Стельки с подогревом

С приходом настоящих холодов каждый думает о том, как чувствовать себя комфортно в таких, не комфортных условиях. Из-за того, что зимы иногда бывают достаточно суровые, каждый хочет утеплиться основательно. Иногда теплых, классических вещей не хватает и дело доходит до таких мелочей, казалось бы, как стельки. Стельки с подогревом значительно улучшат ощущение комфорта, а также защитят от различных простудных заболеваний.

Нужны ли рыболову стельки с подогревом?

Кому-кому, а рыболовам стельки с подогревом необходимы, поскольку они проводят зимой на улице практически целый световой день. Стельки с подогревом позволят забыть о жгучем холоде и чувствовать себя комфортно даже в самых суровых условиях. Очень важно иметь теплые стельки, когда рыбалка осуществляется в заброд, даже в летнее время. Находясь долго в воде, ступни ног замерзают до такой степени, что перестают сгибаться. Конечно, можно на ноги одеть еще одни носки, но применение стелек с подогревом – это лучший вариант.

Если ноги промерзнут зимой, то легко заболеть, даже, если на холоде было проведено не так много времени. Применение стелек с подогревом позволит создать между подошвой и стопой подогреваемое пространство, что не позволит получить дозу переохлаждения. А это означает, что организм рыболова останется здоровым, без простуды.

Как работают стельки с подогревом?

Многих интересует принцип работы стелек с подогревом. Как же все – таки они работают?

Устройство стельки достаточно простое: в полой ее части располагается грелка вкладыш. Она выполнена из такого материала, что ноги могут находиться в тепле несколько часов. Передняя часть выполнена из перфорированного материала, который способствует быстрому согреванию пальцев ног. Нижняя часть сконструирована таким образом, что тепло равномерно распределяется по всей стопе.

На рынке можно встретить не качественный товар, который не отвечает заявленным функциям. В связи с этим, нужно знать, по каким критериям выбираются стельки и какого производителя.

Выбор стелек с подогревом

Выбирая стельки с подогревом, следует обращать внимание на следующие детали:

1. Принцип работы изделия, основанная на химической реакции. Как правило, они одноразовые и это основной их недостаток. Перед применением, со стелек снимается верхний слой, что и приводит к началу химической реакции. Срок действия такой стельки – не больше 4-х часов. Достоинство – это простота устройства, низкая цена, а значит – доступность.
2. Принцип работы на основе встроенного нагревательного элемента, работающего от низковольтного источника. Подобный тип стелек считается наиболее безопасным, тем более, что их можно использовать длительное время. Устройство занимает мало места, благодаря тонкой конструкции. Модель абсолютно безопасная для человека. Кроме этого, регулируется температура подогрева.

Конструктивное исполнение

Стельки с подогревом бывают:

Беспроводные

Что свидетельствует о техническом прогрессе, который с проецировался даже на стельки. Конструкция проста и не имеет проводов, что и интересует многих потенциальных клиентов. Управляется стелька с помощью выносного дистанционного пульта. Устройство в своей конструкции имеет не большой аккумулятор.

Достоинства подобных моделей:

• Возможно применение с любым типом обуви.
• Срок годности порядка 3-х лет, хотя многое зависит от интенсивности эксплуатации.
• Возможность регулировки температурных режимов.

Стельки с проводами

Отличаются тем, что имеют выносной блок управления, соединенный с обогревателем с помощью проводов. Стелька проводом так же соединяется и с аккумулятором. В качестве источника питания возможно использование обычных пальчиковых батареек.

Достоинства подобных моделей:

• На вид, это обычная стелька, которая может подойти к любой обуви.
• Возможность быстрой замены аккумулятора, что позволяет дольше подогревать ступни ног.
• Благодаря простоте конструкции, стельку можно подобрать под любой размер обуви.

Стельки с подогревом абсолютно безопасные и в случае их намокания, их достаточно просто просушить.

Цены на стельки с подогревом

Цены могут быть разными, в зависимости от производителя, а приобрести их можно либо в супермаркете, либо в Интернет-магазине.

Фирмы производители стелек с подогревом

Стельки с подогревом ThermaCELL

Это современное беспроводное изделие, работающее на литий-ионном аккумуляторе. Подогревает ноги в течение 5-ти часов, после чего нужно заряжать аккумулятор и использовать снова. Работает от выносного пульта, который управляет тремя режимами работы. Рассчитано изделие на работу до 3000 часов.

Стельки с подогревом Blazewear

Эта разработка подходит для различных видов обуви и прекрасно держит тепло. Внутри стельки расположена карбоновая пластина, а нагрев происходит от источника инфракрасного излучения. Нагревательный элемент находится в верхней части стельки. Пульт управления можно закрепить на голени или на верхней стороне обуви. Работает устройство от батареек, а заряд контролируется на блоке управления.

Стельки с подогревом DiClime

В устройство входит аккумулятор, который крепится на голени. Работает по принципу источника инфракрасного излучения. В комплект устройства так же входит датчик, который весьма экономно использует емкость аккумулятора.

Сделать стельки с подогревом своими руками

Очень важно зимой чувствовать, что тебя окружает тепло. Особенно, это актуально для рыболовов, которые целый день находятся на морозе. Если ноги находятся в тепле и не замерзают, то и все тело чувствует себя комфортно. Как правило, в первую очередь всегда замерзают ноги, после чего все тело начинает чувствовать дискомфорт.

Самый лучший вариант – это стельки с подогревом. При этом, стоит отметить, что покупка заводского изделия – это дорогое удовольствие, хотя выбор огромный. Не стоит отчаиваться, потому, как их можно сделать своими руками.

Для этого следует запастись такими элементами:

• Войлочные стельки и нихромовая проволока 60 см.
• Провод МГТФ 0,2 мм 2 , около 3-х метров.
• Батареечный отсек на 4 батарейки – 2 штуки.
• Трехпозиционный переключатель – 2 штуки.
• Мини-разъем – 2 штуки (розетка + штекер).
• Обжимная гильза 0,2 мм 2 – 4 штуки.
• Термоусадочная трубка – 1 м.
• Липучки.
• Клей.

Если все элементы подготовлены, то можно приступать к самостоятельному изготовлению подобного полезного приспособления. Для подогрева здесь используется нихромовая тонкая проволока. Работает устройство от нескольких батареек, емкости которых хватает на несколько часов беспрерывной работы.

Когда устройство будет работать, то нихром будет горячим, но паниковать не следует. Перед началом монтажа нихромовой нити, ее следует испытать на нагрев, подключив к источнику питания. Если проволока будет сильно нагреваться, то ее можно удлинить, а если слабо, то укоротить. В любом случае, даже самого незначительного нагрева хватит, чтобы ноги не замерзли. Средний ток потребления от 2-х батареек должен равняться примерно 270 мА. В таком случае, легко подобрать емкость источника питания, который обеспечит комфорт для ног на протяжении всего дня.

К нихрому следует закрепить провод МГТФ с помощью обжимных гильз. Гильза одевается на нихром, после чего сюда же вставляется зачищенный конец провода. Обжим можно осуществить с помощью плоскогубцев. Длина провода берется с запасом. После окончательной сборки устройства лишний провод будет удален.

Здесь самый ответственный момент – это правильно уложить нагревательный элемент (нихром). При этом, следует помнить, что первыми всегда замерзают пальцы, поэтому нагревательный элемент следует аккуратно закрепить по всему периметру стельки, а особенно в ее носовой части. Провод МГТФ крепится к стельке сбоку, после чего на него натягивается термоусадочная трубка. Ну, и наконец, провод припаивается к мини-разъему. Стельки готовые, поэтому можно начинать монтаж батарейного отсека. Одна ячейка отсека должна служить для расположения в нем второй части мини-разъема, а также трехпозиционного переключателя. Все соединения тщательно пропаиваются и заливаются горячим клеем. С обратной стороны необходимо просверлить пару отверстий для крепления липучек. Вот и все, самодельные стельки с подогревом готовые к употреблению.

Без тепла, тем более в зимнее время, да еще и на рыбалке, продержаться целый день очень тяжело, особенно при сильных морозах. Если ноги постоянно будут находиться в тепле, то согреть тело совсем не проблема и стельки с подогревом помогут в этом.

Стельки с подогревом: обзор с замахом на диссертацию

Содержание

Помнится, в прошлом обзоре (это были рукавицы с подогревом) я упоминал, что ко мне уже едут стельки с подогревом.

Так вот: они довольно быстро доехали (за 2 недели), и сейчас Вашему вниманию будет представлен обзор сих высокотехнологичных изделий. 🙂

Точнее, хотелось бы видеть здесь что-то высокотехнологичное с автоматикой, термостабилизацией и т.п., но не сбылось.

Тем не менее, научный подход к анализу этих изделий будет присутствовать во всей красе, включая расчёты и методические рекомендации.

Впрочем, обо всём по порядку.

Так выглядит рекламная картинка этих стелек:

Стельки продаются в двух градациях размеров: с 35 по 40 и с 41 по 46 (EU).

Купить можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату обзора — $6.7 за размер 35-40 и $7 за размер 41-46; на странице продавца могут быть купоны или промокоды на доллар (а могут и не быть, но внимательно посмотреть надо). Цена может меняться; если у других продавцов будут дешевле, то тоже можно брать — товар одинаковый.

Комплект поставки состоит из собственно стелек и USB-кабеля.

Материал стелек — синтетический, предположительно, пористая резина (на ощупь стельки мягкие).

С одной из сторон на эту резину наклеена грубая материя (на которую нанесена разметка для выреза под размер, это — нижняя сторона), а с другой стороны – материя мягкая и бархатистая (это — верхняя сторона стелек).

Так выглядят стельки с нижней стороны (где разметка):

С обратной (верхней) стороны стелек ничего нет:

Кабель для подачи питания выходит из средней части стельки:

В месте выхода кабеля видно, что стельки состоят из двух половинок, склеенных между собой.

Клей — липкий, «невысыхающего» типа, как на изоленте.

Из этого проистекает, что половинки стелек потенциально могут расслаиваться и смещаться друг относительно друга; особенно при нагреве, совмещённом с физической нагрузкой.

А посему целесообразно дополнительно скрепить половинки нитками по краям в нескольких местах, особенно — вблизи выхода кабеля (что и было сделано).

Через щель рядом с выходом кабеля между частями стельки был виден нагревательный элемент в обрамлении из светлой ткани. Подходящие по форме и размеру нагревательные элементы можно найти и отдельно на Алиэкспресс, например, здесь.

Выглядят подобного рода нагревательные элементы так (картинка с Алиэкспресс):

Так что желающие заняться рукоделием могут себе соорудить и другие устройства для подогрева разных частей тела (не забываем об электробезопасности. ).

Кабели, выходящие из стелек, имеют длину 13.5 см и оканчиваются цилиндрическими разъёмами:

На следующем фото — кабель для подключения стелек к power bank (пауэрбанку):

Этот кабель и стал главным техническим разочарованием (не в смысле плохого качества, а в смысле технической примитивности).

Если, например, на кабеле для рукавиц был сенсорный (!) выключатель, то здесь нет вообще никакого: ни сенсорного, ни механического! Включить или выключить стельки можно, только подключив USB-разъём к пауэрбанку или вытащив его.

Кабель для подключения стелек — довольно длинный (145 см).

Он состоит из сдвоенных проводников с тонкой продольной перемычкой между ними; так что проводники кабеля, идущие к разным стелькам, можно разделить друг от друга на любую желаемую длину.

Чтобы после определения оптимальной точки разделения проводников они не продолжили расползаться дальше, желательно точку раздела как-то зафиксировать (например, плотно обмотать несколькими витками жесткого провода).

Оканчивается кабель ответными частями к цилиндрическим разъёмам на стельках:

Наиболее удобным при эксплуатации оказалось пропустить кабель к стелькам не снаружи, а внутри штанов.

Если же пустить кабель снаружи, то это будет не удобно; да и вообще его тогда можно будет легко порвать, зацепившись за какое-либо препятствие.

Практические испытания стелек с подогревом

Начнём со скучных технических измерений и расчётов.

Первым делом было замерено потребление тока от пауэрбанка с напряжением выхода 5 В.

Оно составило почти точно 1.6 Ампера, что очень мило. Это означает, что эти стельки с подогревом можно запитать от любого стандартного пауэрбанка с током выхода в 2 Ампера, коих в продаже — хоть пруд пруди.

Во время этого же эксперимента было определено, что подогреваются стельки в районе пальцев (кроме кончиков) и посередине стельки; пятка остаётся без подогрева.

Полевые испытания показали, что недостатком это не является.

Затем было замерено сопротивление нагревательного элемента стельки со стороны собственного цилиндрического разъёма (а не со стороны USB-разъёма «длинного» кабеля).

Оно составило 5.3 Ом.

Сопротивление соединительного кабеля (до одной стельки) составило 0.95 Ом.

Не могу сказать, чтобы эти цифры порадовали. Из них можно подсчитать КПД системы «стельки + кабель».

Кпд составляет 5.3/(5.3 + 0.95) = 0.848 (

А мощность, получаемая одной стелькой, составит при питании от источника 5 Вольт (пауэрбанка) I*U = I^2*R = (5 V / 6.25 Ohm)^2 * 5.3 Ohm = 3.382 Вт.

Мощность в стельке получается, прямо скажем, не очень большой.

А ведь ещё надо учесть, что эта мощность распределяется в двух направлениях: в сторону ноги и в сторону подошвы ботинка (сапога).

Если допустить, что мощность распределяется пополам (в одну и другую сторону), то ноге от стельки достанутся только 1.7 Ватта. Улучшить эту величину можно, если под стельку с подогревом положить ещё обычную стельку (чтобы не греть зазря подошву ботинка (сапога). Что и было сделано для увеличения эффективности нагрева.

Теперь — в путь!

Лично мне эти стельки потребовались для согрева ступней во время катания на велосипеде; именно в этом качестве они и проверялись при полевых испытаниях .

Первое испытание — сравнительное: сравниваем ощущения ноги с подогревом и ноги без подогрева.

Температура — минус 5 градусов, время в пути на велосипеде — 1.5 часа, стельки вложены в типовые зимние сапоги.

В принципе, если при такой температуре крутить педали достаточно интенсивно, то ноги и без подогрева не замерзают.

Но здесь испытания показали, что ноге с подогревом всё-таки немного теплее и комфортнее, чем ноге без подогрева.

Следующие испытания, проведённые при более холодной погоде (около минус 9 градусов) показали, что нагрев стелек для более жесткой погоды является недостаточным.

Надо повышать мощность, подаваемую на стельки.

К сожалению, пауэрбанков с возможностью подачи на нагрузку напряжений в диапазоне 6-8 Вольт под рукой не нашлось (да и существуют ли они?!).

Посему было принято решение использовать понижающий DC-DC преобразователь, запитав его от пауэрбанка с высоким напряжением на выходе (16-24 В).

Подготовка техники для подачи на стельки с подогревом повышенного напряжения питания и испытания с повышенным напряжением

Итак, чтобы повысить нагрев сколь-нибудь существенно, надо довести мощность на каждой стельке хотя бы до 5 Вт (при том, что в предыдущем эксперименте с питанием от 5 Вольт мощность составила только 3.4 Вт).

Имеющийся у меня в хозяйстве пауэрбанк мог отдавать напряжения в диапазоне 16-24 В, а это слишком много.

Так выглядит этот пауэрбанк (модель IconBIT FTB 16000S):

Сейчас этот пауэрбанк уже не выпускается, но эта проблема — решаемая (подробнее — в завершающей главе).

Подавать от такого пауэрбанка питание напрямую на стельки нельзя.

Даже при нижнем напряжении из этого диапазона (16 В) можно сжечь нагревательный элемент; либо, если он не сгорит, можно превратить стельки в орудие пытки инквизиции (поджаривание пяток).

Можно для гашения лишнего напряжения использовать банальный резистор, но это приведёт к катастрофическому падению КПД всей системы.

Так что выход — только один: использовать понижающий DC-DC преобразователь.

Готового DC-DC преобразователя на нужное напряжение не было; в связи с чем я решил для этой цели переделать давно валяющийся у меня без дела автомобильный преобразователь 12 В -> 5 В, вставляющийся в прикуриватель.

Внутри преобразователя оказалась треугольная плата, основанная на ШИМ-модуляторе TL494.

Эта микросхема известна с древнейших времён, и работа с ней затруднений не вызывает.

Для повышения напряжения на выходе оказалось достаточным соединить контакт 1 микрухи через резистор с землёй. Номинал резистора указывать не буду, т.к. в разных реализациях преобразователя он будет разным.

И вот что получилось в результате этого «колхозстроя» (вид с двух сторон):

На последней фотографии над микросхемой виден резистор, припаянный для подъёма напряжения выхода.

В итоге напряжение на выходе составило на холостом ходу 6.32 В:

Но интересно, что под нагрузкой (один ботинок со стелькой) напряжение не только не падает, но и даже немного повышается (почти до 6.5 В):

К сожалению, два ботинка одновременно запитать эта схема не смогла: срабатывала защита, и напряжение падало до 4 В.

Так что «боевые испытания» пришлось проводить с подогревом только одной стельки; что даже лучше позволило оценить эффективность подогрева.

Мощность, рассеиваемая в стельке, составила I^2*R = 1.05^2*5.3 = 5.84 Вт; что немного превосходит планируемые 5 Вт.

Испытания проводились при температуре минус 12 градусов, продолжительность — 1.5 часов.

Результат оказался позитивным: ступня с подогреваемой стелькой чувствовала себя очень хорошо.

Для создания комфорта обеим ногам пришлось по ходу испытания переключать нагрев с одной стельки на другую.

Окончание симпозиума

Испытания показали, что примитивность стелек (отсутствие регулировки мощности) не позволяет их использовать для создания комфорта при любых погодных условиях (существенных холодах в частности).

При эксплуатации «как есть» они подходят только для небольших морозов; да и то при условии, что под стелькой с подогревом будет ещё и обычная стелька (для предотвращения утечки тепла в сторону подошвы ботинка).

Для эксплуатации при сколь-нибудь серьёзных морозах потребуется повышение напряжения питания сверх стандартных 5 В, которые отдают большинство обычных пауэрбанков.

Наиболее оптимальным будет, видимо, использование пауэрбанка на высокое напряжение (от 12 В), но с последовательным соединением с управляемым понижающим DC-DC преобразователем, который мог бы обеспечить напряжение на выходе в пределах 5 — 8 Вольт. В этом случае пользователь сможет подстраивать мощность нагрева в соответствии с текущими погодными условиями.

При этом описанный в обзоре «колхоз» ни в коем случае не рекомендуется к применению: это было решение для быстрой реализации идеи, а не для долговременного использования.

В качестве более-менее подходящего регулируемого DC-DC преобразователя с индикацией можно привести в пример вот этот недорогой ($2) преобразователь с Алиэкспресс (максимальный ток выхода 3 А, рекомендуемый — 2 А).

Отдельной проблемой будет «добыча» от пауэрбанка повышенного напряжения. Пауэрбанки, дающие на выходе сразу напряжение выше 5 В, сейчас — редкость. Проще приобрести пауэрбанк с поддержкой «быстрой зарядки» со стороны выхода, а дополнительно к нему докупить триггер (иногда называемый «приманкой»), который принудительно переводит пауэрбанк в режим выдачи повышенного напряжения (9-12 Вольт или более). Пример такого триггера на Алиэкспресс — здесь.

Подводя окончательные итоги всех изысканий, придётся волей-неволей прийти к печальному выводу: «доведение до ума» этих стелек приведёт к существенному росту затрат (пауэрбанк с поддержкой «быстрой зарядки» + триггер + DC-DC преобразователь). Да и набивать карманы этим добром не всегда будет удобно.

Стоит ли оно всей этой возни — не знаю. Мне-то уже отступать некуда. 🙂

Последняя и самая элементарная рекомендация — при обрезке стелек с подогревом под размер обуви постараться не отрезать лишнего. Лучше провести несколько итераций подгонки.

Стельки с подогревом были приобретены на Алиэкспресс у этого продавца. Некоторые виды стелек с подогревом можно найти и на сервисе Яндекс.Маркет (даже с пультом дистанционного управления!), но они не испытаны; а точно таких же, как в обзоре, там не найдено.