Thế hệ tiếp theo của các dụng cụ di động có thể được cấp điện bởi một nguồn ít ai nghĩ tới: chính bạn! Hai dụng cụ mới lắp vừa bên trong đế giày của bạn có thể khai thác năng lượng từ sự chuyển động của bạn khi bạn bước đi hoặc chạy nhảy, và rồi sử dụng năng lượng đó để cấp điện cho các bộ cảm biến hoặc các dụng cụ điện tử khác.
Những dụng cụ này một ngày nào đó có thể sẽ được sử dụng để chế tạo những thiết bị di động không cần cắm vào nguồn sạc, theo các nhà nghiên cứu phát triển chúng ở Đức.
Một dụng cụ, “máy thu sốc”, phát điện khi gót giày của bạn chạm đất. Dụng cụ kia, được đặt tên là “máu thu nhún”, phát điện khi chân bạn nhún nhảy lúc bạn đi lại hoặc chạy. Hai máy có thể được nối kết với các dụng cụ điện tử bên trong giày của bạn theo dõi các thông tin đại loại như tốc độ, chuyển động và nhiệt độ.
Dụng cụ khai thác năng lượng này được gắn bên trong một chiếc giày đế mềm, nhưng những dụng cụ giống như vậy cũng có thể gắn bên trong gót giày để khai thác năng lượng khi một người đi lại hoặc chạy nhảy. Ảnh: Kelvis Ylli/IOP Publishing
“Cả hai dụng cụ được xây dựng trên cùng một nguyên lí – sự cảm ứng điện từ,” phát biểu của Klevis Ylli, một nghiên cứu sinh tại Viện Vi chế tạo và Công nghệ thông tin Hahn-Schickard-Gesellschaft ở Đức, tác giả đứng tên đầu của bài báo công bố hai dụng cụ khai thác năng lượng mới trên.
Mỗi dụng cụ gồm các cuộn dây và các chồng nam châm. Khi người mang dụng cụ đi lại hoặc chạy, các nam châm chuyển động qua cuộn dây, làm cho từ trường bên trong cuộn dây biến thiên. Từ trường biến thiên này tạo ra một điện áp, hay điện tích, bên trong dây dẫn, và điện áp này có thể được khai thác để cấp điện cho bất kì d điện tử nào tích hợp trong chiếc giày.
Máy thu nhún – dài khoảng 70 mm, rộng chưa tới 19,5 mm và cao 15 mm – ban đầu được phát triển để cấp điện cho đôi giày tự buộc. Dụng cụ lắp vào bên trong đế gót giày và cân nặng chưa tới 25 gram, nghĩa là người mang khó để ý sự hiện diện của nó khi họ chạy nhảy. Máy thu sốc thì hơn lớn hơn, và cân nặng khoảng 150 gram và được phát triển cho một ứng dụng khác – cấp điện cho một hệ thống định vị trong nhà.
Các hệ thống định vị trong nhà là một giải pháp thay thế cho các hệ thống định vị vệ tinh GPS vốn không phải lúc nào cũng hoạt động bên trong các tòa nhà hay các khu dân cư đông đúc. Được sử dụng bởi lính chữa cháy và lính quân đội, các hệ thống định vị trong nhà này thường khai thác các bộ cảm biến để thu thập thông tin về vị trí của một người và sau đó truyền không dây dữ liệu này đến một máy chủ.
“Đối với hệ thống định vị trong nhà, có các bộ cảm biến (gia tốc kế) bên trong chiếc giày xác định bạn đang di chuyển bao nhanh, gia tốc và góc mà chân bạn đã đi. Và từ dữ liệu này, hệ thống có thể tính ra quãng đường mà bạn đã đi,” Ylli nói. Một cục pin nhỏ, cũng bố trí bên trong chiếc giày, được cấp điện bởi máy thu sốc, và giữ cho những bộ cảm biến này chạy đều.
Trong những thử nghiệm mới đây, Ylli và các đồng sự của ông kết nối hai máy thu với một bộ cảm biến nhiệt độ gắn bên trong chiếc giày để nghiên cứu một người tình nguyện đang đi lại trên đường. Các nhà nghiên cứu tìm thấy việc đi lại của người đó phát ra đủ điện năng để cấp cho bộ cảm biến nhiệt độ cũng như một máy truyền không dây bên trong chiếc giày gửi số liệu nhiệt độ từ bộ cảm biến sang một điện thoại thông minh.
Trong tương lai, một bố trí tương tự có thể được sử dụng để truyền số liệu từ các gia tốc kế gắn trong chiếc giày sang một điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng, Ylli nói. Kiểu “giày thông minh” tự sạc điện như vậy sẽ hoạt động giống như máy theo dõi sức khỏe, theo dõi từng bước bạn đi, cũng như quãng đường và tốc độ.
“Nếu bạn quan sát kĩ môi trường khoa học, bạn sẽ thấy có nhiều người đang nghiên cứu những loại máy thu như thế này dành cho giày. Tôi nghĩ người ta có phần nào hứng thú với nó, và người ta đặt nhiều hi vọng rằng các máy thu sẽ tốt hơn từng ngày và sẽ khả thi để cấp điện cho các dụng cụ,” Ylli nói.
Trước mắt, Ylli cho biết, ông và các đồng sự sẽ tối ưu hóa các máy thu của họ để tận dụng nhiều năng lượng hơn từ bước đi của con người. Một bài báo tổng kết nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Smart Materials and Structures, số ra ngyaf 14/1/2015.
Nguồn: LiveScience
