CN101425763A - 一种压电式无电池遥控器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用压电材料变形产生电能的微功率遥控器，以解决目前遥控器使用干电池所带来的如增加使用成本、废旧电池带来的环境污染等问题。集体技术方案是：一种压电式无电池遥控器，主要由薄膜压电片(4)、按钮(3)、复位弹簧(5)和信号发射线路板(6)组成，其特征在于所述的薄膜压电片(4)由金属基板(41)和压电材料(42)粘结而成，并呈有一定预变形的弯曲状，薄膜压电片(4)悬置固定于底壳(1)上；信号发射电路板(6)固定于底壳(1)内，通过连接导线与金属基板(41)和压电材料(42)相连，拨动薄膜压电片(4)产生变形的按钮(3)装在底壳(1)和上盖(2)之间。按钮(3)的底部由复位弹簧(5)支撑。

Description

一种压电式无电池遥控器
技术领域：
本发明属于能源和电子技术领域，具体涉及一种利用压电材料变形产生电能的微功率遥控器，通过手动方式按压按钮使压电材料变形产生电能，经整流、稳压等环节后向控制模块、微功率信号发射模块等提供电能，形成遥控控制信号。
背景技术：
随着电子技术及控制技术的发展，遥控器作为家用电器、工业控制领域中常见的控制器被大规模使用。遥控器常以干电池作为电源，经过一段时间电池电能耗尽必须及时更换电池，否则将无法实现控制功能，这一方面会增加使用成本，另一方面废旧电池处理不当将造成较为严重的环境污染；因此，人们一直在研究开发无电池遥控器，常用人力发电装置替代电池，以实现遥控器无电池化。与电池供电的遥控器相比，无电池遥控器安全可靠(不会因能量耗尽而无法使用)，成本低(使用期间不需要更换的电池费用)，因此更易于为用户所接受，也是未来遥控器技术的发展方向。
无电池遥控器主要采用两种发电技术：一是电磁技术，即利用线圈切割磁力线的方法产生电能，另一种就是压电技术，利用压电材料变形产生电能。利用电磁技术的无电池遥控器的专利很多，如中国专利01142818.X、200520111441.5和01255765.X等等。电磁发电装置的能量转换效率相对较高，但由于它是通过磁铁和线圈的相对运动产生电能，因此结构复杂、体积相对较大；同时，发电装置在发电的同时也会产生电磁干扰，会影响遥控器的可靠性和准确性，因此不适用于体积小、可靠性高的遥控器。压电发电技术利用薄片型压电振子的弯曲变形将机械能转换成电能，具有结构简单、体积小(易于实现结构微小化和集成化)、成本低，而且发电过程中压电振子不发热、不产生电磁干扰等特点。在利用压电发电装置及其构造的无电池遥控器方面，目前申请的专利较少，中国发明专利200520111441.5和00817016.9分别介绍了两种基于打击撞击方式的压电发电装置，中国发明专利200520008424.9介绍了一种利用按键为压电元件施力的发电装置及其遥控器。本发明采用有预变形的压电材料悬置方式以提高其发电能力，并采用微功耗信号发射模块，以构成具有一定功能的无电池遥控器。
发明内容：
发明人的研究结果表明，有一定预变形的压电片在悬置振动状态下能提高其发电能力。据此，本发明提出一种压电式无电池遥控器，以解决目前遥控器使用干电池所带来的如增加使用成本、废旧电池带来的环境污染等问题。下面结合附图对本发明技术方案内容说明如下：
一种压电式无电池遥控器，主要由薄膜压电片4、按钮3、复位弹簧5和信号发射线路板6组成，其特征在于所述的薄膜压电片4由金属基板41和压电材料42粘结而成，并呈有一定预变形的弯曲状，薄膜压电片4悬置固定于底壳1上；
信号发射电路板6固定于底壳1内，通过连接导线与金属基板41和压电材料42相连，拨动薄膜压电片4产生变形的按钮3装在底壳1和上盖2之间。按钮3的底部由复位弹簧5支撑。
所述的按钮3上设有拨齿31和斜面32以及限位台阶33；底壳1上设有与按钮3上的斜面32滑动配合的斜面11。
本发明的优点在于：通过按钮3使压电片4获得一定的变形量，且压电片4在脱离按钮3上的拨齿31后会持续短暂时间的振动，压电片4持续变形产生电能；由于压电材料变形产生的电能足以驱动微功耗电子元件，因此信号发射线路板6上的控制模块、信号发射模块均采用微功耗贴片件，以实现信号发射功能。本发明可避免更换电池带来的遥控器使用成本增加和电能耗尽未及时更换而带来的无法正常工作问题，还可避免废旧电池所造成的环境污染。
附图说明：
图1是本发明遥控器触按钮发前状态剖面视图。
图2是本发明遥控器按钮按下时按钮斜面与底壳斜面刚好接触的剖面视图。
图3是本发明遥控器按钮拨齿即将脱离压电片时的剖面视图。
图4是线路板示意图。
具体实时方式：
下面结附图所示实施例，进一步说明本发明的具体内容及其共做过程。
如图1所示，本发明遥控器主要由底壳1、上盖2、按钮3、薄膜压电片4、复位弹簧5、信号发射线路板6以及连接螺钉等构成。其中薄膜压电片4由金属基板41和压电材料42粘结构成，并有一定预变形呈弯曲状，通过螺钉将其悬置固定于底壳1上；信号发射电路板6固定于遥控器底壳1内，连接导线将压电片41、42与信号发射电路板6相连；遥控按钮3通过复位弹簧5安装于底壳1和上盖2之间；按钮3上有拨齿31和斜面32及限位台阶33；底壳1上有与按钮3斜面32相配合的斜面11，两斜面32与11之间可构成滑动连接。
按下按钮3，拨齿31会拨动悬置的压电片4向下产生弯曲变形，如图2所示；当按钮3进一步向下移动且斜面32与设置于底壳1上的斜面11接触并沿之滑动时，拨齿31将脱离压电片4，如图3所示；压电片4在金属基板41弹性作用下将产生自由振动变形，压电材料42在振动过程中往复弯曲产生电能，所产生的电信号为交变信号，必须经过信号变换才能驱动信号控制与发射模块工作，产生遥控信号。信号发射线路板6如图4所示，由信号变换模块61、信号控制与发射模块62两部分组成，其中信号变换模块61由整流电桥611、稳压器612以及电容613和614构成。信号控制与发射模块62主要由MSP430低功耗单片机621、按键开关622及发射模块623构成。信号变换模块61的功能是将压电振子产生的交流电经整流滤波转换成3V直流电，输出给信号控制与发射模块62。MSP430单片机621接收按键开关622发出的指令，再将编码信号通过发射模块623发射出去，实现遥控功能。
该遥控器需要发射遥控信号时，图1—图2—图3为一个工作循环，当处于图3状态时，压电片4振动产生电能，驱动信号控制与发射模块工作，产生遥控信号，撤销按钮3的外力，按钮3将在复位弹簧5的作用下回到图1状态。
本发明涉及的压电式无电池遥控器制作成本较低，结构简单，可用于遥控家用照明灯具、空调、汽车中央门锁等控制功能相对单一的场合，应用前景广泛，适用性强。

Claims (2)

1、一种压电式无电池遥控器，主要由薄膜压电片(4)、按钮(3)、复位弹簧(5)和信号发射线路板(6)组成，其特征在于所述的薄膜压电片(4)由金属基板(41)和压电材料(42)粘结而成，并呈有一定预变形的弯曲状，薄膜压电片(4)悬置固定于底壳(1)上；信号发射电路板(6)固定于底壳(1)内，通过连接导线与金属基板(41)和压电材料(42)相连，拨动薄膜压电片(4)产生变形的按钮(3)装在底壳(1)和上盖(2)之间。按钮(3)的底部由复位弹簧(5)支撑。
2、根据权利要求1所述的一种压电式无电池遥控器，其特征在于所述的按钮(3)上设有拨齿(31)和斜面(32)以及限位台阶(33)；底壳(1)上设有与按钮(3)上的斜面(32)滑动配合的斜面(11)。
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