Сборщик энергии от окружающего звука

Сборщики энергии окружающей среды обеспечивают безбатарейное питание беспроводных датчиков

» Схемы » Питание

29-11-2017

Linear Technology » LTC3588-1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2017

Jim Drew, Linear Technology

Design Note 483

Введение

Последние достижения в области микроконтроллеров с ультранизким потреблением мощности позволили создать устройства с беспрецедентными соотношениями уровней интеграции и потребления.

Это системы на кристалле с уникальными функциями энергосбережения, такими как отключение питания для перевода устройства в неактивный режим. К сожалению, батареи требуют регулярной замены, что делает техническое обслуживание проекта дорогим и неудобным.

Более эффективным решением для питания беспроводных устройств может быть сбор механической, тепловой или электромагнитной энергии из среды, окружающей датчик.

Показанная на Рисунке 1 микросхема LTC3588-1 представляет собой законченное решение для сбора энергии, оптимизированное для высокоимпедансных источников, таких, например, как пьезоэлектрические преобразователи.

Микросхема содержит полномостовой выпрямитель с низкими потерями и высокоэффективный синхронный понижающий преобразователь, передающий энергию от входного накопительного устройства на регулируемый выход и способный отдавать в нагрузку ток до 100 мА.

LTC3588-1 выпускается в 10-выводных корпусах MSE или DFN размером 3 мм × 3 мм.

Рисунок 1. Законченное решение для сбора энергии, оптимизированное для таких высокоимпедансных источников, какпьезоэлектрические преобразователи.

Источники окружающей энергии

К источникам окружающей энергии относятся свет, разность температур, вибрация, передаваемые радиочастотные сигналы и все другое, что способно с помощью соответствующего преобразователя вырабатывать электрический заряд. Например:

  • Небольшие солнечные панели, уже долгие годы питающие портативные электронные устройства, могут отдавать сотни мВт/см2 при прямом солнечном освещении и сотни мкВт/см2 при отраженном свете.
  • Термоэлектрические устройства преобразуют тепловую энергию в электрическую везде, где имеется градиент температур. Диапазон источников тепловой энергии варьируется от человеческого тела, способного производить десятки мкВт/см2, до вытяжной трубы печи, температура поверхности которой может обеспечить мощность до десятков мВт/см2.
  • Пьезоэлектрические устройства вырабатывают энергию либо при их сжатии, либо при изгибе. Пьезоэлементы, в зависимости от размеров и конструкции, могут вырабатывать мощность до сотен мкВт/см2.
  • Радиочастотную энергию можно собирать с помощью антенны, получая до сотен пВт/см2.

Для успешного конструирования полностью автономных систем беспроводных датчиков требуются энергосберегающие микроконтроллеры и преобразователи, потребляющие минимальную электрическую энергию, получаемую из маломощных окружающих источников. Теперь, когда доступны и те, и другие, недостающим звеном остается высокоэффективная схема, способная превращать выходную энергию преобразователя в полезное напряжение.

Рисунок 2. Компоненты системы сбора энергии.

На Рисунке 2 изображена система сбора энергии, содержащая источник/преобразователь энергии, элемент накопления энергии и средства преобразования накопленной энергии в полезное стабилизированное напряжение.

В некоторых случаях между преобразователем и накопительным элементом может потребоваться выпрямитель для защиты преобразователя от обратного поступления энергии, или, в случае использования пьезоэлектрического устройства, для выпрямления переменного напряжения.

Примеры практических схем

Для нормальной работы LTC3588-1 необходимо, чтобы выходное напряжение преобразователя энергии было выше предельного порога блокировки при пониженном напряжении для конкретного выходного напряжения, установленного на входных контактах D0 и D1.

Для переноса максимального количества энергии напряжение холостого хода преобразователя должно вдвое превышать входное рабочее напряжение, а ток короткого замыкания должен вдвое превышать требуемый входной ток.

Для того, чтобы подача энергии на выход не прерывалась, эти требования должны выполняться при минимальной мощности возбуждения источника.

Пьезоэлектрический преобразователь энергии

На Рисунке 3 изображена пьезоэлектрическая система, способная при размещении ее на пути воздушного потока вырабатывать до 100 мкВт при напряжении 3.3 В. Изгиб пьезоэлемента составляет 0.5 см при частоте 50 Гц.

Рисунок 3. Пьезоэлектрический сборщик энергии.

Термоэлектрический преобразователь энергии

На Рисунке 4 показана система сбора энергии, использующая термоэлектрический генератор, выпускаемый фирмой Tellurex.

Разность температур создает выходное напряжение, позволяющее обеспечивать выходную нагрузку мощностью 300 мВт.

Подключение преобразователя к входу PZ1 защищает его от протекания обратных токов, идущих из термогенератора при удалении источника тепла. Резистор 100 Ом ограничивает ток для защиты входного моста микросхемы LTC3588-1.

Рисунок 4. Термоэлектрической сборщик энергии.

Сбор энергии из электромагнитного поля, создаваемого стандартной люминесцентной лампой

Это приложение требует некоторого нестандартного подхода. Рисунок 5 демонстрирует пример системы, собирающей энергию из электрического поля, окружающего высоковольтные люминесцентные лампы.

Две медных панели размером 30 см × 60 см размещаются в 15 см от потолочного люминесцентного светильника площадью 0.6 м × 1.2 м.

Через емкостную связь панели извлекают из окружающих электрических полей мощность до 200 мкВ, а LTC3588-1 преобразует ее в стабилизированное выходное напряжение.

Рисунок 5. Сборщик энергии электрического поля.

Заключение

Собирая энергию из окружающей среды, LTC3588-1 обеспечивает удаленные датчики безбатарейным питанием.

Микросхема содержит все важнейшие блоки, необходимые для управления питанием: мостовой выпрямитель с малыми потерями, высокоэффективный понижающий регулятор, детектор пониженного напряжения, включающий и выключающий преобразователь, и выход статусного сигнала PGOOD («Питание в норме»), позволяющий пробуждать микроконтроллер при доступности питания. Для поддержки нагрузок с током до 100 мА LTC3588-1 требуется всего пять внешних компонентов.

Материалы по теме

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=443549

Новые идеи сбора энергии из окружающей среды « Gearmix

В русле набирающей обороты идеи постоянно носимых на себе компьютеров регулярно возникают новые концепции сбора и хранения энергии, которая призвана питать эти крошечные вычислительные устройства.

Некоторые из этих идей были продемонстрированы на прошлой неделе в Берлине на выставке «Printed Electronics Europe 2013». Спектр концепций простирался от экспериментальных до практических. Представим вам несколько наиболее интересных идей.

Вы видите перед собой Сборщик вибрационной энергии (VEH) от компании «Perpetuum», который перевозился на выставке на модели игрушечного поезда.

VEH – это беспроводной сенсор, который прикрепляется к вращающимся компонентам – например подшипникам колёс поездов. Устройство одновременно измеряет и питается механическими вибрациями. Оно также измеряет температуру и по беспроводному каналу передаёт данные оператору поезда, что позволяет ему заметить малейшие нарушения в работе механизмов ещё на ранней стадии отказа.

Компания «Perpetuum» является частью финансируемого Евросоюзом консорциума «Wibrate», целью которого является внедрение такого рода самопитающихся технологий вибрационного мониторинга в различные промышленные системы.

Сходный же принцип используется в беспроводном переключателе от компании «Cherry».

Свет, который вы видите на этой картинке, может включаться беспроводным переключателем, который сам по себе не требует никакого внешнего источника питания: само нажатие на кнопку создаёт достаточно механической энергии, чтобы его активировать. Эта концепция более удобна и гибка по сравнению с обычными проводными переключателями.

Также не стоит сбрасывать со счетов старую добрую фотоэлектрическую технологию, которая скоро может оказаться встроенной в новое поколение умных тканей.

Дело в том, что другой финансируемый Евросоюзом проект под названием «Powerweave» нацелен на создание двух разновидностей ткани – одной для сбора солнечной энергии и другой для её накопления – которые могут быть сплетены вместе для создания цельной самоподдерживающейся системы.

Теоретически это можно использовать для питания мягких сенсоров внутри одежды, но у этой технологии есть много и гораздо более масштабных применений.

Основатель одной из компаний-членов консорциума «Ohmatex» Кристиан Дальсгаард объясняет, что целью проекта является создание ткани, способной генерировать 10 ватт энергии на квадратный метр.

Как только эта цель будет достигнута, замечает он, «не будет предела, насколько большой можно будет сделать подобную ткань», и 100 квадратных метров такого материала в теории будут вырабатывать один киловатт электричества.

Коммерческие же применения подобной технологии могут простираться от гибкого покрытия для крыш и тентов до нового поколения автономных воздушных шаров (в консорциум входит также компания-производитель аэростатов «Lindstrand»).

А что вы скажете о ткани, которая способна собирать энергию не из света, а из движения? Да, есть люди, которые работают и над этой технологией. Правда, на текущий момент не решены проблемы с тем, что одежда из такой ткани несколько стесняет движения носителя. Плюс необходимо помнить, что любая гибкая электроника, встроенная в ткань одежды, должна не бояться воды и стирки.

И наконец, менее технически изощрённое, но всё же практически полезное решение – маленький гаджет под названием Clicc.

Эти крошечные солнечные панельки могут соединяться в маленькие блоки, способные сохранять запасённую энергию для зарядки мобильных девайсов – заряд будет не очень большим, но полезным в случае срочной необходимости.

К сожалению, компания-разработчик гаджета «Sonnenrepublik» пока не представила устройство для выдачи этой накопленной энергии, но в целом это интересная идея.

В заключение следует сказать, что любые технологии, которые приближают нас к идеалу постоянной возобновимой энергии, безусловно, ценны и заслуживают максимального внимания.

Похожие записи

© Gearmix 2013 Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.

Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Источник: http://gearmix.ru/archives/1707

10 невероятных научно-технических применений звука

Когда мы думаем о технологиях будущего, мы часто не замечаем поле, в котором происходят невероятные достижения: акустику. Звук на поверку оказывается одним из фундаментальных строительных блоков будущего. Наука использует его, чтобы творить невероятные вещи, и можете быть уверены, в будущем мы услышим и увидим намного больше.

Охлаждение

Команда ученых из Университета Пенсильвании при поддержке Ben and Jerry’s создала холодильник, который охлаждает еду с помощью звука. В его основе лежит принцип того, что звуковые волны сжимают и расширяют воздух вокруг себя, что нагревает и охлаждает его соответственно.

Как правило, звуковые волны меняют температуру не больше чем на 1/10000 градуса, но если газ будет под давлением в 10 атмосфер, эффекты будут значительно сильнее. Так называемый термоакустический холодильник сжимает газ в охлаждающей камере и взрывает его с помощью 173 децибел звука, генерируя тепло.

Внутри камеры серия металлических пластин на пути звуковых волн поглощает тепло и возвращает его в теплообменную систему. Тепло удаляется, а содержимое холодильника охлаждается.

Эта система была разработана как более экологичная альтернатива современным холодильникам. В отличие от традиционных моделей, которые используют химические хладагенты в ущерб атмосфере, термоакустический холодильник отлично работает с инертными газами вроде гелия.

Поскольку гелий просто покидает атмосферу, если вдруг оказывается в ней, новая технология будет экологичнее любой другой на рынке.

По мере развития этой технологии, ее дизайнеры надеются, что термоакустические модели в конечном счете обойдут традиционные холодильники по всем пунктам.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковые волны используются для сварки пластмасс с 1960-х годов. В основе этого метода лежит сжимание двух термопластичных материалов на вершине особого приспособления.

Через раструб затем подаются ультразвуковые волны, которые вызывают вибрации в молекулах, что, в свою очередь, приводит к трению, генерирующему тепло.

В конечном итоге два куска свариваются вместе равномерно и прочно.

Как и многие технологии, эта была обнаружена случайно. Роберт Солофф работал над ультразвуковой технологией герметизации и случайно коснулся зондом диспенсера скотча на столе.

В итоге две части диспенсера спаялись вместе, а Солофф понял, что звуковые волны могут огибать углы и бока жесткого пластика, достигая внутренних частей.

После открытия Солофф и его коллеги разработали и запатентовали метод ультразвуковой сварки.

С тех пор ультразвуковая сварка нашла широкое применение во многих отраслях промышленности. От подгузников до автомобилей, этот метод повсеместно используется для соединения пластмасс.

В последнее время экспериментируют даже с ультразвуковой сваркой швов на специализированной одежде. Компании вроде Patagonia и Northface уже используют сварные швы в своей одежде, но только прямые, и выходит очень дорого.

В настоящее время самым простым и универсальным методом по-прежнему остается ручное шитье.

Кража информации о кредитках

Ученые нашли способ передавать данные с компьютера на компьютер, используя только звук. К сожалению, этот способ также оказался эффективным в передаче вирусов.

Специалисту по безопасности Драгошу Руйу пришла эта идея после того, как он заметил нечто странное со своим MacBook Air: после установки OS X его компьютер спонтанно загрузил кое-что еще. Это был весьма мощный вирус, который мог удалять данные и вносить изменения по собственному желанию.

Даже после удаления, переустановки и перенастройки всей системы проблема оставалась. Наиболее правдоподобное объяснение бессмертия вируса было таковым, что он проживал в BIOS и оставался там, несмотря на любые операции.

Другая, менее вероятная теория была таковой, что вирус использовал высокочастотные передачи между динамиками и микрофоном для управления данным.

Эта странная теория казалась невероятной, но была доказана хотя бы в плане возможности, когда Германский институт нашел способ воспроизвести этот эффект.

На основе разработанного для подводной связи программного обеспечения ученые разработали прототип вредоносной программы, которая передавала данные между неподключенными к Сети ноутбуками, используя их динамики.

В тестах ноутбуки могли сообщаться на расстоянии до 20 метров. Диапазон можно было расширить, связав зараженные устройства в сеть, подобно ретрансляторам Wi-Fi.

Хорошие новости в том, что эта акустическая передача происходит крайне медленно, достигая скорости в 20 бит в секунду.

Хотя этого недостаточно для передачи больших пакетов данных, этого достаточно, чтобы передавать информацию вроде нажатия клавиш, паролей, номеров кредитных карт и ключей шифрования.

Поскольку современные вирусы умеют делать все это быстрее и лучше, маловероятно, что новая акустическая система станет популярной в ближайшем будущем.

Акустические скальпели

Врачи уже используют звуковые волны для медицинских процедур вроде УЗИ и разрушения камней в почках, но ученые из Университета штата Мичиган создали акустический скальпель, точность которого позволяет отделять даже одну клетку. Современные ультразвуковые технологии позволяют создать луч с фокусом в несколько миллиметров, однако новый инструмент обладает точностью уже в 75 на 400 микрометров.

Читайте также:  Измеритель магнитной индукции на датчике холла и stm32

Общая технология была известна с конца 1800-х, однако новый скальпель стал возможным, благодаря использованию линзы, обернутой в углеродные нанотрубки и материал под названием полидиметилсилоксан, которая конвертирует свет в звуковые волны высокого давления. При должном фокусе, звуковые волны создают ударные волны и микропузырьки, которые оказывают давление на микроскопическом уровне.

Технологию протестировали, отделив одну клетку рака яичников и просверлив 150-микрометровую дыру в искусственном почечном камне. Авторы технологии считают, что ее можно будет наконец использовать для доставки лекарств или удаления малых раковых опухолей или бляшек.

Ее можно даже использовать для проведения безболезненных операций, поскольку такой ультразвуковой луч сможет избегать нервные клетки.

Подзарядка телефона голосом

С помощью нанотехнологий ученые пытаются извлекать энергию из самых разных источников. Одна из таких задач — создание устройства, которое не нужно будет заряжать. Nokia даже запатентовала устройство, которое поглощает энергию движения.

Поскольку звук — это всего лишь сжатие и расширение газов в воздухе, а значит движение, он может стать жизнеспособным источником энергии. Ученые экспериментируют с возможностью зарядки телефона прямо во время использования — пока вы звоните, например.

В 2011 году ученые из Сеула взяли наностержни из оксида цинка, зажатые между двух электродов, чтобы добыть электричество из звуковых волн. Эта технология могла вырабатывать 50 милливольт просто из шума движения машин.

Этого недостаточно, чтобы зарядить большинство электрических устройств, но в прошлом году лондонские инженеры решили создать устройство, вырабатывающее 5 вольт — и этого уже хватает, чтобы подзарядить телефон.

Хотя зарядка телефонов с помощью звуков может быть хорошей новостью для любителей поболтать, она может оказать серьезное влияние на развивающийся мир. Та же технология, которая обеспечила существование термоакустического холодильника, может быть использована для преобразования звука в электричество.

Score-Stove — это плита и холодильник, которая извлекает энергию в процессе приготовления на топливной биомассе для производства небольших объемов электричества, порядка 150 ватт. Это немного, но достаточно, чтобы обеспечить 1,3 миллиарда людей на Земле, не имеющих доступа к электричеству, энергией.

Превратить тело человека в микрофон

Ученые из Disney сделали устройство, которое превращает человеческое тело в микрофон. Названное «ишин-ден-шин» в честь японского выражения, означающего общение через негласное взаимопонимание, оно позволяет кому-либо передать записанное сообщение, просто коснувшись уха другой персоны.

Это устройство включает микрофон, прикрепленный к компьютеру. Когда кто-то говорит в микрофон, компьютер сохраняет речь в виде записи на повторе, которая затем преобразуется в едва слышный сигнал.

Этот сигнал передается по проводу от микрофона к телу любого, кто его держит, и производит модулированное электростатическое поле, которое вызывает крошечные вибрации, если человек чего-то касается. Вибрации могут быть услышаны, если человек коснется чужого уха.

Их даже можно передавать от человека к человеку, если группа людей находится в физическом контакте.

Шпионаж

Иногда наука создает что-то, о чем даже Джеймс Бонд мог только мечтать. Ученые из Массачусетского технологического института, Microsoft и Adobe разработали алгоритм, который может считывать пассивные звуки от неодушевленных объектов на видео.

Их алгоритм анализирует незаметные колебания, которые звуковые волны создают на поверхностях, и делает их слышимыми.

В ходе одного эксперимента удалось считать внятную речь с пакета картофельных чипсов, лежащих на расстоянии 4,5 метра за звуконепроницаемым стеклом.

Для достижения наилучших результатов алгоритм требует, чтобы число кадров в секунду на видео было выше частоты аудиосигнала, для чего необходима высокоскоростная камера.

Но, на худой конец, можно взять и обычную цифровую камеру, чтобы определить, к примеру, число собеседников в комнате и их пол — возможно, даже их личности.

Новая технология обладает очевидными применениями в судебно-медицинской экспертизе, правоохранительных органах и шпионских войнах. Обладая такой технологией, можно узнать, что происходит за окном, просто достав цифровую камеру.

Акустическая маскировка

Ученые сделали устройство, которое может прятать объекты от звука. Оно похоже на странную дырявую пирамиду, но ее форма отражает траекторию звука так, будто бы он отражается от плоской поверхности. Если вы разместите эту акустическую маскировку на объекте на плоской поверхности, он будет неуязвим для звука вне зависимости от того, под каким углом вы будете звук направлять.

Хотя, возможно, эта накидка и не предотвратит прослушивание разговора, она может пригодиться в местах, где объект нужно спрятать от акустических волн, например, концертный зал.

С другой стороны, военные уже положили глаз на эту маскировочную пирамиду, поскольку у нее есть потенциал прятать объекты от сонара, например.

Поскольку под водой звук путешествует почти так же, как по воздуху, акустическая маскировка может сделать подводные лодки невидимыми к обнаружению.

Притягивающий луч

Долгие годы ученые пытались воплотить в жизнь технологии из «Звездного пути», в том числе и тяговый луч, с помощью которого можно захватывать и притягивать те или иные вещи.

В то время как весьма много исследований фокусируется на оптическом луче, который использует тепло для передвижения объектов, эта технология ограничена размером объектов в несколько миллиметров.

Ультразвуковые тяговые лучи, однако, доказали, что могут двигать большие объектов — до 1 сантиметра шириной. Возможно, это все еще мало, но у нового луча сила в миллиарды раз превосходит старые наработки.

Сосредоточив два ультразвуковых луча на цели, объект можно подтолкнуть по направлению к источнику луча, рассеивая волны в противоположном направлении (объект будет словно подпрыгивать на волнах). Хотя ученым пока не удалось создать лучший вид волны для своей техники, они продолжают работу.

В будущем эту технологию можно будет использовать непосредственно для управления объектами и жидкостями в теле человека. Для медицины она может оказаться незаменимой.

К сожалению, в космическом вакууме звук не распространяется, поэтому едва ли технология будет применима для управления космическими кораблями.

Тактильные голограммы

Наука также работает над другим творением «Звездного пути» — голодеком. Хотя в технологии голограммы нет ничего нового, на данный момент нам доступны не такие хитроумные ее проявления, как показывают фантастические фильмы.

Правда, важнейшей чертой, отделяющей фантастические голограммы от реальных, остаются тактильные ощущения. Оставались, если быть точным.

Инженеры из Университета Бристоля разработали так называемую технологию UltraHaptics, которая в состоянии передавать тактильные ощущения.

Изначально технология разрабатывалась для оказания силы на вашу кожу, чтобы облегчить жестовое управление определенными устройствами. Механик с грязными руками, например, мог бы пролистать руководство по эксплуатации. Технология должна была придать сенсорным экранам ощущение физической страницы.

Поскольку эта технология использует звук для производства вибраций, которые воспроизводят ощущение прикосновения, уровень чувствительности можно изменять.

4-герцевые вибрации похожи на тяжелые капли дождя, а 125-герцевые напоминают прикосновения к пене.

Единственным недостатком на данный момент остается то, что эти частоты могут быть услышаны собаками, но дизайнеры говорят, что это поправимо.

Сейчас же они дорабатывают свое устройство для производства виртуальных форм вроде сфер и пирамид. Правда, это не совсем виртуальные формы.

В основе их работы лежат сенсоры, которые следуют за вашей рукой и соответственно образуют звуковые волны.

В настоящее время этим объектам не хватает детализации и некоторой точности, но дизайнеры говорят, что однажды технология будет совместима с видимой голограммой, а человеческий мозг будет в состоянии сложить их в одну картинку.

По материалам listverse.com

Источник: https://hi-news.ru/science/10-neveroyatnyx-nauchno-texnicheskix-primenenij-zvuka.html

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

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 смотрим рисунок на сайте радиочипи. 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.

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 МАХ1675 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 МАХ1675 этот предел равен 0.7 В.

Источник: http://www.radiochipi.ru/shema-sbora-energii/

Новая микросхема для сбора энергии окружающей среды от STMicroelectronics расширяет возможности устройств с безбатарейным питанием

Читать все новости ➔

Высокоэффективный, микропотребляющий сборщик энергии окружающей среды с зарядным устройством повышает гибкость, упрощает конструкцию и расширяет возможности приложений

Сбор энергии окружающего света или тепла для питания небольших электронных устройств, таких как беспроводный сенсоры, промышленное оборудование, контроллеры умного дома, носимые мониторы, устраняет необходимость в проводах и батареях питания, создавая возможности для существования экосистемы Интернета вещей (IoT). В будущем сотни миллионов этих устройств, работающих от небольших количеств собранной из окружающей среды энергии, как ожидается, будут развернуты в офисных зданиях, домах, гостиницах, на объектах промышленности и транспортной инфраструктуры.

SPV1050 компании STMicroelectronics идеально подходит для приложений требующих от нескольких микроватт до нескольких милливатт мощности и одинаково может применяться как для устройств использующих тепловую энергию, так и энергию солнца, как на улице, так и внутри помещений.

Микропотребляющая микросхема сбора энергии выполняет больше функций чем другие аналогичные устройства, что позволяет уменьшить размеры и сэкономить на стоимости комплектующих. Два регулятора напряжения на 1.8 и 3.

3 В позволяют непосредственно питать микроконтроллеры и беспроводные приемопередатчики. Технология слежения за точкой максимальной мощности (MPPT) постоянно оптимизирует сбор энергии, но при необходимости она может быть отключена.

Схема заряда поддерживает широкий диапазон типов батарей, включая Li-Ion, Li-Pol, LiCoO, NiMH и NiCd, а также ионисторы.

«Сбор энергии окружающей среды обеспечивает экологические преимущества, помогает снизить стоимость владения оборудованием, и все чаще используется по мере роста эффективности преобразования энергии и снижения энергопотребления типичных систем, – сказал Маттео Ло Прести (Matteo Lo Presti), вице-президент группы и генеральный директор подразделения промышленных схем и преобразователей энергии компании STMicroelectronics. – Замечательная эффективность сбора энергии в сочетании с непревзойденной гибкостью и интегрированными функциями позволяет инженерам реализовать множество новых возможностей на промышленных и потребительских рынках».

Внутренний понижающе-повышающий преобразователь позволяет SPV1050 подключаться напрямую к любым термоэлектрическим генераторам (ТЭГ) или солнечным элементам, сохраняя работоспособность в широком диапазоне входных напряжений от 0.18 до 8 В.

Средний КПД в 90% позволяет быстро заряжать аккумуляторы даже при низких уровнях входной мощности, в то время как высокая точность фиксации рабочей точки вблизи MPTT увеличивает отбор энергии от ТЭГ или солнечных элементов.

Кроме того, интегрированный контроллер заряда аккумуляторов, используя точные пороги превышения напряжения и окончания заряда, обеспечивает безопасную логику управления, предотвращающую чрезмерный разряд батарей, что увеличивает срок их службы.

Образцы SPV1050 доступны уже сейчас, промышленное производство планируется начать в четвертом квартале 2014 года. SPV1050 будут доступны в 20-контактных корпусах QFN 3×3×1мм или WLCSP. Бюджетная цена микросхемы составит $1.15 при заказе от 1000 штук.

rlocman.ru

Возможно, Вам это будет интересно:

Источник: http://meandr.org/archives/16601

Энергия высоких вибраций — на какой же частоте Вы вибрируете

Вибрации: высокие и низкие

Давно не является ни для кого секретом, что всё мы состоим из энергии, вибрирующих частиц. Наше физическое тело, которое кажется нам таким плотным и упругим, на самом деле вибрирующая на определенной частоте энергия, это отчётливо видно в сверхмощные микроскопы.

На какой же частоте мы вибрируем?

Здоровый организм вибрирует на частоте более высокой, чем больной. Когда человек заболевает, часть его начинает вибрировать на более низких частотах. То есть для выздоровления тела нам необходимо, во-первых, поднять уровень вибраций вначале в больном месте, во-вторых, поднять уровень вибраций во всем организме.

Читайте также:  Сетевой выпрямитель - стабилизатор напряжения и тока

Что же такое энергии низких вибраций и энергии высоких вибраций?

Ежедневно мы задействуем ту или иную частоту энергии. Нам не надо ее как-то измерять, есть элементарные критерии, по которым Вы можете сами определить, какие энергии в Вашей жизни на данный момент доминируют.

Критерии энергии высоких вибраций (здоровья и хорошего самочувствия):

  • светлые мысли;
  • радость;
  • настрой на позитив;
  • Вы исходите из безусловной любви в отношении ко всему;
  • Вы исходите из изобилия в отношении разных сфер Вашей жизни.
  • Вы настроены на удачу.

Критерии энергии низких вибраций (болезни):

  • негативные эмоции: злость, страх, гнев, сожаления;
  • видение во всем темной, плохой стороны, пессимистический настрой;
  • Вы исходите в Ваших решениях из страха или других отрицательных чувств и эмоций;
  • Вы исходите из недостатка в отношении разных сфер Вашей жизни;
  • Вы все время ожидаете провала.

 

Если Вы настроены преимущественно на энергии низких вибраций, они также не замедлят проявиться в Вашей жизни и привнести больше таких же энергий – если Вы боитесь провала, ждите – он уже на пороге, боитесь, что урежут зарплату – ждите, это тоже не за горами.

Что же делать, если Вы понимаете, что настроены в данный момент на энергии низких вибраций, тогда как для успеха в жизни и здоровья в целом Вам надо быть настроенным на более высокие вибрации? Как перенастроиться на другую, более высоко-вибрационную волну?

Сделать это гораздо проще, чем думают многие люди, засевшие глубоко в низких вибрациях. Сделать это можно моментально, потому что энергия все время перестраивается, перенастраивается, и Вы можете настроить ее на нужную Вам волну, частоту вибраций.

Самый простой способ поднимать частоту вибраций – позитивные мысли. Мысли вообще практически полностью формируют не только события нашей жизни , но и в целом – наше состояние и физическое и духовное. Если Вы настроены на позитив и мыслите позитивно, Ваша частота вибраций повышается.

Далее можно задействовать чувства: не идти на поводу у своих эмоций по умолчанию, а выбирать те эмоции и чувства, которые повысят частоту Ваших вибраций. Ведь Вы сами выбираете каждое событие своей жизни!

Можно поднимать частоту вибраций через специальные энергетические практики. Все практики по сути дела настроены на повышение частотного диапазона человека, будь то йога, цигун или что-то иное.

Все очень просто, меж тем как положительный эффект распространяется прямо пропорционально вашим вибрациям, становятся чище вибрации окружающего вас пространства, торсионные поля, энергии денег проще и легче войти в вашу жизнь.

Человек ответственен за ту энергию, которую он проецирует в мир и в собственное состояние. То есть, вибрации его мыслей, эмоций, настроений и действий отражаются как на качестве его собственной жизни, так и на всем, что его окружает. В наше время все большее значение приобретают энергетические вибрации человека.

Люди все отчетливее стали разделяться на две группы: на тех, кто служит себе, и тех, кто служит другим — на людей с позитивной энергией и тех, кто к таковым не относится.

Сейчас, более чем прежде, следует избегать смотреть телевизор, поскольку это один из самых крупных механизмов управления разумом и пропаганды негативной энергии на этой планете.

Телевизионная реклама полностью основана на постоянно возникающей потребности в последней технической новинке, одновременно информируя население о ее контролируемом износе (о том, что все вещи, разрушаясь быстрее, чем прежде, создают необходимость приобретения «более новой» версии той же вещи).

Телевизионные «программы» являются именно этим — они программируют наши умы. Реалити-шоу абсолютно далеки от реальности, но люди считают, что они более реальны, чем вымысел, когда на самом деле большинство этих программ создается для того, чтобы шокировать нас, что является вибрацией негативной энергии. Каждая информационная программа нацелена на понижения нашей энергии.

На протяжении многих веков главным секретом было то, что страхи не только истощают позитивную энергию человека, но позволяют находиться под контролем тех, кто их навязывает.

Если посмотреть исследования в области киматики, то можно ясно увидеть, как звук (представляющий собой вибрацию) влияет на энергетическую вибрацию человека — это одна из причин, почему монахи распевают мантры.

Вибрации низких энергий могут управлять нашей жизнью. Есть много доступных и простых способов повысить свои энергетические вибрации.

Вот некоторые из них:

Медитируйте — многие говорят, что у них нет времени на медитации, но находят время, чтобы смотреть телевизор.

Выбирайтесь на природу — просто на прогулку или для того, чтобы разбить сад или цветник!

Прекратите смотреть телевизор — и медитируйте!… Или просто делайте что-то такое, что в ответ наполняет вас позитивной энергией.

Играйте со своими домашними животными — наши домашние животные дают нам урок безусловной любви, которая всегда поднимает вибрации.

Смотрите, как играют дети — постарайтесь вспомнить очарование первого ощущения и невинность детства.

Делайте физические упражнения, а затем идите гулять на природу, это сразу принесет вам двойную пользу!

Простите себя и других — никто из нас не совершенен; есть те, кто обидел нас, и те, кому сделали больно мы. Простите их, но не забудьте простить себя тоже.

Выражайте благодарность — будьте благодарны за окружающую вас красоту, даже если это маленькое дерево в центре большого города. Будьте благодарны за еду, которую вы собираетесь съесть, и за все остальное, что благословенно вошло в вашу жизнь, в том числе за что-то негативное, оказавшееся замечательным уроком жизни, расширившим ваш духовный рост.

Встретьтесь лицом к лицу с вашими страхами и рассмотрите их как возможность духовного развития — боязнь чего-то всегда выявляет негативные эмоции. Есть причины, по которым эти страхи продолжают приходить в нашу жизнь. Как только мы лицом к лицу сталкиваемся с каким-то своим страхом, он исчезают, так как это был еще один из уроков нашей жизни.

Покупайте органические продукты питания и выражайте благодарность перед едой — органическое питание содержит больше питательных веществ, чем ГМО, одно лишь это увеличит вашу физическую энергию, которая, в свою очередь, увеличит ваши духовные вибрации, особенно если перед приемом пищи ее благословить или выразить благодарность.

Делайте то, что вызывает у вас смех, или будьте с людьми, которые побуждают вас смеяться — смех является очень высокой вибрационной энергией, даже если мы смеемся над собой!

Попросите своих духовных наставников и ангелов-хранителей о помощи и направлении — ваши духовные наставники и ангелы-хранители с нетерпением ждут вашего призыва о помощи, так что просите у них руководства, помощи, защиты и направления каждый день!

И всегда помните: Вы совершенны ИМЕННО тем, какой вы есть.

И не имеет никакого значения, есть ли у вас избыточный вес, какое-то увечье или что-то еще, что общество считает отклонением от нормы. Вы красивы и совершенны именно такой, какой вы есть! Кроме того, имейте в виду характер своего мышления.

Брюс Липтон (доктор философских наук, который проложил мост, соединяющий науку и духовность) заметил, что лишь небольшой процент населения старается стать более последовательным в своем мыслительном процессе, который, в свою очередь, может все изменить и принести перемены, ведущие к эволюции человечества.опубликовано econet.ru

Источник: https://econet.ru/articles/105237-energiya-vysokih-vibratsiy-na-kakoy-zhe-chastote-vy-vibriruete

Извлечение энергии из окружающей среды

ПодробностиОпубликовано 17.04.2013 19:46

Еще 10 лет назад идея множества различных радиодатчиков, надежно работающих исключительно на окружающей энергии, казалась нереальной. Интересная тема для изобретателей, мечтающих о вечном двигателе …

В наши дни, однако, если ввести в строке интернет-поиска термин “собирающие энергию”, то можно получить около полумиллиона хитов. Нет сомнений, что тема стала больше, чем просто еще одна тема для разговора. Удивительно, однако, лишь очень немногие продукты, существующие на рынке, обладают таким значительным потенциалом практического применения.

В статье изложены серьезные технические проблемы и пути их решения на пути к производству энергетически независимых радио датчиков в больших масштабах, используя продукты EnOcean в качестве примеров.

Таким образом, становится ясно, что инновационные технические концепции часто заставляют заново “изобретать”, стимулируя этим дальнейшее ускорение технического прогресса.

Давно уже известны примеры устройств, использующих энергию окружающей среды – ветра и воды. Но есть примеры редких, удивительных инженерных решений.

Часы Atmos производятся швейцарской компанией Jaeger-LeCoultre с 1936 года. У этих часов есть расширительная камера, заполненная этилхлоридом, которая, заменяя пружину, расширяется и сжимается при колебаниях температуры. Изменение температуры всего на 1 ⁰C обеспечивают часы необходимой энергией на два дня работы.

Для эффективного использования малого количества энергии были применены новые подходы. Так частота кручения вибрирующей массы была сокращена до двух колебаний в минуту, были разработаны сухие подшипники с особенно низким коэффициентом трения.

Все части находятся в постоянном равновесии, так что никакие силы, кроме гравитации, не действуют.

Этот способ питания часов энергией колебаний температуры окружающей среды отличный пример приложения инновационных технологий для создания автаркических (энергетически самодостаточных) устройств, к которым относятся беспроводные радиодатчики.

Сравнение характеристик различных преобразователей энергии окружающей среды по конструктивным размерам, стоимости и надежности, это первый важный шаг в оценке потенциала их применения на рынке.

Самые интересные источники внешней энергии для беспроводных датчиков:

  1. Линейные движения, например, нажатие кнопки.
  2. Солнечная энергия.
  3. Вибрация, например, вибрирующие детали устройств.
  4. Температурный градиент, например, горячего устройства и холодной окружающей среды.

Специалисты компании EnOcean разработали демонстрационный стенд беспроводного датчика, работающего на разнице температур.

Основным компонентом этой разработки является дискретный DC / DC конвертер, который способен запускаться при напряжении около 100 mV, что примерно на порядок ниже величин известных ранее решений.

Это позволило использовать в качестве сборщика окружающей энергии стандартные элементы Пельтье.

При градиенте температуры выше 3 Кельвин между двумя сторонами элемента Пельтье, система, состоящая из элемента Пельтье, EnOcean-модуля STM100 и DC / DC конвертера – запускает и передает значения датчиков каждую секунду. Стенд имеет встроенный датчик температуры и измеритель напряжения питания. Третий аналоговый вход и четыре цифровых входа могут использоваться в конкретных приложениях.

Требования к технологии радиосвязи и управлению энергией

1. Хранение энергии и рациональное ее использование

Сравнение средней доступной энергии с энергией, требуемой системе радиосвязи, которая должна обеспечивать дальность устойчивой связи в несколько десятков метров в зданиях, даже через несколько стен, показывает, что непрерывная работа радиопередающих или приемных устройств не представляется возможным. Однако это и не нужно, так как многие системы датчиков предназначены только для передачи относительно небольших объемов данных с относительно большим интервалом (по сравнению со временем передачи).

Технологии хранения энергии сильно влияет на производительность системы.

Наиболее важными требованиями являются:

  • большое количество циклов заряд-разряд;
  • простой процесс зарядки, который сам не потребляет много энергии;
  • высокая плотность энергии, чтобы сохранить небольшой размер источника;
  • низкая утечка для преодоления длительных интервалов без энергоснабжения.

В таблице показаны сильные и слабые стороны существующих технологий хранения данных.

Ультраконденсаторы оказались бы лучшим решением для большинства приложений. Так как количество циклов заряд-разряд – самое важное требование, поскольку оно напрямую связано со временем жизни устройств.

Наибольшая экономия энергии может быть достигнута за счет обработки всех процедур в кратчайшие сроки. В то время как эффективность работы например, высокочастотных модулей может быть увеличена только минимально и с большим усилием.

Поэтому, основную долю энергии можно сэкономить, если выполнить все операции очень быстро.

Напряжение и ток как функции времени, во время запуска

Во время пауз передачи данных некоторая часть схемы может быть полностью отключена, другая часть схемы должна работать постоянно. Это пороговые переключатели, которые активируют передачу данных, и таймеры, которые вызывают определенные периодические мероприятия.

Например, чтение датчиков, когда происходит изменение определенного напряжения или состояния сигнала. Доля потребления энергии этих схем доминирует над всей потребностью в энергии и поэтому должны подвергаться особенно агрессивной оптимизации.

Таймеры сенсорных модулей СТМ100 или STM250, разработанных EnOcean, которые потребляют лишь около 20 nA, являются хорошим примером экономии энергии.

Таймер, который реализуется аналоговой технологией, полностью отключает все компоненты во время спящей фазы. Эта крайняя оптимизации позволяет, даже в полной темноте, до одной недели использовать запас энергии накопительного конденсатора, расположенного на печатной плате.

Быстрое включение и последующее отключение датчиков так же позволяет экономить энергию. Этот подход особенно эффективен в отношении измерения параметров, которые меняются медленно.

Как показано на рисунке, можно достичь среднего тока потребления блоков, которое лишь немного выше потребления в спящем режиме.

Если должны быть проанализированы очень динамичные процессы, то для снижения потока передаваемых данных следует применить их предварительную обработку.

В этом случае, данные измерений не передаются, а передается только статус, результат обработки или предупреждение.

Сенсорный модуль STM 100, к примеру, передает результат измерения только, если его значение изменилось по сравнению с последним переданным результатом измерений, т.к. передача требует значительно больше энергии, чем измерение.

2. Выбор рабочей частоты

Частота радиосигнала также сильно влияет на производительность системы. Затухания сигнала сильно зависит от частоты, как показано на графике.

Существует разница приблизительно на 8 dB в производительности между частотой 2,4 GHz (ZigBee,Wi-Fi) и 868 MHz, которую использует EnOcean для применения в Европе. Т.е.

Читайте также:  Имитатор звука сирены

при равной мощности передатчиков досягаемость более чем в два раза выше для 868 MHz. Это означает, что на частоте 2,4 GHz необходимо в 4 раза больше узлов для достижения равной зоны покрытия.

Это значительно увеличивает число компонентов и стоимость установки.

Беспроводные сенсорные сети

В беспроводных сенсорных сетях на основе энергетически автономных EnOcean радио датчиков подключены к сети питания только повторителей и оконечные узлы. Для жилого дома обычного подхода до двух уровней ретрансляторов бывает достаточно. Это концепция “Умного повтора” продолжает установку “plug & play”, сложная конфигурация системы не требуется.

Концепция “Умный повтор” от EnOcean

Для больших зданий, где двухуровневых повторителей не достаточно, EnOcean развивает концепцию “Сотовой маршрутизации”, которая адаптирована к требованиям узлов энергетически автономных датчиков.

Принципы маршрутизации основаны на двусторонней связи между всеми компонентами. Эта задача решается уже не за счет энергетического бюджета окружающих EnOcean устройств. Концепция маршрутизации также оптимизирована для простой установки.

Дополнительные аппаратные средства не используются, сеть построена на принципах самоорганизации.

Концепция “Сотовая маршрутизация” от EnOcean

Прогноз

EnOcean продукты, доступные ранее, в значительной степени были разработаны в виде отдельных решений, не высоко интегрированных компонентов, доступных на рынке, которые поддерживают все требуемые основные характеристики.

Развитие ASIC (СБИС) привело к тому, что с конца 2005г. стало происходить объединение всех специфических требований энергетически автономных радио сенсорных модулей в однокристальные решения.

Это дало значительное снижение размеров и стоимости, параллельно с улучшением производительности и гибкости.

Dr. Wolfgang Heller, Product Line Manager, and Frank Schmidt, CTO

Источник: http://enocean-club.ru/index.php/articles/vvedenie-enocean/19-radiodat

Самозарядная электроника становится реальностью

Американские ученые показали возможность использования наноразмерных пьезоэлектриков для сбора энергии колебаний разной природы (звуковые волны, вибрации при движении) и последующего преобразования ее в электрическую, причем эффективность преобразования возрастает в 2-3 раза. Это открытие позволит производить самозарядные мобильные устройства, работающие на «зеленом» электричестве.

Представьте себе мобильный телефон, не требующий подзарядки. Такое чудо техники будет работать от энергии звуковых волн, собираемых пьезоэлектрическими кристаллами в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса.

Разработка подобных устройств стала реальностью благодаря теоретической работе ученых из Хьюстонского и Техасского университетов, опубликованной в престижном журнале Physical Review B.

Оказывается, на наноуровне свойства пьезоэлектриков могут значительно изменяться, обретая новые интересные особенности.

В частности, в условиях наномира существенно возрастает эффективность выработки электрического тока некоторыми типами пьезоэлектриков: при определенных нанометровых толщинах пьезоэлектрические материалы дают прирост электропроизводительности в 2–3 раза по сравнению с макро- и микроскопическими пьезогенераторами.

Авторы статьи полагают, что их открытие найдет применение в низкоэнергопотребляемых мобильных устройствах (сотовых телефонах, карманных компьютерах, ноутбуках) и в целом ряде других устройств — не только гражданского, но и военного назначения.

В частности, подобной технологией заинтересовалось американское оборонное агентство DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). На основе таких пьезоэлектрических устройств оно планирует создать самозарядные детекторы взрывчатки, работающие на энергии, извлеченной из вибраций при движении солдата.

Для этого достаточно встроить пьезоэлектрическое устройство в каблук ботинка, и можно забыть о недолговечных батареях питания.

Итак, ключевым элементом новой технологии являются пьезоэлектрики — вещества, способные генерировать электричество под действием механического напряжения или деформации (прямой пьезоэлектрический эффект, рис. 1) и, наоборот, изменяющие свои физические размеры (расширяющиеся или сжимающиеся) при пропускании сквозь них электрического тока (обратный эффект). Чаще всего это кристаллы кварца либо керамика.

Пьезоэлектрики были открыты еще во второй половине XIX века, но нашли свое применение только в годы Первой мировой войны, когда на их основе были разработаны сонары (от англ.

so[und] na[vigation] and r[anging] — звуковая навигация и определение дальности) для обнаружения подводных лодок. Успешная реализация этого проекта привела к новым применениям пьезоэлектриков.

Так были созданы головки для патефонов — первых звукопроигрывающих устройств, пьезоэлектрические зажигалки, кварцевые часы и микрофоны.

Существуют и не совсем обычные применения пьезоэлектриков.

Например, в Европе есть несколько ночных клубов, в танцпол которых встроены пьезоэлектрические генераторы, преобразующие танцевальные вибрации в электричество, которого достаточно для питания осветительных ламп, так как каждый танцор генерирует 5–10 Ватт мощности (см. видеоролик Sustainable Dance Club).

Подобная технология применяется и в одном из фитнес-залов Гонконга, где часто проходят тренировки по шейпингу, боксу и бодибилдингу. Уже создано несколько так называемых «эко-клубов», обеспечивающих себя электричеством на 60% за счет пьезоэлектриков, вмонтированных в пол и в барную стойку.

Еще дальше пошли в Израиле. В январе 2009 года там стартует пробный стометровый участок дороги со встроенными под асфальт пьезокристаллами. Израильские инженеры из фирмы Innowattech планируют получить до 40 киловатт мощности при четырехполосном движении (см. видео).

Следует отметить, что пьезоэлектрический эффект, первоначально обнаруженный в природных материалах, таких как кварц, турмалин, Сегнетова соль и т. д., довольно слабый.

По этой причине были синтезированы поликристаллические сегнетоэлектрические керамические материалы с улучшенными свойствами, такие как титанат бария BaTiO3 и цирконат-титанат свинца PZT (аббревиатура формулы Pb[ZrxTi1-x]O3 0 

17

Показать комментарии (17)

Свернуть комментарии (17)

  • Что здесь нового? Пьезоэлемент зажигалки (за 15 руб) выдает те же 15 кВ, причем давить пальцем с силой 2кН не надо. Задача преобразования высокого напряжения в низкое, пригодное для аккумулятора, остается. Солдатский каблук – интересное решение, но не дешевле ли покрутить динамку, как фонарике-жучке?

    Ответить

    • seasea: “Задача преобразования высокого напряжения в низкое, пригодное для аккумулятора, остается.”
      Преобразование не проблема, тем более при нынешнем развитии электроники. Проблемма в получаемой мошности. Чё то они везде в статье указывают напряжения, но нигде не говорят о мошности.

      Мне кажется, что тут вся проблема в получаемой мошности. Не думаю, что такие устройства (которые собирают энергию звуковых колебаний) могут быть эффективными. Уж очень маленькая мошность звуковых колебаний. На лаптоп уж точно не хватит, да и на телефон, я думаю, тоже не хватит.

      Максимум – электроный эквивалент наручных часов с автоподзаводом.

      Ответить

      • верно, о мощности не говорится. но ничего не мешает параллельно подключить “лес” таких волосков, выращеных на одной подложке. сообщения о подобных структурах уже были.

        Ответить

        • feb7: “… ничего не мешает параллельно подключить “лес” таких волосков, выращеных на одной подложке.”Но всё равно больше мошности, чем несёт звуковая волна через этот “лес” получить не удасться. Большая плотность “волосков” будет эффективно поглощать звук, и каждому “волоску” достанется меньшая мошность. А звуковые волны от обычного шума в практически реализуемом объёме имеют в лучшем случае микроватты мошности, если не меньше.Правда, здесь появляется другой интересный аспект: при тех размерах, которые упоминаются в статье, похоже, уже должен проявлятся еффект броуновского движения! То есть в статье практически описывается вечный двигатель второго рода!

          Кто может что-то сказать по этому поводу?

          Ответить

          • ну, современная электроника и потребляет микроватты…..что касается вечного двигателя, то все просто……волоски должны двигаться синфазно,чтобы их мощность сложилась. в случае броуновского движения заряды будут взаимно компенсироваться……мне казалось, Вы и сами догадаетесь.

            Ответить

            • feb7: “ну, современная электроника и потребляет микроватты…..” Смотря какая. Телефон должен излучать реальную мошность и радиоволнами, что бы башня уловила сигнал, и акустически, что бы человек его слышал. Компютер тоже требует энергию для быстродействия. Светящиеся экраны требуют энергию на подсветку и т.д. Микроватты никак не получатся. Только разве для часов.feb7: “что касается вечного двигателя, то все просто……волоски должны двигаться синфазно,чтобы их мощность сложилась. в случае броуновского движения заряды будут взаимно компенсироваться……”Так сигнал с каждого волоска ведь выпрямлять приходится. Иначе работать не будут. Ведь любое колебание пол периода плюс, а пол периода минус. А вырастить на подложке несколько десятков тысяч диодов не должно быть проблемой. Если не выпрямлять, то аакумулятор не зарядится. Он будет пол периода заряжаться, а пол периода разряжаться.

              А если выпрямлять, то волоски даже от броуновского движения не будут компенсировать друг друга.

              Ответить

              • Насчёт возможности создания вечного двигателя второго рода. Я с вами согласен. Этот вопрос я задавал учительнице физики лет 25 назад. И предлагал модель именно пьезоэлектрик -диод. аргументированного ответа почему нельзя я не получил.

                На мой взгляд это укоренившееся заблуждение, которое не прилично обсуждать в научных кругах. Хотя никакого противоречия по моему мнению здесь нет, поскольку в микрообъёмах нет постоянного давления (температуры).

                В конце концов почему извлекать энергию из хаотического движения морских волн можно, а из хаотического движения молекул нельзя? Хотелось бы услышать аргументированное возражение.

                Ответить

                • geca: “… модель именно пьезоэлектрик -диод. аргументированного ответа почему нельзя я не получил.”Для обычного пьезоэлектрика там никалих непоняток, как будто, нет. От удара наночастицы на пьезоэлектрике не получишь достаточного напряжения, что бы перебросить заряд через потенциальный барьер диода. Здесь же авторы статьи утверждают, что рассчитывают получать энергию от пьезоэлектрика размером в нанометры – то есть они решили проблему выпрямления напряжения с наноразмерных пьезоэлектриков. Так что вопрос, по моемому, для даных пьезоэлектриков остаётся открытым.geca: “На мой взгляд это укоренившееся заблуждение, которое не прилично обсуждать в научных кругах.”Я не считаю, что существуют вопросы, которые неприлично обсуждать…geca: “В конце концов почему извлекать энергию из хаотического движения морских волн можно, а из хаотического движения молекул нельзя? Хотелось бы услышать аргументированное возражение.”

                  Морские волны – это обычный тепловой двигатель, работающий на разности температур, возникающей в следствии нагрева Земли солнцем. Вечный двигатель второго рода по определению работает не из-за разности температур. В этом различие.

                  Ответить

              • Я же просил меня не цитировать! Складывается впечатление, что у Вас нелады с физикой. Я не говорю о Втором принципе термодинамики, который пока никто не отменял.Неважно, какого размера диод – создавать напряжение, достаточное для преодоления барьера n-p перехода все равно придется. Я не хочу делать сейчас расчетов, подтверждающих мое убеждение, полагаю, Вы и сами сможете прикинуть температуру, при которой энергии броуновского движения будет хватать для раскачки “волосков”. При этом не забудьте, что n-p переход обладает емкостью, то есть какую-то часть энергии придется потратить на перезарядку.

                Ну, и наконец, Вы забыли об импульсной технике, когда энергия, накапливаемая конденсатором длительное время, “выстреливается”, развивая приличную мощность. Еще раз прошу меня не цитировать, а то складывается впечатление, что Вы закончили институт марксизма-ленинизма, где только этим и занимались))))))

                Ответить

                • feb7: “Я же просил меня не цитировать!”Извините, но мне так удобнее связывать мои ответы с разными частями вашего поста.feb7: “Неважно, какого размера диод – создавать напряжение, достаточное для преодоления барьера n-p перехода все равно придется.” Согласен. Я это и писал в предыдущем посту. Вот мои слова: “От удара наночастицы на пьезоэлектрике не получишь достаточного напряжения, что бы перебросить заряд через потенциальный барьер диода”. С чем Вы не согласны?feb7: “Я не хочу делать сейчас расчетов, подтверждающих мое убеждение, полагаю, Вы и сами сможете прикинуть температуру, при которой энергии броуновского движения будет хватать для раскачки “волосков”.”Не знаю, как такое рассчитывается. Но повышение температуры не поможет преодолеть потенциальный барьер p-n перехода, потому что величина барьера p-n перехода тоже зависит от температуры.feb7: “При этом не забудьте, что n-p переход обладает емкостью, то есть какую-то часть энергии придется потратить на перезарядку.” В конденсаторе энергия не тратится.feb7: “Ну, и наконец, Вы забыли об импульсной технике, когда энергия, накапливаемая конденсатором длительное время, “выстреливается”, развивая приличную мощность.”

                  Что бы накопить энергию на конденсаторе, напряжение с пьезоэлектрика надо сначала выпрямить.

                  Ответить

                  • повышение температуры увеличивает кинетическую энергию молекул, следовательно, импульс, передаваемый “волосинке”, увеличивается…..

                    Вы что в школу не ходили? это же курс физики за 5-й класс, кинетическая теория газов…..в свое время Парижская академя наук приняла волевое решение – НЕ рассматривать проекты вечных двигателей.

                    Можете меня цитировать сколько хотите, отвечать я Вам больше не хочу, и не буду.

                    Ответить

                    • feb7: “…повышение температуры увеличивает кинетическую энергию молекул, следовательно, импульс, передаваемый “волосинке”, увеличивается…..”
                      Похоже, Вы меня не поняли. Импульс, конечно, увеличится, но как я писал в предыдущем посту, при повышении температуры увеличится так же и потенциальный барьер p-n перехода, и поэтому энергии всё равно не хватит на преодоление этого барьера.

                      Ответить

  • Может от звука небольшая мощность, но наверно будет хорошая энергия от вибрации при ходьбе.

    Ответить

  • Ферроэлектрический переводится на русский как сегнетоэлектрический.
    А флексоэффект впервые был открыт ленинградским учёным Бурсианом. Он опубликовал своё открытие в каком-то региональном вестнике, да так и не выхватил первенство. Всю жизнь потом сокрушался, пару лет назад умер.

    Ответить

    • > Ферроэлектрический переводится на русский как сегнетоэлектрический

      Спасибо, исправили.

      Ответить

      • Ничего исправлять не нужно. Это два равноправных названия одного эффекта.

        Ответить

        • > Это два равноправных названия одного эффектаДа, это так. Но в русском языке все-таки принято употреблять слово “сегнетоэлектрический”. Слово “ферроэлектрический”, похоже, калька с английского. И поэтому, естественно, оно уже как-то вошло в русский язык (как и многие другие кальки). Но из этих двух слов мы все-таки выбираем уже давно устоявшееся в языке. Давайте в скобочках напишем “ферроэлектрический”, ладно?

          Кстати, вот цитата из Большой советскрй энциклопедии: “Электрические свойства Сегнетоэлектриков во многом подобны магнитным свойствам ферромагнетиков (отсюда название ферроэлектрики, принятое в зарубежной литературе)”

          Интересно, а в английском слова “segnetoelectric” и “ferroelectric” — полные синонимы или у них есть какая-то разница в значении или в употреблении? Или там употребляется только слово “ferroelectric”?

          Ответить

Написать комментарий

Источник: http://elementy.ru/news/430951

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector