CN201655004U - 压电发电红外遥控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电发电红外遥控器，包括按键组、微处理芯片、红外发射模块，按键组的输出端接微处理芯片的输入端，微处理芯片与红外发射模块相连。还包括压电模块、电能存储控制电路，压电模块的输出端接电能存储控制电路的输入端，电能存储控制电路的输出端与微处理芯片、红外发射模块相连，给其供电。本实用新型将按下压电材料按键的机械能转化为给超级电容供电的电能，由超级电容储能并供电给遥控器内部电路，以替代电池供电，避免废旧电池对环境的严重污染。本实用新型具有结构简单、体积小、无污染、成本低、可小型化、使用寿命长等优点。

Description

压电发电红外遥控器

技术领域

本实用新型涉及一种红外遥控器，尤其涉及一种压电发电超级电容供电的红外遥控器，属于电子技术领域。

背景技术

现有红外遥控器工作能量来源大都是电池，它作为一种电器控制器广泛应用于各个领域如工业控制、军事技术、儿童玩具、汽车多媒体控制。众所周知，电池里包含汞、铅、镉多种有害物质。汞具有强烈的毒性，对人体中枢神经的破坏力很大；铅能造成神经紊乱、肾炎等；镉能导致肺气肿、骨质软化、贫血，甚至能使人体瘫痪。一粒纽扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节一号电池腐烂在土地里，能使一平方米的土地失去利用价值。由于电池使用量大，废弃电池缺乏回收管理以及不可再利用等原因都使得废旧电池对自然环境的危害随处可见并且愈演愈烈。因此在小功耗电器中引进一种新能源替代电池，避免废旧电池对环境的污染具有重要意义。

压电陶瓷、压电薄膜等压电材料受到激振力作用后，压电材料会往复变形并在其极面上不断激发出电荷产生电压。

超级电容，或称为电化学双层电容(EDLC)，与电解电容相比，具有非常高的功率密度和实质的能量密度。超级电容是一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时根据应用需要，超级电容的放电速度可以很快也可以很慢。超级电容的等效串联电阻(ESR)很小，可提供和吸收非常大的电流。超级电容采用“机械式”而不是化学电荷的载流子机制，因而具有较长并可预测的使用寿命，而且随着时间的推移，其性能变化也更小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压电材料发电、超级电容供电的红外遥控器，以替代电池供电方式，避免废旧电池对环境的严重污染。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种压电发电红外遥控器，包括按键组1、微处理芯片2、红外发射模块3，按键组1的输出端接微处理芯片2的输入端，微处理芯片2与红外发射模块3相连。本实用新型还包括压电模块4、电能存储控制电路5，压电模块4的输出端接电能存储控制电路5的输入端，电能存储控制电路5的输出端与微处理芯片2、红外发射模块3相连，给其供电。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的压电发电红外遥控器，其中电能存储控制电路5包括整流桥BG1、滤波电容C1、超级电容C2、稳压管D1；所述压电模块4的两极分别接入整流桥BG1的第一交流输入端AC1、第二交流输入端AC2，整流桥BG1的直流输出端V-接地，另一个直流输出端V+与滤波电容C1正极、超级电容C2正极、稳压管D1的阴极相连，滤波电容C1负极、超级电容C2负极、稳压管D1的阳极均接地。

前述的压电发电红外遥控器，其中压电模块4为压电陶瓷PZT，即锆钛酸铅。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将按下由压电材料制成的按键的机械能转化为给超级电容供电的电能，由超级电容储能并供电给遥控器内部电路，以替代电池供电，避免废旧电池对环境的严重污染。本实用新型具有结构简单、体积小、无污染、成本低、可小型化、使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构图。

图2是电能存储控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种红外遥控器，包括按键组1、微处理芯片2、红外发射模块3、压电模块4、电能存储控制电路5。按键组1的输出端接微处理芯片2的输入端，微处理芯片2与红外发射模块3相连，按下按键组1后，微处理器芯片2得到一个编码信号，通过红外发射模块3发射出去以控制电视机等电器设备。本实用新型无需使用电池供电，供电由压电模块4和电能存储控制电路5完成。所述压电模块4为压电陶瓷PZT，即锆钛酸铅；其压电效应强，稳定性好。压电模块4安装于按键组1的位置下方，当用户按动按键时，压电陶瓷受到压力作用后往复变形，在其极面上不断激发电荷产生电压，从而将按下压电模块的机械能转化为电能。如图2所示，所述电能存储控制电路5包括整流桥BG1、滤波电容C1、超级电容C2、稳压管D1；所述压电模块4的两极分别接入整流桥BG1的第一交流输入端AC1、第二交流输入端AC2，整流桥BG1的直流输出端V-接地，另一个直流输出端V+与滤波电容C1正极、超级电容C2正极、稳压管D1的阴极相连，滤波电容C1负极、超级电容C2负极、稳压管D1的阳极均接地，稳压管D1两端与微处理芯片2、红外发射模块3相连，给其供电。

由于压电材料发电产生的电能量具有瞬间性，且有正负电，无法直接给电子器件供电。所以电能存储控制电路5通过整流桥BG1将压电装置产生的交流电转为直流，滤波电容C1将脉动直流电压变为平滑的直流电，平滑的直流电为超级电容C2供电，利用超级电容的蓄电能力为遥控器提供工作电压，稳压管D1作为稳压电路将超级电容产生的供电电压控制在微处理器芯片与红外发射模块所需的工作电压范围内，如1.8V-3.3V。本实用新型的存储与控制电路具有电压输出持续时间长、电压值稳定等特点。

功耗是此类无源遥控器能否正常工作的核心问题，同时也是近几年来人们在电子电路系统的设计中普遍关注的难点与热点。在本实用新型中，为了能让压电材料发电驱动无源遥控器电路，降低功耗势在必行。而且，降低功耗的同时，也能降低电磁波对其它设备造成的干扰。

针对这种无源遥控器的低功耗的需求，可以采取以下一些措施。例如键盘中每个键通过直接相接方式与微处理器芯片的I/O口进行连接，不采用传统的键盘矩阵，使遥控器电路硬件简化。在采用相同的压电陶瓷材料的情况下，可以通过加大压电陶瓷材料的面积，加大压电陶瓷材料的机械形变，增加电能的输出，以满足遥控器所需的电能。

目前的集成电路工艺主要有TTL和CMOS两大类，无论哪种工艺，电路中只要有电流通过，就会产生功耗。通常，集成电路的功耗分为静态功耗和动态功耗两部分。当电路的状态没有进行翻转(保持高电平或低电平)时，电路的功耗属于静态功耗，其大小等于电路的电压与电流的乘积；动态功耗是指对器件内的电路翻转时所产生的功耗，动态功耗＝电容×电压平方×频率。由于目前大多数电路采用CMOS工艺，静态功耗较小，起主要作用的是动态功耗。针对本实用新型所述的遥控器电路，可以从硬件和软件两方面采取技术措施降低功耗。硬件方面，可以选择漏电流小的滤波电容；稳压管的选择应该使用目前较新的微电流稳压器件；微处理器芯片可选择业界以低功耗著称的MSP430系列单片机。软件降低功耗方面，尽量减少CPU的全速运行时间，使CPU较快地进入空闲方式或省电方式是解决问题的关键。可以采用事件驱动程序设计方法，在开机时靠中断唤醒CPU，让它尽快在短时间内完成对信息或数据的处理，然后就进入空闲掉电方式，在关机状态下让它完全进入掉电方式，用定时中断、外部中断或系统复位将它唤醒。对于数字信号处理中的运算，可采用FFT和快速卷积等算法，此类算法可以大量节省运算时间，从而减少功耗，在精度允许的情况下，使用简单函数代替复杂函数作近似，也是减少功耗的一种方法。通信时，可尽量提高传送的波特率。提高通信速率，意味着通信时间缩短，一旦通信完成，通信电路进入低功耗状态，并且发送、接收均应采用外部中断处理方式，避免采用查询方式。延时程序的设计有两种方法：软件延时和硬件定时器延时，为了降低功耗，尽量使用硬件定时器延时，一方提高程序的效率，另一方面降低功耗。使用硬件定时器延时的原因如下：大多数嵌入式处理器在进入待机模式时，CPU停止工作，而定时器可正常工作，定时器的功耗可以很低，处理器调用延时程序时，进入待机方式，定时器开始工作，时间到则唤醒CPU。这样一方面CPU停止工作降低了功耗，另一方面提高了CPU的运行效率。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种压电发电红外遥控器，包括按键组(1)、微处理芯片(2)、红外发射模块(3)，按键组(1)的输出端接微处理芯片(2)的输入端，微处理芯片(2)与红外发射模块(3)相连，其特征在于，还包括压电模块(4)、电能存储控制电路(5)，压电模块(4)的输出端接电能存储控制电路(5)的输入端，电能存储控制电路(5)的输出端与微处理芯片(2)、红外发射模块(3)相连，给其供电。

2.如权利要求1所述的压电发电红外遥控器，其特征在于，所述电能存储控制电路(5)包括整流桥BG1、滤波电容C1、超级电容C2、稳压管D1；所述压电模块(4)的两极分别接入整流桥BG1的第一交流输入端AC1、第二交流输入端AC2，整流桥BG1的直流输出端V-接地，另一个直流输出端V+与滤波电容C1正极、超级电容C2正极、稳压管D1的阴极相连，滤波电容C1负极、超级电容C2负极、稳压管D1的阳极均接地。

3.如权利要求1或2所述的压电发电红外遥控器，其特征在于，所述压电模块(4)为压电陶瓷PZT。

4.如权利要求3所述的压电发电红外遥控器，其特征在于，所述压电陶瓷PZT为锆钛酸铅。

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