Pulsador inalámbrico con alimentación autónoma (sin batería)

¿Cuál sería un enfoque / diseño de circuito factible para hacer un botón inalámbrico autoalimentado, suponiendo que sea incluso realista?

Esto es lo que quiero decir con cada uno de los tres términos:

• Autoalimentado: potencia derivada solo de la acción mecánica de presionar el botón

• Inalámbrico: al presionar el botón se produce una transmisión de RF (consideremos un caso con un consumo máximo de corriente de 40 mA durante la transmisión)

• Pulsador: cualquier tipo de pulsador que pueda obtener en una tienda de aficionados o incluso construirme, pero no un pulsador donde tenga que girar una manivela para activar el interruptor;)

Me gustaría establecer un pequeño proyecto de "red" en mi hogar (en interiores), con estos botones ubicados en varios puntos, pero me gustaría eliminar cualquier fuente de energía de la batería, por lo tanto, estoy experimentando con la idea de autoalimentación . Después de todo, presionar el botón trae energía mecánica que podría usarse, y además, el evento de transmisión de RF resultante será la única vez que el circuito estará vivo o necesitará tomar corriente (de alrededor de 40 mA).

Mis pensamientos rotos hasta ahora:

• Estoy considerando usar un condensador / supercap que se carga durante el evento mecánico.
• Quizás podría usar algún método de recolección (piezoeléctrico, basado en engranajes, etc.) de la energía mecánica del empuje.
• He notado que hay un chip interesante que podría ser útil aquí: el LTC3588

Para cualquiera que esté interesado en un enfoque piezoeléctrico bastante directo, descubrí un informe exitoso (usando un botón piezoeléctrico de un encendedor) en el siguiente documento de 2001 por dos investigadores del MIT Media Lab (por cierto, el documento se titula muy similar a mi ¡Pregunta!):

• Un controlador de botón pulsador compacto, inalámbrico y autoalimentado por J Paradiso, M Feldmeier - Ubicomp 2001: Computación ubicua, 2001 - Springer

El siguiente extracto del artículo resume bien su método:

Un condensador de tanque de 4.4 μF integra la carga transferida de un golpe de botón. Esto, a su vez, alimenta un regulador lineal de baja caída MAX666, que proporciona un suministro estable (aunque muy ineficiente) de +3 voltios hasta que se descarga la carga del condensador del tanque. Cuando el MAX666 está activado, el codificador de ID digital HT12E está habilitado, produciendo una transmisión repetida de ID de serie de 12 bits a través del módulo transmisor On-Off-Keyed (OOK).

Un dibujo de su circuito:

Imágenes de su placa / componentes:

Aquí hay más detalles específicos que recogí de su implementación:

• Para la sección piezoeléctrica / botón, tomaron el núcleo de un encendedor “Aim 'N Flame” Scripto y modificaron la acción del resorte para suavizar el golpe.

• El elemento piezoeléctrico genera picos alrededor de unos pocos miles de voltios; esto se pasa a través de un transformador, con una relación de vueltas de 90: 1, que genera 30 V en el condensador del tanque.

• La eficiencia de conversión (mecánica a eléctrica) para el piezo y el transformador juntos es del 7%.

• En el punto posterior al regulador lineal, midieron 0,5 mJ para haber sido entregados (a 3V).

• Para la transmisión inalámbrica, utilizaron un codificador Holtek HT-12E que genera 8 bits de ID y 4 bits de datos, que a su vez son transmitidos por un RFM HX1003 (418MHz, consumo de 7.5 mW, rango de 50 pies).

Creo que probablemente podría hacerlo de una manera semi-razonable si hiciera algo como tomar un interruptor de luz y conectarlo a un engranaje. Haga que ese equipo conduzca algún tipo de generador y coseche la electricidad (probablemente necesitará algo de engranaje y un resorte). También puede hacer esto con un botón personalizado:

Ahora, esto obviamente requiere que usted mismo construya algún tipo de botón para hacer funcionar el artilugio, y tendrá que seguirlo con un esquema de rectificación de pérdida muy baja, o tener un golpe muy largo en las pulsaciones del botón. Puedes hacerlo, pero no sé si es práctico. La parte de transmisión de RF parece menos el problema y más el mecanismo para ganar suficiente carga. Puede ejecutar la electrónica actual con muy poca potencia, pero la forma de generar cualquier potencia parece ser el problema.

Woo garabatos!