CN105469568A - 一种自供电的无线开关 - Google Patents

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曹自平
杨锋
朱洪波
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Abstract

本发明提供一种能自身发电而解决其工作时所需电能的无线开关，该无线开关由微型电机6、增速齿轮组8、跷杠7、榔击头1和榔击头5、砧板2以及底座4组成。当按压榔击头1或榔击头5时，跷杠7带动增速齿轮组8进行工作，进而驱动微型电机6的转子进行旋转，微型电机6在转子旋转条件下产生一定的电能，所产生的电能流入一电路模块3。当电路模块3获得微型电机6所提供的电能后，由其电压处理单元18驱动信号处理单元15进行工作，无线发送单元16接受信号处理单元15的“开”/“关”指令代码后，通过天线17向外发送指令代码。与传统的有线或无线开关相比，不仅安装和使用成本较低，而且具有节能环保的特点。

Description

一种自供电的无线开关
技术领域
本发明属于机械技术和电学领域，特别涉及一种能自身发电而解决其工作时所需电能的无线开关。
背景技术
开关是最广泛使用的电子电气元件之一，传统上开关可以为分两大类：一类是通过电缆供电的有线开关，另一类是通过电池供电的无线开关。对于通过电缆供电的有线开关，电缆布线的施工成本是其主要成本，往往施工成本达到每米数十元之高，而一个家用灯具开关的电缆长度往往超过3米，而一个工业开关的电缆长度少则数十米多则百米以上，因此有线开关的安装成本通常非常高昂。另一方面，对于通过电池供电的无线开关，电池的有限使用寿命导致需要定期更换电池，对于一个寿命二十年以上的无线开关，其消耗的电池可能达到数十只，而现有的电池产品在其生产和废弃过程中存在着非常高的污染风险，因此对环境形成了巨大的压力。
基于上述传统开关所面临的问题，本发明提供一种无需使用电池和电缆供电的无线开关，在此称之为自供电的无线开关。这种无线开关的按键既是发送“开”和“关”命令的控制键，又是一个机械能-电能转换装置的一个部件，该部件获得人体按压时所产生的机械能后，机械能-电能转换装置把之转换为电能而输出，该电能经后续电路处理后供给无线开关以维持其正常工作。
发明内容
本发明提供一种能自身发电而解决其工作时所需电能的无线开关,从而摆脱传统上电缆供电或电池供电的束缚。与传统的无线开关相比，自供电无线开关在开关安装结束之后，用户不需进行定期更换电池等维护工作，不仅实现了“安装后不管”，而且避免了电池的污染风险，更加节能环保；与传统的有线开关相比，为用户节约了一笔昂贵的电缆线材和施工布线成本，同时在使用过程中不会存在电弧引发火灾的风险，保障了用户的安全。
本发明所采用的技术方案是：一种自供电的无线开关，由微型电机6、卡箍9、增速齿轮组8、跷杠7、榔击头1和榔击头5、砧板2以及底座4组成；微型电机6通过卡箍9固定在底座4上，增速齿轮组8的输出轴10与微型电机转子的转轴10通过共用同一根轴棒进行连接，跷杠7通过中心孔11与增速齿轮组8的输入轴12进行装配固定连接，榔击头1和榔击头5分别紧固在跷杠7的两端，在底座4上位于跷杠7下方的位置处固定砧板2。
在所述的自供电无线开关中，微型电机6的电线与一电路模块3进行连接；当按压榔击头1或榔击头5时，跷杠7带动增速齿轮组8进行工作，进而驱动微型电机6的转子进行旋转，微型电机6在转子旋转条件下产生一定的电能，所产生的电能流入电路模块。电路模块3由电压处理单元18、信号处理单元15和无线发送单元16组成；当电路模块获得微型电机6所提供的电能后，由电压处理单元18驱动信号处理单元15进行工作，信号处理单元15向无线发送单元16发送“开”/“关”指令代码，随后无线发送单元16通过天线17把“开”/“关”指令代码向外无线发送。
在所述的自供电无线开关中，砧板2由两层材料组成：一层是缓冲层13，另一层是磁性材料层14；缓冲层13是一层高分子材料，磁性材料层14可以是任何软磁性材料也可以是任何硬磁性材料，例如铁氧体磁性材料、硅钢片或是硬磁性材料例如铝镍钴合金、钛钴合金。在所述的自供电无线开关中，榔击头1和榔击头5由磁性材料组成；当砧板2的磁性材料层14为软磁性材料时，榔击头1和榔击头5可以是任何硬磁性材料；当砧板2的磁性材料层14为硬性磁性材料时，榔击头1和榔击头5可以是任何软磁性材料。由于榔击头1和榔击头5的磁性与砧板2的磁性不同，榔击头1和榔击头5与砧板2之间存在磁性吸引力，并且随着它们之间的距离减小，吸引力快速增大。在榔击头1落在砧板2上的状态下，当按压榔击头5时，则在按压过程的起始阶段，所施加的压力经历一个从零逐渐增大的过程，此时由于压力与榔击头5-砧板2间磁性吸引力之和小于榔击头1-砧板2间磁性吸引力，跷杠7保持静止状态；随着所施加的压力逐渐增大，压力与榔击头5-砧板2间磁性吸引力之和大于榔击头1-砧板2间磁性吸引力，跷杠7开始随所施加的压力转动，由于榔击头1和砧板2之间随着距离增大而磁性吸引力快速减小，以及榔击头5和砧板2之间随着距离减小而磁性吸引力快速增大，因此跷杠7的转动加速度急剧增加，最后榔击头5以及高速的速度落在砧板2上。基于同样原理，在榔击头5落在砧板2上的状态下，当按压榔击头1时，最后榔击头1以高速的速度落在砧板2上。由于跷杠7以极高速度转动，从而驱动微型电机6的转子以极高速度旋转，进而输出较大的电能。
有益效果
本发明可以应用于家用电器、工业设备、电插座和各种用电设备的无线开关和遥控器，也可应用于无线呼叫和呼救等，与传统的有线或无线开关相比，不仅安装和使用成本较低，而且具有节能环保的特点。
附图说明
图1：为本发明机械能转电能装置示意图;1-榔击头、2-砧板、4-底座、5-榔击头、6-微型电机、7-跷杠、8-增速齿轮组、9-卡箍。
图2：为本发明开关跷板的结构图：1-榔击头、7-跷杠、11-中心孔、5-榔击头。
图3：为本发明卡箍固定底座结构图：2-砧板、4-底座、9-卡箍。
图4：为本发明砧板2结构图：13-缓冲层、14-磁性材料层。
图5：为本发明增速齿轮组左视图：6-微型电机、10-动力输出轴、8-增速齿轮组、12-动力输入轴。
图6：为本发明电路模块3功能图：6-微型电机、3-电路模块、18-电压处理单元、15-信号处理单元、16-无线发送单元、17-天线。
具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
具体实施方式如下：
如图1、图6所示，本发明是一种自供电的无线开关，由微型电机6、卡箍9、增速齿轮组8、跷杠7、榔击头1和5、砧板2以及底座4组成；微型电机6通过卡箍9固定在底座4上，增速齿轮组8的动力输出轴10与微型电机转子的转轴10通过共用同一根轴棒连接，榔击头1和榔击头5分别固定在跷杆7的两端，在底座4上位于跷杆7的位置固定砧板2；另外微型电机6的电线与电路模块3相连接；当按压榔击头1或者榔击头5时，跷杆7带动增速齿轮组8进行工作，进而驱动微型电机6的转子进行旋转，微型电机6在转子旋转条件下产生一定的电能，所产生的电能流入电源模块3，电源模块3获得微型电机6所提供的电能后，由电压处理单元驱动信号处理单元进行工作，信号处理单元向无线发送单元发送“开”/“关”指令代码，无线发送单元通过天线17把“开”/“关”指令代码向外无线发送出去；
如图1、图2、图4、图5所示，本发明中砧板2由两层材料组成：上层是缓冲层13，下层是磁性材料层14；缓冲层13是一层高分子材料，磁性材料层14可以是任何软磁性材料也可以是任何硬磁性材料；本发明中榔击头1和5由磁性材料组成；当砧板2的磁性材料层14为软磁性材料(例如铁氧体磁性材料、硅钢片)时，榔击头1和5可以是任何硬磁性材料(例如铝镍钴合金、钛钴合金)；当砧板2的磁性材料层14为硬磁性材料(例如铝镍钴合金、钛钴合金)时，榔击头1和5可以是任何软磁性材料(例如铁氧体磁性材料、硅钢片)。由于榔击头1和5的磁性与砧板2的磁性不同，榔击头1和5与砧板2之间存在磁性吸引力，并且随着它们之间的距离减小，吸引力快速增大。在榔击头1落在砧板2上的状态下，当按压榔击头5时，则在按压过程的起始阶段，所施加的压力经历从零增大的过程，此时由于压力与榔击头5-砧板2间的磁性吸引力之和小于榔击头1-砧板2间磁性吸引力，跷板7保持静止不变状态；随着所施加的压力逐渐增大，压力与榔击头5-砧板2间的磁性吸引力之和大于榔击头1-砧板2间的磁性吸引力，跷杆7开始随所施加的压力转动，由于榔击头1和砧板2之间随着距离增大而磁性吸引力快速减小，以及榔击头5和砧板2之间随着距离减小而磁性吸引力快速增大，因此跷杠7的转动加速度急剧增加，最后榔击头5以极高速的速度落在砧板2上。基于同样原理，在榔击头5落在砧板2上的状态下，当按压榔击头1时，最后榔击头1以高速的速度落在砧板2上。与此同时跷杠7以极高的速度转动，从而驱动微型电机6的转子以极高的速度旋转，进而输出较大的电能。
如图2、图3、图5所示，本发明中，图2的开关跷板是由榔击头1、跷杆7、榔击头5、中心孔11组成；开关跷板通过中心孔11固定在增速齿轮组8的输入轴12上，从而，跷杆7的转动将带着输入轴12转动，经过增速齿轮组8的工作，输出轴10带动微型电机6的转子进行旋转，微型电机6在转子旋转的条件下产生电能。

Claims (3)

1.一种自供电的无线开关，其特征在于，由微型电机（6）、卡箍（9）、增速齿轮组（8）、跷杠（7）、榔击头（1）和（5）、砧板（2）以及底座（4）组成；微型电机（6）通过卡箍（9）固定在底座（4）上，增速齿轮组（8）的输出轴（10）与微型电机转子的转轴（10）通过共用同一根轴棒进行连接，跷杠（7）通过中心孔（11）与增速齿轮组（8）的输入轴（12）进行装配固定连接，榔击头（1）和榔击头（5）分别紧固在跷杠（7）的两端，在底座（4）上位于跷杠（7）下方的位置固定砧板（2）；微型电机（6）的电线与一电路模块（3）进行连接。
2.根据权利要求1所述的自供电无线开关，其特征在于，砧板（2）由两层材料组成：一层是缓冲层（13），另一层是磁性材料层（14）；缓冲层（13）是一层高分子材料，磁性材料层（14）为软磁性材料。
3.根据权利要求1所述的自供电无线开关，其特征在于，榔击头（1）和榔击头（5）由磁性材料组成；当砧板（2）的磁性材料层为软磁性材料时，榔击头（1）和榔击头（5）可以是硬磁性材料；当砧板（2）的磁性材料层为硬性磁性材料时，榔击头（1）和榔击头（5）可以是软磁性材料。
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