) Nơi hoàn hảo để áp dụng máy phát điện chạy xe đạp tập thể dục câu lạc thể dục, nơi thường vài xe đạp có người tập Ngồi vấn đề tận dụng chuyển hóa người thành điện Người tập thể dục mô hình quan tâm đến thơng số liên quan đến sức khỏe như: quãng đường đạp được, số calo đốt cháy được, huyết áp,… Như việc có hệ SCIENCE - TECHNOLOGY thống xử lí hiển thị thông số, gửi liệu thiết bị thơng người sử dụng ưu điểm lớn làm người quan tâm đến sức khỏe đồng thời điện tạo dồi CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Tổng quan mơ hình Hình Mơ hình máy tập tạo điện Mơ hình hoạt động dựa nguồn lượng học cung cấp người quay trục, với tốc độ góc (ωhuman) mô-men xoắn tương ứng (Thuman) Thông thường, cần có hệ thống truyền học để điều chỉnh biến thành biến cần thiết tạo (ωgenerator Tgenerator) Sau đó, lượng học biến thành lượng điện máy phát điện (Generator Pout) Cuối cùng, Generator Pout chuyển đổi qua mạch điện tử cơng suất với mục đích lưu trữ (Pin-Storage) Cuối điện cấp vào phụ tải yêu cầu khiển khối đầu truyền liệu theo dõi sức khỏe cho người sử dụng máy tập thể dục Encoder: Đo tốc độ vòng quay bánh xe để chuyển đổi thơng số tính tốn liên quan Khối Internet có chức lấy thời gian thực internet để cài đặt thời gian bật tắt phụ tải, đồng thời việc bật tắt phụ tải điều khiển điện thoại người quản lý thơng q khối Internet Mơ hình thông qua thiết bị quét vân tay đưa thông tin cá nhân liệu theo dõi sức khỏe giúp người đạp theo dõi tình trạng sức khỏe dễ dàng Khối hiển thị: Hiển thị thông số liên quan đến vận động hay tình trạng sức khỏe người đạp như: số quãng đường được, số Calo đốt cháy tương đương,… Khối đầu ra: Nhận tín hiệu điều khiển để cung cấp điện cho phụ tải 2.2 Phương pháp thực 2.2.1 Ứng dụng phần mềm Auto CAD Auto CAD phần mềm chuyên dụng để thiết kế xây dựng mơ hình 2D, 3D Sau tham khảo kết cấu máy tập thơng dụng, Auto CAD cơng cụ hữu ích để thiết kế khung máy tập cho tối ưu diện tích tối ưu đặt khối điều khiển hiển thị lên mơ hình 2.1.2 Xây dựng mơ hình ứng dụng theo dõi sức khỏe điều khiển phụ tải Hình Khung mơ hình thiết kế 2.2.2 Ứng dụng phần mềm Altium Designer Altium designer phần mềm chuyên ngành sử dụng thiết kế mạch điện tử Đây công cụ giúp thiết kế board mạch ứng dụng cho mô hình Hình Sơ đồ khối mơ hình ứng dụng theo dõi sức khỏe điều khiển phụ tải Chức khối chính: Sau người tập đạp quay trục tác động lực vào máy phát điện Điện đưa qua chuyển đổi vào Ắc quy để lưu trữ điện Khối vi điều khiển: Nhận tín hiệu thơng qua Internet (Wifi) kết nối với điện thoại thông minh để tác động điều Hình Thiết kế khối điều khiển Altium Designer 2.2.3 Lập trình cho khối điều khiển hiển thị // Gui du lieu len severs void sent_data1() { Số 9.2019 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 71 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ //real_last_value_save ; calories if (!client.connect("maker.ifttt.com", 80)) { Serial.println(F("Connection failed")); return; } Serial.println(F("Connected!")); // Send HTTP request String sufix = " HTTP/1.1"; String b = String(button1.numberKeyPresses / 1600 * 1.5); String c = String(calories); String a = "GET https://maker.ifttt.com/trigger/fbchat/with/key/dz_0EAp6p GiE4DAvPiJ1DG/?value1=" + b + "&value2=" + c ; client.println(a); //client.println(("GET https://maker.ifttt.com/trigger/homefeed/with/key/dz_0EA p6pGiE4DAvPiJ1DG/?value1=thienlccd HTTP/1.1")); client.println(F("Host: maker.ifttt.com")); client.println(F("Connection: close")); if (client.println() == 0) { Serial.println(F("Failed to send request")); return; } char status[32] = {0}; client.readBytesUntil('\r', status, sizeof(status)); if (strcmp(status, "HTTP/1.1 200 OK") != 0) { Serial.print(F("Unexpected response: ")); Serial.println(status); return; } client.stop(); } KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Hình Mơ hình sau hồn thành Về phần tạo điện đầu ra, dựa theo tính tốn thực nghiệp nhóm nghiên cứu với đối tượng: Sinh viên đại học độ tuổi từ 18 đên 24, giảng viên tuổi từ 28 đến 40 Kết lấy trung bình từ đối tượng vận tốc đạp trung bình sử dụng máy tập 15km/h Tính tốn theo phần cứng máy tập, sau 1h sử dụng máy tập tạo khoảng 1,5kWh Ước tính, với 30 phút đạp xe liên tục, nguồn điện tạo đủ dùng để thắp 72 Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 9.2019 sáng cho bóng đèn LED (50W) vịng 10 Với đạp xe, bình ắc quy sạc đầy, đủ thắp sáng bóng đèn LED(50W) gần ngày, chí dùng quạt, xem tivi Lưu ý sau - năm, cần thay ắc quy để tăng hiệu sử dụng Về phần ứng dụng mơ hình nhằm theo dõi sức khỏe người sử dụng, hình thể lên hình số thời điểm sử dụng máy tập Hình Màn hình hiển thị số vận tốc quảng đường thực Hình kết trả tài khoản Messenger người sử dụng đăng kí trước Hình Kết trả Messenger KẾT LUẬN Nghiên cứu, tính tốn xây dựng mơ hình tập thể dục Máy phát điện tạo nguồn cung cấp cho sạc điện thoại chiếu sáng nơi cơng cộng bước đầu hồn thiện đáp ứng yêu cầu đặt Qua nghiên cứu thực tế thiết bị phát triển, nhóm tác giả nhận thấy thiết bị hữu ích sống ngày, nâng cao sức khỏe, tận dụng nguồn lượng tạo Nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu, đổi nâng cấp để sản phẩm tối ưu, với giá thành rẻ để đáp ứng đa số nhu cầu người sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tom Gibson, 2011 These Exercise Machines Turn Sweat into Electricity IEEE Spectrum [2] R Strzelecki, M Jarnut, G Benysek, 2007 Exercise bike powered electric generator for fitness club appliances IEEE Spectrum, 2-5 [3] L Gambarota Exercisers & Equipments, Motor Gym Available: http://www.motorwavegroup.com/Motorgym/