CN205178912U - 简支梁结构的压电供电遥控装置 - Google Patents

Abstract

一种简支梁结构的压电供电遥控装置，包括底板、限位在底板上的压电组件、设置在底板上的按键，压电组件通过压板固定在底板上，压电组件与底板之间设有复位弹簧，其技术要点是：所述压电组件包括由金属基板和压电片构成的弧形结构，弧形结构顶端通过按键限位，弧形结构底部设有安装在底板上的无线信号发射电路板。从根本上解决了现有压电供电结构供电可靠性差，寿命短，发电结构复杂，实际可行性差以及遥控装置实用干电池带来的如增加使用成本、废旧电池造成环境污染等问题。

Description

简支梁结构的压电供电遥控装置

技术领域

本实用新型属于新能源和电子技术领域，具体涉及一种简支梁结构的压电供电遥控装置。

背景技术

近些年来随着电子技术及控制技术的发展，无线遥控装置在人们的生活、工业控制领域得到了越来越广泛的应用。传统的遥控装置一般用干电池作为电源，待电池耗尽后需进行更换。这一方面增加了客户使用成本，另一方面废旧的电池处理不当会造成环境污染。因此，无电池遥控装置得到了广泛的研究。

现阶段无电池遥控装置的供电技术主要有两大类：一种是电磁技术，即利用线圈切割磁力线的方式发电；一种是压电技术，通过压电材料的形变产生电能。电磁发电装置的能量转换效率相对较高，但因其采用磁铁和线圈的相对运动产生电能，故结构复杂、体积相对较大；此外，电磁发电装置在发电的同时也会产生电磁干扰，从而影响遥控器的可靠性和准确性，不适用于体积小、可靠性高的应用领域。因此，尽管国内以申报了多种电磁发电供电的遥控器，如中国专利201020190448.1、200920003419.7和01255765.X等，但至今尚无产品开发和实际应用。压电能量收集装置是一种新型发电装置，具有结构简单，无电磁干扰，易于小型化等优点，更适合遥控器等低功耗发射系统应用。

目前，国内已申请了较多的压电发电的无电池遥控器、遥控开关。中国专利200520111441.5和00817016.9分别介绍了两种基于打击、撞击方式的压电发电装置，中国实用新型专利200520008424.9介绍了一种利用按键为压电元件施力的发电装置及其遥控器。上述专利中，所利用的都是单个压电振子，其一次发电操作所产生的能量根本无法满足遥控器的功率需求，而只能采用多次发电、累积储能的方法供电，不符合遥控器的操作习惯。中国实用新型专利200810051579.9、200810051157.1、200810051579.5、201110080547.3利用一次激励后压电悬臂梁振子所产生的多次自由振动发电并累积能量，但是其都是压电悬臂梁结构，虽然压电振子在同尺寸的情况下，相比较于简支梁，悬臂梁能获得较大的电能。但是从上述专利中可以发现，悬臂梁具有可靠性差，寿命短的问题，而且发电结构复杂，实际可行性差。中国专利01110199957.X阐述了一种压电简支梁发电结构，虽然发电量满足遥控装置供电需求，但是其设计尺寸大，不适用于手持式的遥控装置的供电。本实用新型采用一种具有预应力的弯曲形压电简支梁结构以调高其发电量，具有设计尺寸小、结构简单、发电效率高等特点，并采用微功耗无线射频发射模块，构成一种新型的无电池遥控装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简支梁结构的压电供电遥控装置，从根本上解决了现有压电供电结构供电可靠性差，寿命短，发电结构复杂，实际可行性差以及遥控装置实用干电池带来的如增加使用成本、废旧电池造成环境污染等问题。其具有结构简单、发电效率高、可操作性强、使命寿命长等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：该简支梁结构的压电供电遥控装置包括底板、限位在底板上的压电组件、设置在底板上的按键，压电组件通过压板固定在底板上，压电组件与底板之间设有复位弹簧，其特征在于：所述压电组件包括由金属基板和压电片构成的弧形结构，弧形结构顶端通过按键限位，弧形结构底部设有安装在底板上的无线信号发射电路板。

所述无线信号发射电路板包括按键电路、与按键电路输出端相连的单片机、与单片机并联的发射模块、与单片机并联的储能电容、与储能电容并联的滤波电容、与储能电容和滤波电容同时并联的稳压器以及与滤波电容并联的全波整理电路，压电组件与能量管理电路并联。

本实用新型的有益效果：压电供电遥控装置是通过利用压电材料的正压电效应，把机械能转换成电能，通过下压按键使压电电晶片发生形变，产生电能。所产生的电信号通过整流电路、滤波电路、稳压电路，最后施加到无线信号发射电路，驱动电路工作。

采用压电简支梁结构，简化了发电结构、提高了实际可操作性、增强了供电的可靠性。经整流、稳压等环节后向控制模块、射频发生模块等提供电能，形成遥控控制信号。而且通过采用具有预应力的弯曲形压电组件，增加了发电量，可有效的驱动无线信号发射电路进行工作。整个装置体积小、重量轻、结构简单、发大量大，使其具有广泛的应用前景。与传统无预应力平面压电简支梁相比，具有预应力的弯曲形压电简支梁结构能够大幅提高压电发电量。可广泛适用于电视、空调、汽车等手持式小型遥控装置，通过按压按键使压电组件形变产生电能，为无线信号发射电路供电。

附图说明

图1是本实用新型遥控装置按钮触发前的剖视结构示意图；

图2是本实用新型遥控装置按钮触发后的剖视结构示意图；

图3是本实用新型的电路结构示意图。

附图标记说明：

图1中：1按键、2压板、3底板、4压电组件、41金属基板、42压电片、5无线信号发射电路板、6复位弹簧；

图2中：1按键、2压板、3底板、41金属基板、42压电片、5无线信号发射电路板、6复位弹簧；

图3中：4压电组件、5无线信号发射电路板、51能量管理电路、511全波整理电路、512稳压器、513滤波电容、514储能电容、52控制电路、521低功耗单片机、522发射模块、523按键电路。

具体实施方式

以下结合图1~3，通过具体实施例详细说明本实用新型的内容。该简支梁结构的压电供电遥控装置包括底板3、限位在底板上的压电组件4、设置在底板上的按键1，压电组件4通过压板2固定在底板上，压电组件4与底板之间设有复位弹簧6。压电组件包括由金属基板41和压电片42构成的弧形结构，弧形结构顶端通过按键1限位，弧形结构底部设有安装在底板上的无线信号发射电路板5。在制作过程中拉伸的金属基板41释放拉伸力后会向压电片42施加梯度压缩应力，导致压电组件4呈上供弯曲形。实验证明这种结构能够大幅提升压电材料的发电能力。将压电组件4通过固定压板安装到底板3上，使其处于简支边界条件。无线信号发射电路板5固定于底板3底部，导线将压电组件与无线信号发射电路板5相连。复位弹簧6安装于压电组件4的右侧可移动端，固定于底板3右侧。复位弹簧6不仅具有下压按键1后使其复位的功能，还可以通过预先压紧复位弹簧6，从压电组件1的右侧可移动端施加一定压缩力，进一步调节压电片单晶片4的拱高，改善压电片42所受的梯度压缩力，提高发电量。按键1固定于底板3的上部，通过复位弹簧6使其复位。

其中，无线信号发射电路板5包括能量管理电路51和控制电路52。控制电路52包括按键电路523、与按键电路输出端相连的单片机低功耗521、与单片机并联的发射模块522。能量管理电路51包括与单片机并联的储能电容514、与储能电容并联的滤波电容513、与储能电容和滤波电容同时并联的稳压器512以及与滤波电容并联的全波整理电路511，压电组件与能量管理电路并联。单片机可采用现有市售产品实现无线信号发射电路板5中的功能。

按下按键1，会使处于简支边界条件下的压电组件4发生形变。当松开按键1时，压电组件4在复位弹簧6弹力的作用下恢复到初始形态，在这个过程中，压电片42往复弯曲产生电能。但是所产生的电信号为交变信号，交变信号必须经过处理才能对无线信号发射电路板5进行供电，驱动电路产生遥控信号。能量管理电路51的作用是将压电组件4产生的电信号经整流滤波稳压转换成3V电压，为信号发射和控制电路52供电。低功耗单片机521接受到按键电路523传输的信号，编码后通过发射模块发射出去，实现遥控功能。当松开按键1时，压电组件4在复位弹簧6的作用下复位，压电组件4产生交变电信号，经51为52供电，产生遥控信号，遥控接收模块接收遥控信号执行相应动作。

Claims (2)

1.一种简支梁结构的压电供电遥控装置，包括底板、限位在底板上的压电组件、设置在底板上的按键，压电组件通过压板固定在底板上，压电组件与底板之间设有复位弹簧，其特征在于：所述压电组件包括由金属基板和压电片构成的弧形结构，弧形结构顶端通过按键限位，弧形结构底部设有安装在底板上的无线信号发射电路板。

2.根据权利要求1所述的简支梁结构的压电供电遥控装置，其特征在于：所述无线信号发射电路板包括按键电路、与按键电路输出端相连的单片机、与单片机并联的发射模块、与单片机并联的储能电容、与储能电容并联的滤波电容、与储能电容和滤波电容同时并联的稳压器以及与滤波电容并联的全波整理电路，压电组件与能量管理电路并联。