česky english Vítejte, dnes je pondělí 19. srpen 2019

Energie se najde všude. Stačí jeden stisk

DPS 2/2019 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek
1.jpg

Láká vás představa bateriového napájení? Současnou elektroniku zase tak moc ne. Díky své hospodárnosti umí totiž vycházet i s málem. Dobře ví, kam se obrátit, a byla by proto velká škoda, tlačit ji proti proudu. Vždyť sílu lze využít i jinak.

Až to docvakne, třeba se rozsvítí

Někdy jen stačí změnit zažité vzorce a z obyčejného vypínače se rázem stává docela chytré zařízení. Ve společnosti ON Semiconductor nedávno ukázali, jak na to [1]. Představili totiž kompletní referenční návrh spínače s rozhraním Bluetooth® Low Energy, který nepotřebuje kabely ani žádnou baterii. A co je pozoruhodné, vyhnout se umí také spínaným zdrojům. Řešení označené jako BLE-SWITCH001-GEVB [2] ke své činnosti využívá pouze a jen sběru energie, kterou vyrábíme při každém stisku tlačítka. Bude to ale stačit?

vyvoj-1
Obr. 1 Vypínače již dávno nehostí pouze silové kontakty, smysl dává elektronika živená pouhým stiskem. Instalace bezdrátového spínače osvětlení tak může probíhat i v čerstvě vymalovaném pokoji [1]

Pro někoho může být 300 μJ opravdu málo. Strukturám RSL10 typu SiP (System-in-Package, [3]) o rozměrech 6 × 8 × 1,46 mm a s certifikovanou podporou rozhraní Bluetooth® 5 však bude do základu stačit ještě méně. Svými možnostmi, vyjádřenými na obr. 2, se odvíjí od stejnojmenných SoC se dvěma jádry a transceiverem pracujícím v pásmu 2,4 GHz, pro které dále zajišťují nejen vlastní anténu, ale také veškeré pasivní součástky okolo. Systém, kterému jsme se na webu DPS věnovali např. v [4], využije napěťového rozsahu od 1,1 až do 3,3 V, zatímco v režimu hlubokého spánku mu výrobce stanovuje spotřebu 62,5 nW, resp. 10 mW, ale to již za předpokladu aktivní komunikace. Využití alternativních zdrojů energie se tedy přímo nabízí, zvláště když jiné transceivery pod hladinu 2,5 V vůbec nedostaneme. O snižujících – zvyšujících měničích nebo cívkách vyzařujících rušení ani nemluvě. Zde se ale kvůli nízkým úrovním otázkou EMC trápit nemusíme.

vyvoj-2
Obr. 2 V pozadí celého návrhu stojí SiP RSL10 s podporou rozhraní Bluetooth® 5 [3]

K převodu kinetické energie na elektromagnetickou poslouží speciální bezúdržbový generátor AFIG 0007 od ZF pyšnící se více než jedním milionem spínacích cyklů. Dále pak následuje můstkové usměrnění spolu s diodami vykazujícími nízký úbytek napětí a nezbytná filtrační kapacita. Prostě nic složitého. Pokud bychom přesto rádi experimentovali také s jinými vstupními zdroji, stejně jako samotným SiP RSL10, deska nám v tom určitě bránit nebude. Místo se našlo např. pro 6,2V ochrannou Zenerovu diodu, zatímco s napětím nad 3,3 V si zase účinně poradí blok lineárního stabilizátoru vybavený obvodem NCP170. Celek nabývá rozměrů 23,6 × 23,6 × 21,2 mm a zvládne teplotní rozsah od –40 °C až do +85 °C. Protože se ale vše podstatné nachází ve středové oblasti desky, bude možné obě postranní části oddělit a výsledek osadit i v menších prvcích, třeba jako na obr. 3. Návrh je rovněž kompatibilní se sadami IoT Development Kit a Bluetooth IoT Development Kit.

vyvoj-3
Obr. 3 Překvapivě bohatou, a přece stále jednoduše dostupnou výbavu si dnes může dovolit prakticky kdokoli. Zvláště bude-li pokládka kabelů na obtíž [2]

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik