💥 Схема сбора энергии на основе пьезоизлучателя
💣 Системы сбора энергии извлекают энергию из окружающей среды. К сожалению, мощность этих источников намного меньше, чем у стандартных батарей. Однако, благодаря уменьшению размеров современных носимых устройств и снижению потребляемой ими мощности, в некоторых малопотребляющих системах становится целесообразным заменять батареи генераторами энергии, получаемой из окружения пользователя, такой например, как энергия вибрации, вырабатывающаяся при ходьбе или беге. В этой статье описана схема преобразователя механических вибраций в электрическую энергию, в которой использован пьезоэлектрический эффект стандартного и легкодоступного пьезоизлучателя. Хотя пьезоизлучатели предназначены для генерации звуковых волн под действием приложенного к ним переменного напряжения, вы можете использовать их противоположным образом. Максимальное значение пикового переменного напряжения, которое способен генерировать пьезоизлучатель, вы получите, когда частота вибрации совпадает с резонансной частотой излучателя.
Схема источника питания весьма проста (Рисунок 1). Поскольку пьезоизлучатель вырабатывает переменное напряжение, перед тем, как заряжать конденсатор, вы должны напряжение выпрямить. Эта задача решается с помощью включенных мостом четырех диодов Шоттки. Для надежной и эффективной работы схемы выберите диоды Шоттки с низким прямым напряжением и малыми токами утечки, такие, например, как выпрямительные диоды 1N5820, выпускаемые ON Semiconductor.
Рисунок 1. В простой схеме сбора энергии вибраций в качестве преобразователя,
превращающего механическую энергию в электрическую, используется
обычный пьезоэлектрический излучатель звука.
Как правило, сборщики вырабатывают небольшое количество энергии в течение продолжительного времени, поэтому обычно они дополняются подсистемой накопления энергии на ионисторе, примером которого может служить прибор PowerStor с емкостью 0.47 Ф и рабочим напряжением 2.5 В, выпускаемый компанией Cooper Busmann. Чем выше емкость ионистора, тем больше времени требуется для его заряда. С другой стороны, чем больше емкость конденсатора, тем дольше он обеспечивает питанием ту же нагрузку. Поскольку рабочее напряжение ионистора, чаще всего, намного меньше, чем у стандартных электролитических конденсаторов, параллельно ему необходимо подключить стабилитрон, такой, скажем, как BZX85-C2V7, который защитит ионистор от чрезмерного напряжения. После подключения нагрузки ионистор немедленно начинает разряжаться, а напряжение на нем – падать. Для стабилизации выходного напряжения можно воспользоваться повышающим DC/DC преобразователем, таким как MAX1675 фирмы Maxim Integrated с предустановленным напряжением 3.3 В.
Если напряжение на ионисторе упадает ниже уровня, требуемого для работы схемы, микросхема продолжит питать систему стабилизированным напряжением до тех пор, пока напряжения ионистора не опустится до нижнего предела входного напряжения DC/DC преобразователя. Для MAX1675 этот предел равен 0.7 В.
➕ Пиши в комментариях что ты думаешь об этом)
