CN102280015A - 包括蓄能设备的遥控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遥控设备，其包括设计成将机械能转换成电能的发电机(1)；以及储蓄电能的设备(10)，所述储蓄电能的设备与发电机(1)连接，所述储蓄电能的设备(10)包含与发电机(1)的端子连接的第一电容器(C1)和设计成控制第一电容器(C1)的充电/放电的第一开关(S1)；以及与第一电容器(C1)连接的第二电容器(C2)和设计成控制第二电容器(C2)的充电/放电的第二开关(S2)，所述遥控设备包括安排成相继控制第一开关(S1)和第二开关(S2)的顺序控制机构。

Description

包括蓄能设备的遥控设备

技术领域

本发明涉及特别包括可以将机械能转换成电能的发电机和可以收集发电机产生的电能的蓄能设备的遥控设备。

背景技术

使用发电机将机械能转换成电能的遥控设备在现有技术中是众所周知的。它们牵涉到例如其中对按钮的按压引起发电机的致动以及电流的生成的无线开关。生成的电流由发射器用于将消息发送给与像例如电灯那样受到控制的设备相联系的远程接收器。发电机可以是例如电磁感应型的或压电型的。这些设备通常使用电容器来收集发电机产生的电能。关于这方面，文献US6,940,258描述了适用于收集自行车发电机产生的电能的蓄能设备。这种设备特别包含了两个电容器。电容器之一在发电机产生的电压的负半个周期期间被充电，而在发电机产生的电压的正半个周期期间向另一个电容器放电。

发明内容

本发明的目的是提出将蓄能设备优化成最大数量地收集发电机产生的电能的新遥控设备。

这个目的是通过包括如下的遥控设备达到的：

-设计成将机械能转换成电能的发电机；

-储蓄电能的设备，所述储蓄电能的设备与发电机连接，以便收集发电机产生的电能和供给无线发射器，以便将消息发送给远程接收器，所述储蓄电能的设备包含：

-与发电机的端子连接的第一电容器和设计成控制第一电容器的充电/放电的第一开关；

-与第一电容器连接的第二电容器和设计成控制第二电容器的充电/放电的第二开关，

所述遥控设备的特征在于，它包括安排成相继控制第一开关和第二开关的顺序控制机构。

按照一个特定特征，所述顺序控制机构包括可以在两个位置之间移动和当在其两个位置之间移动时相继与第一开关和第二开关协作的控制构件。

按照另一个特定特征，所述设备包括一个外壳，所述外壳包含容纳发电机和蓄能设备的基部，所述控制构件被安排成在外壳的基部上在其两个位置之间滑动。

按照本发明的第一实施例，所述设备包括机械驱动机构，所述机械驱动机构被安排在控制构件与发电机之间，以便当控制构件在其两个位置之间移动时控制发电机上的发电周期，所述发电周期包含设计成对第一电容器充电的正电压或负电压的半个周期。

按照本发明的第二实施例，所述设备包括机械驱动机构，所述机械驱动机构被安排在控制构件与发电机之间，以便当控制构件在其两个位置之间移动时控制发电机上的第一发电周期和接在第一发电周期之后的至少一个第二发电周期，所述第一发电周期包含设计成对第一电容器充电的正电压或负电压的半个周期，和所述第二发电周期包含设计成对不同于第一电容器的另一个电容器充电的分别正电压或负电压的半个周期。

按照另一个特定特征，安排在控制构件与发电机之间的机械驱动机构包括包含推杆和推杆从动件的机构。按照本发明，所述推杆包含至少一条上倾斜杆和一条下倾斜杆，每条斜杆控制一个发电周期。

按照另一个特定特征，所述发电机包括可以在第一状态与第二状态之间致动以便在发电周期期间发电的可动部分。

按照另一个特定特征，所述发电机是电磁感应型的，并且可以使所述可动部分相对于激励线圈移动。

按照另一个特定特征，与发电机的输出端串联地安装第一开关和第二开关。

按照另一个特定特征，所述设备包括与第一开关和第二开关串联和设计成控制无线发射器的致动接口。

按照本发明，所述致动接口被安装在外壳上，可以被第一位置上的控制构件遮挡，或当所述控制构件处在第二位置上时露出。

按照本发明，所述致动接口包括一个或多个按钮。

附图说明

其它特征和优点将出现在参照作为例子给出和通过附图表示的实施例所作的如下详细描述中，在附图中：

-图1A示意性地示出了本发明的遥控设备的第一实施例；

-图1B示意性地示出了表示在图1A中的无线发射器；

-图2示出了例示示意性表示在图1A中的控制设备的工作原理的几条曲线；

-图3示意性地示出了本发明的遥控设备的第二实施例；

-图4示出了例示示意性表示在图3中的控制设备的工作原理的几条曲线；

-图5表示了可以用在本发明的控制设备中的可替代电子设备；

-图6用侧视图表示了处在闭合位置上的本发明的控制设备；

-图7用侧视图表示了处在打开位置上的本发明的控制设备和与要控制的电灯相联系的接收器；

-图8A～图8C例示了当将盒盖从它的闭合位置移动到它的打开位置时致动两个开关的原理；

-图9示出了盒盖处在打开位置上的本发明的控制设备的一个示范性实施例；

-图10A和图10B分别示出了具有上倾斜杆形状的推杆和包含后面跟着下倾斜杆的上倾斜杆的推杆；

-图11用透视图表示了可以用在本发明的设备中的电磁感应发电机；

-图12用分解图表示了图11的发电机；以及

-图13A和图13B例示了显示在图11中的发电机的运行。

具体实施方式

本发明包括遥控设备，它特别包含可以将机械能转换成电能的发电机1。更确切地说，本发明涉及发电机1产生的电能的储存。产生的电能用于供给无线发射器8，使得可以将消息发送给与要控制的设备相联系的远程接收器9。该设备例如呈现遥控器的形式。要控制的设备是例如电灯91(图7)。

众所周知，遥控设备包含使它可以自供电，因此不使用电池的发电机1。这种发电机1是例如电磁感应型的或压电型的，并且可以将机械能转换成电能。用于致动发电机1的机械能通过可动机械控制构件的运动供应。

参考所附的图6和图7，本发明的遥控设备包含由例如塑料制成的外壳6，外壳由基部60和所述可动控制构件组成，所述可动控制构件呈现能够在基部60上在闭合位置(图6)与打开位置(图7)之间移动的可动盒盖61的形式。盒盖61可以在它的两个位置之间相对于基部60作例如滑动、转动或任何其它类型的运动。在盒盖61的闭合位置上，控制设备具有例如一般平行六面体的形状。在其余描述中，认为盒盖61在基部60上作滑动运动。

该设备还包含位于盒盖61的对面、安装在外壳6的基部60的表面上的致动接口。这种致动接口可以激活无线发射器8向接收器9发射消息。按照本发明，滑盖61被设计成取决于处在闭合位置上还是处在打开位置上，遮挡或露出这个致动接口。该致动接口包含例如机械位置传感器。该致动接口可以呈现例如一个或多个按钮7的形式(图7)。每个按钮7是例如像在移动电话上找到的那样电子型按键。

本发明的控制设备的外壳还容纳电子线路板4，它包含例如射频型、通过发电机1产生的电流供电以便向远程接收器9发送无线电信号的发射器8，特别包含储蓄发电机1产生的电能的设备10。该控制设备包含可以并入外壳6中的天线80，它可以将消息发送给包含相应天线90使得可以接收消息的接收器9。用在发射器8与接收器9之间的无线通信协议是例如ZIGBEE。作为一个变种实施例，发射器可以是红外型的。按照本发明，因此可以经由储蓄电能的设备10将发电机1产生的电流供给发射器8，使发射器8能够被致动接口致动，以便确认消息的发送。该消息可以包含几个相继相同帧。

发电机1被容纳在外壳的基部60内，和被设计成当盒盖61在基部60上从它的闭合位置滑动到它的打开位置或从它的打开位置滑动到它的闭合位置时将通过滑盖的运动供应的机械能转换成电能。

在图11和图12中示出了电磁感应发电机1。它可以通过外部机械动作改变穿过线圈2的磁通量来在激励线圈2中产生电流。

参考图11～图13B，发电机1特别包含磁场可以经过的由固定部分和可动部分5组成的磁路、和激励线圈2。

磁路中的磁通量通过可动部分5相对于固定部分的瞬时角位置来定义，以便可动部分5相对于固定部分的运动引起穿过线圈2的磁通量的变化，其使得在线圈2中形成电流。在线圈2的两端由磁通量的变化引起的电压取决于时间，因此取决于可动部分5相对于固定部分的运动速度。

激励线圈2包含由非磁性材料制成的电枢20，在电枢20上绕着n匝导线的绕组21(图11和图12)。电枢20具有在纵轴(A)上形成的中心开孔，中心开孔的尺度适合磁路多次穿过。在图11和图12中，磁路的固定部分穿过线圈2的中心开孔两次，形成回路。因此，磁路首先穿过线圈2的中心开孔，然后绕着线圈2走，以便形成回路，并第二次穿过线圈2的中心开孔。

磁路的可动部分5具有例如对称H形状，它包含例如夹持在由铁磁材料形成的两个平行层51a、51b之间的永久磁体50、顶层51a和底层51b。这个可动部件5被安装以便绕与电枢20的中心开孔的纵轴(A)垂直的水平旋转轴(R)旋转。旋转轴(R)在图11中呈现圆柱部分52(未显示在图12中)的形式，圆柱部分52被固定在安装于可动部分5上的支承部分53上和可旋转地安装在可动部分5上。

磁路的固定部分由像铁磁材料那样的高透磁性材料制成。参考图11和图12，固定部分包含跨过激励线圈2的U形座架30。磁路的固定部分还包含独特的、未连接在一起、以及不相同的、一条曲柄是另一条曲柄的镜像的第一曲柄31和第二曲柄32。第一曲柄31与座架30的第一端连接，而第二曲柄32与座架30的第二端连接。这两条曲柄31、32都是L形的，并在与线圈2的中心开孔的纵轴(A)平行的两个平面上明显地穿过电枢20的中心开孔。曲柄31、32每一条的第二端位于可动部分5的永久磁体50的一侧，并且在可动部分5的两个铁磁层51a、51b之间。每条曲柄31、32形成可动部分5的桥台，并且限定两个对压板、顶压板和底压板。可动部分5具有在由曲柄31、32的每一条形成的桥台之间旋转的自由度。

由于座架30被安排成位于线圈2的一侧，流入曲柄31、32中的磁场总是沿着相同方向穿过线圈2的中心开孔。因此，磁场在相同方向穿过激励线圈2的中心开孔两次。

参考图13A和图13B，可以看出，可动部分5围绕它的轴(R)作跷跷板式运动，并且可以停留在桥台限定的两个不同极端位置上，可动部分5由磁力保持在每个极端位置上。当可动部分5与其极端位置之一分开时，除了中心平衡位置之外，因磁效应被瞬间吸引到另一个极端位置。这种现象特别描述在在先专利申请GB 1312927中。

按照本发明，发电机1容纳在外壳的基部60中，并通过可以将盒盖61在其两个位置之间的运动转换成发电机1的可动部分5的运动的机械驱动机构与盒盖61机械耦合。参考图9以及图10A和图10B，这些机械驱动机构可以包含例如安排在盒盖61与发电机1的可动部分5之间的推杆和推杆从动件。该推杆包含例如部分固定在盒盖61上和与钉销64互相配合的一条或多条斜杆62、620、621，钉销64被安排在连杆63的第一端上，并形成推杆从动件机构。连杆63的第二端与容纳在外壳中的发电机1的可动部分5互相配合。在盒盖61滑动时，通过推杆和推杆从动件，盒盖61驱动连杆63作旋转运动，然后，后者使发电机1的可动部分5围绕它的轴旋转。

用在本发明中的储蓄电能的设备10特别包含第一电容器C1和可以控制第一电容器C1的充电或放电的第一开关S1、以及第二电容器C2和设计成控制第二电容器C2的充电或放电的第二开关S2。这种特定配置特别可以优化发电机1产生的电能的储存，以及特别可以防止储存机构迅速饱和和延长保存电能的时长。两个开关S1、S2是例如机械型的。

将两个开关安装在例如容纳在设备的外壳6中的电子线路板4的上面，滑盖61的下面，以便当滑动时能够与滑盖61机械配合。

按照本发明，两个开关S1、S2按照滑动时它们各自相对于盒盖61的位置所定义的特定顺序来控制。为了优化电能的储存，本发明的关键在于产生如下顺序，其中：

-首先闭合第一开关S1，以便利用发电机1产生的电能对第一电容器C1充电；然后

-闭合第二开关S2，以便使第一电容器C1与第二电容器C2之间的电荷重新达到平衡，同时打开第一开关S1，以防止第一电容器C1向发电机1的线圈2的电阻放电。

图8A～图8C例示了这种顺序，其中示出了盒盖61或附在盒盖上的一部分相对于存在于电子线路板4上的开关S1、S2从它的闭合位置滑动到它的打开位置。具体地说，在图8A中，盒盖61最初处在其闭合位置上，第一开关S1是打开的，且第二开关S2也是打开的。在图8B中，盒盖滑向其打开位置，使第一开关S1开启。第二开关S2仍然闭合。在图8C中，盒盖到达其行进终点，也就是说，处在打开位置上，此时，第二开关S2闭合，而同时，第一开关S1打开。为了获得例示在图8A～图8C中的顺序，必须想像与显示在图9中的那种不同的安排，在图9中，盒盖61相对于电子线路板4的位置与显示在图8A～图8C的情况相比是相反的。

参考图1A，按照蓄能设备的第一实施例，第一开关S1和第二开关S2与发电机1的输出端串联。二极管D1串联在第一开关S1和第二开关S2之间。第一电容器C1一方面与二极管D1的输出端和第二开关S2的上游连接，另一方面与发电机1的第二输出端连接。第二电容器C2在位于第二开关S2下游的连接点与发电机1的第二输出端之间与第一电容器C1并联地连接。以第三开关S3的形式示意性表示的致动接口在第二开关S2的下游和第二电容器C2的连接点与两个开关S1、S2串联。这个第三开关S3与无线发射器8的第一端连接，无线发射器8的第二端与发电机1的第二输出端连接。

第一电容器C1被选择成具有最小可能电容值，以便能够产生适合受设备的电子部件支持的最大电压。第二电容器C2被选择成例如具有等于第一电容器C1电容值的电容，以便能够在两个电容器C1、C2之间达到相同电荷分布。

更确切地显示在图1B中的无线发射器8包含例如第四开关S4、控制该第四开关S4的与微处理器82相联系的监视/控制设备81、电能转换器83和发射器84。在发射消息之后，监视/控制设备81使用开关S4断开对下游部分的供电。因此，无线发射器8包含可以精细地管理功耗，也就是说，从电容器C2中汲取的电能的机构。这就可以保证系统在通过上述过程再次对电容器C2充电之前具有自主性。

这个第一实施例适用于发电机1执行的发电周期，也就是说，适用于生成正电压或负电压的半个周期。对于上述发电机1，这个发电周期对应于可动部分5从其极端位置之一移动到其另一个极端位置。发电机1的这种移动通过机械驱动机构的推杆作出。如图9和图10A所示，推杆呈现简单上倾斜杆62或下倾斜杆的形式，这样设计是为了使发电机的可动部分从其第一极端位置到其第二极端位置作跷跷板式运动。因此，在盒盖61的滑动距离上，呈现上倾斜杆62或下倾斜杆形式的推杆使发电机进行一个周期的发电。

图2例示了使用简单上倾斜杆62的盒盖，例如，从其闭合位置移动到其打开位置期间的蓄能设备的工作。第一曲线(曲线a))示出了机械驱动机构跟随的斜杆轮廓。当然，对于盒盖的相反运动，可以应用相同推理。在这个图2中，

-在t0时，盒盖处在其闭合位置上(图8A)。开关S1、S2、S3没有一个被致动，后者都处在打开位置上。第一电容器C1和第二电容器C2两端的电压都是零。

-在t0与t1之间，盒盖开始滑向其打开位置(图8B)，使第一开关S1闭合(曲线b))。

-在t1时，第一开关S1闭合，然后发电机以电压Uch(曲线e))对第一电容器C1充电。

-在t2时，盒盖到达行进终点，也就是说，到达其打开位置(图8C)。然后释放第一开关S1，以防止第一电容器C1通过二极管的反向电流(曲线b))向线圈2的电阻放电。同时，第二开关S2闭合(曲线c))，因此可以在两个电容器C1、C2之间分配充电电平。然后，第一电容器C1两端的电压和第二电容器C2两端的电压每一个都等于Uch/2(曲线e)和f))。

-在t3时，开启第三开关S3(曲线d))，至少使两个电容器C1、C2部分放电，以便对无线发射器8供电将消息发送给接收器9。

当盒盖处在打开位置上或处在闭合位置上时，第一开关S1保持打开，从而可以保证将电能保存在电容器C1、C2中。

通过在盒盖61的滑动距离上采用不同推杆轮廓，例如，由后面跟着下倾斜杆621的上倾斜杆620(图10B)组成，可以让发电机1在控制构件的单次开启期间，也就是说，在盒盖61从其一个位置到其另一个位置的单次滑动期间进行几个周期发电。在这种配置下，发电机1因此可以供应正电压的半个周期和负电压的半个周期。对于这种机械配置，必须采用如图3所示的蓄能设备。

在图3中，将第三电容器C3放置成与第一电容器C1串联。然后，将位于第一电容器C1与第三电容器C3之间的连接中点与发电机1的第二输出端连接。此外，将第二二极管D2连接在位于第一开关S1和第一二极管D1之间的连接点与无线发射器8的第二端之间。

在第一电容器C1被设计成在与正或负半个周期相对应的第一发电周期期间充电，并且在推杆的第一部分上进行的同时，第三电容器C3被设计成在与分别正或负半个周期相对应的下一个发电周期期间充电，并且通过推杆的第二部分进行。

在图4中说明了与由两个相继斜杆(曲线a1))组成的机械配置相联系的蓄能设备的工作原理。在图4中：

-在t0时，盒盖61最初处在例如其闭合位置上(图8A)。开关S1、S2、S3没有一个被开启，后者都处在打开位置上。第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3两端的电压都是零。

-在t0与t1之间，盒盖61开始滑向其打开位置(图8B)，将第一开关S1驱向闭合(曲线b1))。然后发电机1以电压Uch(曲线d1))对第一电容器C1充电。第二开关S2保持打开。

-在t1时，盒盖处在中程上。然后发电机1已经通过上倾斜杆620进行了一个发电周期。

-在t1与t2之间，盒盖继续滑动，在第二发电周期内驱动发电机1。这个第二发电周期可以以电压Uch(曲线e1))对第三电容器C3充电。

-在t3时，盒盖到达行进终点，也就是说，到达其打开位置(图8C)。然后释放第一开关S1(曲线b1))，以防止第一电容器C1通过二极管D1的反向电流向线圈2的电阻放电。同时，第二开关S2闭合(曲线c1))，因此可以在三个电容器C1、C2、C3之间分配充电电平。第一电容器C1两端的电压(曲线d1))和第三电容器C3两端的电压(曲线e1))因此在Uch/2上，而第二电容器C2两端的电压是Uch(曲线f1))。

-从t4开始，盒盖沿着双斜杆的另一次滑动可以对电容器再充电，同时防止它们饱和。

因此，按照本发明，可以在盒盖的滑动距离上配备N条相继斜杆，以便能够进行N个周期发电。在这种情况下，蓄能设备必须含有第一或第三电容器类型的N个电容器，以便收集在每个发电周期期间产生的电能。然后，必须将第二电容器做成适当尺寸，以便当第二开关闭合时以N*Uch/2充电。图5示出了例如N＝3的设备的架构。

在本发明的各种实施例中，在盒盖61的反向运动期间，即当盒盖从其打开位置移动到其闭合位置时，顺序稍有不同。具体地说，与从闭合位置移动到打开位置期间进行的顺序不同，这个顺序未终止于不使第一电容器C1向第二电容器C2放电的第二开关S2的闭合上。

为了使用本发明的设备，用户打开设备的盒盖61，从而可以产生电能。这个电能储存在蓄能的设备10中，同时等待发射消息的发射器8使用。然后，在盒盖61处在打开位置上的同时，用户可以通过例如按在一个或多个按钮7上作用在致动接口上。因此，对按钮7的动作可以闭合第三开关S3，从而可以激活发射器8。然后，通过射频将储存在储蓄电能的设备10中的电能注入将消息发送到接收器9的发射器8中。如果在发射了消息之后，还没有消耗掉产生和储存的所有电能，可以进一步按压按钮。当用户完成了时，他可以在基部60上闭合盒盖61，从而可以产生储存在蓄能设备中的新电能。

Claims (15)

1.一种遥控设备，包括：

-设计成将机械能转换成电能的发电机(1)；

-储蓄电能的设备(10)，所述储蓄电能的设备与发电机(1)连接，以便收集发电机产生的电能和供给无线发射器(8)，以便将消息发送给远程接收器(9)，所述储蓄电能的设备(10)包含：

-与发电机(1)的端子连接的第一电容器(C1)和设计成控制第一电容器(C1)的充电/放电的第一开关(S1)；

-与第一电容器(C1)连接的第二电容器(C2)和设计成控制第二电容器(C2)的充电/放电的第二开关(S2)，

所述遥控设备的特征在于，它包括安排成相继控制第一开关(S1)和第二开关(S2)的顺序控制机构。

2.按照权利要求1所述的遥控设备，其特征在于，所述顺序控制机构包括可以在两个位置之间移动和当在其两个位置之间移动时相继与第一开关(S1)和第二开关(S2)协作的控制构件。

3.按照权利要求2所述的遥控设备，其特征在于，它包括一个外壳(6)，所述外壳(6)包含容纳发电机(1)和储蓄电能的设备(10)的基部(60)，所述控制构件被安排成在外壳的基部(60)上在其两个位置之间滑动。

4.按照权利要求1至3之一所述的遥控设备，其特征在于，它包括机械驱动机构，所述机械驱动机构被安排在控制构件与发电机(1)之间，以便当控制构件在其两个位置之间移动时控制发电机(1)上的发电周期，所述发电周期包含设计成对第一电容器(C1)充电的正电压或负电压的半个周期。

5.按照权利要求1至3之一所述的遥控设备，其特征在于，它包括机械驱动机构，所述机械驱动机构被安排在控制构件与发电机(1)之间，以便当控制构件在其两个位置之间移动时控制发电机(1)上的第一发电周期和接在第一发电周期之后的至少一个第二发电周期，所述第一发电周期包含设计成对第一电容器(C1)充电的正电压或负电压的半个周期，和所述第二发电周期包含设计成对不同于第一电容器(C1)的另一个电容器(C3)充电的分别正电压或负电压的半个周期。

6.按照权利要求4或5所述的遥控设备，其特征在于，安排在控制构件与发电机之间的机械驱动机构包括包含推杆(62，620，621)和推杆从动件(64)的机构。

7.按照权利要求6所述的遥控设备，其特征在于，所述推杆包括至少一条上倾斜杆(620)和一条下倾斜杆(621)，每条斜杆控制一个发电周期。

8.按照权利要求4至7之一所述的遥控设备，其特征在于，所述发电机(1)包括可以在第一状态与第二状态之间致动以便在发电周期期间发电的可动部分(5)。

9.按照权利要求8所述的遥控设备，其特征在于，所述发电机(1)是电磁感应型的，并且可以使所述可动部分(5)相对于激励线圈(2)移动。

10.按照权利要求1至9之一所述的遥控设备，其特征在于，与发电机(1)的输出端串联地安装第一开关(S1)和第二开关(S2)。

11.按照权利要求3所述的遥控设备，其特征在于，所述设备包括与第一开关(S1)和第二开关(S2)串联并设计成控制无线发射器(8)的致动接口。

12.按照权利要求11所述的遥控设备，其特征在于，所述致动接口被安装在外壳上，并可以被第一位置上的控制构件遮挡，或当所述控制构件处在第二位置上时露出。

13.按照权利要求11或12所述的遥控设备，其特征在于，所述致动接口包括一个或多个按钮(7)。

14.按照权利要求1至13之一所述的遥控设备，其特征在于，所述发射器(8)是射频发射器。

15.按照权利要求1至14之一所述的遥控设备，其特征在于，所述接收器(9)与电灯(91)相联系。

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