【跑步姿势训练鞋】No.007-自发电功能研究

sipower

【跑步姿势训练鞋】No.007-自发电功能研究 [复制链接]

 

上一篇介绍了蓝牙通讯程序的设计过程,这一片介绍自发电功能研究。这个可能也是大家最感兴趣的部分。

RSL10这个芯片最大的特点就是省电，官方给了一个利用ZF自发电模块做电灯开关的实例应用，我当时申请比赛的时候就想到用这个模块做一个东西，最终定了做跑步姿势训练鞋这个创意。可惜最后ZF自发电模块样品没申请到，只好自力更生找代替品了。

 

 

找奇怪的东西，自然离不开大淘宝APP。我从上面找到下图两种自发电的东东。

 

 

 

 

图1，自发电东东

 

 

左边按压的这个看起来更专业，但是比较贵，模块加运费70多，还不知道能不能用。右边这个似乎不太适合在足部使用，而且体积还很大。然后聪明的淘宝就给推送出来一大堆自发电相关的产品，其中最多的就是门铃。然后找啊找啊，终于让我发现了下面这个门铃，不但便宜，而且即使最终不能用，拿来装门上也能让它发挥余热，这个真香！

 

 

图2，选中的自发电门铃

 

 

下单，付款，搞定！后面就是漫长---NO、NO、NO，短暂的等待，隔了一天就到货了，可怜我这个老父亲，还没把玩几下，就被小崽子抢去各种high玩。

 

 

 

 

图3，实物照片

 

 

要想用里面的自发电模块，自然是先拆开再说。

 

 

 

 

图4，拆机照

 

 

自发电门铃的大概原理：按压发电模块产生的电能，经过发送模块自带的整流滤波电路后，得到稳定的电能，无线模块在这段时间内，芯片进行启动，通过天线，发送带编码的无线电信号，无线电接收模块接收到带编码的无线电信号后，解码，得出编码一致，则发送铃声。发电原理如下图。

 

 

 

 

 

图5，发电原理

有感兴趣的小伙伴想详细了解，可以参见以下链接，作者介绍的特别详细清楚。

http://www.51hei.com/bbs/dpj-180596-1.html

通过对这个电路板的走线研究，制定我的改造方案，我需把VCC走线割断，去掉原来电路的功耗，引出电源供我的电路使用。如下图。

 

 

图6，改造电路

 

 

在改线过程中，不知怎么就导致了后面的发射芯片烧毁了，电源和地都短路了，我还想着回头让它发挥余热呢，看来没希望了。后面搞的时候也得小心，别把我宝贵的开发板给烧了。

由于这个板子已经带了整流桥、稳压管、续流电容等器件，我直接用就行了。这里庆幸一下我买的是成品，如果单独买那个模块，还得自己搞定这部分电路。我带了一个10KΩ的电阻做负载，连续按压产生的波形如下图。

 

 

图7，测试功率

 

 

如图中所见，电压基本能稳定在4V以上，大概能产生0.4mA电流，如果是LDO降压到3.3V，我能得到大约1mW的电能。按照大约1秒钟发一次包，应该是够用的。接下来就是给板子上电。连好线的板子如下图。

 

 

图8，连好线的板子

 

 

上电之前一定把电源跳线选择好，尤其是要把J-link调试接口芯片彻底断电，不然能量都被它吸走了。如下图。

 

 

 

 

图9，跳线选择

 

 

第一次试验并不成功，从下图可以看出，能量被很快的衰减了。

 

 

 

 

图10，带负载波形

 

 

仔细观察板子，竟然发现那个用户LED在一闪一闪的，我在程序了已经设置不亮了怎么还是闪烁呢，难道是程序初始化过程中IO口不确定导致的？！我先把它的限流电阻焊掉吧，这样不管IO口如何作怪，都不会有电流了。

 

 

图11，焊掉限流电阻

 

 

再次测试，示波器显示波形跟之前10K负载电阻时几乎一样了，在我的持续疯狂输出下，蓝牙终于正常工作了，手机APP也能收到数据了。如下图。

 

 

 

 

图12，连接成功

 

 

从下面的视频中可以看出，在我连续不断的疯狂输出下，才能保证电路正常工作，慢一些都不行。实际应用中，大概只有100米短跑的情况下才能达到这种状态吧。

视频1，我的疯狂输出

 

 

究其原因，还是板子耗电太大造成供电紧张。主要有以下几个原因。

 

 

一、板子上有一部分没有断电。如下图所示，这些芯片实际用不到，但是开发板只有这一块，如果焊掉，搞不好会损坏板子，后面就没得用了。LDO也是只用了开发板自带的NCP551，而不是NCP170这样超低Iq的LDO。

 

 

图13，额外耗电的IC

 

 

  二、程序没有细致优化。受我对这个芯片了解深度所限，代码只是找了最简单的例程进行更改，没有进行详细的功耗调校。好多低功耗功能都没用上。

 

 

  三、自发电模块也比较简单，功率较低。整个门铃产品的售价还不如比较专业的一个模块高，更不用提跟ZF这样的国际大厂产品相比较了。

 

 

总结，这次作品到本篇文章基本就完成了。虽然做的比较简陋，但是基本功能都实现了，也通过这些实验证明了RSL10这个芯片的强大。如果真正的要做一款好的产品，在器件选择上，电路优化上，程序设计上都需要很细致的选择，精准的调校，严谨的验证，才能收获优秀的用户体验。当然其中的金钱和时间花费，也不是我这个业余玩家能支付的起的。谨希望我这个作品能起到抛砖引玉的作用，让更多用户得到启发，做出功能完善好用的产品。

 

 

后续我会继续研究上位机APP的设计，但是这个是我特别不擅长的领域，如果能搞出一个能拿出手的东西，我会继续来发帖，如果搞不出来，就不再献丑了。

 

 

最后，感谢论坛里面各位版主和大神给我的帮助，感谢安森美半导体和安富利给我这个展示的机会，希望大家在这次活动中都能学到知识，获得满意的奖项。

程序源代码： peripheral_server.zip (659.89 KB, 下载次数: 6)

2021-6-27 03:08 上传

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w494143467

APP网上会有一些例程，可以下载来试着修改。

cruelfox

自发电门铃，那接收器靠什么供电呢？

cruelfox

要从测电流的那个跳线那里给RSL10供电，才不会受板子上其它元件影响。

skyworth74

cruelfox 发表于 2021-6-27 10:09 自发电门铃，那接收器靠什么供电呢？

接收器在室内，可以市电转换供电

sipower

cruelfox 发表于 2021-6-27 10:12 要从测电流的那个跳线那里给RSL10供电，才不会受板子上其它元件影响。

那样得飞线ldo电路，改动也不小