Pulsante wireless ad alimentazione autonoma (senza batteria)

Quale sarebbe un approccio / progettazione circuitale fattibile per creare un pulsante wireless autoalimentato, supponendo che sia persino realistico?

Questo è ciò che intendo per ciascuno dei tre termini:

• Autoalimentato: potenza derivata solo dall'azione meccanica della pressione del pulsante

• Wireless: premendo il pulsante si effettua una trasmissione RF (consideriamo un caso con assorbimento di corrente di picco di 40 mA durante la trasmissione)

• Pulsante: qualsiasi tipo di pulsante che posso ottenere in un negozio di hobbisti o addirittura costruirmi, ma non un pulsante in cui devo girare una manovella per attivare l'interruttore;)

Vorrei creare un piccolo progetto di "rete" a casa mia (al chiuso), con questi pulsanti situati in vari punti, ma vorrei eliminare qualsiasi fonte di energia della batteria, quindi sto sperimentando l'idea autoalimentata . Dopotutto, la pressione del pulsante porta energia meccanica che potrebbe essere utilizzata e, inoltre, l'evento di trasmissione RF risultante sarà l'unica volta in cui il circuito sarà in vita o dovrà assorbire corrente (di circa 40 mA).

I miei pensieri infranti finora:

• Sto pensando di utilizzare un condensatore / supercap che si carica durante l'evento meccanico.
• Forse potrei usare un metodo di raccolta (piezoelettrico, a ingranaggi, ecc.) Di energia meccanica dalla spinta.
• Ho notato che esiste questo interessante chip che potrebbe essere utile qui: l' LTC3588

Per chiunque sia interessato a un approccio piezoelettrico piuttosto diretto, ho scoperto un rapporto di successo (utilizzando un pulsante piezoelettrico da un accendino) nel seguente articolo del 2001 da due ricercatori del MIT Media Lab (per inciso, l'articolo è intitolato molto simile al mio Domanda!):

• Un controller a pulsante compatto, wireless e autoalimentato di J Paradiso, M Feldmeier - Ubicomp 2001: Ubiquitous Computing, 2001 - Springer

Il seguente estratto del documento riassume bene il loro metodo:

Un condensatore del serbatoio da 4,4 μF integra la carica trasferita da un pulsante. Questo, a sua volta, alimenta un regolatore lineare a basso dropout MAX666, che fornisce un'alimentazione stabile (sebbene molto inefficiente) di +3 volt fino a quando la carica del condensatore del serbatoio viene scaricata. Quando il MAX666 è attivato, l'encoder ID digitale HT12E è abilitato, producendo una trasmissione ripetuta di ID seriale a 12 bit tramite il modulo trasmettitore On-Off-Keyed (OOK).

Un disegno del loro circuito:

Immagini della loro scheda / componenti:

Ecco altri dettagli specifici che ho raccolto dalla loro implementazione:

• Per la sezione piezoelettrica / pulsante, hanno preso il nucleo di un accendino Scripto “Aim 'N Flame” e hanno modificato l'azione della molla per rendere più dolce l'attacco.

• L'elemento piezoelettrico genera picchi intorno a qualche migliaio di volt - questo viene fatto passare attraverso un trasformatore, con un rapporto di 90: 1 giri, producendo 30 V sul condensatore del serbatoio.

• L'efficienza di conversione (da meccanico a elettrico) per il piezo e il trasformatore è del 7%.

• Nel punto successivo al regolatore lineare, hanno misurato 0,5 mJ per essere stato erogato (a 3 V).

• Per la trasmissione wireless, hanno usato un codificatore Holtek HT-12E che genera 8 bit di ID e 4 bit di dati, che sono a loro volta trasmessi da un RFM HX1003 (418 MHz, consumo di 7,5 mW, portata di 50 piedi).

Penso che probabilmente potresti farlo in modo semi-ragionevole se hai fatto qualcosa come prendere un interruttore della luce e collegarlo a una marcia. Chiedi a quell'ingranaggio di guidare un qualche tipo di generatore e raccogliere l'elettricità (probabilmente avrai bisogno di ingranaggi e una molla). Puoi farlo anche con un pulsante personalizzato:

Ora, questo ovviamente richiede che tu costruisca una sorta di pulsante tu stesso per far andare il congegno, e dovrai seguirlo con uno schema di rettifica a perdita molto bassa, o avere un colpo davvero lungo sulle presse dei pulsanti. Puoi farlo, ma non so che sia pratico. La parte di trasmissione RF sembra meno il problema e più il meccanismo per ottenere una carica sufficiente. È possibile far funzionare l'elettronica di oggi con pochissima energia, ma il modo in cui generare energia sembra essere il problema.

Woo scarabocchiare!