You can harvest small amounts of mechanical energy using a piezoelectric buzzer to charge a supercapacitor.
Carlos Cossio, Santander, Spain; Edited by Charles H Small and Fran Granville -- EDN, 3/20/2008
Energy-harvesting, or “scavenging,” systems extract energy from the ambient environment. Unfortunately, these power generators supply much less energy than do standard batteries. However, thanks to the decreasing size and low-power requirements of today’s wearable devices, it is feasible to replace batteries in some low-power systems with power generators that capture energy from the user’s environment, such as the vibration energy a user produces during walking or running. This Design Idea uses the piezoelectric effect of a standard and easy-to-find piezoelectric buzzer to turn mechanical vibrations into electrical energy. Although piezoelectric buzzers generate sound waves when you apply an ac voltage, you can use them in the opposite way: You obtain the maximum ac peak voltage that the piezoelectric buzzer generates when the vibration frequency matches the resonant frequency of the piezoelectric buzzer.
The power generator in Figure 1 is a simple circuit. The piezoelectric buzzer produces an ac voltage when it is under vibration; therefore, you must convert this voltage to a dc voltage before charging the capacitor. The four Schottky diodes form a bridge rectifier to perform this task. For a reliable and efficient operation, select Schottky diodes, such as the 1N5820 rectifier diode from On Semiconductor, that exhibit low forward-voltage drop and low reverse leakage.
Energy harvesters typically capture small amounts of energy over long periods, so harvesters usually contain an energy-storage subsystem in the form of a supercapacitor, such as the PowerStor 0.47F, 2.5V capacitor from Cooper Busmann. The larger the capacitor, the longer it takes to charge it. On the other hand, a larger capacitor provides power for a longer time for the same load. Because a supercapacitor often has a much lower voltage than standard electrolytic capacitors, you must connect a zener diode, such as the BZX85-C2V7, to prevent the voltage across the supercapacitor from increasing beyond its maximum voltage rating. As soon as you apply a load, the supercapacitor starts discharging, and the voltage across the supercapacitor starts dropping. To guarantee a fixed voltage at the output, you must use a dc/dc-voltage-converter IC, such as the MAX1675 from Maxim as a step-up converter working at 3.3V.
As an additional benefit, if the supercapacitor’s voltage drops below the required voltage of operation, the circuit continues to provide regulated output voltage as long as the supercapacitor voltage does not drop below the lower limit of the dc/dc converter. This limit is 0.7V for the MAX1675.
圧電ブザーYouを使っている収穫エネルギーは、supercapacitorを請求するために圧電ブザーを使っている機械的エネルギーの少量を集めることができます。
カルロスCossio、サンタンデル、スペイン;チャールズH Smallとフラングランヴィルによって編集されます－EDN、3/20/2008年のEnergy-収穫または「掃気」（周囲の環境からのシステム抽出物エネルギー）。残念なことに、これらの電力発生器は、標準的なバッテリーより非常により少ないエネルギーを供給します。しかし、今日の着用できる装置の減少している寸法と低出力必要条件のおかげで、ユーザーの環境（例えばユーザーが歩くか、走ることの間、発生する振動エネルギー）からエネルギーをとる電力発生器で若干の低出力システムでバッテリーを交換することは、可能です。このDesign Ideaは、機械の振動を電気エネルギーに変えるために、標準と簡単なto-find圧電ブザーの圧電性の影響を使います。あなたがac電圧を印加するとき圧電ブザーが音波を発生させるが、あなたは逆の方法で彼らを利用することができます：あなたは、振動頻度が圧電ブザーの共振周波数に匹敵するとき、圧電ブザーが発生させる最大のacピーク電圧を得ます。
図1の中の電力発生器は、単純な回路です。それが振動の下にあるとき、圧電ブザーはac電圧を発生します;したがって、あなたはコンデンサに充電する前に、この電圧を直流電圧に変えなければなりません。4つのショットキーダイオードは、この仕事を果たすために、橋改正者を作ります。信頼できて効果的な活動のために、ショットキーダイオード（例えばOn Semiconductor、その展示低い順電圧低下と低い逆の漏出からの1N5820改正者ダイオード）を選んでください。
エネルギー収穫者は一般的に長い期間にわたってエネルギーの少量を捕えるので、収穫者は通常クーパーBusmannからsupercapacitor、例えば0.47F PowerStor、2.5Vのコンデンサの形でエネルギー-記憶装置サブシステムを含みます。コンデンサがより大きいほど、それはそれを請求するために、より長く取ります。他方、より大きなコンデンサは、力を同じ荷のためのより長い時間に提供します。supercapacitorにはしばしば標準的な電解コンデンサより非常に低い電圧があるので、その最大電圧視聴率を越えて増加することからsupercapacitor全体で電圧を防ぐために、あなたはゼナーダイオード（例えばBZX85-C2V7）をつながなければなりません。あなたが荷を適用するとすぐに、supercapacitorは放出し始めます、そして、supercapacitorの中の電圧は下がり始めます。出力で一定の電圧を保証するために、あなたはdc/直流電圧-コンバータIC（例えば3.3Vで動いている段階的なコンバータとしてのマキシムからのMAX1675）を使わなければなりません。
追加給付金として、supercapacitorの電圧が作動の必須の電圧の下に下がるならば、supercapacitor電圧がdc/dcコンバータの下限の下に下がらない限り、回路は管理された出力電圧を提供し続けます。この制限は、MAX1675のための0.7Vです。
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