ITRM20090391A1 - Sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari - Google Patents

Description

“SISTEMA DI CARICA DI UN APPARATO MOBILE, IN PARTICOLARE DI TELEFONI CELLULARI E PALMARI”

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari.

Stato della tecnica

Malgrado i telefoni cellulari, ma anche altri dispositivi portati, siano stati perfezionati per consumare la minore energia possibile, l’approvvigionamento di energia elettrica risulta comunque una questione molto importante.

Sulla base di un campione di telefoni cellulari particolarmente diffusi è emerso che in media si ottiene un consumo al secondo in stand-by di circa 13mW e in conversazione di circa 823mW. Secondo un recente studio Non sono note informazioni esatte relative ai consumi per l'invio di sms, ad eccezione di pochi dettagli raccolti in un unico articolo scientifico secondo cui un consumo di potenza di circa 390mW in un arco temporale di 60s di prova da cui si ricava in modo molto approssimata l’energia occorrente per l’operazione.

E’ chiaro che per ricaricare un dispositivo mobile è necessario collegarlo ad una fonte di alimentazione esterna. Questo però non è sempre possibile. Sono noti dispositivi fotovoltaici mobili atti a ricaricare un dispositivo mobile a partire dalla luce solare. Questi però sono scomodi da portare con sé, ma soprattutto, il dispositivo mobile deve essere connesso ad detti dispositivi, mentre questi sono direttamente esposti ad una radiazione solare. Purtroppo, però non è sempre possibile esporre il dispositivo di ricarica fotovoltaico alla radiazione solare ed inoltre si deve tener conto che il dispositivo mobile deve restare connesso e dunque vincolato al dispositivo di ricarica fotovoltaico per tutto il tempo di ricarica. Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di fornire sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari atto a risolvere i suddetti problemi.

E’ oggetto della presente invenzione un sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende almeno un convertitore piezoelettrico atto a convertire una sollecitazione meccanica in energia elettrica e mezzi atti ad adattare l’energia elettrica prodotta da detto convertitore piezoelettrico per il caricamento di batterie alimentanti detto apparato mobile.

Detti mezzi di adattamento dell’energia elettrica sono atti a convertire sia segnali impulsivi che segnali lenti in relazione alle caratteristiche del convertitore piezoelettrico impiegato.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta un tastierino numerico di un telefono cellulare al quale sono applicati due esempi di convertitori piezoelettrici di cui uno a forma di disco ed un altro a forma di ponticelli allungati sovrastando una o più capsule relative a tasti; le Figg. 2 e 3 raffigurano una variante in cui almeno un convertitore piezoelettrico applicato ad un apparato mobile è atto ad essere sollecitato in flessione da una massa sismica;

la Fig. 4 raffigura almeno un convertitore piezoelettrico sollecitato da una massa mobile atta ad urtare il convertitore;

la Fig. 5 raffigura almeno un convertitore piezoelettrico atto ad essere disposto lungo un lato interno di una scocca di un apparato mobile e a convertire in energia elettrica sollecitazioni che lo inducono a flettersi;

la Fig. 6a e 6b rappresentano una sezione longitudinale di un sistema di generazione a percussione ed un relativo esploso, atto ad essere incorporato in un dispositivo mobile, comprendente almeno un convertitore piezoelettrico; la Fig. 7 raffigura una ulteriore variante di sistema di generazione in cui un convertitore piezoelettrico è sollecitato in flessione da una camma.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione I convertitori piezoelettrici (PEG) possono essere suddivisi in due grandi famiglie, a flessione e a compressione, in funzione della tipologia di stimolo meccanico che la struttura é in grado di convertire. Le soluzioni di tipo compressive presentano le migliori prestazioni in corrispondenza di stimoli meccanici di elevata intensità, cioè dell’ordine delle decine di MPa e contraddistinti da spostamento molto contenuti cioè nell’ordine del micron o decine di micron. Quelli a flessione operano invece in condizioni diametralmente opposte, necessitando di ampi spostamenti, cioè dell’ordine dei millimetri e forze contenute, cioè dell’ordine dei Newton. Fra questi due estremi vi sono ovviamente soluzioni intermedie, sia a flessione che compressione, che assecondano le diverse casistiche, eventualmente sfruttando l'azione di amplificazioni meccaniche.

L'unico limite dei PEG a flessione é rappresentato da una maggiore fragilità, essendo soggette a sforzi interni al materiale più elevati. Si stima vita media inferiore rispetto ai PEG a compressione del 20-30% circa, cioè 10<7>- 10<8>cicli.

Dal punto di vista chimico si preferisce i convertitori abbiano una struttura interna multistrato, monolitico. Inoltre, la forma di un convertitore può essere qualunque, per esempio, a forma di disco, rettangolo, anello, trapezio, cilindro, etc..

Ad ogni modo per convertire energia da una di dette tre forme si possono impiegare entrambe le tipologie di convertitore piezoelettrico riuscendo ad ottenere diverse realizzazioni. Si preferisce abbinare un convertitore piezoelettrico ad un condensatore che si carica e si scarica nel tempo. Nota quindi la struttura, i valori di energia generati per singolo stimolo dipendono da diversi aspetti, fra i quali i più importanti sono sicuramente la pressione applicata sulla struttura e il tempo di applicazione. In generale, stress molto ampi produrranno ovviamente cariche elettriche di maggior entità, mentre applicazioni molto lente, cioè di qualche secondo producono cariche finali molto basse, in quanto il componente piezoelettrico presenta un tempo di scarica naturale molto prossimo al tempo di carica, rendendo il sistema estremamente inefficiente in questi casi.

D’altro canto va osservato che miniaturizzando le dimensioni dei convertitori, però questo aspetto da un lato può essere positivo in quanto consente, a parità di forza applicata, di avere pressioni più elevate ma rappresenta sicuramente un limite in quanto l'energia dipende anche dal volume di materiale piezoelettrico che viene sollecitato. Tale considerazione porta ad escludere soluzioni complesse che ad esempio prevedono la presenze di una meccanica di amplificazione (Amplified Piazoelectric Generator, APG) in quanto eccessivamente ingombrante e complicata a fronte della quantità di materiale piezoelettrico impiegata. Per quanto concerne la composizione chimica, le scelta ricade inevitabilmente su soluzioni di tipo piezoceramico ad alta mobilità della cariche, detti anche di tipo soft, quindi più adatti all’impiego descritto nel presente trovato ed ai carichi meccanici in gioco che non eccedono i 60MPa di pressione che caratterizza i materiali piezoceramici soft. Se da un lato tali materiali piezoceramici presentano perdite meccaniche leggermente superiori ad altre tipologie dall’altro essi risultano particolarmente efficienti per bassi valori di forza. Strutture polimeriche, PVDF, o ibride, MFC, cioè piezo/polimerol pur potendo essere impiegate allo scopo presentano flessibilità maggiore ma rendimenti inferiori.

Al fine di perseguire i suddetti scopi sono state condotte lunghe e laboriose analisi delle varie tipologie di sollecitazioni meccaniche che interessano dispositivi mobili ed in particolare dei telefoni cellulari abilitati all’invio di messaggi sms.

Le informazioni ricavate sono in termini di frequenza, forza e durata delle sollecitazioni meccaniche e risultano utili per perseguire gli scopi del presente trovato.

Le sollecitazioni prese in esame sono:

a. Pressione dei tasti di una tastiera del dispositivo mobile,

b. Sollecitazioni dovute ad accelerazioni e vibrazioni trasmesse al dispositivo mobile,

c. Sollecitazioni direttamente applicate all’involucro del dispositivo mobile.

Pressione dei tasti

Relativamente alla pressione dei tasti è stata eseguita una misurazione della forza necessaria a premere i tasti del tastierino numerico di un campione di telefoni cellulari. Di seguito viene riportata una tabella riassuntiva:

Modello Forza Forza Forza Forza Forza Forza Forza Forza Media [N] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [N] Motorola T280 5,3 5,6 4,8 4,5 4,6 4,8 5,2 4,6 4,9

Sony W800 3,7 4,3 3,7 3,8 4,2 3,7 3,9 3,8 3,9

Nokia N70 4,2 4,4 3,9 3,5 4,6 3,6 3,3 3,2 3,8

Push-button 1 8,1 6,6 6,2 6,3 7,1 6,9 7,0 7,3 6,9

Push-button 2 4 4,1 3,6 3,4 3,1 3,6 2,9 3,2 3,5

I marchi di fabbrica e dei modelli qui riportati appartengono ai legittimiproprietari. Nei casi sopra riportati si osserva come i valori medi per telefoni cellulari si attestino nell'intorno dei 4.N. I due push-button si riferiscono ad altri pulsanti aventi valori discordanti di forza necessaria alla loro pressione, per cui essi sono rappresentati in tabella scalati di un fattore 2. Essendo la forza un elemento fondamentale per il recupero di energia e bene che questo parametro risulti il più elevato possibile, senza ledere la funzionalità ed ergonomia degli attuali tastierini. Si ritiene pertanto che un valore di circa 7N possa rappresentare un valido compromesso fra efficienza e funzionalità del dispositivo mobile ed in particolare di un telefono cellulare.

La frequenza con cui detta forza sarebbe applicata è stata dunque confrontata con una stima di impiego dei tasti di un telefono cellulare ed in particolare per l'invio di un messaggio SMS od eventualmente per il normale utilizzo. Attraverso prove di scrittura di testi standard e stato ricavato che telefoni muniti di sistema di ausilio alla scrittura comportano mediamente 180 pressioni per generare parole per una lunghezza complessiva di 160 caratteri, mentre i telefoni privi di detto sistema comportano invece un numero quasi doppio di pressioni, cioè nell'intorno delle 350. Ipotizzando una media di 10 sms al giorno ciò si traduce in un totale di 1800 pressioni per l'invio di sms ai quali e ragionevole aggiungere ulteriori 100-200 pressioni per il normale utilizzo, per un totale di 2000 pressioni nel caso di telefoni muniti di detto ausilio alla scrittura e di circa 3700 pressioni nell’altro caso. In ogni caso la compressione di un tasto si stima durare circa 0,5 secondi. Tali risultati risultano influenzati dall’età del campione di utenza di riferimento, risultando che il numero di sms e la frequenza di uso del telefono risulta inversamente proporzionale all’età dell’utenza. Per cui in una determinata fascia di età compresa fra i 18 ed i 45 anni si stima una media di circa 20 sms al giorno e 15/20 chiamate.

Accelerazioni e vibrazioni

Per quello che concerne le sollecitazioni dovute ad accelerazioni e vibrazioni trasmesse ad un apparato mobile vale la pena sottolineare che le forze in gioco sono funzione di una massa sismica. Si intendono, con ciò dunque, tutte le sollecitazioni meccaniche a cui il telefono viene sottoposto durante il normale uso quotidiano, ad esempio durante la permanenza all'interno di una tasca 0 di una borsetta la quale viene a sua volta sottoposta alle vibrazioni indotte da mezzi di locomozione, treni, bus, metro, etc, o da eventuali sollecitazioni appositamente applicate dall`utente al fine di incrementarne la ricarica, per es. scuotimento o rotazione volontaria, etc..

Si è effettuato uno studio sulle sorgenti ambientali di accelerazioni e vibrazioni. L’intervallo delle frequenze può essere motto ampio, da pochi Hertz fino a qualche centinaio, in funzione di dove l'utente viene a trovarsi. Si è trovato che mezzi di locomozione terrestri quali bus e auto, sottopongono un utente a vibrazioni comprese fra 5 e 20Hz e fra 120 e 160Hz, mentre aeromobili a frequenze tra i 28Hz, 80Hz e 120Hz. Il movimento umano presenta una sollecitazione a frequenza molto bassa, dell’ordine del Hz con punte comprese tra 3-4Hz nel caso l’utente stia correndo. Si è evinto che in termini di intensità della sollecitazione che queste risultano maggiori alle basse frequenze. Si è, dunque stimato una permanenza in mezzi di locomozione di circa 210 minuti e di circa 510 minuti dovuti al movimento umano e agli spostamenti a piedi.

Sollecitazioni direttamente applicate all’involucro

Per quanto riguarda quest'ultimo caso si prevede un’azione volontaria del possessore di un dispositivo mobile vola a carica le batterie dello stesso dispositivo. Similarmente a quanto svolto per le prove sui tastierini sono state effettuate alcune misure di compressione sulla carcassa di un telefono cellulare attraverso celle di carico posizionate in corrispondenza delle sezioni laterali. Un campione di persone coinvolte nella prova hanno esercitato sulla carcassa dell’apparecchio la forza generalmente applicata nell’afferrare l’apparecchio, limitandola alla loro personale sensazione. I differenti esperimenti hanno portato a misurare valori in un intervallo compreso fra 20 e 30N.

Non esiste un valore di frequenza essendo l'utente stesso a comprimere la struttura, per cui si è stimato di trovarsi anche in questo caso nell’ordine del Hz, in quanto valori superiori sono oggettivamente difficili da raggiungere.

Conseguentemente alle prove e agli studi fatti vengono di seguito riportati alcune realizzazioni preferite del trovato.

Applicazione 1

Si è realizzato un primo esempio realizzativo inserendo mezzi di conversione di una pressione/di un movimento in energia elettrica in prossimità di ciascun tasto di un tastierino numerico.

Questa soluzione prevede l'inserimento di apposite strutture al di sotto del tastierino numerico plastico utilizzate per convertire l'energia applicata sui vari tasti durante la digitazione dei numeri telefonici, la scrittura di sms o l'utilizzo di differenti applicazioni quali ad esempio giochi, calcolatrice, etc,.

Nella figura 1 vengono riportate contemporaneamente due varianti del presente esempio, in cui un disco 1 è posizionato al di sopra di una capsula relativa ad un tasto. In alternativa viene realizzato un ponticello 2 per ciascun allineamento di tasti, in cui ciascuna campata è realizzata con PEG a flessione.

Questa soluzione, essendo vincolata ai tastierini numerici presenta dimensioni nell'ordine dei 40x50mm, superficie a sua volta suddivisa in sottoaree in corrispondenza di ogni tasto le cui dimensioni rimangono da definire caso per caso. Risulta infatti fondamentale mantenere invariato il funzionamento del dispositivo mobile, evitando che la pressione di un tasto comporti l'attivazione anche dei tasti adiacenti.

I limiti imposti a questa prima tipologia sono principalmente legati agli aspetti geometrici della struttura, dovendo essere posizionata in corrispondenza di ogni tasto. Per questo motivo questo PEG dovrà avere uno spessore molto contenuto, cioè pochi millimetri, onde evitare di incidere eccessivamente sullo spessore totale del telefono. Analogamente, l'ingombro laterale dovrà essere tale da non interferire con il pulsante adiacente. Le dimensioni ottimali variano nell’ordine dei millimetri, preferibilmente 5- 6 millimetri di diametro, avendo una forma di disco. Fra le due macro-famiglie di PEG descritte in precedenza, quella che sicuramente asseconda maggiormente sia gli aspetti geometrici che la modalità di funzionamento e quella a flessione. Infatti, questa replica fedelmente il funzionamento degli attuali meccanismi di contatto presenti nel telefono cellulare per una più facile integrazione. Inoltre, come anticipato sopra, forze molto limitate ottimizzano il rendimento di convertitori a flessione. Dunque, pur trattandosi di semplici esempi, si ritiene possibile sfruttare soluzioni a flessione di geometria circolare o rettangolare poste in diretta corrispondenza di ogni tasto, azionate direttamente dalla pressione, dall'utente sul pin. Simili sistemi non alterano sostanzialmente il normale funzionamento del telefono, garantendo un'integrazione non trascurabile nel caso in cui si possa realizzare un unico strato passivo, metallico o plastico, sul quale applicare opportuni convertitori nelle zone di interesse.

Applicazione 2

Un altro esempio realizzativo prevede l’inserimento, in qualunque parte della struttura di un apparato mobile, di almeno un PEG configurato per convertire un’accelerazione o vibrazione in energia elettrica. Si preferisce che detti mezzi siano inseriti nelle zone laterali o posteriore. Detti mezzi di conversione formando parallelepipedi lunghi 100mm, larghi 10mm e profondi quanto il telefono stesso, oppure sui lati corti definendo almeno un parallelepipedo 50x10 mm. Il posizionamento dipende dal numero dei convertitori che si intende installare e dai vincoli strutturali/elettronici imposti dal produttore dell’apparato. Come già spiegato precedentemente questo convertitore deve poter operare in una banda abbastanza ampia e variabile da pochi Hertz fino a qualche centinaia. Però, essendo le vibrazioni a bassa frequenza quelle predominanti dal punto di vista dell’intensità si preferisce dimensionare detti convertitori per convertire le base frequenze.

Questo esempio realizzativi presenta le maggiori difficoltà per quanto concerne la sua predisposizione. Dovendo operare a banda larga infatti, sia in termini di frequenza che di intensità delle forze, la geometria ed il posizionamento del/dei PEG, devono essere tali da assecondare sollecitazioni a differenti frequenze, rendendo pertanto impossibile una eccessiva focalizzazione. Per quanto riguarda gli ingombri, questi sono confrontabili con quelli del precedente esempio. Su questo aspetto motto dipende dal grado di integrazione che si intende raggiungere, anche se è preferibile destinare appositi spazi ai PEG. A differenza dell’esempio precedente, questo esempio può impiegare sia PEG a flessione che a compressione. La scelta fra le due tipologie dipende unicamente dai valori ottenibili di energia in relazione alla particolare architettura del dispositivo mobile. A prescindere dalla natura dei convertitori però, dovendo convertire di fatto accelerazioni e decelerazioni indotte sulla struttura e necessario far si che queste si traducano in forze agenti direttamente sul PEG. Per fare questo, devono essere implementate masse sismiche fisse 3, così come mostrate nelle figura 2 e 3 oppure masse sismiche mobili 5, così come mostrato in figura 4, in funzione della tipologia di convertitore dal cui dimensionamento dipende l'entità dello stimolo applicato sul PEG cosi come la sua dinamica. Le strutture a flessione vengono spesso dimensionate per lavorare in corrispondenza di una ben precisa frequenza, equivalente alla risonanza della struttura. In corrispondenza della quale vi è, infatti, una forte amplificazione interna delle onde elastiche, da cui ne scaturisce un incremento degli spostamenti e di conseguenza anche un aumentando notevolmente dell'efficienza rispetto alle condizioni quasi statiche. Questa condizione però, oltre ad essere pericolosa in quanto porta il sistema a lavorare in regimi di stress elevato, è alquanto selettiva e scostamenti di pochi Hertz risultano già significativi. Nel caso in esame un simile funzionamento è quindi alquanto difficile per due motivi, innanzitutto avendo una banda ampia è impossibile definire un valore univoco di frequenza, inoltre i valori di frequenze in gioco risultano troppo bassi rispetto a quelli naturali per uno qualsiasi di tali sistemi risonanti che lavorano a frequenze dell’ordine dei 100—200Hz. Si preferisce, dunque, privilegiare le sollecitazioni indotta dai movimenti umani con accelerazioni di circa 0,08g e frequenze nell'intorno dei 2-3Hz. Dunque una banda ottimale è pertanto quella compresa fra 1 e 5Hz. Si preferisce, dunque, applicare PEG a flessione 4 allungati, detti bender, connessi ad un estremo ad una parte del dispositivo mobile e ad una massa sismica 3 sull’estremo opposto, in modo atta da stimolare la flessione del bender 4. Si preferisce, in relazione alle frequenze in gioco di posizionare tali bender lungo i lati lunghi del corpo del dispositivo mobile, in modo da convertire energia da stimoli aventi diversa direzione traslazioni verticali, orizzontali, etc.. Si devono dimensionare opportunamente le distanze fra massa sismica 3 e gli elementi circostanti internamente al dispositivo mobile consentendo completa o parziale libertà di oscillazione a detta massa sismica. Secondo una variante si preferisce che le masse urtino volutamente contro alcune parti dell’apparato mobile che possono essere, per esempio PEG a compressione, in modo da indurre particolari vibrazioni del bender. Per le strutture a compressione si preferisce impiegare masse mobili 5 atte ad urtare almeno un PEG 51 a compressione. Una possibile soluzione è rappresentata in detta figura 4. In detta figura, masse mobili 5 a forma di sferetta sono atte a muoversi per effetto di sollecitazioni a cui il telefono viene sottoposto e, urtando su convertitori preferibilmente a forma di cilindro, applicano una forza necessaria per convertire energia. Anche in questo caso è preferibile posizionare diversi convertitori per assecondare le differenti direzioni di movimento e il dimensionamento della parte attiva del PEG sarà cruciale per garantire valori elevati di pressione. Una simile configurazione consente però di ridurre al minimo i tempi di applicazione dei carichi, accentuando la risposta del piezoelettrico. Una elettronica di conversione è atta ad acquisire e convertire valori impulsivi di tensione in valori utili alla carica delle batterie del dispositivo mobile.

In alternativa a PEG a compressione possono essere impiegati PEG a flessione, per esempio a forma di disco atto ad incurvarsi nella parte centrale quando colpito da una massa mobile.

Applicazione 3

Un ulteriore realizzazione preferita prevede l’introduzione di PEG allungati 6 preferibilmente a compressione correnti internamente lungo i lati della scocca del dispositivo mobile, così come mostrato in figura 5, il dimensionamento di tali elementi allungati deve essere proporzionale ai 20 – 30N con frequenze dell’ordine di pochi Hz. Il sistema di ricarica può essere realizzato progettato anche per carichi maggiori malgrado si ritenga difficoltoso applicarli senza eccessivi sforzi da parte dell'utente. Secondo un’altra variante le sollecitazioni esterne, piuttosto che essere applicate in generiche zone della scocca debbono essere concentrate in alcuni specifici punti predisposti per la conversione di dette sollecitazioni in energia elettrica.

Secondo questo tipo di applicazione è possibile sfruttare PEG a flessione che a compressione. Trattandosi infatti di una tipologia di PEG il cui funzionamento risulta totalmente svincolato dal normale utilizzo del telefono cellulare, la soluzione più semplice è quella di predisporre apposite strutture che, possibilmente in dimensioni contenute, possano garantire un apporto sufficientemente elevato di energia anche a fronte di poche sollecitazioni. L’unico vincolo è chiaramente rappresentato dalla forza che l’utente deve volontariamente applicare per operare la ricarica dell’apparecchio, che ancora una volta si ritiene essere dell’ordine dei 20-30N. Secondo la variante di figura 6a e 6b, una coppia di convertitori cilindrici 22 e 24 sovrapposti e connessi in parallelo tra loro generano energia elettrica a mezzo di una configurazione a percussione 20. Come sarà chiaro di seguito, il percussore metallico 29 viene spinto contro i convertitori a seguito della compressione di un pulsante 30 la cui forza viene regolata dalla molla di carico 31. Il dispositivo, vantaggiosamente, si attiva dopo aver raggiunto una soglia prestabilita di forza, sbloccando il percussore in maniera istantanea, in modo da uniformare la sollecitazione applicata dall’esterno e da semplificare la realizzazione dei mezzi atti ad adattare l’energia elettrica prodotta da detto convertitore piezoelettrico per il caricamento delle batterie alimentanti il dispositivo mobile.

Il dispositivo presenta un tasto la cui pressione impone un urto di tipo impulsivo su detti cilindri piezoelettrici in modo da rendere possibile la generazione di energia elettrica. La parte attiva del dispositivo comprende due cilindri piezoelettrici 22 e 24 connessi elettricamente in parallelo fra loro. Uno dei loro elettrodi è collegato ad un contatto elettrico 23 mentre l’altro è collegato ad un potenziale di terra. Sopra i convertitori piezoelettrici è posto un elemento metallico 25 avente la funzione di trasmettere l’urto imposto dall’esterno direttamente ai due cilindri. Si preferisce che la carcassa sia di plastica racchiudente il dispositivo e comprendendo due semigusci 26, in figura ne è visibile solo uno dei due, simmetrici secondo una sezione longitudinale del dispositivo, così come simmetrici sono gli elementi 21 e 28 atti a mantenere solidali tra loro i due semigusci. Il pulsante comprende un involucro plastico 30, un percussore 29 e una molla 31 ed è atto a scorrere all’interno di detti semigusci.

Quando si preme il pulsante la molla 31 si comprime immagazzinando una energia potenziale. Quando viene superato un certo valore di forza il percussore, guidato dalle scanalature presenti nell’elemento 26, scatta e libera l’energia immagazzinata sottoforma di urto impulsivo. Il percussore va ad impattare sulla battuta metallica 25 che va ad eccitare i dispositivi piezoelettrici i quali, sottoposti a deformazione meccanica, generano una differenza di potenziale ai capi dei propri elettrodi. Infine la molla 27 ha il compito di riportare il pulsante nella posizione iniziale in modo che sia possibile ripeter il ciclo di lavoro.

Una ulteriore variante è rappresentata in figura 7. Uno o più bender 7 vengono sollecitati in flessione da una o più camme 8 azionate a mezzo di una rotella 9. Agendo su detta rotella 9, l'utente fa ruotare un albero 10 comune con almeno una camma 8, andando ad urtare il PEG. Questa variante rappresenta una soluzione più efficiente rispetto alla precedente in quanto, oltre a sfruttare un PEG a compressione, di per sé più adatto alla natura degli stimoli considerati, si riesce a trasmettere più sollecitazioni a fronte di una singola azione operata dal’utente. Sono chiari i vantaggi derivanti dall’applicazione della presente invenzione. In particolare si rende possibile caricare le batterie di un dispositivo mobile senza l’impiego di sorgenti di energia elettrica esterne al dispositivo mobile.

Sono state descritte tre tipologie di sollecitazioni alle quali può essere soggetto un dispositivo mobile ed altrettante applicazioni per la conversione di sollecitazioni meccaniche in energia elettrica.

Per ogni applicazione sono state descritte più varianti applicative che possono essere vantaggiosamente combinate tra loro, per cui gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di carica di un apparato mobile, in particolare di telefoni cellulari e palmari comprendente almeno un convertitore piezoelettrico (1)(2)(4)(51)(7) atto a convertire una sollecitazione meccanica in energia elettrica e mezzi atti ad adattare l’energia elettrica prodotta da detto convertitore piezoelettrico per il caricamento di batterie alimentanti detto apparato mobile.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente un primo convertitore piezoelettrico di tipo a flessione (4) solidale per un estremo ad una parte interna di detto apparato mobile e comprendente in un altro estremo una massa sismica (3).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detta massa sismica (3) è libera di oscillare liberamente oppure è atta ad impattare procurando vibrazioni nell’elemento piezoelettrico di tipo a flessione (4).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detta massa sismica è atta ad impattare contro un secondo convertitore piezoelettrico di tipo a compressione, essendo anche l’energia prodotta da detto secondo convertitore adattata per il caricamento di batterie alimentanti detto apparato mobile.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui un convertitore piezoelettrico è di tipo a compressione (51) e comprende una massa mobile (5) atta a colpire il convertitore in relazione ad accelerazioni e vibrazioni trasmesse all’apparato mobile.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui almeno un convertitore piezoelettrico di tipo a flessione (1)(2) è posizionato al di sopra di una capsula relativa ad un tasto del dispositivo mobile.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detto convertitore piezoelettrico (1) è un disco.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detto convertitore piezoelettrico (2) definisce un ponticello allineato con un allineamento di tasti, in cui ciascuna campata sovrasta una capsula di un tasto.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente un convertitore piezoelettrico (7) di tipo a flessione ed una camma (8) solidale secondo un asse (10) ad una rotella (9), essendo detta camma atta a sollecitare in flessione detto convertitore piezoelettrico (7) quando un’azione esterna tende a far ruotare detta rotella (9).
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente un dispositivo a percussione (20) atto a generare energia elettrica attraverso l’applicazione di una forza esterna su un pulsante (30)
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno un convertitore piezoelettrico (6) di tipo a flessione estendentesi internamente a detto apparato mobile ed atto a flettersi per una azione esterna di compressione sulla scocca dell’apparato mobile.