自主供电(无电池)无线按钮

电器工程 开关 无线的 低电量 自主性
2022-01-26 08:48:28

假设它甚至是现实的,那么制造自供电无线按钮的可行方法/电路设计是什么?

这就是我对三个术语中的每一个的意思:

  • 自供电:仅来自按下按钮的机械动作的动力

  • 无线:按下按钮进行射频传输(让我们考虑传输期间峰值电流消耗为 40 mA 的情况)

  • 按钮:我可以在业余爱好者商店买到任何类型的按钮,甚至可以自己制作,但不是按钮,我必须转动曲柄才能激活开关;)

我想在我家(室内)建立一个小“网络”项目,这些按钮位于各个点,但想取消任何电池电源,因此我正在尝试自供电的想法. 毕竟,按钮的按下确实会带来可以使用的机械能,而且,由此产生的射频传输事件将是电路处于活动状态或需要消耗电流(大约 40 mA)的唯一时间。

到目前为止我破碎的想法:

  • 我正在考虑使用在机械事件期间充电的电容器/超级电容器。
  • 也许我可以使用某种方法(压电、基于齿轮等)从推动中获取机械能。
  • 我注意到这里可能会用到这个有趣的芯片:LTC3588
2个回答

对于任何对相当简单的压电方法感兴趣的人,我在 2001 年麻省理工学院媒体实验室的两名研究人员的以下论文中发现了一份成功的报告(使用打火机的压电按钮)(顺便说一下,该论文的标题与我的非常相似)题!):

下面的论文摘录很好地总结了他们的方法:

一个 4.4 μF 的槽路电容器集成了从按键击中传输的电荷。这反过来又为 MAX666 低压差线性稳压器供电,该稳压器提供稳定的(尽管效率很低)+3 伏电源,直到槽路电容器的电荷耗尽。当 MAX666 被激活时,HT12E 数字 ID 编码器被启用,通过 On-Off-Keyed (OOK) 发送器模块产生一个重复的 12 位串行 ID 广播。

他们的电路图: 在此处输入图像描述

他们的电路板/组件的图像: 在此处输入图像描述

以下是我从他们的实施中获得的更多具体细节:

  • 对于压电/按钮部分,他们采用了 Scripto “Aim 'N Flame” 打火机的核心并修改了弹簧动作以使击打更柔和。

  • 压电元件产生大约几千伏的峰值——这通过一个变压器,匝数比为 90:1,在槽路电容器上输出 30V。

  • 压电和变压器的转换效率(机械到电气)加起来为 7%。

  • 在线性稳压器之后,他们测量到 0.5 mJ 已输送(在 3V 时)。

  • 对于无线传输,他们使用 Holtek HT-12E 编码器生成 8 位 ID 和 4 位数据,然后由 RFM HX1003 传输(418MHz,7.5 mW 消耗,50 英尺范围)。

我认为如果你做一些事情,比如拿一个电灯开关并将它连接到一个齿轮上,你可能会以一种半合理的方式做到这一点。让那个齿轮驱动某种发电机,并收集电力(你可能需要一些齿轮和弹簧)。您也可以使用定制的按钮来执行此操作: 按钮式齿轮传动

现在,这显然需要您自己构建某种按钮才能使装置运行,并且您必须使用非常低损耗的整流方案来跟进它,或者在按钮按下时进行非常长的行程。你可以做到,但我不知道它是否实用。射频传输部分似乎不是问题,而是获得足够电荷的机制。您可以用很少的功率运行当今的电子设备,但如何产生任何功率似乎是个问题。

哇涂鸦!