CN210865067U - 一种压电式自发电遥控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电式自发电遥控器，包括底壳、压电振子、按压板、导向结构、弹簧、按压杆和拨块，压电振子的一端的端部固定在底壳内的凸台上，压电振子的其余部分悬置在底壳内；所述按压板位于压电振子的上方，按压板靠近所述凸台的一端铰接在底壳上，按压板的另一端位于所述按压杆的上方，导向结构固定在底壳上，所述按压杆穿过所述导向结构；所述弹簧套设在按压杆上，弹簧的一端抵触按压杆的上部，弹簧的另一端抵触所述导向结构；所述拨块连接在按压杆的下端，所述拨块位于导向结构的下方，所述拨块位于压电振子的上方。本实用新型专利的技术方案采用了完全不同的发电原理，能够解决现有技术存在的问题。

Description

一种压电式自发电遥控器

技术领域

本实用新型涉及一种压电式自发电遥控器，属于自发电遥控技术领域。

背景技术

遥控器为我们对便捷的追求提供了有效手段，然而随着社会的进步和科技的发展，人们对便捷高效的生产生活方式提出了更高的期望。新能源与绿色发展在当今社会显得格外受人关注，目前遥控器普遍存在的问题是采用电池供电，这不仅需要不定期地更换电池，增加使用成本和维护成本，电池本身也是总所周知的重要污染源，这与绿色发展理念不相符，于是科研人员渴求能得到一种一劳永逸的解决方案，研发符合使用习惯、且稳定可靠的免电池遥控器。

根据市场调研发现，现今市场上已存在类似功能自发电遥控器产品，武汉领普科技、深圳易百珑等公司已将自发电灯具遥控开关市场化，另以公牛为代表的诸多品牌推出的自发电无线门铃也具有相似功能，但市场所有的自发电遥控装置均为电磁感应式发电，其使用严重受制于周围电磁元件和铁磁金属，且内使用到大量金属材料，针对某些特殊场合的会存在使用限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种压电式自发电遥控器，与市面中的自发电遥控相比，本技术方案采用了完全不同的发电原理，基于压电材料的正压电效应，即电介质沿一定方向受到外力作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，为遥控器进行供电。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种压电式自发电遥控器，包括底壳、压电振子、按压板、导向结构、弹簧、按压杆和拨块，压电振子的一端的端部固定在底壳内的凸台上，压电振子的其余部分悬置在底壳内；所述按压板位于压电振子的上方，按压板靠近所述凸台的一端铰接在底壳上，按压板的另一端位于所述按压杆的上方，导向结构固定在底壳上，所述按压杆穿过所述导向结构；所述弹簧套设在按压杆上，弹簧的一端抵触按压杆的上部，弹簧的另一端抵触所述导向结构；所述拨块连接在按压杆的下端，所述拨块位于导向结构的下方，所述拨块位于压电振子的上方。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述压电振子包括压电陶瓷板、天线、RF射频模块电路和PCB基板，压电陶瓷板、天线和RF射频模块电路均固定在PCB基板上，压电陶瓷板和RF射频模块电路电性连接，RF射频模块电路和天线电性连接。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述拨块通过销轴铰接在按压杆的下端，所述拨块部分位于PCB基板的按压区域的上方，所述RF射频模块电路位于所述凸台上方的PCB基板上，所述压电陶瓷板位于悬置设置的PCB基板上。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述底壳上具有第一限位平台和第二限位平台，所述第二限位平台位于拨块远离压电振子的一端的下方，当所述拨块位于最高位时，拨块抵触所述第一限位平台。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述按压板上设有滑动槽口，滑动槽口位于按压杆的上方，滑动槽口的直径小于按压杆顶面的直径。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述底壳设有第三限位平台，当所述压电振子位于最高位时，压电振子抵触所述第三限位平台。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述凸台上和所述压电振子上对应的位置均设有固定孔，压电振子通过螺栓和螺母固定在凸台上。

前述的一种压电式自发电遥控器中，所述导向结构是自润滑轴承、直线轴承或SF-1轴承；所述按压杆是平头带孔销。

与现有技术相比，本实用新型与市面中的自发电遥控相比，本技术方案特点及优势在于：①采用压电效应发电；其避免了电磁效应发电所带来的使用限制问题。②发电量大；所采用的压电振子自由振动所发之电是单纯按压变形发电量的数倍，而且采用4晶片同时发电保证能够可靠驱动无线发射模块工作。③集成度高；整机与常规空调遥控器体积相近，内部将现有技术的压电振子和遥控模块合二为一以实现缩小体积。④使用符合习惯；按键设计符合人体功能学，拨动机构为‘省距离杠杆’，此设计可极大程度缩小按压行程。⑤结构简单便于生产；整机只加工基座、按压板、拨块三个零件，以及加工焊接压电振子PCB电路，其余零部件均采用标准件，一定程度上降低了生产制造成本。⑥采用射频无线电遥控模块；其穿透力和遥控范围远胜于红外遥控方式。⑦无线遥控电路采用低功耗设计；不同于常规无线遥控电路，本实用新型所设计的无线遥控模块均采用超低功耗元器件搭建。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的分解图；

图2是本实用新型实施例提供的压电式自发电遥控器一工位示意图；

图3是本实用新型实施例提供的压电式自发电遥控器二工位示意图；

图4是本实用新型实施例提供的压电式自发电遥控器三工位示意图；

图5是本实用新型实施例提供的压电式自发电遥控器压电振子示意图与集成电路结构框图。

附图标记：1-底壳，101-第一限位平台，102-第二限位平台，103-第三限位平台，2-按压板，201-销轴，202-滑动槽口，3-按压杆，4-弹簧，5-导向结构，6-拨块，7-压电振子，701-压电陶瓷板，702-天线，703-RF射频模块电路，704-按压区域，705-PCB基板，706-PCB过孔，8-螺栓，9-螺母。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型专利的技术方案采用了完全不同的发电原理，基于压电材料的正压电效应，即电介质沿一定方向受到外力作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，为遥控器进行供电。当卸掉外力后，它又会恢复到不带电的状态。压电陶瓷所发的电属于微安级弱电，发电量大小与陶瓷型号、尺寸、数量、形变大小和方式等诸多因素有关，采用4晶片双面焊接压电振子在功耗上完全满足使用需求。

本实用新型的实施例1：一种压电式自发电遥控器，包括底壳1、压电振子7、按压板2、导向结构5、弹簧4、按压杆3和拨块6，压电振子7的一端的端部固定在底壳1内的凸台上，压电振子7的其余部分悬置在底壳1内；所述按压板2位于压电振子7的上方，按压板2靠近所述凸台的一端铰接在底壳1上，按压板2的另一端位于所述按压杆3的上方，导向结构5固定在底壳1上，导向结构5采用过盈配合或粘接方式与底壳1固定。所述按压杆3穿过所述导向结构5；所述弹簧4套设在按压杆3上，弹簧4的一端抵触按压杆3的上部，弹簧4的另一端抵触所述导向结构5；所述拨块6连接在按压杆3的下端，所述拨块6位于导向结构5的下方，所述拨块6位于压电振子7的上方。所述导向结构5，可以是一切可以起按压杆3垂直导向作用的结构，如：自润滑轴承、直线轴承或SF-1轴承等。使用导向结构5一是起杆的导向作用，二是为减小杆的摩擦。所述按压杆可以选用平头带孔销，按压杆、弹簧和自润滑轴承可以只有一组，也可是两组并排安装。

所述压电振子7包括压电陶瓷板701、天线702、RF射频模块电路703和PCB基板705，压电陶瓷板701、天线702和RF射频模块电路703均固定在PCB基板705上，压电陶瓷板701和RF射频模块电路703电性连接，RF射频模块电路703和天线702电性连接。压电陶瓷板701的数量是四个，其中两个压电陶瓷板701焊接在PCB基板705的上表面，另外两个压电陶瓷板701焊接在PCB基板的下表面。所述天线可以是PCB天线，也可为外置天线。PCB基板705上还集成有整流稳压电路，所述整流稳压电路采用全波桥式整流方式将压电振子产生的高压低流的交流电高效率转化为直流电，再根据无线遥控电路对电压的需求情况稳压至合适电压值。

因压电振子7单次按压形变与连续振动在发电量上存在巨大差异，故本实用新型采用了发电能力更强的振动形式发电。同时采用多片压电陶瓷板701双面并联焊接于集成有无线发射模块的PCB基板705上，不仅大大增加了发电量，而且提高了集成度，缩小整机体积，另外，使用焊接方式能让压电陶瓷板701在振动过程中受力和变形都更加均匀。

所述拨块6通过销轴201铰接在按压杆3的下端，所述拨块6部分位于PCB基板705的按压区域704的上方，所述RF射频模块电路703位于所述凸台上方的PCB基板705上，所述压电陶瓷板701位于悬置设置的PCB基板705上。所述拨块6可以是L型、T型、直板等一切带有铰接结构且可实现杠杆功能的零件。

所述底壳1上具有第一限位平台101和第二限位平台102，所述第二限位平台102位于拨块6远离压电振子7的一端的下方，当所述拨块6位于最高位时，拨块6抵触所述第一限位平台101。第一限位平台101是为了改变拨块至初始工位，第二限位平台102是承担按压杠杆支点作用使拨块在按压过程中逐渐脱离压电振子。

所述按压板2上设有滑动槽口202，滑动槽口202位于按压杆3的上方，滑动槽口202的直径小于按压杆3顶面的直径。滑动槽口202是为了方便添加润滑剂，且可加强按压杆3在自润滑轴承5中的导向性。所述底壳1设有第三限位平台103，当所述压电振子7位于最高位时，压电振子7抵触所述第三限位平台103。所述凸台上和所述压电振子7上对应的位置均设有固定孔，压电振子7通过螺栓8和螺母9固定在凸台上。

本实用新型的一种实施例的工作原理：本装置发电原理基于压电材料的正压电效应，即电介质沿一定方向受到外力作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当卸掉外力后，它又会恢复到不带电的状态(当作用力的方向改变时，电流流动方向也随之改变)。压电陶瓷所发的电属于微安级弱电，发电量大小与陶瓷型号、尺寸、数量、形变大小和方式等诸多因素有关，本实用新型关键点在于要配置满足无线发射模块功耗的PZT数量，此处采用4晶片双面焊接压电振子在功耗上完全满足使用需求。

按压按压板2使得按压杆3克服弹簧4阻力沿自润滑轴承下降，当铰接于按压杆3的拨块6一端接触到压电振子7悬臂端，另一端接触到底壳1的第二限位平台102时，开始按压压电振子7，下降至拨块6末端完全脱离压电振子7后，压电振子7开始自由振动，松开手后在弹簧4作用下拨块6保持此工位不接触自由振动中的压电振子7无障碍上升，至接触到顶部第一限位平台101后拨块回复到初始工位，此时将多片压电陶瓷板701所发之电流经整流稳压电路后，驱动无线发射电路工作，通过天线发射一定控制信号。

下面结合附图对技术方案的详细过程进行说明：

图2为机构初始工位图。受弹簧4的回复力作用，按压杆3及按压板2被顶起，同时拨块6被提升至基座顶部，受顶部第一限位平台101作用，其达到一定水平位置，此工位将一直保持至下次按压时拨块6接触到压电振子7为止。

图3为机构二工位示意图。按压按压板2至拨块6先后(或同时)接触压电振子7和第二限位平台102，拨块6的初始工位开始改变。内部施/受力部分形成杠杆机构：第二限位平台102为支点，拨块6中部受来自按压杆3的竖直向下的力，作为施力点，拨块6另一端作用于压电振子7拨动按压区域704，作为受力点。通过本机构可将按压行程缩短3～5mm，实现方便按压手感和缩小整机体积作用。拨动过程中拨块6在压电振子7按压区域704上滑移，至两者完全脱离时压电振子7自由振动，同时拨块6继续下降，至于压电振子7自由末端竖直方向上完全不接触为止，此时按压终止。

图4为机构三工位示意图。按压结束后松开按压板2，在弹簧4的作用下按压机构被抬起，期间拨块6保持不与压电振子7末端接触的二工位状态抬升，因此不会影响压电振子7的自由振动。上升至第一限位平台101，拨块6的姿态从倾斜再次变回初始水平状态。至此，整个按压拨动过程结束。

图5为压电式自发电遥控器压电振子7截面示意图与集成电路结构框图。4片压电陶瓷板701双面同极向并联焊接于PCB基板705上。当压电振子7自由端向下运动过程中，PCB基板705上方压电陶瓷板701受拉伸作用，其上表面聚集负电荷，下表面聚集正电荷，同时下方压电片受压缩作用，其下表面聚集负电荷，上表面聚集正电荷，上方压电陶瓷板701的下表面与下方压电陶瓷板701的上表面通过PCB过孔706将正电荷聚集，上方压电陶瓷板701的上表面与下方压电片的下表面通过外接导线焊入电路将负电荷聚集。同理当压电振子自由端向上运动，所发电流方向相反。连续地，即可产生正弦交流电信号。

将振动产生的交流电信号接入RF射频电路模块703，其处理办法是使用全桥整流电路将交流电高效整流为直流电，后根据所设计的后续电路用电要求，通过分离稳压器件或集成电路稳压至一定电压值。处理后得到符合使用要求的电源，作为后续编码模块和发射模块供电。编码模块为发射模块输送编码信号，信号再通过发射模块的天线702发出。信号接收端为常接电源的配对无线接收模块。至此，完成了整个遥控信号的发射。

Claims (8)

1.一种压电式自发电遥控器，其特征在于，包括底壳(1)、压电振子(7)、按压板(2)、导向结构(5)、弹簧(4)、按压杆(3)和拨块(6)，压电振子(7)的一端的端部固定在底壳(1)内的凸台上，压电振子(7)的其余部分悬置在底壳(1)内；所述按压板(2)位于压电振子(7)的上方，按压板(2)靠近所述凸台的一端铰接在底壳(1)上，按压板(2)的另一端位于所述按压杆(3)的上方，导向结构(5)固定在底壳(1)上，所述按压杆(3)穿过所述导向结构(5)；所述弹簧(4)套设在按压杆(3)上，弹簧(4)的一端抵触按压杆(3)的上部，弹簧(4)的另一端抵触所述导向结构(5)；所述拨块(6)连接在按压杆(3)的下端，所述拨块(6)位于导向结构(5)的下方，所述拨块(6)位于压电振子(7)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述压电振子(7)包括压电陶瓷板(701)、天线(702)、RF射频模块电路(703)和PCB基板(705)，压电陶瓷板(701)、天线(702)和RF射频模块电路(703)均固定在PCB基板(705)上，压电陶瓷板(701)和RF射频模块电路(703)电性连接，RF射频模块电路(703)和天线(702)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述拨块(6)通过销轴(201)铰接在按压杆(3)的下端，所述拨块(6)部分位于PCB基板(705)的按压区域(704)的上方，所述RF射频模块电路(703)位于所述凸台上方的PCB基板(705)上，所述压电陶瓷板(701)位于悬置设置的PCB基板(705)上。

4.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述底壳(1)上具有第一限位平台(101)和第二限位平台(102)，所述第二限位平台(102)位于拨块(6)远离压电振子(7)的一端的下方，当所述拨块(6)位于最高位时，拨块(6)抵触所述第一限位平台(101)。

5.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述按压板(2)上设有滑动槽口(202)，滑动槽口(202)位于按压杆(3)的上方，滑动槽口(202)的直径小于按压杆(3)顶面的直径。

6.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述底壳(1)设有第三限位平台(103)，当所述压电振子(7)位于最高位时，压电振子(7)抵触所述第三限位平台(103)。

7.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述凸台上和所述压电振子(7)上对应的位置均设有固定孔，压电振子(7)通过螺栓(8)和螺母(9)固定在凸台上。

8.根据权利要求1所述的一种压电式自发电遥控器，其特征在于，所述导向结构(5)是自润滑轴承、直线轴承或SF-1轴承；所述按压杆是平头带孔销。

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