В холодное время года прогрев конечностей имеет большое значение как физиологически, так и психологически. Всем известная поговорка гласит: "Держи голову в холоде, а ноги в тепле! ". С физиологической точки зрения помимо того, что стопы находятся далеко от сердца и, соответственно, кровоток меньше согревает конечности, они имеют ещё и множество рецепторов. Нервные окончания которых непосредственно связаны с жизнедеятельностью организма. Например, я сталкивался с таким эффектом, когда чувство похолодания ног сразу же отражается на слизистую оболочку носа. Появляется насморк с лёгким ощущением простуды. Оказывается, этому явлению есть научное объяснение. Специальные рецепторы слизистой оболочки органов дыхания взаимосвязаны с подошвой стопы и, как следствие, сразу же реагируют на похолодание. Не говоря уже о том, что на стопах ног находится целая карта рефлексогенных зон, которые взаимодействуют с органами человека.
Ну а с психологической стороны всё и так понятно. Поднятие настроения в холодный период за счёт прогревания стопы ног отражается на работоспособности, а также на самочувствие в целом. При долгом пребывании на морозе например, для рыбаков, охотников или из-за других особенностей профессии согреть стопы поможет не стопка "крепкого напитка", а вот такие простые в изготовлении электрические нагреватели для ног.
Недавно читал научную статью про то, что бессонница взаимосвязана с холодными ногами. Известно, что для создания условий хорошего сна необходимо снизить немного температуру в верхней части тела. Таким образом, за счёт прогревания ступней, например, надевая на ночь тёплые носки, кровоток распределяется, и, как следствие, сказывается на продолжительность и качество сна.
Мой дед был сапожником, и с самых ранних лет он обучал меня этому ремеслу. Помню, в детстве изготовил себе шило, а дедушка научил меня им шить. Поэтому эти навыки мне пригодились, в какой-то степени, для изготовления электрических стелек. Конечно, сейчас уже не используют такие качественные материалы, как в былые времена. Исходя из этого, советую изготовить своими руками подобные стельки с подогревом и не рисковать, покупая их в интернет-магазинах. Помимо того, что вы можете сделать их из добротных материалов, мощность таких самодельных стелек можно задавать какую пожелаете. Вот бы удивился мой дедуля, узнав, что обувь может быть "электронной"! А ещё больше он бы удивился, узнав, что стало со мной и с нашим миром).
Для реализации этого проекта понадобятся следующие материалы и инструменты:
Материалы:
- нихромовый многожильный нагревательный провод (NiCr серии) - 0,5mm; или одножильный нихромовый; или углеродный (карбоновый) кабель;
- литий-ионный аккумулятор (Power Bank) - 12V/3-10A;
- скотч бумажный;
- электрические провода и разъёмы;
- картонная бумага для основы подошвы;
- мех или войлочные стельки;
- клей (мебельный) двухкомпонентный с активатором;
- и другие расходники (термоусадочная трубка, скотч, и.т.д.).
Дополнительные материалы (по желанию):
- термостат (12V);
- кнопочные переключатели;
- штекер автомобильный для прикуривателя 12V;
- фольга;
- корпус для аккумуляторов - пластмассовый (или любой другой подходящий по размерам).
Инструменты:
- паяльник и расходники к нему (ортофосфорная кислота для пайки);
- мультиметр;
- штангенциркуль, рулетка;
- ножницы/нож монтажный;
- кусачки, плоскогубцы и другой инструмент.
Сейчас таких стелек с подогревом можно купить везде. Существует множество модификаций, где нагревательные элементы размещаются в стельках либо в самой подошве обуви. Новейшие нагреватели для таких целей изготавливаются из пластин на графеновой основе. Аккумуляторная батарея, как и электронное беспроводное управление, также могут быть встроены непосредственно в обувь.
Но некоторое время назад, когда я их создавал, они встречались редко. По специфике своего бизнеса приходилось работать и в производственном цехе, а также выезжать по делам. В зимнее время цех у нас долго прогревался, а бетонные полы оставались постоянно холодными.
Изначально стояла задача сделать стельки универсальными. Первым делом я их рассчитал так, чтобы можно было подавать на них напряжение в 12 В. То есть, если вы находитесь в пути, их можно питать аккумуляторами (Power Bank), который можно разместить в кармане или на ремне/ремешке. А если вы садитесь в машину, то их можно подключить к стандартной бортовой розетке на 12 В.
Кстати, пока машина прогревалась в зимнее время, это мне очень помогало. А когда уже начинало жечь, я переводил их нажатием кнопки на меньшую мощность нагрева. Приехав на работу или находясь в каком-нибудь постоянном месте - например, в офисе можно подключить стельки к маломощному блоку питания на ток, рассчитанный не менее 2 А. Для этого можно использовать тот же автомобильный штекер для прикуривателя. Или применить два отдельных провода: один автомобильный, другой - со стандартным разъемом (jack) на 5,5.
Воспользовавшись готовыми войлочными стельками под ваш размер обуви, нужно перевести контур стелек на картонную заготовку. Для этих целей подойдёт тонкий и плотный картон от ненужных коробок. Так же необязательно покупать новые войлочные стельки, а использовать старые от вашей обуви. Обрисовав по контуру маркером или карандашом будущие картонные стельки, их нужно обрезать по периметру с помощью ножниц или монтажного ножа.
По желанию на картонные заготовки можно наклеить фольгу в качестве отражателя инфракрасных лучей от нагревательного провода.
Алюминиевая фольга повысит теплоотдачу в сторону ступни и таким образом будет меньше теплопотерь. Для того чтобы фольга не изнашивалась, я использовал малярный скотч, который заклеил сверху.
Теперь на картонную часть стельки нужно разместить нихромовую проволоку и закрепить её клеем. Я использовал двухкомпонентный клей. С ним удобнее работать. Сперва наносится клей и размещается провод, а после этого с помощью спрея активатор фиксирует его. Также можно использовать и любой другой клей, который выдержит температуру нагрева нихрома. Термо клеевой пистолет в этом случае не подойдёт.
Далее следует подключить нихромовый провод стельки к штекерному соединению для удобства пользования устройством. Для этого следует припаять провода, идущие от коннектора, используя для этих целей паяльную кислоту (ортофосфорную). Также можно воспользоваться обжимными гильзами подходящего диаметра.
Дополнительно я бы посоветовал закрепить провода с помощью нитки и иголки или небольшими отрезками провода. Это мера предотвратит сползание проводов и, соответственно, короткое замыкание между ними. Разместив в виде серпантина нихромовый провод на стельке, я разделил его на две отдельные части. Таким образом можно включать отдельно верхнюю (14,5 Ом=9.93W) или нижнею (6,5 Ом=22.15W) части подошвы. Я испытывал эту функцию для более быстрого разогрева подошвы, подключая сперва верхнюю часть, а через какое-то время подключал обогрев для всей стельки. Эта функция усложняет всю конструкцию дополнительными проводами и выключателями, поэтому вам её повторять необязательно.
Разделение нужно делать дополнительным выводом проводника посередине. При этом разрезать проводник необязательно, можно его просто согнуть посередине и припаять провода, которые пойдут на аккумулятор. Общую длину нихрома можно определить опытным путём. Всё зависит от сопротивления того провода, который вы найдёте. Также зависит от напряжения аккумуляторов, которые будете использовать. Общее сопротивление проводника стельки у меня вышло в районе 20-21 Ом. Это означает, что мощность нагрева одной ступни примерно равен около 7 Вт (6,85W). Как видно на фото, при испытаниях ток потребления цепи для нагревания двух стелек примерно составляет 1-1,15 А при напряжении 11,5-12 В. В процессе эксплуатации напряжение падает, соответственно, падает и мощность нагрева. Поэтому на аккумуляторной батареи должна присутствовать плата защиты, для того чтобы предотвратить полный разряд и выход из строя аккумуляторов.
Температура прогрева таких стелек достигает примерно 45-55℃. Практические испытания в зимний период показали, что этого больше, чем достаточно. Через какое-то время нагрев приходилось выключать. В ходе испытаний я попробовал подключить термостат для поддержания определённой заданной температуры. Это также усложняет конструкцию, поэтому я посчитал, целесообразнее управлять нагрузкой вручную. Но в определённых условиях, если долго находиться на холоде, кому-то эта функция будет полезной. В таком случае стандартный китайский термостат можно доработать, убрав реле подключения нагрузки и установить вместо него ключ на полевом транзисторе, то есть твердотельное реле.
Дополнительно в своей конструкции пришлось усовершенствовать подключение проводов к стельке. Из-за того, что в ходе эксплуатации постоянно рвались провода, мне пришлось сделать небольшую доработку. Я припаял дополнительную пружину между проводниками с целью уменьшения жесткости крепления. В какой-то степени это помогло, но в итоге самым простым решением оказалось использования более лёгких в изъятие разъёмов.
Таким образом, коннектор сам выходит при растягивании проводов. В начале для подключения стелек с подогревом я использовал аккумуляторы формата АА. Но из-за небольшой ёмкости (2500 мА) в дальнейшем перешёл на самодельный "powerbank" из старых литий-ионных аккумуляторов (11-12А).
Из-за неудобства размещения проводников через одежду предпочтительнее будет использовать плоские литий-полимерные аккумуляторы, разместив их непосредственно на обувь. Также практика показала, что из-за высокой температуры происходит расхождение картонной части стельки с меховой.
Поэтому при повторении самоделки советую дополнительно заклеить их каким-нибудь герметиком, выдерживающий высокие температуры, например, автомобильным. Также, если обувь позволяет, дополнительные войлочные стельки, расположенные под электрические, не помешают.
Ещё одна функция этих стелек в том, что нагреватель позволяет использовать его высокую температуру для просушки вашей обуви. Это избавит и предотвратит появление и развитие бактерий и микробов, не говоря уже о грибковых заболеваниях, которые очень любят влажную среду на наших ногах.
Желаю вам не мёрзнуть и берегите свои конечности! "Держи голову в холоде, живот в голоде, а ноги - в тепле".
Много всего интересного найдёте, если подпишитесь на: мой телеграм-канал
Креативности и полезных самоделок! С уважением, FLOMASTER.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
