Autonom betriebener (batterieloser) drahtloser Druckknopf

Was wäre ein praktikabler Ansatz / Schaltungsentwurf, um einen drahtlosen Druckknopf mit eigener Stromversorgung herzustellen, vorausgesetzt, er ist sogar realistisch?

Das meine ich mit jedem der drei Begriffe:

• Autark: Leistung, die nur durch das mechanische Drücken des Druckknopfs entsteht

• Drahtlos: Durch Drücken der Taste wird eine HF-Übertragung durchgeführt (betrachten wir einen Fall mit einer Spitzenstromaufnahme von 40 mA während der Übertragung).

• Drucktaste: Jede Art von Drucktaste, die ich in einem Hobbygeschäft bekommen oder selbst bauen kann, aber keine Drucktaste, bei der ich eine Kurbel drehen muss, um den Schalter zu aktivieren;)

Ich möchte in meinem Haus (drinnen) ein kleines "Netzwerk" -Projekt einrichten, bei dem sich diese Drucktasten an verschiedenen Stellen befinden, möchte aber auf jede Batteriestromquelle verzichten, daher experimentiere ich mit der Idee mit eigener Stromversorgung . Schließlich bringt das Drücken des Druckknopfs mechanische Energie ein, die verwendet werden könnte, und außerdem ist das resultierende HF-Übertragungsereignis das einzige Mal, dass die Schaltung am Leben ist oder Strom ziehen muss (von etwa 40 mA).

Meine bisher gebrochenen Gedanken:

• Ich denke darüber nach, einen Kondensator / eine Superkappe zu verwenden, die sich während des mechanischen Ereignisses auflädt.
• Vielleicht könnte ich eine Methode zum Ernten (piezoelektrisch, zahnradbasiert usw.) der mechanischen Energie aus dem Schub verwenden.
• Mir ist aufgefallen, dass es diesen interessanten Chip gibt, der hier von Nutzen sein könnte: den LTC3588

Für alle, die sich für einen recht einfachen piezoelektrischen Ansatz interessieren, habe ich in dem folgenden Artikel aus dem Jahr 2001 von zwei Forschern des MIT Media Lab einen erfolgreichen Bericht (unter Verwendung eines piezoelektrischen Druckknopfs eines Feuerzeugs) entdeckt (der Artikel trägt übrigens den Titel "Mein" sehr ähnlich) Frage!):

• Ein kompakter, drahtloser, autarker Drucktasten-Controller von J. Paradiso, M. Feldmeier - Ubicomp 2001: Ubiquitous Computing, 2001 - Springer

Der folgende Auszug aus dem Papier fasst ihre Methode gut zusammen:

Ein 4,4 μF Tankkondensator integriert die von einem Knopfdruck übertragene Ladung. Dies wiederum treibt einen MAX666-Linearregler mit niedrigem Ausfall an, der eine stabile (wenn auch sehr ineffiziente) +3-Volt-Versorgung liefert, bis die Ladung des Tankkondensators abgelassen ist. Wenn der MAX666 aktiviert ist, wird der digitale ID-Encoder HT12E aktiviert, wodurch eine sich wiederholende serielle 12-Bit-ID-Übertragung über das OOK-Sendermodul (On-Off-Keyed) erzeugt wird.

Eine Zeichnung ihrer Schaltung:

Bilder ihrer Platine / Komponenten:

Hier sind weitere spezifische Details, die ich aus ihrer Implementierung aufgegriffen habe:

• Für den piezoelektrischen / Knopfbereich nahmen sie den Kern eines Scripto-Feuerzeugs „Aim 'N Flame“ und modifizierten die Federwirkung, um den Schlag weicher zu machen.

• Das Piezoelement erzeugt Spitzen um einige tausend Volt - diese werden durch einen Transformator mit einem Windungsverhältnis von 90: 1 geleitet, der 30 V am Tankkondensator ausgibt.

• Der Umwandlungswirkungsgrad (mechanisch zu elektrisch) für Piezo und Transformator beträgt zusammen 7%.

• Am Punkt nach dem Linearregler wurde gemessen, dass 0,5 mJ abgegeben wurden (bei 3 V).

• Für die drahtlose Übertragung verwendeten sie einen Holtek HT-12E-Encoder, der 8 ID-Bits und 4 Datenbits generiert, die wiederum von einem RFM HX1003 (418 MHz, 7,5 mW Verbrauch, 50 Fuß Reichweite) übertragen werden.

Ich denke, Sie könnten es wahrscheinlich auf halbwegs vernünftige Weise tun, wenn Sie so etwas wie einen Lichtschalter nehmen und ihn an ein Zahnrad anschließen würden. Lassen Sie dieses Zahnrad eine Art Generator antreiben und ernten Sie den Strom (Sie würden wahrscheinlich ein Getriebe und eine Feder benötigen). Sie können dies auch mit einem maßgeschneiderten Druckknopf tun:

Dies erfordert natürlich, dass Sie selbst eine Art Knopf bauen, um den Apparat zum Laufen zu bringen, und Sie müssen ihm ein Berichtigungsschema mit sehr geringem Verlust folgen oder einen wirklich langen Hub auf den Knopfdrücken haben. Sie können es tun, aber ich weiß nicht, dass es praktisch ist. Der HF-Übertragungsteil scheint weniger das Problem als vielmehr der Mechanismus zu sein, um genügend Ladung zu erhalten. Sie können die heutige Elektronik mit sehr wenig Strom betreiben, aber wie man überhaupt Strom erzeugt, scheint das Problem zu sein.

Woo Kritzeleien!