CN114204768B - 按压发电及低功耗信号发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种按压发电及低功耗信号发射装置，包括壳体、磁铁组外壳和旋转轴，壳体一端设有对称的两个安装耳板，两个安装耳板上设有对称的两个通孔，磁铁组外壳设有轴孔，旋转轴通过轴孔将磁铁组外壳安装在壳体上，壳体内的中间设有舌芯，线圈通过舌芯安装在壳体内，线圈与舌芯之间存在间隙；磁铁组外壳设有腔体，腔体内设有卡扣，导磁片和磁铁放置在腔体内，磁铁位于导磁片上方，导磁片上设有卡孔，卡孔卡入卡扣将导磁片固定在腔体内。本发明提供的按压发电及低功耗信号发射装置，体积小薄、零件少、生产无需大量模具，同时装配简单、无铆接和模内注塑等复杂工序，因此成本极低。
Description
技术领域
本发明涉及按压发电技术领域，具体涉及一种按压发电及低功耗信号发射装置。
背景技术
分布式传感器是万物互联下全面信息化的典型代表，据美国福布斯杂志预测，到2025年全球将覆盖1万亿个传感器。
传统的布线供电方式具有环境和位置的空间尺度的限制，而电池式供电方式具有可靠性和寿命的时间尺度的限制，在碳达峰和碳中和的背景下，传统的布线和供电方式，显然是不环保的。
而且现有的按压发电模块最主要的问题是零件多、体积大、工艺复杂、制造困难、产品良率低、发电能效低，造成发电模块的成本居高不下，严重影响该类产品在应用和推广。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种按压发电及低功耗信号发射装置，以解决现有的按压发电模块零件多、体积大、工艺复杂、制造困难、产品良率底、发电能效低造成发电模块的成本居高不下，严重影响该类产品在应用和推广的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种按压发电及低功耗信号发射装置，包括信号发射模块和用于为所述信号发射模块供电的发电模块，所述发电模块包括壳体、磁铁组外壳和旋转轴，所述壳体一端设有对称的两个安装耳板，两个所述安装耳板上设有对称的两个通孔，所述磁铁组外壳设有轴孔，所述旋转轴通过所述轴孔将所述磁铁组外壳安装在两个所述安装耳板之间，所述壳体内的中间设有舌芯以及环绕所述舌芯的线圈，所述线圈与所述舌芯之间存在间隙；
所述磁铁组外壳设有面向所述舌芯开口的腔体，所述腔体内设有卡扣，导磁片和磁铁放置在所述腔体内，所述导磁片位于所述磁铁下方，并与所述磁铁的一个磁极吸合；所述导磁片上设有卡孔，所述卡扣卡入所述卡孔将所述导磁片连同所述磁铁固定在所述腔体内；所述磁铁组外壳远离所述舌芯的一端为操作端，所述操作端伸出所述壳体；
在初始状态时，所述舌芯的末端与所述导磁片的自由端吸合；
当所述操作端被按压时，所述磁铁组外壳绕所述旋转轴偏转；所述舌芯末端在所述磁铁的强磁吸引下发生形变；直至所述舌芯末端偏移位置超过临界点时，所述舌芯末端与所述导磁片的自由端分离；所述腔体的内部尺寸限制所述舌芯的末端不超出磁力吸引范围；当操作端撤去外力时，所述舌芯末端在磁力吸引下自动复位；所述舌芯末端与所述导磁片的自由端分离/吸合的过程中，所述线圈内产生感应电动势。
作为优选，所述壳体为一体成型的金属外壳。
作为优选，所述舌芯的固定端与所述壳体一体成型。
作为优选，还包括转接电路板，所述壳体末端两侧设有凸板，所述转接电路板通过所述凸板固定在所述壳体上；所述信号发射模块通过所述转接电路板与所述线圈电连接。
作为优选，所述转接电路板通过双面胶粘接在所述壳体顶部。
作为优选，所述信号发射装置包括整流模块、储能模块、降压模块、启动模块和指令发送模块，所述整流模块、所述储能模块、所述降压模块、所述启动模块和所述指令发送模块依次电连接。
作为优选，所述壳体底部设有打胶工艺孔。
作为优选，所述壳体顶部设有避空孔。
作为优选，所述轴孔的两端设有凸出部。
作为优选，所述壳体侧面设有固定孔。
本发明至少具有以下有益效果：本发明提供一种按压发电及低功耗信号发射装置，包括壳体、磁铁组外壳和旋转轴，壳体一端设有对称的两个安装耳板，两个安装耳板上设有对称的两个通孔，磁铁组外壳设有轴孔，旋转轴通过轴孔将磁铁组外壳安装在壳体上，壳体内的中间设有舌芯，线圈通过舌芯安装在壳体内，线圈与舌芯之间存在间隙；磁铁组外壳设有腔体，腔体内设有卡扣，导磁片和磁铁放置在腔体内，磁铁位于导磁片上方，导磁片上设有卡孔，卡孔卡入卡扣将导磁片固定在腔体内。本发明提供的按压发电及低功耗信号发射装置，体积小薄，零件少，成本低，装配简单无铆接等复杂工序。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术以及本发明，下面将对现有技术以及本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置爆炸示意图；
图3为本发明实施例提供的壳体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的磁铁组外壳和导磁片结构示意图；
图5为本发明实施例提供的转接电路板胶粘结构示意图；
图6为本发明实施例提供的信号发射装置在按压发电及低功耗信号发射装置上的安装结构示意图；
图7为本发明实施例提供的信号发射装置电路图；
图8为本发明实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置发电过程结构示意图；
图9为本发明实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置的四种应用电路图；其中，a为单向无机械按键直接启动电路；b为单向机械按键启动电路；c单向启动和机械按键启动电路；d为双向无机械按键启动电路。
附图标记说明：
1-壳体；11-舌芯；12-安装耳板；121-通孔；13-避空孔；14-凸板；15-打胶工艺孔；16-固定孔；2-磁铁组外壳；21-轴孔；22-腔体；23-卡扣；24-凸出部；3-旋转轴；4-导磁片；41-卡孔；5-磁铁；6-转接电路板；7-线圈；8-信号发射装置。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。
此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
请参阅图1至图4，本发明的实施例提供一种按压发电及低功耗信号发射装置，包括壳体1、磁铁组外壳2和旋转轴3，壳体1一端设有对称的两个安装耳板12，两个安装耳板12上设有对称的两个通孔121，磁铁组外壳2设有轴孔21，旋转轴3通过轴孔21将磁铁组外壳2安装在壳体1上，壳体1内的中间设有舌芯11，壳体1为一体成型外壳，舌芯11的固定端与壳体1也是一体成型，线圈7通过舌芯11安装在壳体1内，舌芯11充当线圈7的铁芯，线圈7与舌芯11之间存在间隙。本发明提供的按压发电及低功耗信号发射装置，零件少，成本低，装配简单无铆接等复杂工序；效率高，磁通量的大小φ等于磁场强度B与面积S乘积(φ＝bs)，在相同磁场强度的情况下，穿过垂直于磁场方向平面磁感线条数越多，磁通量越大.由于一体化成型外壳穿过垂直于磁场方向的面积更大，因此穿过的磁通条数更多，可大幅度提高发电效率；模块化程度高，适用范围更广；体积小薄、更利工业设计。
请参阅图3，壳体1底部设有打胶工艺孔15，打胶工艺孔15用来打胶水固定线圈7；因为本发明中整个装置比较薄，所以壳体1顶部设有避空孔13，但是如果整个装置比较厚的话，也可以去掉避空孔13；壳体1侧面设有固定孔16，固定孔16用于与其它主体连接。壳体1底部与打胶工艺孔15连接的缝隙为线槽，线槽需保证感应线圈引出线顺利通过，所以一般线槽应小于0.25mm。
请参阅图4，磁铁组外壳2为注塑成型，磁铁组外壳2设有腔体22，腔体22内设有卡扣23，导磁片4和磁铁5放置在腔体22内，磁铁5位于导磁片4上方，导磁片4上设有卡孔41，卡孔41卡入卡扣23上将导磁片4固定在腔体22内。轴孔21的两端设有凸出部24，凸出部24主要作用是避免其它部位运动时与一体壳体摩擦，影响速度；磁铁组外壳2底部设有工艺孔，工艺孔使用模具制造更简单。
请参阅图1、图4和图5，本发明的实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置还包括转接电路板6，转接电路板6主要是将电导到信号发射装置8上；转接电路板6与壳体1有两种固定方式：参阅图1和图4，一是壳体1末端两侧设有凸板14，转接电路板6通过凸板14固定在壳体1上与线圈7电连接；参阅图5，转接电路板6也可以通过双面胶粘接在壳体1顶部。
请参阅图6和图7，本发明的实施例提供的按压发电及低功耗信号发射装置还包括信号发射装置8，信号发射装置8与转接电路板6电连接，信号发射装置8包括整流模块、储能模块、降压模块、启动模块和指令发送模块，整流模块、储能模块、降压模块、启动模块和指令发送模块依次电连接。
需要说明的是本发明提供的按压发电及低功耗信号发射装置可以根据具体的使用环境，正面和反面安装，且只有一片导磁片，使得成本更底、生产效率更高、按压的驱动力更小(手感好)由于不需要叠加复位弹簧的力度(假设磁铁与铁芯和复位弹簧各为2N，则按压的力度需大于2+2＝4N，无复位弹簧各只需2N)所以按压力度明显更小；同时由于一片导磁片与铁芯会有接触因此噪音也会更小。
请参阅图8，磁铁5与导磁片4未接触的一端为S/N极，磁铁5与导磁片4接触的一端为N/S极；在初始状态时，舌芯11的末端与导磁片4的自由端吸合；当伸出壳体1外部的磁铁组外壳2(即操作端)接收到外界压力时，磁铁组外壳2绕旋转轴3向下运动；舌芯11在磁铁5的强磁吸引下向下发生形变；当舌芯11向下运动至超过临界点时，舌芯11与导磁片4分离，舌芯11向上回弹并在磁铁5的强磁吸引下自动复位，线圈7内产生感应电动势；腔体22的高度能够使得舌芯11向上回弹后在磁铁5的强磁吸引下自动复位。
具体的按压发电及低功耗信号发射过程为：
S1：按压伸出壳体1外部的磁铁组外壳2，使磁铁组外壳2绕旋转轴3向下运动；
具体的，磁铁组外壳2绕旋转轴3向下运动，角度约为6度。
S2：舌芯11末端在磁铁5的强磁吸引下向下发生形变；舌芯11和磁铁5在静止时吸合在一起；
具体的，因舌芯11与线圈7内部具有间隙，所以舌芯11在磁铁5的强磁吸引下能向下发生形变。
S3：当舌芯11向下运动至超过临界点时，舌芯11与磁铁5分离，舌芯11发生回弹，并在磁铁5的强磁吸引下自动复位；
具体的，当磁铁5与舌芯11脱离，由于舌芯11处变形状态，而一体外壳由金属制成能产生快速的回弹(如橡皮筋)，回弹时分离的瞬间会发生高速振动，有利发电；复位时，依靠磁铁5自身磁性复位，当外部机械力停止按压后，带磁力的导磁片4会自动和舌芯11紧紧吸合。
S4：线圈7内产生感应电动势给转接电路板6供电。
具体的，外部机械力的作用带动磁铁组(磁场)上下运动并不断切割磁感线，线圈7内产生感应电动势；而线圈7的匝数、磁场的强弱、速度的快慢均会影响发电效果。
S5：低功耗按压发电产生的电能经整流模块进行整流；
S6：将整流后的电能存储到储能模块。
S7：将存储在储能模块中的电能进行降压；
S8：降压后的电能为启动模块供电；
S9：启动模块启动指令发送模块发送指令。
请参阅图9，本发明的实施例提供按压发电及低功耗信号发射装置的四种应用；
实施例1：单向无机械按键直接启动
上电即启动电路给RF供电，无需按钮，电路简单、稳定、可靠(可应用到门铃等产品上)。
实施例2：单向机械按键启动
具体来说是，2个以上按钮的产品(如两位的开关)电路板上只需一个机械开关即可，可以减低成本。
实施例3：单向启动和机械按键启动
采用往复回弹式发电模块时，按下及弹回均可启动电路给RF模块供电(发两次不一样的指令)。
实施例4：双向无机械按键启动
采用往复回弹式发电模块时，按下及弹回均可启动电路给RF模块供电(发两次一样的指令)电路可应用到调光开关等
以上几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，包括信号发射模块和用于为所述信号发射模块供电的发电模块，所述发电模块包括壳体、磁铁组外壳和旋转轴，所述壳体一端设有对称的两个安装耳板，两个所述安装耳板上设有对称的两个通孔，所述磁铁组外壳设有轴孔，所述旋转轴通过所述轴孔将所述磁铁组外壳安装在两个所述安装耳板之间，所述壳体内的中间设有舌芯以及环绕所述舌芯的线圈，所述线圈与所述舌芯之间存在间隙；
所述磁铁组外壳设有面向所述舌芯开口的腔体，所述腔体内设有卡扣，导磁片和磁铁放置在所述腔体内，所述导磁片位于所述磁铁下方，并与所述磁铁的一个磁极吸合；所述导磁片上设有卡孔，所述卡扣卡入所述卡孔将所述导磁片连同所述磁铁固定在所述腔体内；所述磁铁组外壳远离所述舌芯的一端为操作端，所述操作端伸出所述壳体；
在初始状态时，所述舌芯的末端与所述导磁片的自由端吸合；
当所述操作端被按压时，所述磁铁组外壳绕所述旋转轴偏转；所述舌芯末端在所述磁铁的强磁吸引下发生形变；直至所述舌芯末端偏移位置超过临界点时，所述舌芯末端与所述导磁片的自由端分离向上回弹，从而使所述线圈产生感应电动势；所述腔体的内部尺寸限制所述舌芯的末端不超出磁力吸引范围；当操作端撤去外力时，所述导磁片的自由端复位，带磁力的所述导磁片会和所述舌芯吸合；所述舌芯末端与所述导磁片的自由端分离/吸合的过程中，所述线圈内产生感应电动势；
所述信号发射装置包括整流模块、储能模块、降压模块、启动模块和指令发送模块，所述整流模块、所述储能模块、所述降压模块、所述启动模块和所述指令发送模块依次电连接。
2.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述壳体为一体成型的金属外壳。
3.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述舌芯的固定端与所述壳体一体成型。
4.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，还包括转接电路板，所述壳体末端两侧设有凸板，所述转接电路板通过所述凸板固定在所述壳体上；所述信号发射模块通过所述转接电路板与所述线圈电连接。
5.根据权利要求4所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述转接电路板通过双面胶粘接在所述壳体顶部。
6.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述壳体底部设有打胶工艺孔。
7.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述壳体顶部设有避空孔。
8.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述轴孔的两端设有凸出部。
9.根据权利要求1所述的按压发电及低功耗信号发射装置，其特征在于，所述壳体侧面设有固定孔。
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