CN102594329A - 自供电开关启动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自供电开关启动系统。该系统使用预加应力弯张电致部件的自供电开关装置产生用于自锁继电器启动的信号。电致部件有一带有凸起和凹陷表面的压电元件，其可被压缩而产生电脉冲。弯张电致部件及相关信号产生电路可直接硬连接到自锁继电器，或可连接到一发送器，该发送器用于向启动自锁继电器的接收器发送一RF信号。

Description

自供电开关启动系统

本分案申请是基于申请号为02815871.7，申请日为2002年7月3日，发明名称为“自供电开关启动系统”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及用于使电灯、器具等通电的开关装置。具体来说，本发明涉及自供电开关启动器装置，产生用于自锁继电器的启动信号。电能通过压电元件产生，并通过信号产生电路被发送，该电路连接到一发送器，该发送器用于向一个或多个可启动自锁继电器的接收器发送RF信号。该接收器还训练响应多个发送器。

背景技术

用于对电灯、器具等加电的开关和自锁继电器是先有技术中熟知的。例如典型的电灯开关包括单极开关和三路开关。单极开关有两个用于入线(电源)的热导线端子及一个到电灯的出线。三路开关可从两个不同的位置控制一个电灯。每一三路开关有三个端子：共用端子和两个移动端子。一对典型的三路开关使用两个盒子，每一盒子有两根电缆，第一个盒子有一来自电源的入线和到第二个盒子的出线，且第二个盒子有来自第一个盒子的入线及一个到电灯的出线。

这些开关方案的每一个中，常常需要钻孔及安装开关与对出口接合盒子以及敷设电缆。钻孔和安装开关及接合盒子可能是困难的并耗时。而且，敷设电缆需要在一固定器开始，拉动电缆穿过构架中的孔到电路中的每一固定器，并一路继续进行返回维修面板。虽然理论上是简单的，但安装电缆困难是困难和费时的。电缆在拉动时常常是纽结的、缠结的或缠绕的，并在敷设时需要在某些地方顺直。

远程启动的开关/继电器业内也是已知的。已知的远程启动控制器包括桌面控制器，无线遥控，定时器，运动检测器，话音启动控制器，及计算机和相关软件。例如，远程启动装置可包括被塞入墙壁出口且装置的电源线可被塞入其中的模块。然后该装置可由一控制器接通及断开。其它的远程启动装置包括旋入灯模块，其中该模块被旋入灯插座，并然后灯泡被旋入模块。电灯可被接通和断开，并能够通过控制器变暗或变亮。

对于上述模块典型的远程控制器的例子是一种射频基座的收发器。使用这种控制器，一基座被塞入出口并与手持无线RF遥控能够控制模块组。可使用RF中继器扩大相容的无线遥控、开关和安全系统传感器范围达150ft。该基座对于所有无线RF遥控是必须的，且允许控制几个灯或器具。在手持无线遥控中还需要电池。

不使用手持RF遥控，而可使用遥控壁开关。这些壁开关达3/4”厚，以粘合剂固定到所需的位置。与基座单元(插入110V插座)结合该遥控壁开关可控制兼容的模块或开关(接收器)。无线开关向基座单元发送RF信号，然后基座单元沿住宅中现有的110V布线向兼容的开关或模块传送一信号。每一开关能够以可寻址信号设置。无线开关也需要电池。

这些遥控装置使用RF到红外(IR)基座例如还可以控制音频/视频装置，诸如TV，VCR，及立体声系统，以及电灯及其它装置。RF遥控通过向把命令转换为IR的转换器发送专有的RF命令，能够控制音频/视频装置。然后IR命令被发送到音频/视频设备。控制台响应来自红外遥控的信号并然后向兼容的接收器传送设备命令。

传统的壁开关的一个问题在于，布线从开关盒到电灯比从开关盒到维修面板中的电源都敷设大量的布线。

传统的壁开关的另一个问题在于，布线对由一个以上的开关控制的电灯敷设附加的布线。

传统的壁开关的另一个问题在于，电灯电压线路作为到开关的输入和输出出现。

传统的壁开关的另一个问题在于，与往来于开关及它们之间的导线初始安装相关的成本。

传统的壁开关的另一个问题在于，与对现有开关进行改造，重新配置或重新布线相关的成本与不方便。

带有传统的RF开关的一个问题在于，它们需要外部电源，诸如高压AC电源或电池。

带有传统的RF开关的另一个问题在于，与电池替换相关的成本和不方便。

带有传统的RF开关的另一个问题在于，它们需要向各模块和基座单元高压供电。

带有传统的AC-供电的RF开关的另一个问题在于，当在重新布线或重新配置壁开关中改造时的困难。

带有传统的RF开关的另一个问题在于，包括发送器和接收器的一对一般必须一同购买。

带有传统的RF开关的另一个问题在于，发送器可能会非有意启动错误的接收器。

传统的RF开关的另一个问题在于，接收器可能只接收来自一个发送器的启动信号。

传统的RF开关的另一个问题在于，发送器可能只启动一个接收器。

于是，将希望提供一种开关启动器和/或自锁继电器装置的网络，其能够克服先有技术的上述问题。

发明内容

本发明提供了一种使用电致或电磁激励器的自供电开关启动器或自锁继电器装置。电致激励器中的压电元件能够有轴向位移高量的变形，并当被机械冲击变形时则产生一电场。在一电磁装置中，磁体与一系列线圈之间的相对运动产生电信号。电致激励器用作为机电产生器，用于产生瞬时信号启动自锁或继电器机构。由此自锁或继电器机构接通或断开电装置诸如电灯和器具，或提供中间的或变暗的信号。

用于电致激励器元件的机械激励装置向电致激励器元件施加一适当的机械冲击，以产生一电信号，诸如脉冲或波，其具有足够大小和持续时间以便激励下游电路组件。例如类似于电灯开关的一开关可通过肘节、叩击动作、拍打或撞击机构施加压力。也可使用较大的或多个电致激励器元件产生电信号。在此结合以资对比的共同未决申请09/616,978标题为“Self-Powered Switch Device”，公开了一种自供电开关，其中电致元件产生一电脉冲。在此结合以资对比的共同未决暂时申请60/252,228标题为“Self-Powered Trainable Switching Network”，公开了诸如在申请09/616,978中公开的开关的一种网络，但有修改，即开关和接收器能够接收多个编码的RF信号。本发明中，对电致元件的机械激励机械了修改，其结果是对由激励器产生的电信号类型的修改。本发明描述了一种自供电开关启动器，具有电致元件及设计为与振动电信号一同工作伴随的电路。为了利用由电致元件产生的电能，伴随的RF信号产生电路也被修改而能最有效地使用该电信号。

在本发明的一个实施例中，电致激励器由人工或机械激励装置加压，由电致激励器产生的振动电信号通过设计为修改该电信号的电路施加到继电器或开关。在另一实施例中，电磁或电致激励器信号对RF发送器加电，该发送器向RF接收器发送一RF信号，然后该信号激励继电器。在另一实施例中，电磁或电致激励器信号对发送器加电，该发送器向一RF接收器发送一脉冲RF信号，然后该信号激励继电器。数字化的RF信号可被编码(如按车库门开启器编码)而只激励以该数字化RF信号被编码的继电器。发送器能够形成一个或多个编码的RF信号，且接收器类似地能够接收一个或多个编码的RF信号。此外，接收器可以是“可训练的”以便接收来自新的或多个发送器编码的RF信号。

于是，本发明的主要目的是要提供一种开关或继电器装置，其中使用电致或压电元件以激励该装置。

本发明的另一目的是要提供一种特征描述装置，其中无需附加的布线即可安装开关。

本发明的另一目的是要提供一种特征描述装置，其中无需向建筑结构切割孔即可安装开关。

本发明的另一目的是要提供一种特征描述装置，其中开关不需要外部电输入，诸如120或220VAC或电池。

本发明的另一目的是要提供装有一种电致装置的一种特征描述装置，该电致装置产生一电信号，其大小和持续时间足以激励一自锁继电器和/或开关启动器。

本发明的另一目的是要提供装有一种电致装置的一种特征描述装置，该电致装置产生一电信号，其大小和持续时间足以激励一射频发送器，该发送器用于激励一自锁继电器和/或开关启动器。

本发明的另一目的是要提供装有一种激励器的一种特征描述装置，该电致装置产生一电信号，其大小足以激励一射频发送器，该发送器用于激励一自锁继电器和/或开关启动器。

本发明的另一目的是要提供装有一发送器的一种特征描述装置，该发送器能够形成至少一个编码的RF信号。

本发明的另一目的是要提供装有一接收器的一种特征描述装置，该接收器能够从至少一个发送器接收至少一个编码的RF信号。

本发明的另一目的是要提供装有一接收器的一种特征描述装置，该接收器能够“学会”接收来自一个或多个发送器的编码的RF信号。

本发明的另一目的是要提供一种特征描述装置，用于激励电灯，器具，安全装置及建筑物中其它设备。

考虑附图及其跟随的描述本发明进一步的目的和优点将明显可见。

附图说明

图1是一正面视图，示出本发明中使用的弯张压电致器结构细节；

图1a是一正面视图，示出具有附加预应力层的图1中弯张压电致器结构细节；

图2是一正面视图，示出本发明一改型中使用的另一种多层弯张压电致器结构细节；

图3是用于对激励器中心机械施加和去除力的装置的实施例的一正面视图；

图4是图3装置的一正面视图，示出在施加力时激励器的变形；

图5是图3装置的一正面视图，示出在通过扩散释放装置脱扣去除力时激励器的恢复；

图6是本发明用于通过偏转弯张压电致器产生电信号的激励装置的正视图；

图7是本发明用于通过偏转弯张压电致器产生电信号的优选激励装置的正视图；

图8是一框图，表示使用通过图6或7的装置产生的电信号的电路组件；

图9是图8中详细的电路图；

图10a-c分别示出由激励器产生的电信号，整流的电信号及调节的电信号；

图11是图8的调谐环形天线的平面图，表示最大化感应器截面位置处的跨接线；

图12是图8的调谐环形天线的平面图，表示最小化感应器截面位置处的跨接线；

图13是优选的偏转器组件和封闭本发明激励器的壳体的正面图；

图14是使用滑动操纵杆的偏转器组件另一实施例的正视图；

图15a-c是沿图13线15-15所取的正剖视图，表示使用扩散释放机构的壳体和偏转器组件的优选实施例；以及

图16a-d是沿图14线16-16所取的正剖视图。

具体实施方式

电致激励器

压电和电致伸缩材料(这里一般称为“电致”装置)当被置于压力或张力之下时形成有极性的电场。由压电和电致伸缩材料形成的电场是由引起极性压力或张力所施加的力的函数。反之，电致装置在施加的电场中受到尺寸的变化。电致装置尺寸的变化是施加的电场的函数。电致装置由于其在这种电场下变形的特性通常用作为驱动器，或“激励器”。这些电致装置或激励器还具有各种不同的能力，以响应由施加的力引起的变形而产生电场。

电致装置包括直接和间接模式的激励器，它们一般利用材料尺寸上的变化实现位移，但本发明中最好用作为机电产生器。直接模式激励器一般包括夹持在其主面上形成的电极对之间的压电或电致伸缩陶瓷板(或板的堆叠)。这些装置一般具有足够大的压电和/或电致伸缩系数，以便在陶瓷板中产生所需的张力。然而，直接模式激励器的缺陷是只能实现很小的位移(张力)，即在最好的情形下只有百分之零点几。反之，为了压电产生足够大小的脉冲瞬时电信号以激励自锁继电器，直接模式产生器-激励器需要施加高量的力。

已知间接模式激励器，通过外部结构实现张力施加，展现了比直接模式激励器可实现的较大的位移和张力。间接模式激励器的一个例子是弯张换能器。弯张换能器是由压电陶瓷元件与金属壳体、预加应力塑料，玻璃纤维，或类似的结构组成的复合结构。传统的弯张装置的激励器运动通常作为压电材料的膨胀而发生，压电材料机械与装置在横向放大的收缩相联系。在工作中，它们能够展现出比由直接模式激励器能够展现的较大的张力和位移的几个数量级。

通过把它们构成“单压电晶片”或“双压电晶片”弯张激励器，能够增加间接模式激励器的可实现张力的大小。典型的单压电晶片是由外部粘合到柔性金属箔的单个压电元件组成的凹陷结构，其结果是当加电时发生轴向弯曲或偏转。普通的单压电晶片能够展现出高达10％的张力。传统的双压电晶片装置包括夹持在两个压电元件之间的中间柔性金属箔。电极焊接到陶瓷元件的每一主面，且金属箔焊接到内部的两个电极。双压电晶片展现了比可比较的单压电晶片更大的位移，因为在施加电压下，一个陶瓷元件将收缩而另一个将膨胀。双压电晶片可展现高达20％的张力。

对于电致激励器一定的应用，为了增加电致材料轴向变形已提出偏加非对称应力的电致装置，并从而增加电致材料可实现的张力。这种装置中(例如包括“彩虹”激励器(如在U.S.Patent 5,471,721中公开的)，及其它弯张激励器)，非对称应力偏加产生了弯曲的结构，一般具有两个主面其中一个是凹陷的另一个是凸起的。

参见图1：最近研发出并在在U.S.Patent 5,632,841中公开了称为“THUDER”的单压电晶片激励器，其具有改进的位移，张力和负荷量。THUNDER(这是薄层复合单压电晶片铁电驱动器和传感器的首字母缩写)是一种单压电晶片激励器，其中预应力层在高温结合到薄压电陶瓷晶片，并在复合结构冷却期间，由于预应力层与铁磁层热收缩率的差所至，非对称应力偏加给陶瓷晶片。

THUNDER激励器12是一复合结构，其构成示于图1。每一THUNDER激励器12以电致部件构成，其最好包括PZT的压电陶瓷层67，这就是在其两个相反面上的电镀层65和65a。预应力层64，最好变化弹簧钢，不锈钢，铍合金或其它金属基片，通过第一粘贴层66粘贴到陶瓷层67一侧的电镀层65表面。在最简单的实施例中，粘贴层66的作用是作为预应力层。第一粘贴层66最好是LaRCTM-SI材料，诸如由NASA-Langley Research Center开放的以及在U.S.Pat.No.5,639,850中公开的。最好也包含LaRCTM-SI材料的第二粘贴层66a，粘贴到陶瓷层67相反侧。在制造THUNDER激励器12期间，陶瓷层6、粘贴层66和66a及预应力层64被同时加热到高于粘贴材料熔点的温度。实际上，组成THUNDER激励器的各层(即陶瓷层67，粘贴层66和66a及预应力层64)一般作为复合结构置于热压罐或对流加热炉内，并通过对流缓慢加热直到结构的所有层达到高于粘贴材料66的熔点而低于陶瓷层67的居里点的一个温度。希望能够保持陶瓷层67的温度低于瓷层的居里温度，以避免破坏陶瓷层67的压电特性。因为多层结构通常是以低速率对流加热，所有层趋向处于大约相同的温度。任何情形下，因为粘贴层66通常位于两个其它层之间(即陶瓷层67与预应力层64之间)，陶瓷层67和预应力层64通常非常接近该相同的温度，并在过程的加热步骤期间至少与粘贴层66和66a同样热。然后使THUNDER激励器12冷却。

在过程的冷却期间(即在粘贴层66和66a已重新凝固之后)，由于粘贴层66和66a与预应力层64比陶瓷层67较高的材料热收缩系数所至，陶瓷层67成为由粘贴层66和66a及预应力层64压缩加压。而且，由于在陶瓷层67一面上的层压材料(例如第一预应力层64和第一粘贴层66)，相对于陶瓷层67另一面层压材料(例如第二粘贴层66a)热收缩有较大的热收缩，陶瓷层以弧形变形，通常具有如图1和2所示的凸起面12a和凹陷面12c。

参见图1a：一个或多个附加的预应力层可类似地粘贴到陶瓷层67的一面或两面，以便例如增加陶瓷层67中的压力或增强激励器12B。在本发明一优选实施例中，一第二预应力层置于具有第二粘贴层66a的激励器12B的凹陷面12a上，并类似地被加热和冷却。第二预应力层68最好包括一层导电材料。更好是第二预应力层68包含含有铝或其它导电金属的一薄箔(比第一预应力层64薄)。在过程的冷却步骤期间(即在粘贴层66和66a已经重新凝固之后)，由于粘贴层66和66a及预应力层64和68材料比陶瓷层67较高的热收缩系数，陶瓷层67类似地通过粘贴层66和66a及预应力层64和68成为被压缩加压。而且，由于在陶瓷层67一侧上层压材料(例如第一预应力层64和第一粘贴层66)，相对于陶瓷层67另一侧上层压材料(例如第二粘贴层66和第二预应力层68)上的热收缩，有较大的热收缩，陶瓷层67变形为弧形，通常具有如图1a所示凹的陷面12a和通常凹陷面12c。

另外，可排除包含分开的预应力层64的基片，且粘贴层66和66a可单独或结合地向陶瓷层67施加预应力。另外，只有预应力层64和68及粘贴层66和66a可被加热并粘合到陶瓷层67，同时陶瓷次7处于较低的温度，以便当冷却激励器12时对陶瓷层67引起较大的压缩应力。

现在参见图2：另一可选的激励器12D包括复合压电陶瓷层69，该层包含彼此粘合的PZT的多个薄层69a和69b。每一层69a和69b包含一薄层压电材料，厚度最好在大约1密尔的数量级。每一薄层69a和69b分别是在主面上的电镀层65与65a及65b和65c。然后示于粘合剂诸如LaRC-SI，各层69a和69b以粘贴层66b彼此粘合。另外，薄层69a和69b最好通过一起共同焙烧压电材料薄片彼此粘合。这里是少为两层69a和69b，但最好是至少四个薄片压电材料一同粘合/共同焙烧。然后复合压电陶瓷层69可使用粘贴层66和66a粘合到预应力层64，并如同上述被加热和冷却，以制成改进的THUNDER激励器12D。通过使在改进的激励器12D中有压电材料多个较薄层69a和69b，与具有单个较厚的陶瓷层67的THUNDER激励器12产生的高压和低电流比较，复合陶瓷层产生较低的电压及较高的电流。

一种柔性的绝缘体可用来涂敷激励器12的凸起面12a。这一绝缘涂层有助于防止压电元件通过与其它导体、液体或人的接触不当心的的接触非故意的放电。该涂层还使涂层元件更加耐久不防止来自冲击造成的破碎或损坏。由于LaRC-SI是电介质，激励器12的凸起面12a上的粘贴层67a可起到绝缘层的作用。另外，该绝缘层可包括塑料，TEFLON或其它耐久的涂层。

可通过一对电线14从激励器元件12恢复电能或向其引入电能。每一电线14附加在激励器元件12相反面一端。导线14可连接到(例如通过胶水或焊料20)直接连接到陶瓷层67的电镀层65和65a面，或它们可另外连接到预应力层64。如上所讨论预应力层64最好通过作为电介质的LaSC-SI材料粘贴到陶瓷层67。当导线14连接到预应力层64时，希望使预应力层64的表面变得粗糙，使得预应力粗64间隙地穿透各粘贴层66和66a，并形成与陶瓷层67的各电镀面65和65a的电接触。另外，Larc-SI粘贴层66可具有一种导电材料，诸如镍或铝颗粒，用作为粘贴物的填料，并保持预应力层与陶瓷电镀面之间的电接触。每一电线14的相反端最好连接到电脉冲修改电路。

由于它们的耐久性和它们的相对大的位移，并伴随的这种换能器能够形成的相对高的电压，预应力弯张换能器12是所希望的。然而本发明可使用任何具有这里所述性质和特性，即能够响应这种变形而产生电压的电致元件实施。例如，本发明可使用磁伸缩或铁电装置实施。换能器通常也不需要弯曲，而是还可包含通常扁平的换能器，并可进而包含堆叠压电元件。

在如图4中的操作中，当由箭头16指示的力施加到激励器12的凸起面12a时，该力使压电元件12变形。这种力可通过任何适当的方法，诸如施加直接向压电激励器施加人工压力，或通过其它机械装置向压电激励器12施加。这种力最好通过能够形成对激励器12施加和去除的机械冲击的一机械开关(例如柱塞、压杆、肘节、滚轮开关)施加。机械冲击(或其去除)是一足够的力，引起激励器12迅速变形并加速一个距离(大约10mm)，产生足够的大小的电信号以激励机电自锁继电器。

参见图3，4和5：通过施加机械力产生电脉冲的先有的装置的图示包括开关板18和冲杆组件13。压电激励器的两个端头每一个枢轴支撑在开关板18的凹口44内的位置。开关板18与其中包含的激励器12形状相同，最好是矩形。另外，圆形的激励器安装在圆形开关板的圆形凹口中。开关板18中的凹口44将激励器12保持在其松弛即未变形状态位置。凹口44还足够深，以便在其完全变形即扁平状态中充分容纳激励器12的边缘端头。柱塞组件包括枢轴连接到铰链的快速释放机构的按钮22。快速释放机构24的相反端接触轴26，该轴连接到夹持在激励器12的两侧的一对板27和28。释放齿轮25沿快速释放机构24的通路就位。

在操作中，当按钮22在箭头16的方向被压下时，快速释放机构24下推轴26和板27及28，并使激励器12变形。当快速释放机构24到达释放齿轮25时，快速释放机构24在其铰链上旋转并从轴26、板27和28及激励器12释放向下的压力，由于预应力层64的恢复力，如图5所示箭头30的方向迅速返回其未变形状态。

如前所述，施加的力引起压电激励器12变形。由于压电响应，压电元件67的变形在激励器12的面12a与12c之间产生一瞬时电压，该电压产生一脉冲电能。此外，当力从压电激励器12去除时，激励器12恢复其原来弯曲形状。这是因为陶瓷67粘合的基片或预应力层64和68对陶瓷67加有一压缩力，这样激励器12有弹性系数引起激励器12返回其未变形状态。在激励器12恢复行程，陶瓷67返回其未变形状态并因而产生相反极性的另一电脉冲。向下(施加的)或向上(恢复的)行程应当在足够大小的距离上引起一力以生成所需的电脉冲。恢复行程的持续时间，因而产生的脉冲的持续时间，最好在范围50-100毫秒，这与向激励器12施加的力的力有关。

参见图6：在本发明的优选实施例中，激励器12夹持在一端121且机械脉冲施加到自由端122的边缘，即在与激励器12的夹持端121相反端。通过向激励器12的自由端122上的边缘施加力并使其释放，在去除力时产生的电脉冲是一振动波，而不是如以上公开的先有激励装置中的信号脉冲。

再来参见图6：图6示出用于通过向激励其12一端施加机械力而产生电脉冲的装置的一实施例。这一装置包括安装在基板70与夹持部件75之间的激励器12以及偏转器72。基板70最好基本上与附加在其上的激励器12形状相同(在平面视图中)，并最好为矩形。压电激励器12的一端121保持在夹持部件75与基板70的上表面70a之间的位置，最好在其一端。夹持部件75包括一个板或块，具有下表面75a，设计为与基板70的上表面70a配合，其间有激励器12。装置还具有迫使夹持块配合的表面75a压向基板70的上表面70a的装置。这使得夹持板75的下表面75a基本上刚性地结合到基板70的上表面70a，最好趋向开关板70的一侧。用于把基板70的配合表面70a和75a压迫76在一起的装置可包括螺栓，夹持爪或弹簧等。压迫装置76最好包括至少一个螺栓76，穿过夹持部件75并进入基板70上表面70a的螺孔77。

激励器12的一端121置于基板70和夹持板75的配合表面70a与75a之间。然后配合表面70a与75a以螺栓76被彼此压迫，向激励器12的刚性保持端121在基板70和夹持板75之间的位置，激励器12的相反端122由人工或最好由偏转器组件72施加的机械脉冲自由移动。

现在参见图7：在本发明的优选实施例中，基板70和夹持板75的表面70a与75a设计为最好沿它们之间的激励器端头121均匀分布压力。为此，接触激励器端121的基板70的上表面70a最好基本上是平坦的，且夹持部件75的下表面75a其中最好具有凹口74，其适于激励器端头121在其中插入。凹口74的深度最好等于激励器基片64的厚度的一半，但可以与基片厚度相同。这样，激励器12的端头121可置于凹口74与基板70的上表面70a之间，并由螺栓76固定在它们之间。另外，基板70和夹持板75的配合表面70a与75a可在其中有凹口以适合激励器12的端头121在它们之间插入和保持。夹持部件75的底面75a在凹口74以上部分不与激励器12接触，并且是螺栓76穿过的部分。底面75a的这部分可接触基板70的上表面70a，但当激励器12插入到研磨之间时，在夹持部件75的下表面75a与基板70的顶面70a之间最好有一小间隙(等于基片厚度与凹口深度的差)。在本发明的另一实施例中，基板70和夹持板75的配合表面70a和75a可粘贴地与夹持在它们之间的激励器12的端121结合在一起(而不是螺栓固定)。在本发明另一实施例中，夹持部件75与基板70可包括单个模制结构，具有一中心插口，激励器12一端121可向其插入。

夹持组件75保持激励器12在基板70上其松弛即未变形状态，激励器12的自由端122接近偏转器72组件。更具体来说，激励器12最好夹持在基板和夹持板70与75的配合表面70a和75a之间，激励器12的凸起面12a面向基板70。由于处于其松弛状态的激励器12是弯曲的，激励器12的凸起面12a弯曲离开基板70的上表面，同时接近激励器12的自由端122。然后机械力可施加到激励器12的自由端122，以便使电致元件67变形而产生电信号。

因为激励器12的复合的、多层构成，重要的是要保证夹持部件75不仅保持激励器12刚性地就位，而且要使激励器12不被夹持部件75损坏。换言之，激励器12，更具体来说是在静态模式但特别是在向激励器12以柱塞72施加机械脉冲时的动态状态，陶瓷层67应当不被夹持部件67的夹持动作损坏。例如，参见图8，当在箭头的方向向激励器12施加机械脉冲时，陶瓷底角(在C点)接触基板70，并进而推向基板，这可能使陶瓷层67破裂或损坏。

再来参见图7：已经发现接触和基板75与70的配合面75a和70a之间的允差是非常狭窄的。还发现，向激励器12的自由端122施加向下的力(如箭头181所指)将引起激励器12的陶瓷已经67接触基板70的上表面70a，从而使更可能损坏陶瓷67。因而，在本发明的优选实施例中，开关板70在其上表面70a有一凹口80，其不仅提保护了电致元件67免受损坏，而且还提供了与激励器12的凸起面12a的电接触，使得由激励器12形成的电信号可施加到下游电路元件。

在图7中可见，激励器的一端121置于接触和基板75与70的表面75a和70a之间，使得只有表面64接触两表面75a和70a。夹持板75最好沿表面64直到接近激励器12相反面12a上的陶瓷层67的边缘接触激励器12的凹陷表面12a。然而夹持部件可沿凸起面12c比陶瓷层67的边缘进一步延伸，以便向夹持部件75与基板70之间的激励器表面12a与12c施加更大或更加均匀的压力。在凸起面12a上延伸到基片64表面之上的陶瓷层67延伸到开关板70的凹口80。这防止了陶瓷层67接触基板70的上表面70a，从而减少了对陶瓷层67潜在的损坏。

凹口80设计为不仅防止对陶瓷层67的损坏，而且提供了一个面，沿此面能够保持与激励器12的凸起面上的电极68的电接触。凹口80延伸到基板70中并具有可变的深度，最好成一角度以调节该角度，激励器12的凸起面12a从凹口80并在基板70顶面70a之上以该角度上升。更具体来说，凹口80最好有一深端81和一浅端82，其最大深度在深端81夹持部件75与基片12之下，恰好在陶瓷层67在点C深向凹口80之前。然后凹口80在接近激励器12的自由端122变得较浅，直到其浅端82处的最小深度。

凹口80沿其下表面最好包含一层橡胶85，当激励器12变形且陶瓷层67的下边缘C推入凹口80时这有助于防止陶瓷67被损坏。橡胶层85沿其长度最好有大体均匀的厚度，橡胶层85的厚度基本上等于凹口80在浅端82处的深度。橡胶层85的长度最好稍微短于凹口80的长度，以适应当激励器12被推入凹口和橡胶层85时橡胶层85的变形。

橡胶层85最好有柔性的电极层90覆盖在其上，以便于在激励器12的凸起面12a上与陶瓷层67上铝层68电接触。更好是电极层90包括一层铜覆盖KAPTON膜层，如由E.I.du Pont de Nemours andCompany制造，以粘合剂最好是CIBA粘合剂粘合在橡胶层85。电极层90最好在整个橡胶层85上从凹口80的深端81到浅端82延伸，并在凹口80之上基板70的顶面70a上继续延伸一短距离。

在本发明的优选实施例中，激励器12的端头121不仅固定在夹持板75与基板70之间，而且覆盖激励器12的陶瓷层67的铝电极层68，不论激励器12在其整个运动范围任何位置，总是与电极层990固定地接触。为此，凹口80的深度(从顶面70a到电极90)至少等于最好稍微小于延伸到凹口80的层压的层厚度(粘贴层66，陶瓷层67和预应力层68)。

组建了一个具有以下所示尺寸的组件。该激励器包括1.59乘1.79英寸弹簧钢基片，厚度8密尔。具有1.51平方英寸镍尘填料的1-1.5密尔厚度粘合剂层置于基片一端，离基片三边0.02英寸(在激励器12的一端121留0.25英寸的片头)。在粘合剂层中心是1.5平方英寸8-密尔厚的PZT-5A层。中心在PZT层上置1.47平方英寸1-密尔厚度粘合剂层(无金属填料)。最后，在粘合剂层上中心是1.46平方英寸的1-密尔厚铝层。激励器的片头121置于长度0.375英寸深度4密尔的夹持块76中。基板70有长为0.26的凹口80，其中凹口的深端81的深度是20密尔，并并呈楔形均匀变为凹口80浅端82的深度15密尔。深度15密尔长度0.24英寸的橡胶层85置于凹口80中。覆盖1密尔KAPTON带的1密尔的铜箔电极层粘合到橡胶并延伸到凹口之上1.115英寸。夹持部件75以螺栓76固定到基板70，且激励器12铝的第二预应力层接触在凹口80中的电极90，对角度激励器12基本上切向(接近平行)，从而使两者之间的电接触表面积最大。

如图7所示，在本发明的另一实施例中，配重95附加到激励器12自由端。向激励器12的自由端122附加质量95，降低了振动的阻尼量从而增加了当其被偏转并释放时激励器12振动的持续时间。由于具备较长的持续时间和较高的总振幅振动，激励器12比在其自由端122没有附加质量的激励器12能够从其振动形成更多的电能。

参见图6和7：如上所述，希望通过使激励器12变形而产生电信号。激励器12的变形可通过任何适当的装置实现，诸如人工，或通过机械偏转装置诸如柱塞、杠杆等。在图6和7中一简单的偏转器72安装到基板70接近激励器12的自由端122。这一偏转器组件72包括杠杆86，其具有第一和第二端87和88。该杠杆在两端87和88之间枢轴安装到支点89。通过在杠杆86的第一端87在箭头91的方向加力，的杠杆围绕支点89枢轴转动，并在箭头81的方向向激励器12的自由端122施加机械脉冲。另外，和或86可在箭头91相反方向运动，且这样激励器12可在箭头181相反方向偏转。

现在参见图13及图15a-c：图13及图15a-c表示带有偏转器72并包含激励器12的壳体的优选实施例。基板70形成壳体200的基座，该壳体封闭了激励器12。在壳体200的每一侧是从基板70的顶面70a垂直延伸的壁201，202，203和204。在壳体200的一端安装有偏转器组件72。柱塞有一内表面172b和一外表面172a，以及自由端173和安装端174。更具体来说，柱塞172在一端枢轴安装到壳体200的壁201。柱塞172的自由端173其上有一脊背173a，与壳体的相对的壁202上的凸缘啮合。柱塞172的自由端173最好以弹簧加载，使得脊背173a固定压向凸缘202a。为此，最好有一弹簧150保持压缩在基板70的顶面70a和脊背173a或柱塞172b的内表面之间。这提供了这样的装置，其中安装在脊背70上的激励器12包含在壳体200内，该壳体由脊背70和四个壁201，202，203和204以及相对基板70枢轴安装在壳体200壁201上的柱塞172形成。因为柱塞枢轴安装，在柱塞172的外表面172a上加压力(在箭头190的方向)使其绕铰链175向基板70的顶面枢轴转动。因为柱塞枢轴安装且弹簧加载，从柱塞172的外表面172a上释放压力使其绕铰链175离开基板70的顶面枢轴转动，直到脊背173a在凸缘202a截住。

在壳体200内是一安装的快速释放机构180，包括在柱塞172的内表面172b上弹簧加载摇杆185，其与安装在脊背70顶面70上的释放针186配合工作。快速释放机构180设计为偏转然后快速释放激励器12的自由端122，以便允许其在位置291和292之间振动。快速释放机构180还设计为不干扰激励器12的振动，以及返回一中性位置供激励器12下一次的偏转。

参见图14a-c：摇杆臂185枢轴附加在柱塞172的内表面172b激励器12的自由端122之上。更具体来说，摇杆臂185是这样枢轴附加的，使其有一中性的位置，其从该位置可枢轴转动离开激励器被夹持端121，但不会从该中性位置枢轴转向激励器12的被夹持端。换言之，转动挡块183形成快速释放机构180的一部分，且其位置阻止摇杆臂枢轴转动超过在挡块183的该中性位置。摇杆臂185最好是弹簧加载，以便在不被偏转时保持摇杆臂185在其中性位置。为此，弹簧187压缩置于摇杆臂185相对于挡块183侧，摇杆臂185与弹簧挡块188之间。

壳体200内部还有一释放针186，其位于脊背70的顶面70a上。释放针186位于更好在激励器12处于其偏转位置的自由端122之上的一位置。换言之，当柱塞172下压向释放针186时，以其把激励器12从位置291压向位置292，释放针186将与摇杆臂185接触，但不与激励器12接触。在摇杆臂185(及激励器12)进入被加压时，释放针186把摇杆臂185推开，使摇杆臂185从激励器12的接触端121枢轴转动离开。摇杆臂185枢轴转动，直到激励器12的边缘122不再由摇杆臂185保持在位置292，在该点激励器12的边缘122被释放并弹回到其未变形状态，从而在位置291和292之间振动。

当来自柱塞172的压力被释放时，柱塞172借助于弹簧150的恢复力返回其未偏转位置(脊背173a对着凸缘202a)。而且当来自柱塞172的压力被释放，且柱塞172返回其未偏转位置时，借助于弹簧187的恢复力摇杆臂185也返回其未偏转位置(激励器12之上对着挡块183)。最后，激励器12在其位置292和292之间的振动停止后也返回未偏转位置291。

现在参见图14和16a-d：图14和16a-d示出安装到包含激励器12的壳体200的偏转器组件72的另一实施例。基板70形成封闭激励器12的壳体200的基座。在壳体200的每一侧是从基板70的顶面70a垂直延伸的壁201，202，203和204。附加到壳体200的壁的顶部(与基板70相对)的是其上装有作为偏转器组件72的滑动机构230。面板220有内表面220a和外表面220b及基本上通过面板220中心延伸的通道240。通道240有第一端241和第二端242，并基本上沿垂直于壳体200的的壁201和202的轴线性延伸。换言之，通道240通过面板220的第一端241接近壳体200的第一壁201，通道240通过面板220的第二端242接近壳体200的第二壁202。通道240的第二端最好比激励器12的自由端122进一步向壳体第二壁202延伸。

通道240适于可滑动保持弹簧加载操纵杆250。该操纵杆最好分别有第一和第二端251和252及中心针255。面板220中的通道允许操纵杆通过面板220延伸，同时还可滑动保持中心针255在通道240中。更具体来说，操纵杆250借助于通道240通过面板220延伸，沿该通道操纵杆可在平行于通道轴L的方向滑动，即从夹持端121向激励器12的自由端122并返回。操纵杆250的第一端251位于面板220的外表面220b，且操纵杆250的第二端252位于激励器12之上的壳体200内。操纵杆250借助于保持在通道240中的针255保持在所述的位置。这样，通道240在外表面220b的宽度足以使操纵杆上部分251通过，而通道240在外内表面220a的宽度足以使操纵杆下部分252通过。通道240面板220内的宽度和高度(内和外表面220a和220b之间)足以适应中心针255的宽度和高度，中心针比操纵杆上和下部分251和252的宽度要宽。

操纵杆250的第一端251最好在面板220的外表面220b之上延伸一距离足以人工握持。操纵杆250的第二端252延伸到壳体200内一距离到激励器12之上，使得操纵杆250不与夹持部件75和/或激励器12的被夹持端121接触，但还足够远以使其可接触并偏转激励器12的自由端122。操纵杆250最好还在第二端252(壳体200或通道240内，在或接近中心针255)被铰链，使其允许第二端252当在一个方向行进时绕铰链或中心转255枢轴转动，而在另一方向不能。操纵杆250的第二端252最好被铰链连接，使得当操纵杆250向壳体200的第一壁201行进时其可枢轴转动，但当向壳体200第二壁202行进时不可枢轴转动。

操纵杆250最好被弹簧加载，使得操纵杆经常沿通道240被压向壳体200的第一壁201。为此，在操纵杆和壳体200的第一201或第二壁202之间保持一弹簧260，或弹簧260最好保持在操纵杆250和通道240的第一或第二端241或242之间。为了把操纵杆压向第一壁201弹簧260后者以拉伸保持在操纵杆250与通道240的第一端241，或最好弹簧260以压缩保持在操纵杆250和通道240的第二端242之间。

这提供了一种装置，其中安装在基板70的激励器12包含在由基板70，四个壁201，202，203和204及相对于基板70的面板形成的壳体200内。因为操纵杆250滑动安装，在操纵杆第一端251上放置的压力(在箭头381方向)使其沿通道240向壳体200第二壁202滑动。因为操纵杆250滑动安装且弹簧加载，从操纵杆250释放压力使其沿通道240向壳体200第一壁201返回转动其到静止处抵住通道240的第一端241。

参见图16a-d：操纵杆部分251可枢轴转动附加到操纵杆下部分252，在面板220内表面220a之下(壳体200内)激励器12之上。更具体来说，操纵杆下部分252可枢轴转动被附加，使得其有一中性位置，从该位置其可枢轴转动离开激励器12的夹持端121，但不会从该中性位置向激励器12夹持端121枢轴转动。换言之，操纵杆250的形状防止了下部分252枢轴转动超过中性位置。

在操作中，当操纵杆250向通道240的第二端242运动时，操纵杆下部分252接触激励器12的凹陷面12并开始偏转激励器12自由端122(从位置291离开)。在操纵杆250继续在箭头281方向运动时，操纵杆下部分252向当自由端122在操纵杆下部分252正下方时的位置292处其最大偏转压迫激励器12的自由端122。当操纵杆从这点在箭头281方向继续运动时，激励器12的自由端122突然从操纵杆下部分252施加的偏转释放。在释放时，激励器12的边缘122弹回其在位置291非变形状态，从而在位置291和292之间振动。在压力(在箭头281方向)从操纵杆250释放时，这时操纵杆借助于弹簧260的恢复力在箭头282的方向行进。在操纵杆250向其未偏转位置返回时(向通道240的第一端241)，激励器12的自由端122在位置291对操纵杆250下部分252施加压力。响应施加到操纵杆下部分与上部分251行进方向相反的压力，下部分252绕操纵杆的铰链中心针255枢轴转动。在操纵杆下部分252在箭头282行进方向超过激励器12自由端122之后，下部分252返回未偏转(未弯曲)状态。操纵杆下部分252的枢轴转动允许操纵杆250返回其在通道240第一端241的中性未偏转位置。

当激励器12的端头122被偏转并然后释放(或者人工或者使用偏转器组件72，如图6-7或13-16所示)时，激励器12的很象跳水板的端头122在位置291与292之间来回振动。这是因为在其上粘贴陶瓷67的基片和预应力层64和68在陶瓷67上施加压缩力，从而提供了恢复力。因而，激励器12有一弹性系数或弹簧常数，该系数引起激励器12返回位置291其未变形中性状态。如图10a所示，激励器12的振动有阻尼谐振振动波形。换言之，激励器12自由端122振动的振幅在机械脉冲从激励器12的自由端122释放后(之后的几个振动)的即刻处于其最大值。在激励器12继续振动时，振幅随时间逐渐降低(接近指数式)直到激励器12在其中性位置休止。

不论是由人工还是其它机械偏转装置72施加的力引起压电激励器12变形，并借助于压电效应，压电元件67的变形在激励器12的面12a与12c之间产生生成电信号的瞬时电压。此外，当从压电激励器12去除力时，激励器在位置291和292之间振动直到其逐渐返回1原始形状。在激励器12振动时，陶瓷层67拉紧，另外变得较多压缩及较少压缩。由陶瓷层67产生的电压的极性取决于张力的方向，因而压缩中产生的电压的极性与拉伸中产生的电压极性相反。因而，激励器12振动时，由陶瓷元件67产生的电压在正与负电压之间振动达一持续时间。振动的持续时间，因而产生的振动电信号的持续时间，最好在范围100-250毫秒，这与形状，安装及施加到激励器12的力的量相关。

由激励器12产生的电信号通过连接到激励器12的导线14施加到下游电路元件。更具体来说，第一导线14连接到电极90，其延伸到凹口80并与激励器12的凸起面12a上的电极接触。导线14最好连接到凹口之外的电极90，接近与具有夹持部件75的端头相反基板70的端头。第二导线14直接连接到第一预应力层64，即作为激励器12的凹陷面12c上的电极的基片64。

参见图8，激励器12连接到下游电路组件，以便产生RF信号用于激励开关启动器。这些电路组件包括整流器31，电压调节器U2，编码器40(最好包括外围接口控制器(PIC)芯片)，以及RF产生器50和天线60。图10b示出图10a的电信号在其已整流之后的波形。图10c示出图10b整流的电信号在其已调节为基本上均匀的电压的波形，最好为3.3VDC。

现在参见图9：激励器12首先连接到激励器31。激励器31最好包括四个二极管D1，D2，D3和D4，排布为只允许正向电压通过。前两个二极管D1和D2串联，即D1的阳极连接到D2的阴极。后两个二极管D3和D4串联，即D3的阳极连接到D4的阴极。二极管D2和D4的阳极连接，而二极管D1和D3的阴极连接，从而形成桥式整流器。该整流器向D2-D4结加正向偏压，并向D1-D3结加负向偏压。激励器12的导线14之一电连接在二极管D1和D3结之间，而另一导线14(连接到激励器12相反面)连接到二极管D3和D4结。二极管D1和D3的结接地。电容器C11最好在一侧连接到D2-D4结，而在电容器C11的另一侧连接到D1-D3结，以便彼此隔离整流器每一侧的电压。于是，施加到D1-D2结或D3-D4结的负电压将分别通过二极管D1或D3接地。施加到D1-D2结或D3-D4结的正电压将分别通过二极管D2或D4连接到D2-D4结。整流的波形示于图10b。

该电路还包括一电压调节器U2，该电路控制整流器31深入的下游电信号的大小。整流器31电连接到电压调节器U2，D2-D4结连接到电压调节器U2的Vin针，D1-D3结连接到电压调节器U2的接地和接地针。电压调节器U2例如包括LT1121芯片电压调节器U2，以3.3伏特DC输出。输出电压波形示于图10c并包括基本上均匀的3.3伏特电压信号，持续时间大约为100-150毫秒，这与施加到激励器12的负荷有关。被调节的波形示于图10b。然后从电压调节器输出的电压信号(在Vout针)可通过另一导体传送到继电器开关290，以便从一个位置向另一位置改变继电器开关290的位置。然而输出电压最好通过一编码器40连接到电路的RF产生部分50。

再来参见图8和9：电压调节器U2的输出最好用来对编码器40或音调产生器供电，后者包括产生脉冲音调的周围接口控制器(PIC)微控制器。这一脉冲音调调制使用调谐环形天线60辐射RF信号的RF产生器部分50。由环形天线辐射的信号被RF接收器270和解码器280截获，该解码器产生中继脉冲激励继电器290。

电压调节器U2的输出连接到PIC微控制器，该微控制器的作用是作为调节器U2的电输出信号的编码器40。更具体来说，输出电压信号的输出导体(标称为3.3伏特)连接到可编程编码器40的输入针。基于寄存器的PIC微控制器的类型包括八-针PIC12C5XX及PIC12C67x，基线PIC16C5X，中频段PIC16CXX及高端PIC17CXX/PIC18CXX。这些控制器采用修改的支持各种宽度指令字的Harvard，RISC体系结构。数据通路为8位宽，对于PIC16C5X/PIC12C5XX指令通路为12位宽，对于PIC12C67X/PIC16CXX为14位宽，对于PIC17CXX/PIC18CXX为16位宽。使用一次可编程EPROM，快闪和掩模ROM可获得PICMICROS。PIC17CXX/PIC18CXX支持外部存储器。编码器40例如包括PIC模块12C671。PIC12C6XX产品的特征是14-位指令集，小封装脚印，2.5伏特的低工作电压，中断处理，内部振荡器，板上EEPROM数据存储器及较深的栈。PIC12C671是使用35信号字指令可编程的CMOS微控制器，并包含1024x14字程序存储器，及128字节用户RAM，最大速度10MHz。PIC12C671的特征是8-级深硬件栈，2个数字定时器(8位TMRO和监视计时器)，及四通道，8位A/D转换器。

PIC的输出可包括方波，正弦波或锯齿波或任何各种其它可编程波形。一般来说，编码器40的输出是在0和正电压之间振动的一系列二进制方波形(脉冲)，最好是+3.3VDC。每一脉冲的持续时间(脉宽)通过编码器40的编程确定，且完成的波形持续时间由电压调节器U2的输出电压脉冲的持续时间确定。电容器C5在一端最好连接到电压调节器U2的输出，并在另一端接地，在作用是作为电压调节器U2与编码器40之间的滤波器。

这样，IC用作为音调产生器或编码器40允许编码器40以各种值被编程。编码器40能够通过简单地改变对编码器40输出的编程而产生许多唯一编码信号之一。更具体来说，编码器40能够产生十亿或更多可能的代码之一。还能够或希望使多于一个的编码器40包含在电路中，以便从一个激励器或发送器产生一个以上的代码。另外，多个激励器的任何组合及多脉冲修改子电路可一同使用，以产生各个唯一的编码信号。另外，编码器40可包括以电阻器和电容器形成串联电路的一个或多个反相器，其输出是频率由编码器40的RC常数确定的方波。

电压调节器U2的DC输出和编码器40的编码输出连接到RF产生器50。电容器C6最好可在一端连接到编码器40的输出，在另一端接地，其作用是作为编码器40与RF产生器50之间的一滤波器。RF产生器50包括通过双极结晶体管(BJT)Q1和一RF扼流圈连接到编码器40和电压调节器U2的储能电路。更具体来说，储能电路由包括彼此在它们各端连接的一电感器L2和电容器C8(并联)的谐振电路组成。或者电容器C8或者电感器L2和两者都是可调的，以便调节储能电路的频率。电感器L1作用是作为RF扼流圈，电感器L1的一端连接到电压调节器U2的输出，且电感器L1的相反端连接到L2-C8储能电路的第一结。RF扼流电感器L1最好是直径大约0.125英寸匝数在三十量级的一电感器，并连接在储能电路电感器L2的回路。L2-C8储能电路的第二和反向结连接到BJT Q1的集电极。BJT Q1的基极还通过电阻器R2连接到编码器40的输出侧。电容器C7连接到BJT Q1的基极及储能电路的第一结。另一电容器C9与BJT Q1的集电极和发发射极并联。这一电容器C9改进了储能电路的反馈弹性。BJT Q1的发射极通过电阻器R3接地。BJT Q1的发射极还通过与电阻器R3并联的电容器C10接地。与电阻器R4并联的电容器C10提供了在高频从发射极更稳定的导电通路。

现在参见图11和12：RF产生器50与调谐环形天线60配合工作。在优选实施例中，储能电路的电感器L2用作为环形天线60。更好是，电感器/环形天线L2包括一单个矩形铜线环，有一附加的较小的环或跨接线61连接到矩形环L2。较小的环61的形状和角度相对于较小环L2的调节用来增加或减少电感器L2的外表直径，并这样调谐RF产生器50的RF发射频率。在另一实施例中，分开的调谐天线可连接到储能电路的第二结。

在操作中：来自第一调节器U2的正电压输出连接到编码器40和RF扼流电感器L1。该电压驱动编码器40产生编码的方形波输出，该输出通过电阻器R2连接到BJT Q1的基极。当编码的方形波电压为零时，BJT Q1的基极保持为非加电，且电流不流过电感器L1。当编码的方形波电压为正时，BJT Q1的基极通过电阻器R2加电。由于BJT Q1的基极被加电，允许电流通过基极从集电极流向发射极，并还允许电流流过电感器L1。当方形波返回零伏特时，BJT Q1基极再次不被加电。

当电流流过扼流电感器L1时，储能电路电容器C8充电。一旦储能电路电容器C8被充电，储能电路开始在由电路LC常数确定的频率谐振。例如有7皮法拉电容器和单个矩形环尺寸为0.7英寸乘0.3英寸的储能电路，储能电路的谐振频率为310MHz。扼流电感器L1防止RF泄漏到电路(PIC)上游组件，因为改变扼流电感器L1的磁场产生电场反抗上游电流从储能电路流动。为了产生RF信号，电荷必须以RF范围中的频率振动。这样，在储能电路电感器/调谐环形天线L2中的电荷振动产生最好为310MHz的RF信号。在反相器方形波输出使BJTQ1接通和断开时，从环形天线60产生的信号包括一脉冲RF信号，其持续时间为100-250毫秒且脉冲宽度由编码器40确定(一般为量级0.1到0.5毫秒)，这样以大约310MHz的RF频率产生20到2500个脉冲。RF产生器部分50可调谐到多个频率。因而，发送器不仅能够有大量的唯一代码，而且能够以不同的频率产生这些代码的每一个，这大大增加了唯一频率代码信号可能的组合的数量。

RF产生器50和天线60与RF接收器270配合工作。更具体来说，在RF发送器60附近(300英尺内)的一RF接收器270能够接收由RF产生器50发送的脉冲RF信号。RF接收器270包括一接收天线270，用于截获脉冲RF信号(音调)。该音调在接收天线270中产生一脉冲电信号，该信号输入到作为解码器280的微处理器芯片。除去被编程要接收的RF信号例如由RF产生器50产生的信号之外，解码器280滤掉所有的信号。一外部电源还连接到微处理器芯片/解码器280。响应从RF产生器50被截获的音调，解码器芯片产生一脉冲电信号。连接到解码器280的外部电源增大由芯片形成的脉冲输出信号。然后这一增大的(例如120VAC)电压脉冲施加到传统的继电器290，用于改变继电器内开关的位置。然后改变继电器开关的位置被用来接通或断开有双极开关的电器装置，或多位置开关的几个位置之间切换。可增加零伏特开关元件以保证继电器290对弯张换能器元件12每一按动和恢复周期只启动一次。

有可训练接收器的开关启动器系统

可使用几个不同的RF发送器，产生不同的音调用于控制被调谐以接收该音调的继电器。在另一实施例中，数字化RF信号可被编码且可编程(如使用车库开启器)，以便只激励以该数字化RF信号编码的继电器。换言之，RF发送器能够至少一个音调，但最好能够产生多个音调。每一发送器最好以一个或多个唯一编码信号被编程。这是容易作到的，因为用于产生音调的可编程IC可具有超过230可能的唯一信号代码，这等价于超过十亿代码。本发明最好包括多发送器系统以及一个或多个接收器，用于激励建筑物电灯，器具，安全系统等。在用于遥控这些装置的这一系统中，非常大数量的代码可用于发送器，用于操作电灯，器具和/或系统，及每一发送器具有至少一个唯一的，永久的和非用户可改变的代码。在电灯，器具和/或系统处的接收器和控制器模块能够存储和记忆对应于不同发送器数个不同的代码，使得控制器能够被编程而由一个以上传送的代码激励，这样允许两个或多个发送器激励同一电灯，器具和/或系统。

该遥控系统包括一接收器/控制器，用于获知遥控发送器唯一的代码以引起与接收器/控制器模块与之相关的系统，电灯或器具相关功能的执行。在一个实施例中对于内部的、外部的电灯、家务器具及安全系统优势地使用了该遥控系统。最好提供多个发送器，其中每一个发送器具有至少一个唯一的永久非用户可改变的代码，且其中接收器能够置于一种程序模式，该模式中可接收并存储对应于两个或多个不同发送器的两个或多个代码。

可存储在发送器中的代码数目能够非常之高，例如大于十亿个代码。接收器中具有一解码器模块，其能够学习许多不同的发送的代码，这免除了接收器中的代码开关，并还提供了多个发送器用于激励电灯或器具。这样，本发明使得能够免除发送器和接收器中对代码选择开关的需要。

参见图8：接收器模块101包括一适配的天线270，用于接收来自一个或多个发送器126和128的射频传输，并提供对解码器280的输入，该解码器向微处理器单元244提供一输出。微处理器单元244连接到继电器装置290或控制器，该控制器在两个或多个工作模式即接通，断开，变暗或某种其它操作模式之间切换电灯或器具。开关222安装在连接到接收器并还连接到微处理器244的一开关单元219上。开关222是一两位置的开关，能够在“操作”与“编程”位置之间移动，以建立操作和编程模式。

本发明中，每一发送器，诸如发送器126和128，具有由包含在发送器中的音调产生器/编码器40确定的至少一个唯一的代码。接收器单元101能够记忆并存储数个不同的发送器代码，这免除了对在先有技术中使用的发送器或接收器中编码开关的需要。这还免除了需要用户匹配发送器和接收器代码开关。接收器101最好能够接收许多发送的代码，直达到微处理器144中可用的存储器单元量，例如一百个或更多的代码。

当用于达到或器具的控制器290最初安装时，开关222移动到程序模式且第一个发送器126被加电使得发送器126唯一的代码被发送。这由具有天线270的接收器模块101接收，并由解码器280解码且提供给微处理器单元244。然后发送器126的代码提供给存储地址存储器247并存储在那里。然后如果开关222移动到操作模式且发送器126被加电，则接收器270，解码器280和微处理器244将比较接收的代码与存储在存储地址存储器247中的第一存储器单元的发送器126的代码，并由于对于发送器126存储的存储地址与发送器126发送的代码一致，微处理器244将对电灯或器具的控制器机构290加电，以便对装置进行加电、断电或另外的操作。

为了存储第二发送器128的代码，开关222移动到程序模式，且发送器128被加电。这引起接收器270和解码器280对发送的信号解码并将其提供给微处理器244，然后微处理器把发送器128的编码的信号提供给存储地址存储器247，在此它被存储在第二地址存储单元。然后开关移动到操作位置，并当发送器126和128任何之一加电时，接收器270解码器280和微处理器244将使由于电灯或器具的控制器机构290加电，以便使装置进行加电，断电或其它方式的操作。另外，来自单元发送器126和第二发送器128的信号可引起由控制器机构290进行的分开的及不同的动作。

这样，在程序模式期间，发送器126和128的代码被发送并存储在存储地址存储器247中，此后，系统，电灯或期间控制器290将响应发送器126和128任何之一或两者。任何所需数目的发送器可被编程以便操作系统，电灯或期间，最多达存储地址存储器247中的可用的存储器单元。

本发明免除了在先有技术系统中所作的需要在发送器或接收器中设置二进制开关。本发明还允许控制器响应数个不同的发送，因为数个发送器专用的代码存储并保持在接收器模块101的存储地址存储器247中。

在本发明另一更特别的实施例中，每一发送器126和128包含两个或多个唯一代码，由于控制系统、电灯或器具。一个代码对应于微处理器中控制器290“接通”位置，而另一代码对应于微处理器244中控制器290“断开”位置。另外，代码可分别对应于“更多”或“更少”，以便升高或降低声音装置的音量，或例如使电灯变暗或加亮。最后，发送器126或128中唯一的代码可包括四个代码，微处理器将其解释为控制器290的“接通”、“断开”、“更多”及“较少”，这取决于所需的开关的设置。另外，发送器126和128可只具有两个代码，但微处理器244解释“接通”或“断开”信号的重复按动分别为变亮和变暗。

在本发明的另一实施例中，接收器101可被训练以在一步骤接收发送器代码。接收器模块101的微处理器244中的存储器247基本上将有可存储代码的“存储槽”。例如一个存储槽可用于存储器247接收以便被接通所有代码，另一存储槽用于所有断开代码，其它所有30％是变暗代码等。

每一发送器126具有一定的代码集合。例如一个发送器可只有一个代码，“触发器”代码，其中接收器模块101只知道使其当前状态反向，如果其是接通，则断开，并如果是断开，则接通。另外，发送器126可具有许多代码用于器具复杂的控制。这些代码的每一个是“唯一”的。发送器126发送出其代码集合，使得其中接收器101知道在其存储槽中放入每一代码。而且，使用可在发送器126中产生的增加的或较长的电信号，即使使用机械方式产生的电压，也可实现代码集合的信号发送。作为备份，如果这不是真的，并如果无线传输使用的电力多于我们可得，则可使用每一发送器与接收器目标之间的某种临时导线连接(跨接线未示出)。虽然所公开的实施例示出与发送器和接收器的人工或机械交互以训练接收器，但还希望把接收器置于有无线传输编程重调模式，例如“训练”代码。

在本发明的另一实施例中，发送器126可具有多个唯一代码，且发送器随机选择许多可能的代码之一，所有这些代码被编程到微处理器244的存储器分配空间247。

在本发明的另一实施例中，发送器126信号不需要人工操作或触发，而是可易于通过机械力的任何方式操作，即窗口移动，门，安全，脚传感器等，以及防盗警告传感器可同时向安全系统和闯入的房间的电灯发送信号。类似地，发送器126可与其它设备结合。例如发送器126可位于车库门开启器内，当车库门打开时，该开启器也可接通房子中的一个或多个电灯。

此外，发送器可与中心系统或通过导线或无线装置向电灯或器具转发信号的中继器通信。这样，能够有发送器/接收器的一个集合，或与许多不同的接收器交互作用的许多发送器，某些发送器与一个或多个接收器通信，而某些接收器由一个或多个发送器控制，这样提供了交互作用系统和无线发送器广泛的系统。而且，发送器和接收器可具有与有线通信例如SMARTHOME或BLUETOOTH交互作用的能力。

虽然本发明的优选实施例中，激励装置已作为从机械到电的方式进行了说明，但在本发明的范围内包括在发送器中的电池供电或补偿发送器的电能。例如，可再充电电池可包含在发送器电路中，并可通过机电激励器再充电。这样可再充电电池可对发送器提供备用电源。

可以看到，本发明允许接收系统响应有不同唯一代码的多个发送器之一，这些代码在编程模式期间可存储在接收器。每当“程序模式开关”222移动到程序位置时，可连接一不同的存储器，使得新的发送器代码将存储在该地址。在所有地址存储容量已使用之后，在存储新代码之前附加的代码将删除存储地址存储器中所有老的代码。

本发明是安全的，因为其免除了需要120VAC(在欧洲是220VAC)线路敷设到房间的每一开关。而是超过AC线路的较高电压只敷设到器具或电灯，且它们通过自供电开关装置和继电器开关被激励。本发明还节省了与切割孔及往来于每一开关与在墙壁内敷设电线相关的初始和更新结构成本。本发明特别在受到保护的历史结构中特别有用，如结构的墙壁不应被破坏并然后重建。本发明还在混凝土结构中有用，诸如使用混凝土板和/或灰泥构成的结构，并免除了需要在这些结构的墙壁和天花板表面布线。

虽然以上的说明包含许多特例，但这些不应构成对本发明的限制，而只不过是其一个优选实施例的示例。可以有许多其它变形，例如：

除了压电装置之外，电致元件可包括磁致伸缩或铁电装置；

激励器形状不是弧形的，而通常可以是扁平的并仍然可变形；

多个高变形压电激励器可放置，堆叠和/或粘贴在每一个另外的顶部；

多个压电激励器可彼此相邻放置以形成阵列；

也可使用较大的或不同的形状的THUNDER元件产生较高的脉冲；

压电元件可以是弯张激励器或直接模式压电激励器。

可在激励器与凹口之间配置一种轴承材料，以降低一个元件对下一个元件或对开关板框架部件的摩擦和磨损。

可使用向激励器施加压力的其它装置，包括简单的人工施加压力，辊轴，压力板，乒乓开关，铰链，旋钮，滑动器，拧结机构、释放闩锁、弹簧负载装置、脚踏板、游戏控制台、流量启动及座椅启动装置。

Claims (10)

1.一种自供电开关系统，包括：

弯张换能器，

所述弯张换能器包括：第一电致部件，具有相反的第一和第二电极主面；

所述第一电极主面基本上是凸起面而所述第二电极主面基本上是凹陷面；

所述弯张换能器还包括预应力层，结合到所述第一电致部件的所述第二电极主面；

所述预应力层向所述电致部件施加压缩力；

所述预应力层具有与所述第一电致部件的所述凹陷面相邻的第一和第二端；

其中当向所述弯张换能器施加力时，所述弯张换能器适于从第一位置向第二位置变形；

且其中当向所述第二位置的所述变形时，所述弯张换能器适于在所述第一电极主面和所述第二电极主面之间产生第一电压电势；

用于保持所述预应力层所述第一端的安装部件；

所述安装部件包括与所述预应力层的所述第一端及所述弯张换能器的所述凸起面相邻的板；

所述安装部件包括与所述预应力层的所述第一端及所述弯张换能器的所述凹陷面相邻的夹持装置；

用于向所述预应力层的所述第二端施加力的压力施加装置，所述压力施加装置适于施加力，该力足够使所述弯张换能器从所述第一位置向所述第二位置变形，从而产生所述第一电压电势；

第一导体，电连接到所述第一电致部件的所述第一电极主面；

第二导体，电连接到所述第一电致部件的所述第二电极主面；

第一信号发送装置，电连接到所述第一和第二导体；

所述第一信号发送装置包括连接到天线的第一射频产生器子电路；

所述第一信号发送装置还包括可编程编码器，用于产生由所述第一信号发送装置发送的唯一编码；

信号接收装置，用于接收由所述第一信号发送装置发送的第一编码信号；

所述信号接收装置适于响应由所述第一信号发送装置发送的所述第一编码信号产生开关信号；以及

开关，具有第一开关位置和第二开关位置；

所述开关与所述信号接收装置通信；

所述开关适于响应所述开关信号在所述第一开关位置和所述第二开关位置之间改变。

2.根据权利要求1的开关系统，

其中所述安装部件还包括在所述板中确定下压面的凹口，所述下压面与同所述预应力层所述第一端及所述电致部件所述第一电极主面相邻的所述电致部件的所述凸起面的至少一部分一致；以及

所述凹口内的导电片，所述导电片与所述电致部件的所述第一电极主面及所述第一导体电接触。

3.根据权利要求2的开关系统，

其中所述安装部件还包括所述板中所述凹口内的柔性材料，所述柔性材料位于所述下压面与所述导电片之间。

4.根据权利要求3的开关系统，还包括：

电压调节器，具有输入侧和输出侧；

所述电压调节器的所述输入侧电连接到所述第一和第二导体；

所述电压调节器的所述输出侧电连接到所述第一信号发送装置。

5.根据权利要求4的开关系统，还包括：

具有输入侧和输出侧的整流器；

所述整流器的所述输入侧与所述第一和第二导体电连接；

所述整流器的所述输出侧与所述电压调节器电连接。

6.根据权利要求5的开关系统，其中所述编码器包括：

具有输入侧和输出侧的振荡器阵列；

所述振荡器阵列的所述输入侧与所述电压调节器的所述输出侧相连接，

所述振荡器阵列包括至少一个反相器，形成具有电阻器和电容器的串联电路，其输出为具有由该串联电路的RC常数所确定的频率的方波；

并且，其中，所述第一射频产生器子电路包括晶体管，该晶体管具有接地的发射极和连接到所述振荡器阵列的所述输出侧的基极；

且其中所述第一射频产生器子电路还包括具有第一和第二结的谐振子电路；

所述谐振子电路的所述第一结连接到所述电压调节器；

所述谐振子电路的所述第二结连接到所述晶体管的集电极。

7.根据权利要求6的开关系统，其中所述第一射频产生器子电路还包括：

射频扼流器，串联在所述电压调节器的所述输出侧与所述谐振子电路的所述第一结之间。

8.根据权利要求7的开关系统，其中所述谐振子电路包括：

第一电容器，具有第一和第二板；以及

第三导体的感应回路，具有第一和第二端；

所述第一电容器的所述第一板连接到所述第三导体的所述第一端，从而形成所述谐振子电路的所述第一结；

所述第一电容器的所述第二板连接到所述第三导体的所述第二端，从而形成所述谐振子电路的所述第二结。

9.根据权利要求8的开关系统，其中所述振荡器阵列还包括逆变器阵列，其连接在所述电压调节器的所述输出侧与所述晶体管的所述基极之间。

10.根据权利要求9的开关系统，其中所述射频扼流器包括感应器。

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