CN107360655B - 一种压电式灯具遥控开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压电式灯具遥控开关，属灯具控制技术领域。壳体上装有端盖，端盖底壁上设有连接板和沉腔，端盖底壁内侧装有电路板、外侧嵌有按键；连接板上装有换能器和激励簧片；换能器由基板和PZT膜粘接而成，激励簧片自由端装有顶块，顶块顶靠在基板上；施力件由推杆和侧板构成，侧板上设有拨齿，推杆一端设有圆形导柱、另一端设有方形导柱；方形导柱套在沉腔底壁导向孔中、端部装有按钮；圆形导柱上套有弹簧，弹簧一端顶靠在壳体的底壁上，弹簧将推杆顶靠在沉腔底壁上；按压按钮使拨齿与激励簧片接触并脱离后，换能器振荡发电；按钮继续运动并按压在按键上，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去。

Description

一种压电式灯具遥控开关
技术领域
本发明属于灯具控制技术领域，具体涉及一种压电式灯具遥控开关。
背景技术
利用PZT自供电装置构造无电池遥控器及遥控灯具开关的专利国内早有申请，但因发电装置结构、发电能力及可靠性等方面还存在一定的不足和弊端，至今尚无成功的推广应用。现有相关专利中，大都是利用PZT换能器双向弯曲变形发电供电的，工作中PZT膜承受交变的拉压应力，而脆性PZT陶瓷材料的许用拉应力远远小于许用压应力，拉应力过大时易造成换能器的疲劳断裂，而应力过小时又导致发电量不足、无法满足发电供电与开关控制同步进行的操作要求。
发明内容
本发明提出一种压电式灯具遥控开关，本发明采用的实施方案是：壳体的端部经螺钉安装有端盖，端盖的底壁的上下两端设有连接板，端盖的底壁上设有沉腔，端盖的底壁内侧经螺钉安装有电路板、外侧镶嵌有按键；连接板上经螺钉和压块安装有换能器和激励簧片，激励簧片两侧的换能器数量相等且对称布置，换能器与激励簧片的固定端之间压接有垫片；换能器由基板和PZT膜粘接而成，基板靠近激励簧片安装，激励簧片的自由端经螺钉安装有顶块，顶块的非固定端为弧形，顶块顶靠在基板上；施力件由相互垂直的推杆和侧板构成，侧板上设有拨齿，推杆的一端设有圆形导柱、另一端设有方形导柱，推杆的径向尺寸大于圆形导柱和方形导柱径向尺寸；方形导柱套在沉腔的底壁的导向孔中，方形导柱端部安装有按钮；圆形导柱上套有弹簧，弹簧的一端顶靠在壳体的底壁上，弹簧将推杆顶靠在沉腔的底壁上；拨齿与激励簧片相对安装，拨齿与激励簧片之间留有间隙，拨齿与圆形导柱靠近的一侧为平面、与方形导柱靠近的一侧为斜面或曲面；激励簧片不产生弯曲变形时其两侧换能器变形和受力状态分别相同。
本发明中，换能器安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且PZT膜承受压应力，非工作时PZT膜上最大的压应力为其许用压应力的50％，此时换能器自由端的变形量为
Figure BSA0000149550230000011
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，/>
Figure BSA0000149550230000012
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm和H分别为基板的厚度和换能器的总厚度，Em和Ep分别为基板和PZT膜的杨氏模量，k31和/>
Figure BSA0000149550230000021
分别为PZT材料的机电耦合系数和许用压应力，L为换能器的长度。
手动按压按钮时，施力件随按钮一起运动、弹簧被压缩，拨齿迫使激励簧片变形，激励簧片再经顶块迫使其一侧的换能器变形量逐渐增加、另一侧换能器变形量逐渐减小；当按钮运动使拨齿与激励簧片脱离时，换能器的最大变形量不超过其许用值；激励簧片与拨齿脱离后将带动其两侧换能器一起自由振荡，持续地将机械能转换成电能，所生成电能经导线传输到电路板的处理电路，经转换处理后存在缓存电容上；拨齿与激励簧片脱离后，按钮继续运动并按压在按键上，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源；释放按钮后，施力件及按钮在弹簧的作用下复位、按键及电源电路断开。
优势与特色：①PZT膜仅承受可控的压应力，可靠性高；②激励簧片同时激励多个换能器振荡发电，发电能力强；③发电与开关控制同步完成，结构及操作简单。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中遥控开关的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明一个较佳实施例中施力件的结构示意图；
图4是图3的左视图。
具体实施方式
壳体a的端部经螺钉安装有端盖b，端盖b的底壁b1的上下两端设有连接板b2，端盖b的底壁b1上设有沉腔b3，端盖b的底壁b1内侧经螺钉安装有电路板c、外侧镶嵌有按键e；连接板b2上经螺钉和压块f安装有换能器h和激励簧片g，激励簧片g两侧的换能器h的数量相等且对称布置，换能器h与激励簧片g的固定端之间压接有垫片i；换能器h由基板h1和PZT膜h2粘接而成，基板h1靠近激励簧片g安装，激励簧片g的自由端经螺钉安装有顶块j，顶块j的非固定端为弧形，顶块j顶靠在换能器h的基板h1上；施力件k由相互垂直的推杆k1和侧板k2构成，侧板k2上设有拨齿k3，推杆k1的一端设有圆形导柱k4、另一端设有方形导柱k5，推杆k1的径向尺寸大于圆形导柱k4和方形导柱k5径向尺寸；方形导柱k5套在沉腔b3的底壁的导向孔中，方形导柱k5端部安装有按钮d；圆形导柱k4上套有弹簧m，弹簧m的一端顶靠在壳体a的底壁上，弹簧m将推杆k1顶靠在沉腔b3的底壁上；拨齿k3与激励簧片g相对安装，拨齿k3与激励簧片g之间留有间隙，拨齿k3与圆形导柱k4靠近的一侧为平面、与方形导柱k5靠近的一侧为斜面或曲面；激励簧片g不产生弯曲变形时，激励簧片g两侧换能器h的变形和受力状态分别相同。
本发明中，换能器h安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且PZT膜h2承受压应力，非工作时PZT膜h2上最大的压应力为其许用压应力的50％，此时换能器自由端的变形量为
Figure BSA0000149550230000031
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，/>
Figure BSA0000149550230000032
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm和H分别为基板h1的厚度和换能器h的总厚度，Em和Ep分别为基板h1和PZT膜h2的杨氏模量，k31和/>
Figure BSA0000149550230000033
分别为PZT材料的机电耦合系数和许用压应力，L为换能器h的长度。
手动按压按钮d时，施力件k随按钮d一起运动、弹簧m被压缩，拨齿k3迫使激励簧片g变形，激励簧片g再经顶块j迫使其一侧的换能器h变形量逐渐增加、另一侧换能器h变形量逐渐减小；当按钮d运动使拨齿k3与激励簧片脱离时，换能器h的最大变形量不超过其许用值；激励簧片g与拨齿k3脱离后将带动其两侧换能器h一起自由振荡，持续地将机械能转换成电能，所生成电能经导线传输到电路板c的处理电路，经转换处理后存在缓存电容上；拨齿k3与激励簧片g脱离后，按钮d继续运动并按压在按键e上，电源电路接通、电路板c上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源；释放按钮d后，施力件k及按钮d在弹簧m的作用下复位、按键e及电源电路断开。

Claims (1)

1.一种压电式灯具遥控开关，其特征在于：壳体端部装有端盖，端盖的底壁的上下两端设有连接板，端盖的底壁上设有沉腔，端盖的底壁内侧装有电路板、外侧嵌有按键；连接板上安装有换能器和激励簧片，激励簧片两侧换能器数量相等且对称布置，换能器与激励簧片的固定端之间压接有垫片；换能器由基板和基板一侧的PZT膜粘接而成，基板靠近激励簧片安装，激励簧片自由端装有顶块，顶块的非固定端为弧形，顶块顶靠在基板上；施力件由相互垂直的推杆和侧板构成，侧板上设有拨齿，推杆一端设有圆形导柱、另一端设有方形导柱，推杆径向尺寸大于圆形导柱和方形导柱径向尺寸；方形导柱套在沉腔底壁的导向孔中，方形导柱端部安装有按钮；圆形导柱上套有弹簧，弹簧一端顶靠在壳体的底壁上，弹簧将推杆顶靠在沉腔底壁上；拨齿与激励簧片相对安装，拨齿与激励簧片之间留有间隙，拨齿与圆形导柱靠近的一侧为平面、与方形导柱靠近的一侧为斜面或曲面；换能器安装前为平直结构、安装后为弯曲结构且PZT膜承受压应力，按压按钮使拨齿与激励簧片接触时激励簧片弯曲变形并脱离拨齿后，激励簧片带动其两侧的换能器振荡发电；按钮继续运动并按压在与其相对安装的按键上，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源。
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CN101283459A (zh) * 2005-10-28 2008-10-08 京瓷株式会社 层叠型压电元件及使用它的喷射装置
WO2008125193A1 (de) * 2007-04-11 2008-10-23 Genesis Adaptive Systeme Deutschland Gmbh Schalttaster- und sensoreinheit
TW201032490A (en) * 2009-02-27 2010-09-01 Univ Lunghwa Sci & Technology Piezoelectric pushbutton remote controller
CN202585207U (zh) * 2012-05-23 2012-12-05 浙江师范大学 一种灯具遥控开关

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