Tombol nirkabel bertenaga otonom (kurang baterai)

9

Apa yang akan menjadi pendekatan / desain sirkuit yang layak untuk membuat tombol nirkabel mandiri, dengan asumsi itu bahkan realistis?

Inilah yang saya maksud dengan masing-masing dari tiga istilah:

  • Self-powered: Daya yang diperoleh hanya dari tindakan mekanis menekan tombol

  • Nirkabel: Menekan tombol tekan membuat transmisi RF (mari kita pertimbangkan kasus dengan arus gambar puncak 40 mA selama transmisi)

  • Tombol tekan: Semua jenis tombol yang bisa saya dapatkan di toko hobi atau bahkan membangun sendiri, tetapi bukan tombol tekan di mana saya harus memutar engkol untuk mengaktifkan sakelar;)

Saya ingin membuat proyek "jaringan" kecil di rumah saya (di dalam ruangan), dengan tombol-tombol ini terletak di berbagai titik, tetapi ingin menghilangkan sumber daya baterai apa pun, maka saya bereksperimen dengan ide swadaya . Setelah semua, menekan tombol tidak membawa energi mekanik yang dapat digunakan, dan terlebih lagi, acara transmisi RF yang dihasilkan akan menjadi satu-satunya saat sirkuit akan hidup atau perlu menarik arus (sekitar 40 mA).

Pikiranku yang hancur sejauh ini:

  • Saya sedang mempertimbangkan menggunakan kapasitor / supercap yang mengisi daya selama acara mekanik.
  • Mungkin saya bisa menggunakan beberapa metode panen (piezoelektrik, berbasis gigi, dll.) Dari energi mekanik dari dorongan.
  • Saya perhatikan ada chip yang menarik yang mungkin bisa digunakan di sini: LTC3588
switches wireless low-power autonomous boardbite
sumber
1
Seseorang sudah melakukannya ... ecogeek.org/component/content/article/2170
Axeman
Saya tidak ingin menjadi yang pertama atau apa pun; ini adalah eksperimen di rumah untuk bersenang-senang. Atau, jika Anda menyebutkan itu sebagai opsi aktual untuk percobaan saya, saya tidak bisa (tidak mau) membelinya - produk mereka harganya 100+ USD!
boardbite
Saya menulisnya untuk menjawab "dengan asumsi itu bahkan realistis" ... Ya, itu bisa dilakukan. Sekarang saya juga ingin membaca beberapa jawaban tentang bagaimana hal itu dapat dilakukan "di rumah" :-)
Axeman

Jawaban:

9

Bagi siapa pun yang tertarik pada pendekatan piezoelektrik yang cukup sederhana, saya menemukan satu laporan yang sukses (menggunakan tombol piezoelektrik dari korek api) di makalah berikut dari tahun 2001 oleh dua peneliti di MIT Media Lab (kebetulan makalah berjudul sangat mirip dengan saya Pertanyaan!):

Ekstrak dari makalah ini merangkum metode mereka dengan baik:

Kapasitor tangki 4,4 μF mengintegrasikan muatan yang ditransfer dari pemogokan tombol. Ini, pada gilirannya, memberi daya pada regulator linier putus-putus MAX666 yang rendah, yang menyediakan pasokan +3 volt yang stabil (meskipun sangat tidak efisien) sampai muatan kapasitor tangki dikeringkan. Ketika MAX666 diaktifkan, encoder ID digital HT12E diaktifkan, menghasilkan siaran ID serial 12-bit yang berulang melalui modul pemancar On-Off-Keyed (OOK).

Gambar sirkuit mereka: masukkan deskripsi gambar di sini

Gambar papan / komponennya: masukkan deskripsi gambar di sini

Berikut adalah detail spesifik lebih lanjut yang saya ambil dari implementasinya:

  • Untuk bagian piezoelektrik / tombol, mereka mengambil inti dari Scripto "Aim 'N Flame" lebih ringan dan memodifikasi aksi pegas untuk membuat serangan lebih lembut.

  • Elemen piezo menghasilkan puncak sekitar beberapa ribu volt - ini dilewatkan melalui transformator, dengan rasio belok 90: 1, menghasilkan 30V pada kapasitor tangki.

  • Efisiensi konversi (mekanik ke listrik) untuk piezo dan transformator bersama adalah 7%.

  • Pada titik setelah regulator linier, mereka mengukur 0,5 mJ telah dikirimkan (pada 3V).

  • Untuk transmisi nirkabel, mereka menggunakan encoder Holtek HT-12E yang menghasilkan 8 bit ID dan 4 bit data, yang pada gilirannya ditransmisikan oleh RFM HX1003 (418MHz, konsumsi 7,5 mW, konsumsi 50 kaki).

boardbite
sumber
3

Saya pikir Anda mungkin bisa melakukannya dengan cara yang semi-wajar jika Anda melakukan sesuatu seperti mengambil lightswitch dan menghubungkannya ke gigi. Mintalah gear itu menggerakkan beberapa jenis generator, dan memanen listriknya (Anda mungkin membutuhkan gearing dan pegas). Anda juga bisa melakukan ini dengan tombol tekan yang dibuat khusus: tombol-drive drive

Sekarang, ini jelas mengharuskan Anda untuk membangun semacam tombol sendiri untuk membuat alat itu pergi, dan Anda harus menindaklanjutinya dengan skema koreksi kerugian yang sangat rendah, atau memiliki stroke panjang yang sangat lama pada penekanan tombol. Anda bisa melakukannya, tetapi saya tidak tahu itu praktis. Bagian transmisi RF tampaknya kurang masalah dan lebih banyak mekanisme untuk mendapatkan muatan yang cukup. Anda dapat menjalankan elektronik saat ini dengan daya yang sangat kecil, tetapi bagaimana menghasilkan daya sama sekali sepertinya adalah masalah.

Woo mencoret-coret!

Kit Scuzz
sumber
Seberapa efisien atau rugi konversi energi listrik dengan metode berbasis roda gigi ini, dibandingkan dengan beberapa metode yang menggunakan piezoelektrik? (Juga, corat-coret keren - apakah Anda menggambarnya di tablet? Mengingatkan saya pada buku teks tertentu dari tahun 1980-an!)
boardbite
Piezoelektrik memiliki masalah bahwa Anda dapat menghasilkan jumlah listrik yang Anda butuhkan, tetapi dalam jangka waktu yang Anda cari (tekan tombol) untuk mendapatkannya Anda akan mengambil tegangan yang sangat tinggi (katakanlah 100+ volt) pada beberapa yang benar-benar arus kecil dan harus mengkonversinya tanpa kehilangan banyak karena pulsa akan sangat pendek. Hal yang menyenangkan tentang roda gigi adalah Anda dapat mengontrol tegangan output dan tekanan tombol dapat memperpanjang durasinya. (Terima kasih! Coretan itu baru saja dilakukan dengan cat GNU di laptop saya)
Kit Scuzz