CN101447748B - 压电自供电式低功耗遥控器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压电自供电式低功耗遥控器，属于能源和电子技术领域。弯曲型压电振子的金属基板通过压块固定于下壳体上，压电振子通过导线与印刷电路板上的电源电路相连，该印刷电路板固定在上壳体上，该上壳体上有上定位块，下壳体内部固定连接下定位块，转动施力机构的两个轴端与壳体的倾斜滑道滑动连接，按纽与转动施力机构压接，复位弹簧与顶块连接，顶块与转动施力机构接触连接，该转动施力机构的轴上固定连接两组定位齿和一组拨齿；该电源电路与遥控器电路连接。优点在于利用压电发电装置为遥控器供电，可避免更换电池带来的使用不便和电能耗尽未及时更换而带来的无法使用问题；可避免使用中的二次费用和大量废旧电池所造成的环境污染。
Description
技术领域
本发明属于能源和电子技术领域，具体涉及一种压电发电装置和由该发电装置供电的低功耗遥控器。通过手动方法使压电振子发生弯曲变形并产生电能，经整流滤波后为遥控器提供电力。
背景技术
随着电子产品集成化的提高和功耗的降低，传统的电池因其体积大、使用寿命短而逐渐不能满足使用要求；同时，电池含有重金属，废旧电池处理不当会造成严重的环境污染。因此，人们开始寻求电池的替代品—人力发电装置(human powered energy generator)，其目的是在某些特殊的应用领域替代电池或自动为电池充电。遥控器已成为现代生活中的必须品(如汽车遥控器、各类家电遥控器、灯具开关等)，因其用量大、能耗较低，适合利用微型的发电装置供电。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。
在利用微型发电装置为遥控器提供电能方面，主要是采用电磁原理和压电原理两种方法。利用电磁发电装置供电的无电池遥控器的专利很多，如中国专利(申请号)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，电磁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、可靠性高遥控器(如汽车遥控器)。压电发电装置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。
鉴于目前压电陶瓷的发电能力较弱、普通遥控器的功耗还相对较高的现状，本发明提出一种新型压电发电装置，并利用其为基于单片机控制的低功耗遥控器提供电力。
发明内容
本发明提出一种由压电发电装置供电的低功耗遥控器，以解决目前各类遥控器使用化学电池供电而带来的种种弊端，如需定期更换、资源浪费和污染严重的问题。本发明采取的技术方案是：弯曲型压电振子的金属基板通过压块固定于下壳体上，压电振子通过导线与印刷电路板上的电源电路相连，该印刷电路板固定在上壳体上，该上壳体上有上定位块，下壳体内部固定连接下定位块，转动施力机构的两个轴端与壳体的倾斜滑道滑动连接，按纽与转动施力机构压接，复位弹簧与顶块连接，顶块与转动施力机构接触连接，该转动施力机构的轴上固定连接两组定位齿和一组拨齿；该电源电路与遥控器电路连接。
在本发明中，悬臂梁压电振子、一个带有拨齿及定位齿的转动施力机构和一个按钮构成发电装置。按下所述按钮时，转动施力机构沿倾斜轨道移动的同时还绕其中心转动，进而迫使压电振子自由端随之运动。当转动施力机构运动到终点时，压电振子与施力机构的拨齿脱离，压电振子自由振动；释放按纽后，转动施力机构在弹簧的推动下沿倾斜轨道复位。
在本发明的一个实施方案中，所述遥控器电路与电源电路相连，其中电源电路由整流桥、储能电容及稳压器3部分构成，其功能是将压电振子所产生的电能存储在电容中，为遥控器电路供电；所述的遥控器电路包括单片机MSP430、按键开关及发射模块等。
本发明的压电自供电式低功耗遥控器，在于依靠手动方法通过施力机构激励压电振子使其产生弯曲变形、并在外力去除后处于自由振动状态，进而在所述压电振子两端产生交流电压，所述交流电经进一步整流、滤波及稳压后以脉冲能的形式输出给遥控器电路。
本发明的优点在于：通过施力机构使压电振子获得可控的变形量，且压电振子与施力机构的拨齿脱离后能保持一定时间的持续振动；利用单片机控制的遥控系统功耗较低，压电振子一次激励产生的电能可满足使用要求。利用压电发电装置为遥控器供电，可避免更换电池带来的使用不便和电能耗尽未及时更换而带来的无法使用问题；可避免使用中的二次费用和大量废旧电池所造成的环境污染。
附图说明
图1a是本发明中发电装置触发前的结构剖面示意图；
图1b是图1a的A-A剖视图；
图2是本发明中发电装置触发后的结构剖面示意图；
图3是本发明的电源电路和遥控器电路图。
具体实施方式
弯曲型压电振子3的金属基板通过压块10固定于下壳体1上，压电振子3通过导线2与印刷电路板9上的电源电路91相连，该印刷电路板9固定在上壳体8上，该上壳体上有上定位块801，下壳体内部固定连接下定位块102，转动施力机构6的两个轴端与壳体1的倾斜滑道101滑动连接，按纽7与转动施力机构6压接，复位弹簧4与顶块5连接，顶块5与转动施力机构6接触连接，该转动施力机构6的轴上固定连接两组定位齿601、603和一组拨齿602；该电源电路91与遥控器电路92连接。
如图1a所示，弯曲型压电振子1的金属基板通过压块10固定于壳体1上，所述压电振子3通过导线2与印刷电路板9上的电源电路91相连。所述的印刷电路板9及其电源电路91和遥控器电路92固定在壳体8上。所述压电振子3、转动施力机构6、按纽7、复位弹簧4及顶块5(图1b)构成发电装置。所述的转动施力机构6上带有两组定位齿601、603和一组拨齿602。所述的转动施力机构6的两个轴端可沿壳体1的倾斜滑道101滑动。当外力F推动所述按纽7向下运动时，所述按纽下表面推动所述的转动施力机构6沿所述倾斜滑道101向下运动。当转动施力机构上的某个定位齿601与壳体1上的定位块102接触时，施力机构6逆时针方向转动。在所述的转动施力机构6沿倾斜滑道101滑动并转动的同时，所述拨齿602推动压电振子自由端向下运动，且在所述施力机构转动的同时拨齿602沿压电振子3的表面滑动，直至与压电振子的自由端脱离，此后压电振子开始自由振动，将机械能转换成电能。
如图2所示，当转动施力机构运动到终点时，压电振子与施力机构脱离，此时压电振子已被触发，届时转动施力机构上的另一定位齿603运动到定位块801的下方。外界压力F去除后，恢复弹簧4通过顶块5推动所述转动施力机构6沿所述倾斜滑道101向上运动；当转动施力机构上的定位齿603与定位块801接触时，转动施力机构6继续沿逆时针方向转动一定角度，使其上的另一拨齿运动至压电振子自由端上方，即复位至触发前的状态(图1a)。
如图3所示，所述电源电路91由整流电路桥911、稳压器912以及电容913和914构成。遥控器电路92主要由MSP430低功耗单片机921与按键开关922及发射模块923相连接构成。电源电路91的功能是将压电振子产生的交流电经整流滤波转换成3V的直流电，输出给遥控器电路92。MSP430单片机921接收按键开关922发出的指令，再将编码信号通过发射模块923发射出去。
Claims (2)
1.一种压电自供电式低功耗遥控器，其特征在于：弯曲型压电振子的金属基板通过压块固定于下壳体上，压电振子通过导线与印刷电路板上的电源电路相连，该印刷电路板固定在上壳体上，该上壳体上有上定位块，下壳体内部固定连接下定位块，转动施力机构的两个轴端与壳体的倾斜滑道滑动连接，按钮与转动施力机构压接，复位弹簧与顶块连接，顶块与转动施力机构接触连接，该转动施力机构的轴上固定连接两组定位齿和一组拨齿；该转动施力机构沿倾斜滑道滑动并转动的同时，拨齿推动压电振子自由端向下运动，且在所述施力机构转动的同时拨齿沿压电振子的表面滑动，直至与压电振子的自由端脱离；该电源电路与遥控器电路连接。
2.根据权利要求1所述的压电自供电式低功耗遥控器，其特征在于电源电路由整流桥、电容和稳压器构成；遥控器电路由低功耗单片机MSP430与按键开关及发射模块相连接构成。
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