CN213601362U - 自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置 - Google Patents

自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置 Download PDF

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CN213601362U CN202021731633.7U CN202021731633U CN213601362U CN 213601362 U CN213601362 U CN 213601362U CN 202021731633 U CN202021731633 U CN 202021731633U CN 213601362 U CN213601362 U CN 213601362U
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Abstract

本实用新型提供了一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关可以包括一壳体、一按压单元、一产电装置以及一通信单元,其中所述壳体、所述按压单元以及所述产电装置可以被整体减薄,所述产电装置减薄后产电输出可能下降,但是通过对于所述通信单元的设计和对于所述产电装置的设计保证所述通信单元可以正常工作。

Description

自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置
技术领域
本实用新型涉及到开关领域,尤其涉及到自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置。
背景技术
自供电无线开关由于其使用的便捷性正在受到欢迎。自供电无线开关不需要像有线开关那样需要接线的原因之一在于自供电无线开关自身可以发电,从而不需要被外接有电源。
目前的自供电无线开关的厚度尺寸范围一般在14~17毫米,而普通墙壁插座的厚度为9毫米左右。一般而言自供电无线开关需要被独立设置,如果旁边被设置有普通墙壁插座,使用者在视觉上会明显感受到不同,尤其是在高档酒店和住宅中,这可能使得消费者在一开始就不会选择较厚的自供电无线开关。
参考附图1所示,现在很多开关都被集成在一起安装以组成一个开关总成 1000P,一方面为了美观,另一方面为了方便了用户操作,而自供电无线开关1P 由于体型较厚,无法和其他普通有线开关3P一起安装。普通的有线开关总成 1000P包括一安装框2P和普通有线开关3P,普通有线开关3P或者是普通有线插座被并排地安装于所述安装框2P以组成有线开关总成1000P。
可参考专利CN1069772780A中揭露的一种可变更按键数目的无源回弹式开关,这个自供电无线开关1P的厚度让它难以和普通墙壁插座放置在一起,从而无法构成一个总成式开关设备。
再者,专利CN1069772780A中,其防水设计为将软橡胶和硬塑胶共同注塑在一起而构成防水内壳盖,这种设计的缺陷是,由于软橡胶的可活动的面积较小,因此,当按压按键时,按压的力度需要得较大,体验感亟须改善;同时,由于软橡胶的面积较小,当按键按压所述内壳盖时,内壳盖中的空气不能在内壳盖内部被保留,而强行被挤压出内壳盖,而导致内壳盖难以复位、所述按键也难以复位的缺陷。
另外,值得一提的是,将自供电无线开关1P的厚度尺寸变小并不是那么容易的,自供电无线开关1P内各个机构密切合作,其中一个的微小改变,会引发连锁反应。举例说明,将自供电无线开关1P通过机械加工的方式做薄之后,整体的机械强度下降。自供电无线开关1P的发电机需要机械式驱动,而由于自供电无线开关1P机械强度下降,壳体变软,其驱动力也相应地减少。另外,发电机也需要被做薄,否则按键需要的2~3毫米的行程会被发电机干涉,而发电机做薄的话,产电能力会下降,从而影响到自供电无线开关1P的工作效率。
也就是说,简单地通过机械加工的方式将自供电无线开关1P做薄并不现实,苹果公司的iphone为了减薄1毫米,花费了上亿美元的研发费用,类似地,如何将自供电无线开关1P做薄存在着诸多的挑战。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关能够被做薄,以允许所述自供电无线开关能够和普通有线插座或者是有线开关集合使用。
本实用新型的另一个目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中在厚度变薄后,在整体机械强度变小的情况下,所述自供电无线开关的一发电单元能够被正常驱动以发电。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关能够在厚度变薄后,所述发电单元的厚度尺寸需要被缩小以避免按压行程干涉到所述发电单元的正常工作,而发电单元的厚度被减薄之后,并且不会影响到所述自供电无线开关的一通信单元的正常工作。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关的所述发电单元对外输出能够被减弱,从而厚度能够变薄,同时所述通信单元能够正常工作。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中由于所述发电开关所需的驱动力能够被减弱,因此用户轻轻按压施加较小的驱动力就可以驱动所述发电开关,操作方便。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关的所述发单单元的磁铁的尺寸能够被缩小,并且对外输出的能量能够被减弱,同时所述通信单元能够保持正常工作。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述发电单元通过缩小所述磁铁的尺寸来减少对外输出的能量,由于所述磁铁缩小,机械撞击的磨损较弱,有利于延长所述自供电无线开关的使用寿命。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述发电单元对外输出能量的要求降低,对于所述发电单元本身的要求也随之降低,使得更多种类的所述发电单元可被应用于所述自供电无线开关。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关的所述发电单元向所述通信单元输出的电能减小,所述通信单元通过延长电能供应时间的方式来保证信号的正常发送。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关的所述发电单元向所述通信单元输出的电能减小,并且所述发电单元可以多次朝向所述通信单元供电,所述通信单元通过叠加电能的方式来保证信号的正常发送。
本实用新型的另一目的在于提供一自供电无线开关及其驱动装置、控制装置与供电装置,其中所述自供电无线开关在整体厚度缩小的同时还可以被设置有防水防尘的装置。
根据本实用新型的一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关,其包括
一壳体,其中所述壳体包括一上盖、一下盖以及一防护盖,所述防护盖位于所述上盖和所述下盖之间;
一按压单元;
一产电装置;以及
一通信单元,其中所述按压单元、所述产电装置以及所述通信单元被分别安装于所述壳体,其中所述产电装置和所述通信单元被安装于所述防护盖和所述下盖之间,所述通信单元被可供电地连接于所述发电单元以产生信号,其中所述产电装置包括至少一导力件和至少一发电单元,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件被可驱动地连接于所述按压单元并且被可转动地连接于所述壳体,以传递来自于所述按压单元的机械能经过所述导力件至所述发电单元,其中在所述按压单元被一次操作后,所述导力件被驱动以发生小于24度的往复偏转,所述产电装置的所述发电单元被驱动先后产生第一次脉冲电能或反向的第二次脉冲电能以为所述通信单元供能,其中所述发电单元包括一线圈组和一磁组,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述按压单元以驱动所述线圈和所述磁组相对抵接运动,从而利用电磁感应原理产生电能,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换,并且切换时间被控制在5毫秒之内。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述按压单元包括一按键和一驱动组件,其中所述按键被可活动地安装于所述壳体的所述上盖,所述驱动组件被可驱动地连接于所述按键并且所述导力件被可驱动地连接于所述驱动组件,其中所述驱动组件包括至少一驱动孔和一驱动件,在所述按键被驱动,所述按键的至少部分通过所述驱动孔驱动所述驱动件,所述驱动件驱动所述导力件,所述导力件被驱动以产生小于24度的偏转,从而驱动所述发电单元产电。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述产电装置进一步包括一加速件和一保持件,其中所述加速件被连接于所述导力件,所述加速件具有弹性并且被配置为稳定所述发电单元的输出于一个预设范围,其中所述保持件被设置于所述导力件并且被配置为带动所述加速件上下运动,藉由所述保持件机械能自所述导力件被传递至所述加速件,然后传递至所述发电单元,其中所述产电装置的所述加速件的结构选自组合Y形、T形、口形、S形、∏形、∑形、∩形、┣形、I形中的一种,所述导力件和所述发电单元分别被布置于所述加速件两端并且所述产电装置被配置为具有弹弓效应,以使得所述发电单元的发电效率被增强。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元包括一线圈组和一磁组,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述按压单元以驱动所述线圈和所述磁组相对抵接运动,从而利用电磁感应原理产生电能,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换,并且当驱动所述加速件时,所述铁芯和与之相吸合的所述导磁件之间分离的作用力范围为1N-4N。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述防护盖的至少部分被设置为透光的,所述自供电无线开关进一步包括至少一指示灯,其中所述指示灯被可导通地连接于所述发电单元,所述指示灯被供电以点亮后,发出的光线透过所述防护盖被传递至所述按键。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元的所述线圈组的所述铁芯的厚度小于1.6毫米,宽度小于10毫米,两个所述导磁件之间的间隙小于3毫米,所述磁组的所述磁铁的体积小于95立方毫米。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述按压单元包括至少一按键、一驱动组件以及一检测组件,其中所述按键被可活动地安装于所述壳体的所述上盖,所述驱动组件被可驱动地连接于所述按键,所述发电单元被可驱动地连接于所述驱动组件,其中所述检测组件被可驱动地连接于所述按键,在所述按键被驱动,所述驱动组件驱动所述发电单元产电,所述检测组件被驱动以发送一信号。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述防护盖位于所述上盖和所述下盖形成一个安装腔,所述防护盖被覆盖于所述下盖,并且所述防护盖的外周沿被贴合于所述下盖,以阻止水分和灰尘进入到所述防护盖和所述下盖之间,所述按压单元10的所述各按键可以透过所述上盖和所述防护盖来分别驱动或者同时驱动所述产电装置20产电。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述产电装置包括一发电单元、一导力件、一加速件以及一复位元件,其中所述导力件被可驱动地连接于所述按压单元以传递来自于所述按压单元的机械能至所述发电单元,所述发电单元被可驱动地连接于所述复位元件,其中所述加速件被设置于所述导力件并且藉由所述加速件机械能自所述导力件传递至所述发电单元,所述加速件具有弹性并且用于稳定所述发电单元的输出能量在一个预设范围,在所述按压单元被一次操作后,所述发电单元被所述按压单元藉由所述导力件驱动以产生至少一次脉冲,然后所述发电单元被所述复位元件驱动以再次产生脉冲,其中所述导力件被所述复位元件驱动以产生小于24度的偏转并且传递机械能至所述加速件以驱动所述发电单元。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述通信单元包括一单片机和一射频模块,其中所述单片机和所述射频模块分别被可导通地连接于所述产电装置,并且所述单片机和所述射频模块的初始化时间小于35毫秒。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关的驱动装置,其包括:
一按键;
一导力件;以及
一发电单元,其中所述导力件被可驱动地连接于所述按键,所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件具有相互连接的一动力臂和一阻力臂,在所述按键被按压之后,所述导力件被驱动以围绕支点产生小于24度的偏转,所述动力臂被下压,所述阻力臂被抬起,所述发电单元的一磁组和一线圈组被驱动以产生相对运动以产电,所述驱动装置进一步包括一加速件,其中所述加速件位于所述导力件和所述发电单元之间,当所述导力件传递的作用力作用于所述加速件时,所述加速件预先发生形变弯曲,在所述加速件的形变弯曲幅度大于0.4 毫米时触发所述磁组和所述线圈组做相对运动以产电。
根据本实用新型的至少一个实施例,当所述按键被按压之后,所述导力件被偏转时,所述动力臂被下压,所述阻力臂被抬起。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述驱动装置进一步包括一复位元件,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述复位元件,所述复位元件产生作用力被传递至所述导力件,然后被传递至所述发电单元以驱动所述发电单元。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元的所述线圈组和所述磁组在5-12毫秒的时间内完成一次相对机械运动。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述导力件被环绕所述发电单元设置。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述产电装置的所述加速件的结构选自组合Y形、T形、口形、S形、∏形、∑形、∩形、┣形、I形中的一种,所述导力件和所述发电单元分别被布置于所述加速件两端并且所述发电单元与所述加速件被配置为具有弹弓效应,以使得所述发电单元的发电效率被增强。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一脉冲延时供电装置,其包括:
一加速件;
一发电单元;以及
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一延时模块以及一负载模块,其中所述发电单元、所述储能模块、所述延时模块以及所述负载模块被相互可导通地连接,所述发电单元被配置为通过所述储能模块和所述延时模块为所述负载模块提供不超过30毫秒的能量供应,其中所述发电单元包括一线圈组和一磁组,在所述加速件被操作以形变超过0.4毫米时,所述线圈组和所述磁组被触发以发生相对运动并且在小于5毫秒的时间内完成一次磁极切换动作和在产生一次感生电脉冲,所述电脉冲被存储于所述储能模块,通过所述延时模块以小于 10MHZ的开关频率间歇地从所述储能模块取电,从而延长所述储能模块向所述负载的供能时间。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述延时模块具有一控制端,在所述延时模块的所述控制端处于高电平时,所述延时模块开始工作,在所述延时模块的所述控制端处于低电平时,所述延时模块处于待机状态,进一步包括一脉冲叠加模块,其中所述脉冲叠加模块被分别电连接于所述发电单元和所述延时模块,在所述发电单元发电以产生第一次脉冲时,所述延时模块处于待机状态,在所述发电单元发电以产生第二次脉冲时,所述脉冲叠加模块触发所述延时模块的所述控制端,使得所述延时模块工作,以为所述负载模块提供延时的电能。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,所述第一电路和所述第二电路分别导通所述第一电容器和所述发电单元,以使得所述发电单元产生的第一次脉冲和第二次脉冲分别通过所述第一电路和所述第二电路被传递至所述第一电容器,其中在所述发电单元产生电能时,所述第一电容器两端的电压被控制为小于8V,以保护电路。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关的控制装置,其包括:
一发电单元;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一脉冲叠加模块、一单片机以及一射频模块,所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,其中所述第一电路和所述第二电路分别导通所述发电单元和所述第一电容器,在所述发电单元被操作以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述储能模块中的所述第一电路向所述第一电容器充电,电能被暂存于所述第一电容器,同时所述单片机处于待机状态,所述射频模块不工作,在所述发电单元被复位以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述储能模块中的所述第二电路向所述第一电容器再次充电,所述脉冲叠加模块检测到所述第二次脉冲并且触发所述单片机工作,以为所述射频模块供能。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元选自电磁感应式发电装置、磁致伸缩式发电装置、压电陶瓷式发电装置中的至少一种。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述射频模块被电源可控地连接于所述单片机。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述脉冲叠加模块、所述单片机以及所述射频模块被一体封装为一个SOC(System-on-a-Chip)芯片,其中所述SOC芯片在所述第一次脉冲供应时处于待机状态,在所述第二次脉冲供应下处于工作状态。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关,其包括:
一发电单元,其中所述发电单元包括一磁组和一线圈组,所述线圈组被设置为可相对于所述磁组运动以产生电能,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一脉冲叠加模块、一延时模块、一单片机以及一射频模块,其中所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,所述通信单元的所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,所述储能模块包括一第一电路、一第二电路、一第一电容器以及所述第二电容器,所述第一电路被配置为导通所述发电单元和所述第二电容器,所述第二电路被配置为导通所述发电单元和所述第一电容器,在所述发电单元的所述铁芯和两个所述导磁件在5毫秒之内完成一次切换吸附以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第二电路被传递以存储至所述第一电容器,所述脉冲叠加模块处于高阻状态,在所述发电单元被操作以驱动所述铁芯和两个所述导磁件在5毫秒之内再次完成一次切换吸附以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第一电路被传递以存储至所述第二电容器并且为所述延时模块供电,所述延时模块为所述单片机和所述射频模块提供延时电能,所述射频模块以不超过10毫瓦的功率发射至少4个字节,其中所述脉冲叠加模块被触发工作,存储于所述第一电容器的电能通过所述脉冲叠加模块向所述延时模块供电,以接力的方式通过所述延时模块为所述单片机和所述射频模块供能。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述脉冲叠加模块被所述单片机触发导通,或者是所述脉冲叠加模块被所述延时模块触发导通,以使得预先存储在于所述第一电容器的脉冲电能在设定时刻为接力的方式为所述延时模块供电。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元的所述铁芯和所述导磁件之间的分离所需的作用力范围为1N-4N。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被一体封装为SOC芯片,所述第一电容器和所述第二电容器被设置于所述SOC芯片的外部。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关,其包括:
一发电单元;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一触发模块、一延时模块、一单片机以及一射频模块,其中所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,所述通信单元的所述储能模块、所述触发模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,其中所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,所述第一电路和所述第二电路分别导通所述发电单元和所述第一电容器,其中在所述发电单元被驱动以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第二电路被传递以存储至所述第一电容器,在所述发电单元被复位以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第一电路被传递以存储至所述第一电容器并且和所述第一次脉冲叠加,所述第二次脉冲通过所述触发模块触发所述延时模块,所述延时模块被启动以向所述单片机和所述射频模块输出延时电能,其中所述触发模块被配置为维持提供来自于所述第一电容器的电能至所述延时模块至能量耗尽。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述触发模块包括一触发二极管和一维持二极管,所述触发二极管的一端连接于所述发电单元,另一端连接于所述维持二极管,所述维持二极管的一端连接于所述延时模块,其中所述延时模块包括一延时电路、一电感器以及一第二电容器,所述延时电路、所述电感器以及所述第二电容器,所述延时电路被配置为自所述第一电容器为所述第二电容器取电,其中在所述第二次脉冲消失后,通过所述触发模块的一维持二极管自所述延时模块的一第二电容器取电以保持所述延时模块的一延时电路自所述第一电容器取电至所述第二电容器,从而延长所述单片机和所述射频模块的工作时间。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元包括一磁组和一线圈组,藉由所述磁组和所述线圈组的相对运动产电,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换,并且切换时间被控制在5毫秒之内。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一自供电无线开关的产电装置,其包括:
一发电单元;
一导力件;
一复位元件;以及
一壳体,其中所述发电单元被设置于所述壳体,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件被可活动地设置于所述壳体,所述复位元件被设置于所述壳体和所述导力件之间并且被配置为可复位所述发电单元,在所述导力件被驱动后,所述导力件联动所述发电单元以产生小于24度的弯曲形变角度,以产生第一次脉冲,同时所述复位元件被压缩以积蓄弹性势能,随后所述复位元件释放弹性势能以复位所述导力件,以驱动所述发电单元朝向相反的方向产生小于24度的弯曲形变角度,以产生第二次脉冲。
根据本实用新型的至少一个实施例,在所述发电单元被驱动之间,所述发电单元被所述复位元件朝向一个方向预推一段行程,从而使得所述发电单元在被按压时具有更大的发电行程而产生更多的电能。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元是一压电陶瓷发电元件或者一电磁感应发电元件。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述发电单元呈蝶形设置。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了一压电陶瓷式自供电无线开关,其包括:
一按压单元;
一发电单元;
一通信单元,其中所述通信单元包括相互电连接的一储能模块、一脉冲叠加模块、一单片机以及一射频模块;以及
一壳体,其中所述发电单元被设置于所述壳体并且被可驱动地连接于所述按压单元,所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,在所述按压单元被按压以驱动所述发电单元,所述发电单元弯曲形变以产生第一次脉冲,然后所述发电单元自弯曲形变恢复至初始状态,以产生第二次脉冲,其中所述第一次脉冲被输送至所述通信单元的所述储能模块以被存储,此时,所述单片机处于待机状态,当所述第二次脉冲被输送至所述通信单元的所述储能模块以被存储,所述脉冲叠加模块触发所述单片机和所述射频模块工作以发射信号。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述单片机的一个I/O接口为所述射频模块提供受控制的电源,当所述脉冲叠加电路触发所述单片机工作时,所述单片机导通所述射频模块的供电回路。
根据本实用新型的至少一个实施例,当所述第一次脉冲和所述第二次脉冲经过所述脉冲叠加模块叠加后向所述射频模块供电时,所述射频模块发射一次信号的时间不超过1.8毫秒。
根据本实用新型的至少一个实施例,所述按压单元的机械力通过所述导力件传导至所述发电单元,所述导力件在被所述按压单元驱动时发生小于24度的摆动。
附图说明
图1是根据现有技术的一开关总成的示意图。
图2A和图2B是分别根据本实用新型的一较佳实施例的一自供电无线开关总成的示意图。
图3是根据本实用新型的一较佳实施例的一自供电无线开关的示意图。
图4是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关爆炸的示意图。
图5A是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的一产电装置的示意图。
图5B是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的所述产电装置的另一视角的示意图。
图5C是根据本实用新型的上述较佳实施的所述产电装置的一发电单元的示意图。
图5D是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述产电装置的应用示意图。
图6是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的剖视示意图。
图7是根据本实用新型的另一较佳实施例的所述自供电无线开关的示意图。
图8是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关爆炸的示意图。
图9是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的一产电装置的示意图。
图10是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的剖视示意图。
图11A是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关处于一静止状态的剖视示意图。
图11B是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关处于一运动状态的剖视示意图。
图12是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的一变形实施方式的示意图。
图13是根据本实用新型的另一较佳实施例的所述自供电开关的示意图。
图14是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关爆炸的示意图。
图15A是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的一产电装置的示意图。
图15B是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的所述产电装置的另一视角示意图。
图16是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的所述产电装置的摆动示意图。
图17是根据本实用新型的上述较佳实施例的所述自供电无线开关的剖视示意图。
图18是根据本实用新型的一较佳实施例的一通信单元的示意图。
图19是根据本实用新型的另一较佳实施例的所述通信单元的示意图。
图20是根据本实用新型的另一较佳实施例的所述通信单元的示意图。
图21是根据本实用新型的另一较佳实施例的所述通信单元的示意图。
图22是根据本实用新型的另一较佳实施例的一通信单元的示意图。
图23是根据本实用新型的一较佳实施例的所述通信单元的发送字节的示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是,在本实用新型的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考附图2A至附图6所示,本实用新型提供了一自供电无线开关1和一自供电无线开关总成1000,其中所述自供电无线开关总成1000包括一连体框2,所述连体框2提供至少两个安装位置,其中普通有线开关3或者是普通有线插座 4或者是控制面板5能够被安装于一个所述安装位置,所述自供电无线开关1能够被安装于另外的所述安装位置。所述安装位置供各所述自供电无线开关1并排且连体的设置,从而构成一个可分别独立操作的所述自供电无线开关总成1000。所述自供电无线开关1的厚度尺寸能够被缩小至和所述普通有线开关3或者是普通有线插座4一同被安装,同时所述自供电无线开关1不会凸出于所述普通有线开关3或者是所述普通有线插座4。所述控制面板5是指空调的温控器或者智能家居的控制面板。
可以理解的是,所述普通有线开关3或者是所述普通有线插座4是指面板厚度尺寸不超过12.5毫米的适于上墙使用的开关或者是插座。可以理解的是,所述自供电无线开关总成1000的所述连体框2可以被全部安装有所述自供电无线开关1,以使得所述自供电无线开关总成1000和普通有线开关总成可以在不影响视觉的前提下被并排设置。可以理解的是,所述自供电无线开关总成1000不仅可以被安装有所述自供电无线开关1,所述普通有线开关3或者所述普通有线插座4,还可以被安装有其他的电气设备。
可以理解的是,所述自供电无线开关1不需要外接电源,可以和所述普通有线开关3被安装于所述连体框2一同被使用,也可以是独立使用。
根据本实用新型的一个实施例,所述自供电无线开关1的厚度尺寸h能够被控制在12.5毫米以下,甚至是7毫米,相对比原先的厚度14~17毫米的厚度,本领域技术人员可以知晓所述自供电无线开关1是一种薄型开关。
所述自供电无线开关1可以包括一按压单元10、一产电装置20以及一通信单元30,其中所述按压单元10适于被按压以产生动能并且将动能传递至所述产电装置20,所述产电装置20将机械能转换为电能并且将电能传递至所述通信单元30,所述通信单元30在所述产电装置20提供的电能的驱动下发送信号,比如说所述通信单元30可以将信号发生至一灯具,以使得所述灯具在接收到信号后被点亮或者是熄灭。
可以理解的是,所述自供电无线开关1代表的是一种无源控制方式,是一种自发电设备,其应用范围可以是十分广泛的。这种无源控制方式不仅可以应用于无线墙壁开关,也可以应用于无线呼叫器、传感器、无线门铃、无线检测装置、无线控制装置等等,以控制灯具、空调、电视机、音频视频设备、垃圾处理器、厨卫设施、家用电器、运动设备等,也可以应用于建筑、交通、航空、仓储、安防、智能家居等诸多领域。
本实用新型提供的自发电装置不仅可用于无线开关类产品,还可以广泛的应用于各种需要自供电遥控操作的设备中作为控制端使用。
在本实用新型中,所述自供电无线开关1的整体厚度尺寸能够被缩小,整体的机械强度可能被降低,比如说直接用物理或者是机械的手段进行减薄,将壁做薄。所述按压单元10被按压后对于所述产电装置20的驱动力减弱,所述产电装置20对外输出随之减弱,然而所述通信单元30在电能供应减少的情况下还是可以正常工作。
值得注意的是,在目前对于自发电开关的设计思路下,重点都在于如何增大所述产电装置20的输出来驱动所述通信单元30发送信号,因此所述按压单元 10需要提供较多的驱动力,以驱动所述产电装置20产生更多的电能,一般所述按压单元10向所述产电装置20的输出在5N-15N之间,因此用户在操作所述按压单元10时感觉到费力,相对于普通开关3而言,另外,由于所述产电装置20 需要被输入较大的动力,产生的噪音也比较大,用户在整体使用感受上较差。
在本实用新型中,所述自供电无线开关1的所述按压单元10的按压可以省力,并且使用时噪音较小。
详细地说,所述产电装置20包括一发电单元21,在目前市场上,所述发电单元21的厚度尺寸为9毫米左右,加上其他的部件,整个所述自供电无线开关 1的厚度尺寸达到了14~17毫米。
根据本实用新型的一个实施例,所述发电单元21的厚度尺寸能够被控制在 7.5毫米以内,比如说6毫米,因此整个所述自供电无线开关1的厚度尺寸能够被控制在12.5毫米以下。
所述发电单元21被减薄后,其输出的电能减弱,相应地,需要的动力输入降低,因此用户对于所述按压单元10的按压力度可以被减弱,机械噪音也可以被减弱。
从所述自供电无线开关1整体而言,所述发电单元21被减薄后,由于需要按压的力度可以被减弱,因此所述自供电无线开关1的所述按压单元10也可以被减薄,也就是说,所述自供电无线开关1的壳体的支撑强度可以下降,提供较弱的支撑力就可以让用户驱动所述发电单元21。所述自供电无线开关1提供的手感可能让用户觉得比普通的开关还要轻,操作十分的顺畅。
进一步地,所述发电单元21包括一磁铁2111,所述磁铁2111的尺寸能够被缩小,所述发电单元21需要的动力输入能够被减弱,所述发电单元21的电能输出也能被减弱。由于对于所述发电单元21的所述磁铁2111的尺寸缩小,因此磁吸力减小,机械撞击的磨损减小,整个所述发电单元21的寿命能够被延长。
另外,由于对于所述发电单元21的使用要求降低,一方面让生产成本能够下降,另一方面让所述发电单元21可以选择的余地变大,在之前,生产制造商会尽可能选择发电效率高的发电机,在本实用新型的设计思路下,生产制造商可以选择发电效率不那么高的所述发电单元21。
本实用新型提供了多个实施例,参考附图3至6所示,是第一实施例的所述自供电无线开关1被示意,在所述第一实施例中,所述自供电无线开关1能够被减薄,并且所述电路单元能够在所述发电单元21输出电能不足的情况下为所述通信单元30正常供电。
参考附图13至17所示,是根据本实用新型的所述第一实施例的所述自供电无线开关1的另一个变形实施例被示意。
参考附图7至11B所示,是第二实施例的所述自供电无线开关1被示意,在所述第二实施例中,所述自供电无线开关1是一种压电式开关,能够通过一次循环操作提供足够驱动所述通信单元30的电能。
参考附图12所示,是基于第二实施例的一变形实施方式的所述自供电无线开关1被示意。所述自供电无线开关1仍然是一压电式开关。
参考附图18至22所示,是根据本实用新型的所述通信单元30的多个实施例被示意。
附图18中是第一实施例的所述通信单元30被示意,在所述第一实施例中,所述通信单元30能够藉由一延时模块32延长电能供应时间,以在单次供电过程中为所述通信单元30发送信号提供持续时间充足的电能。
附图19中是第二实施例的所述通信单元30被示意,在所述第二实施例中,所述通信单元30能够藉由所述延时模块32延长电能供应时间,并且所述发电单元21产生的脉冲能够被叠加,以为所述通信单元30发送信号提供强度和持续时间皆充足的电能。
附图20中是第三实施例的所述通信单元30被示意,在所述第三实施例中,所述通信单元30能够叠加两次脉冲并且不需要借助所述延时模块32进行延时。
附图21中是第四实施例的所述通信单元30被示意,在所述第四实施例中,所述通信单元30能够叠加两次脉冲并且藉由所述延时模块32延长供电时间。
以所述第一实施例的所述自供电无线开关1为例进行说明,可参考附图3至附图6,所述自供电无线开关1包括所述按压单元10、所述产电装置20以及所述通信单元30。
所述产电装置20可以包括所述发电单元21、一导力件22、一加速件23以及一复位元件24,其中所述导力件22用于传递来自于所述按压单元10的动力,所述加速件23位于所述导力件22和所述发电单元21之间。
所述复位元件24复位的力通过作用于所述导力件22发生小于24度的偏转而传导至所述加速件23,以使得所述加速件23没有被所述复位件23所束缚,使得所述加速件23更具有自由的运动过程,以及使得所述发电单元21的所述所述磁组211和所述线圈组212具有更高的相对运动速度,有利于提高所述发电单元21的发电效率。本实用新型中,将所述复位元件24复位的力作用于所述导力件22而不直接作用于所述加速件23的好处是所述加速件23受到的驱动力更加均衡,因此在按压操作所述发电单元21和复位元件24复位所述发电单元21的过程中产生的两次脉冲电能的大小是一致的,这样就更一步的节省了驱动所需的力也提高了电能利用的效率。
所述发电单元21具有一能量输入端和一能量输出端,其中所述加速件23位于所述发电单元21的所述能量输入端。
所述发电单元21包括一磁组211和一线圈组212,其中所述磁组211和所述线圈组212相对运动就可以利用电磁感应的原理产生电能,产生的电能自所述能量输出端被传递至所述发电单元21。所述加速件23自所述能量输入端将来自于所述导力件22传递的机械力传递至所述磁组211,以使得所述磁组211和所述线圈组212发生相对运动。
当然,在一些实施例当中,所述导力件22还可以将机械力传导至所述线圈组212,使得所述线圈组212与所述磁组211产生相对运动而发电。
在一些实施例当中,所述导力件22被设置为在所述发电单元23的四周,例如用一块金属板或塑胶板镂空中部后设置于所述发电单元21的周围。
可以理解的是,机械能能够可以直接从所述导力件22被传递至所述发电单元21。
在本实施例中,设置有所述加速件23的作用之一在于加快所述磁组211和所述线圈组212的相对运动,从而让所述发电单元21产生更高的电能。
设置有所述加速件23的作用之二在于稳定所述发电单元21的输出。详细地说,用户在按压所述自供电无线开关1的过程中,每次施加的力度可能都是不同的,如果是不同的用户对于所述自供电无线开关1进行按压,施加的力度也可能是不同的,比如说一个儿童用户和一个成年用户,那么对于所述导力件22而言,其传递至所述发电单元21的能量是不同的,相应地,所述发电单元21输出的能量也是不同的。经过所述加速件23的传递之后,向所述发电单元21输入稳定范围内机械能,从而让所述发电单元21的输出处于一个稳定的范围内。
也就是说,虽然所述导力件22传递的机械能有大有小,速度有快有慢,但是通过所述加速件23之后,所述发电单元21输出的能量能够被稳定在一个范围内。举例说明,所述发电单元21可以稳定输出150μ5的能量。
所述加速件23是由弹性材料制成的,比如说较薄的铁片、不锈钢片或者是磷铜片,其厚度可以是0.15毫米到0.35毫米。
所述加速件23具有一第一连接端和一第二连接端,其中所述第一连接端连接于所述导力件22,所述第二连接端连接于所述发电单元21,比如所述发电单元21的所述磁组211。在本实施例中,所述加速件23被实施为一Y造型,所述加速件23的所述第一连接端被实施为一脚连接于所述导力件22,所述第二连接端被实施为两脚连接于所述导力件22。所述加速件23也可以被实施为T形、口形、S形、∏形、∑形、∩形、┣形、I形中的一种。
在所述加速件23被所述导力件22带动以运动,同时所述加速件23本身具有弹性,因此在运动过程中能够将机械能稳定在一个范围内,因此所述发电单元 21的输出能够稳定在一个范围内。
进一步地,所述产电装置20还包括一保持件25,其中藉由所述保持件25,所述加速件23被保持于所述导力件22,以使得机械能能够从所述导力件22被稳定地传递至所述加速件23,所述加速件23不易和所述导力件22分离。
所述加速件23可以被插入于所述保持件25并且被保持于所述保持件25,在所述导力件22的作用下,所述保持件25能够带动所述加速件23回来运动,以将机械能传递至所述加速件23。
所述保持件25正对于所述加速件23的部分可以被设置为镂空的,以减轻所述保持件25的重量,从而减少能量在传递过程中的损失。所述保持件25正对于所述加速件23的部分可以被设置为镂空的,比如说形成一个保持槽250,以使得所述加速件23能够被插接于所述保持件25的所述保持槽250。当然,所述加速件23也可以被所述保持件25所夹持、套设或者联动。
特别指出的,所述保持件25可以采用金属或者塑胶材质制成,可以与所述导力件22一体成型,所述保持25件可以设计成任意形状,甚至可以由所述导力件22的一处凸起或者一条筋骨、或者一小块平面来实施;所述保持件25可以设置于所述加速件23的任意一侧,在机械能的作用下,所述导力件22联动所述保持件25而将机械能传递至所述加速件23。
特别的,为了提高超薄的所述发电单元21的发电效率,当所述保持件25将所述机械能传导至所述加速件23时,所述加速件23产生形变弯曲,当所述加速件23预先产生形变弯曲的幅度大于0.4毫米时,也就是所述加速件23被所述保持件25夹持的部分的位移幅度大于0.4毫米时,触发所述发电单元21的所述线圈组212与所述磁组211产生快速相对运动而在线圈中产生较高的输出电能。
为了尽可能地减少能量在所述保持件25位置的损失,所述保持件25的厚度范围可以在0.1mm-1mm之间。
为了更进一步地减少所述保持件25和所述加速件23之间的能量损失,所述保持件25形成有两个凸起251,所述加速件23被保持在两个所述凸起251之间,两个所述凸起251分别自上下两个方向夹持所述加速件23。由于所述保持件25 形成有两个所述凸起251,所述保持件25和所述加速件23之间的接触面积被尽可能地减小,以减少能量的损失。
所述保持件25被设置于所述导力件22,可以是通过固定安装的方式被安装于所述导力件22,比如说焊接、铆接、粘接或者是螺接等方式,也可以是所述保持件25和所述导力件22可以是一体成型的。所述导力件22和所述保持件25 可以是塑胶或者是金属制成的。
所述导力件22具有一第一端部221、一第二端部222以及具有一凹槽220,其中所述凹槽220位于所述第二端部222,所述第一端部221是一自由端部,以接收和传递来自于所述按压单元10的机械能,所述第二端部222被设置为可转动的。所述保持件25和所述加速件23位于所述凹槽220,所述凹槽220的形成能够减轻所述导力件22的重量并且缩小所述导力件22的尺寸,以有利于整个所述自供电无线开关1的小型化。
所述自供电无线开关1进一步包括一壳体40,其中所述按压单元10、所述产电装置20以及所述通信单元30被分别安装于所述壳体40。所述壳体40可以包括一上盖41和一下盖42,其中所述按压单元10可以被安装于所述上盖41,所述产电装置20和所述通信单元30可以被安装于所述下盖42。
所述导力件22的所述第二端部222被可转动地安装于所述壳体40的所述下盖42,比如说通过一转轴。所述导力件22的所述第一端部221没有被安装于所述壳体40的所述上盖41,并且能够自由上下移动,以传递机械能。当所述按压单元10被按压后,所述导力件22的所述第二端部222的位置改变,以传递机械能,所述第一端部221被保持可转动地连接于所述上盖41。
所述复位元件24的一端连接于所述壳体40的所述下盖42,另一端连接于所述导力件22,并且所述复位元件24的至少部分可以位于所述导力件22形成所述凹槽220。
在所述导力件22传递来自于所述按压单元10的机械能至所述发电单元21 的过程中,所述复位元件24发生变形,以产生驱动力,从而在后续步骤中驱动所述导力件22复位,以等待下一次按压之后,所述导力件22再次运动以传递机械能。
值得注意的是,所述复位元件24并没有被连接于所述加速件23。换言之,所述加速件23的运动不会受到所述复位元件24的影响,从而能够以更高的效率传递机械能。可以理解的是,在本实施例中,所述复位元件24位于所述导力件 22形成的所述凹槽220位置,实际上,本领域技术人员可以选择所述导力件22 的其他合适位置以安装所述复位元件24。所述复位元件24可以但是并不限制于弹簧或者是弹性片体。
所述复位元件24可以被设置于所述壳体40和所述导力件22之间,当然根据本实用新型的揭示,所述复位元件24还可以进行其它的变通设置,只要能够对所述发电单元21进行复位作业,都属于本实用新型保护之范围。
更进一步地,通过对于所述加速件23、所述保持件25以及所述复位元件24 的布置,尽可能地提高所述发电单元21的工作效率,这使得对于所述导力件22 的摆动角度的要求可以被降低,从而所述自供电无线开关1的厚度可以被减薄。可选地,所述导力件22的摆动角度可以小于30°。也就是说,所述导力件22的所述第一端部221绕所述第二端部222摆动的角度可以小于30°比如说小于24°。
可以理解的是,所述发电单元21的工作效率提高,并不意味着所述发电单元21的输出能量提高。由于所述发电单元21整体被减薄,虽然所述发电单元 21的工作效率提高了,但是整体上的能量输出是减弱的。
进一步地,所述发电单元21包括所述磁组211和所述线圈组212,其中所述线圈组212被固定安装于所述壳体40,所述磁组211的一端被连接于所述线圈组212,另一端被连接于所述加速件23。所述磁组211被设置为可活动的。
所述线圈组212包括一线圈2121和一铁芯2122,其中所述线圈2121位于所述铁芯2122的外部,缠绕于所述铁芯2122,当所述铁芯2122中的磁场发生变化时,根据电磁感应原理,电流产生于所述线圈2121中,并且可通过所述发电单元21的所述能量输出端朝向所述通信单元30输出。
为了减薄所述发电单元21的厚度,所述线圈2121被设置为空心线圈2121,从而节约了所述线圈2121骨架的空间厚度。所述发电单元21的厚度可以被控制在7毫米之内。空心的所述线圈2121可以采用自粘线、或者是胶水粘合绕制而成,使得成型的所述线圈2121占据的空间较小。
所述线圈212进一步还可以包括一包铁2123和一挡板2124,其中所述包铁 2123被安装于所述壳体40的所述下盖42,并且所述包铁2123形成一个容纳腔 21230,所述铁芯2122的两端分别被安装于所述包铁2123并且通过所述包铁2123 被保持在一个悬空的状态。所述包铁2123具有一容纳腔口212300,所述容纳腔口212300连通于所述容纳腔21230,所述容纳腔口212300形成侧部并且朝向所述导力件22。所述挡板2124被安装于所述包铁2123并且位于所述容纳腔口 212300位置,所述铁芯2122的一端被安装于所述包铁2123,另一端被安装于所述挡板2124,所述挡板2124保持所述铁芯2122朝向所述磁组211的一端始终处于居中状态。
更详细地说,所述挡板2124的两侧形成两个凸起,所述包铁2123的两端形成两个凹陷,从而所述挡板2124被固定安装于所述包铁2123。所述挡板2124、所述包铁2123以及所述铁芯2122相互固定安装。
所述磁组211包括所述磁铁2111、至少一导磁件2112以及一支架2113,其中所述磁铁2111和所述导磁件2112被分别安装于所述支架2113,所述导磁件 2112位于所述磁铁2111的一侧,所述支架2113的一端被可活动地安装于所述线圈组212的所述包铁2123,比如说可转动地安装于所述包铁2123,所述支架2113 的另一端连接于所述加速件23。机械能自所述导力件22传递至所述保持件25,然后至所述加速件23,然后所述磁组211被带动以上下运动,从而所述磁组211 和所述线圈组212因驱动而发生相对运动,以利用电磁感应原理产电。为了进一步提高发电的效率,必须加快所述磁组211和所述线圈组212发生相对抵接运动的速度,这与传统发电机不同,传统发电机随着转速越来越高,发电机产生的电压也就越来越高,但是在本实用新型中,没有一个速度渐变的过程,要求一旦按压单元的力传导至发电单元21,所述发电单元21的所述铁芯2122必须尽可能的以最快的速度在两个所述导磁件2112中快速切换一次,以产生较强的能量;也就是说,必须加快所述铁芯2122从与之抵接的一个所述导磁件2112转而高速切换抵接至另一个所述导磁件2112的速度,从而在所述线圈2121中产生较高的电能。要提高所述磁组211和所述线圈组212发生相对运动的速度与所述发电单元21的诸多的设计参数相关,例如两个所述导磁件2112构成的磁隙的宽度、铁芯的厚度与磁导率、驱动力的大小、磁场的密度等等;在本实用新型有限的空间内如果要获得较强的能量,就必须要将所述铁芯2122与所述上下导磁件2112之间的抵接速度提高,以至少支持所述通信单元30发射一次可靠的数据;根据设计及实验的结果,当所述铁芯2122在两个所述导磁件2112之间切换一次的切换时间控制在5毫秒以内时,也就是说,当所述铁芯2122从与上方的导磁件2112 吸附被切换到与下方的所述导磁件2112吸附,或者当所述铁芯2122从与下方的所述导磁件2112吸附被切换到与上方的所述导磁件2112吸附的一次切换时间控制在小于5毫秒以内时,是较佳的设计;当然,根据本实用新型的揭示,优化结构后,将所述线圈组212与所述磁组211相对运动的时间控制在5-12毫秒之间时仍具有较好的能量输出。所述线圈2121感应所产生的能量可以满足低功耗所述通信单元30完成至少一次大于6个字节编码的通信任务,且驱动所述发电单元21所需的力度也较轻。因此,在5-12毫秒的时间内本实用新型的所述发电单元21高速完成一次产电任务,所述线圈2121中产生一次可被利用的脉冲电能,从而驱动所述通信单元30完成一次通信任务。
所述导力件22受到来自所述按压单元10的按压力和受到所述复位元件复位时的弹力,因此,再一次操作过程中,所述导力件22受到了机械驱动和弹性复位元件24复位产生的双重的驱动力。
优选的,所述铁芯2122的厚度小于1.6毫米,宽度小于10毫米;
优选的,上方的所述导磁件2112与下方的所述导磁件2112之间的间隙小于 3毫米;
优选的,为了进一步减薄所述本实用新型,所述磁铁2111的体积小于95立方毫米。
在本实用新型的实施例中揭示了磁动式的所述发电单元21的发电结构,但是根据本实用新型的揭示内容,本领域技术人员可以知晓的是,利用线圈与磁场的相互运动,通过机械结构的驱动在较薄的空间、较小的行程内将所述线圈和所述磁场的相对运动速度控制在5-12毫秒以内以产生一个较强的脉冲电能的方法仍属于本实用新型之保护范围。
值得注意的是,所述磁组211不需要借助额外的部件来被可活动地安装于所述壳体40的所述下盖42,而是通过可活动连接于所述线圈组212的方式被可活动地安装,通过这样的方式,有利于所述发电单元21厚度的减薄。
进一步地,所述自供电无线开关1的所述壳体40进一步包括一防护盖43,其中所述防护盖43被安装于所述下盖42以形成一个相对封闭的空间,所述产电装置20和所述通信单元30被安装在所述防护盖43和所述下盖42之间,从而所述防护盖43可以对于所述产电装置20和所述通信单元30起到防水防尘作用。
更详细地说,所述上盖41和所述下盖42之间形成一个安装腔400,所述防护盖43、所述产电装置20和所述通信单元30被容纳于所述安装腔400,同时对于所述上盖41、所述下盖42以及所述防护盖43进行一定的设计,以尽可能减少所述上盖41、所述下盖42以及所述防护盖43占据的空间的大小,比如说将所述上盖41形成一定的凹陷以供安装所述按压单元10。
所述按压单元10被安装于所述壳体40的所述上盖41,所述防护盖43位于所述上盖41和所述下盖42之间,所述自供电无线开关1的电路部件主要被布置在所述防护盖43和所述下盖42之间,所述防护盖43和所述下盖42之间形成一密闭空间401以避免水分或者是灰尘从所述按压单元10或者所述上盖41位置进入到所述产电装置20或者所述通信单元30。
因此,所述防护盖43和所述下盖42构成一密封层,所述上盖41将所述防护盖43的周边压合、贴合或者夹持于所述下盖42,这样,所述防护盖43和所述下盖42的中间构成所述密闭空间401,所述产电装置20及所述通信单元30 被设置于所述密闭空间401中;但此时,按压所述按压单元10的各个按键11仍然可以通过所述密封层来分别驱动或者同时驱动所述产电装置20产电;所述防护盖43为柔性塑胶或者橡胶制成,所述密闭空间401起到既防水防尘又能传导机械力的有益效果。
进一步地,所述按压单元10包括至少一所述按键11、一驱动组件12以及一检测组件13,其中所述按键11被可枢转地连接于所述壳体40的所述上盖41,所述驱动组件12被可驱动地连接于所述按键11,所述检测组件13被可驱动地连接于所述按键11。当所述按键11被外力驱动,所述驱动组件12和所述检测组件13分别被驱动,所述驱动组件12驱动所述产电装置20的所述发电单元21,所述检测组件13发送一信号。
所述驱动组件12可以具有至少一驱动孔121和包括至少一驱动件122,其中所述驱动动孔121被设置于所述上盖41,所述驱动件122被设置于所述防护盖 43,当所述按键11被驱动,所述按键11的至少部分穿过所述驱动孔121,然后驱动所述驱动件122,以驱动所述导力件22。
所述按压单元10的各所述按键11可以透过所述上盖41和所述防护盖42来分别驱动或者同时驱动所述产电装置20产电。
所述检测组件13可以具有至少一检测孔131和包括至少一检测件132、至少一检测开关133,其中所述检测孔131被设置于所述上盖41,所述检测件132被设置于所述防护盖43,当所述按键11被驱动,所述按键11驱动所述检测件132,以驱动所述检测开关133导通,从而发出相关的信号,比如说提示所述自供电无线开关1处于工作状态。
所述自发电开关1还可以包括一驱动装置100,其中所述驱动装置100可以包括所述按键11和所述产电装置20,比如说所述产电装置20的所述发电单元 21、所述导力件22、所述加速件23以及所述复位元件24。
所述自发电开关1还可以包括一控制装置300,其中所述控制装置300可以包括所述发电单元21和所述通信单元30。
所述自发电开关1还可以包括一脉冲延时供电装置200,其中所述脉冲延时供电装置200可以包括所述产电装置20和所述通信单元30。
所述自发电开关1还可以包括至少一个指示灯50,所述指示灯50可以被可导通地连接于所述检测组件13和所述发电单元21,以使得所述发电单元21产生的电能可以在所述检测组件13的控制下被传递至所述指示灯50。所述指示灯 50的类型可以是多样的,比如说可以是LED指示灯50,根据需要可以设置多个,例如1-8个LED状态指示灯50,有了LED指示灯50以后,所述自供电无线开关更具有观赏性和指示性。
所述产电装置20在被操作时产生的电能一部分用于发射信号,而另一部分则用于驱动所述指示灯50发光,以指示所述自供电无线开关1被操作的所述状态;为了保持良好的防水效果,但又要保持较好的透光效果,因此所述指示灯 50被设置于所述密封空间内的所述通信单元30上,所述防护盖43被设置成透明状态、半透明或者局部透明的透光状,因而所述指示灯50发出的光穿过所述防护盖43后能够照射在所述按键的内表面。为了使所述按键11能够透光,本实用新型将所述按键11采用两种材料分别制造,它们是塑料和玻璃材料。当所述按键11的材料采用塑料时,为了透光,将所述按键11需要透光的位置减薄塑胶的厚度,例如将透光处的塑胶厚度减薄至0.2mm-1mm的范围;这可以通过用模具实施或者采用CNC机床削切而成,或者直接在所述按键11上开个小的透光孔;当所述按键11的材质是玻璃时,在玻璃的下表面覆盖一层油漆,而在透光处特别予以留空0.2-6平方毫米的面积,作为透光用途,或者,所述光线直接透过所述油漆及玻璃而发光。
所述检测开关133是任意一种能够反馈所述按键11被操作的信号元件构成,可以但是并不限制于例如霍尔元件、机械开关、锅仔片、轻触开关、行程开关、导电橡胶开关、触摸开关、光电开关等。
所述驱动组件12和所述检测组件13分别穿过了所述防护盖43被布置,从而有利于整体厚度尺寸的降低。
在本实施例中,所述驱动组件12的所述驱动孔121和所述驱动件122被布置有多个,所述检测组件13的所述检测孔131、所述检测件132以及所述检测开关133的数目被布置有多个,以使得在不同位置可以触发所述驱动组件12和所述检测组件13。
当所述自供电无线开关1包括所述按压单元10、所述产电装置20、所述通信单元30以及所述壳体40时,所述壳体40包括所述上盖41、所述下盖42以及所述防护盖43,所述自供电无线开关1还可以被保持在厚度尺寸不超过11毫米,甚至是不超过7毫米。
根据上述的说明,对于所述第一实施例中的所述发电单元21如何减薄进行了具体的说明。所述发电单元21在厚度减薄之后,对外输出的能量减低,从而需要设计一个高效的所述通信单元30以使得所述通信单元30可以正常的工作。
可参考附图18所示,是根据本实用新型的所述第一实施例的所述通信单元 30被示意。
在所述第一实施例中,所述通信单元30能够利用能量延时传递的原理在所述发电单元21输出电能不足的情况下为所述通信单元30正常的供电。所述通信单元30的一端被可导通地连接于所述发电单元21,另一端被可导通地连接于所述通信单元30。所述通信单元30负责传递电能。
详细地说,所述通信单元30可以包括一储能模块31和一延时模块32,其中所述储能模块31被可导通地连接于所述延时模块32。所述储能模块31可用于存储电能,所述延时模块32用于延长电能的可用时间。所述通信单元30进一步可以包括一单片机33和一射频模块34,其中所述单片机33和所述射频模块34 被分别可导通地连接于所述储能模块31和所述延时模块32。
所述储能模块31包括一第一电路311、一第一电容器313以及一第二电路 312,所述第一电路311和所述第二电路312被分别可导通地连接于所述第一电容器313。
所述第一电路311可以包括一第一二极管3111和一第二二极管3112,所述第二电路312可以包括一第三二极管3113和一第四二极管3114。
所述第一二极管3111的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第一电容器311,以导通所述发电单元21。所述第二二极管3112的一端接地,另一端连接于所述第三二极管3113。所述第三二极管3113的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第一电容器313。所述第四二极管3114的一端连接于所述第一二极管3111,另一端接地设置。藉由所述第一二极管3111和所述第二二极管3112形成一个支路导通于所述发电单元21和所述第一电容器313,藉由所述第三二极管3113和所述第四二极管3114形成的另一个支路导通所述发电单元21和所述第一电容器313。
所述延时模块32包括一延时电路321、一电感器322以及一第二电容器323,其中所述延时电路321被可导通地连接于所述电感器322。所述延时电路321具有一控制端3211,所述控制端3211被可控制地连接于所述第一电容器313,所述控制端3211可以是EN端,当所述EN端处于高电平时,所述延时电路321 开始工作,当所述EN端处于低电平时,所述延时电路321处于待机状态。所述电感器322分别连接于所述延时电路321和所述第二电容器323。所述第二电容器323被可导通地连接于所述单片机33和所述射频模块34。
当所述按压单元10被按压以产生机械能,所述产电装置20的所述发电单元 21将机械能变为电能朝向所述通信单元30输出以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第一电路311传递至所述第一电容器313,同时,所述延时模块32 的所述延时电路321获得电能以通过所述电感器322向所述第二电容器323进行充电。
也就是说,当所述按压单元10被按压以产生机械能,所述产电装置20的所述发电单元21将产生一次电脉冲,如果产生的是正脉冲,那么正脉冲通过所述第一二极管3111和所述第二二极管3112向所述第一电容器313充电;而如果产生的是负脉冲,那么负脉冲通过所述第三二极管3113和所述第四二极管3114向所述第一电容器313充电;同样的,当所述按压单元10被复位以产生机械能,所述产电装置20的所述发电单元21将再产生一次电脉冲。
所述第一电容器313具有储能和降压的双重作用,当所述发电单元21被操作时,所产生的电能被所述第一电容器313进行存储和降压,在所述第一电容器 313的两端形成3-8V的电压,以确保后续连接的电路不会被脉冲电能的高电压所损坏,因此所述第一电容器313还具有保护电路的作用。
详细地说,在所述第一电容器313在所述第一次脉冲中通过所述第一电路311 获得电能的同时,所述延时电路321具有自所述第一电容器313取电并且朝向所述第二电容器323供电的能力,从而延长了所述第一电容器313的供电时间。
所述延时模块32的所述延时电路321可被设置为具有100KHz—10MHz之间的开关频率,间歇地获取自所述第一电容器313电能并且以100KHz—10MHz 的频率朝向所述第二电容器323反复地充电,因此延长了所述第一电容器313的供能时间。
所述通信单元30还可以包括一负载模块,其中所述负载模块可以包括一单片机33和一射频模块34。
特别的,如果没有所述延时电路321,则单靠所述发电单元21和所述第一电容器313所存储的能量来提供能量的时间是非常短暂的,不能支持所述单片机 33和所述射频模块34完成较长编码的无线通信工作,因此,通过所述延时电路 321及大的延长了所述电能存在的时间。所述延时电路321的作用相当于一个阀门,当所述电容器313被所述发电单元21充电后,所述电能被存储于所述第一电容器313中,此时由于所述延时电路321获得电能,且所述控制端3211为高电平时,所述延时电路321开始工作,并从所述第一电容器313中获取能量向所述电感器322和所述第二电容器323充电;当在所述Vcc1端的电压被充至设定的电压时,例如达到3.3V,此时,所述延时电路321停止从所述第一电容器313 中取电,而是将所述电感器322中储存的能量向所述第二电容器323充电,以维持Vcc1的电压在3.3V,经过一段时间后,Vcc1端的电压开始下降,此时,所述延时电路32又开始从所述第一电容器313取电以维持Vcc1端电压恒定,当所述第一电容器313中的电能的电压下降到0.9V左右时,所述延时电路321停止工作;简洁的说,通过所述延时电路321间歇的从电容器313中取电的过程,而延长了所述第一电容器313的供电时间;因此,在2-30毫秒的时间内,所述延时电路321都能够为负载电路提供稳定电压的电能;当每按压或者复位所述按压单元10时,所述单片机33和所述射频模块34都能获得2-30毫秒的被延长供应时间的所述延时能量。
图18-图22为揭示本实用新型而作的示例图,不作为对本实用新型的限制,所述能量延时电路321可以又各种形态的元器件构成,且具有升压或者降压的作用,以利于最大限度的从所述第一电容器313中取电。
值得一提的是,不论所述第一电容器313中的电能电压为多少,只要处于所述安全的范围内,在所述第二电容器314两端都可以获得稳定的电压。也就是说,对于所述通信单元30中的Vcc1而言,是相对稳定的。当负载为一个100Ω的电阻时,在2-20毫秒的时间内可以获得2-3V的稳定的电压。
所述单片机33和所述射频模块34可以以小于10mW的功率作业至少100微秒的时间。这是由于所述发电单元21提供的电能较少,因此所述射频模块34以小于10mW的功率作业时,其工作时长难以超过10毫秒,但是由于所述延时模块32的作用,所述射频模块34能够被驱动以工作。
进一步地,在所述复位元件24的作用下,所述导力件22被复位时,所述发电单元21再次产生脉冲,第二次脉冲。所述第二次脉冲经过所述第二电路312 后朝向所述第一电容器313再次进行充电,同时,所述延时模块32的所述延时电路321再次获得电能,开始通过所述电感器322朝向所述第二电容器314充电,从而再次为所述单片机33和所述射频模块34供电,所述射频模块34再次作业以传递信号。
可参考附图19所示,是根据本实用新型的第二实施例的所述通信单元30被示意。
相对于所述第一实施例而言,所述第二实施例中的所述通信单元30增加了一个脉冲叠加模块35。所述脉冲叠加模块5的存在能够让所述第一次脉冲和所述第二次脉冲被叠加供应至所述单片机33和所述射频模块34。
在所述第一实施例中,所述发电单元21产电一次获得的电能能够支撑所述射频模块34工作。如果随着所述发电单元21的产电能力下降,所述发电单元 21产电一次获得的电能无法支撑所述射频模块34工作时,比如说所述发电单元 21的尺寸被进一步缩小时,利用所述第二实施例中的所述通信单元30,所述发电单元21产生的所述第一次脉冲和所述第二次脉冲能够被叠加,以驱动所述射频模块34正常工作。
详细地说,所述通信单元30包括所述储能模块31、所述延时模块32、所述单片机33、所述射频模块34以及所述脉冲叠加模块35。
所述储能模块31包括所述第一电路311、所述第一电容器313以及所述第二电路312,所述第一电路311和所述第二电路312被分别可导通地连接于所述第一电容器313,所述第一电容器313被可导通地连接于所述延时模块32。
所述第一电路311可以包括所述第一二极管3111和所述第二二极管3112,所述第二电路312可以包括所述第三二极管3113和所述第四二极管3114。
所述第一二极管3111的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第一电容器311,以导通所述发电单元21。所述第二二极管3112的一端接地,另一端连接于所述第三二极管3113。所述第三二极管3113的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第一电容器313。所述第四二极管3114的一端连接于所述第一二极管3111,另一端接地设置。藉由所述第一二极管3111和所述第二二极管3112形成一个支路导通于所述发电单元21和所述第一电容器313,藉由所述第三二极管3113和所述第四二极管3114形成的另一个支路导通所述发电单元21和所述第一电容器313。
所述延时模块32包括所述延时电路321、所述电感器322以及所述第二电容器323,其中所述延时电路321被可导通地连接于所述电感器322,所述电感器 322被可导通地连接于所述第二电容器323,所述第二电容器323被可导通地连接于所述负载,比如说所述单片机33和所述射频模块34。所述延时电路321具有所述控制端3211,所述控制端3211被可控制地连接于所述脉冲叠加模块35,所述控制端3211可以是EN使能端,也可以是状态控制端,当所述控制端3211 处于高电平时,所述延时电路321开始工作,当所述控制端3211处于低电平时,所述延时电路321处于待机状态或者是休眠状态或者是超低功耗状态。
所述延时模块32位于所述第一电容器313和所述第二电容器314之间,电能通过所述第一电路311或者是所述第二电路312之后被传递至所述第一电容器 313,所述延时模块32以及所述第二电容器314。
所述脉冲叠加模块35具有一输入端351、一输出端352以及一接地端353,其中所述发电单元21产生的电能通过所述第一电路311或者所述第二电路312 被输入至所述输入端351,所述脉冲叠加模块35的所述输出端352被连通于所述延时模块32的所述延时电路321的所述控制端3211。
当所述按压单元10被按压后,机械能被传递至所述产电装置20的所述发电单元21,所述发电单元21产生所述第一次脉冲,所述第一次脉冲经过所述第一电路311的所述第一二极管3111和所述第二二极管3112后朝向所述第一电容器 313充电。举例说明,所述第一电容器313的电压可以被充至3V,由于所述延时模块32的所述延时电路321的所述控制端3211被可控制地连接于所述脉冲叠加模块35,而所述第二次脉冲还没有产生,因此所述控制端3211处于低电平状态,所述延时电路321处于待机状态。也就是说,所述第一次脉冲产生的电能被存储在所述第一电容器313中。
当一复位动作发生时,比如说所述复位元件24复位所述导力件22,所述发电单元21被复位从而产生所述第二次脉冲,所述第二次脉冲经过所述第二电路 312的所述第三二极管3113和所述第四二极管3114朝向所述第一电容器313充能。
由于所述第二次脉冲的到来,所述第一电容器313两侧的电压上升,比如说从3V上升至6V。所述脉冲叠加模块35识别到所述第二次脉冲的存在,所述脉冲叠加模块35的所述输出端352输出一触发电平至所述延时模块32的所述延时电路321的所述控制端3211,以触发所述延时电路321工作,所述延时电路321 可以间歇地从所述第一电容器313获取电能至所述第二电容器314,以延伸供能时间。
在所述第一次脉冲和所述第二次脉冲能量的叠加下,所述单片机33和所述射频模块34可以正常工作。
换句话说,在本实施例中,就算所述发电单元21输出的能量减少一半,但是所述单片机33和所述射频模块34还是可以正常工作,基于所述脉冲叠加模块35对于所述第一次脉冲和所述第二次脉冲的叠加作用和所述延时模块32对于能量的延时作用。
值得一提的是,所述脉冲叠加模块35可以由一电压检测器,或者电平计构成,或者由一个具备电压测量功能的监测模块构成,其具有一个判断电压阀值的功能,当所述第一电容器313两端的电压开始上升并达到设定的阀值时,所述脉冲叠加模块35会输出触发电平,以使得所述延时模块321开始工作。
进一步地,当所述发电单元21的厚度尺寸再次被缩小,其产电能力下降时,比如说下降到30μJ,所述发电单元21的能量甚至无法支撑所述延时模块32的所述延时电路321的启动。在如此微小能量的供应下,所述单片机33和所述射频模块34还是可以正常的工作。具体可参考附图20所示,是根据本实用新型的第三实施例的所述通信单元30被示意。
所述通信单元30包括所述储能模块31、所述脉冲叠加模块35、所述单片机 33以及所述射频模块34。
所述储能模块31包括所述第一电路311、所述第二电路312以及所述第一电容器313,所述第一电路311或者所述第二电路312分别被可导通地连接于所述第一电容器313。所述第一电路311包括所述第一二极管3111和所述第二二极管3112,其中所述第二二极管3112的一端接地,所述第二电路312包括所述第三二极管3113和所述第四二极管3114,其中所述第四二极管3122的一端接地。
所述储能模块31还可以包括一第五二极管315,其中所述第五二极管315被反向接地,被作为一个稳压二极管使用,以防止所述第一电容器313两端的的电压过高而损坏所述单片机33
所述脉冲叠加模块35具有所述输入端351、所述输出端352以及所述接地端 353,所述输入端被连通于所述第一电容器313,所述输出端352被连接于所述单片机33的一控制端333。
所述单片机33具有一输入端331、一输出端332以及所述控制端333,其中所述控制端333被可控制地连接于所述脉冲叠加模块35,所述单片机33的所述输入端331被连接于所述第一电容器313,所述单片机33的所述输出端332被连接于所述射频模块34。也就是说,在本实施例,通过所述单片机33为所述射频模块34供电。
当一脉冲能量被输入至所述通信单元30,所述第一电容器313被充能,由于该次脉冲的能量输出较低,因此所述脉冲叠加模块35无法发送一信号至所述单片机33以控制所述单片机33启动,所述单片机33能够获得电能,但是能量较低,处于低功耗的待机状态、休眠状态或者是超低功耗的节能状态。此时所述脉冲能量大部分都被存储在所述第一电容器313。
当另一脉冲能量被输入至所述通信单元30,所述第一电容器313被再次充能,由于所述第一电容器313在前次过程中被充电,两次叠加的能量较高,因此所述脉冲叠加模块35能够识别到这一次的脉冲能量,并且发送信号至所述单片机33 的所述控制端333,以使得所述单片机33开始正常工作。所述第一电容器313 内的存储的电能通过所述单片机33被传输至所述射频模块34。
所述脉冲叠加模块35可以由一个电压检测器件来实施,或者由电压管理芯片来实施。
更详细地说,可参考附图20,在所述按压单元10被按压之后,所述发电单元21产生所述第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第一电路311的所述第一二极管3111和所述第二二极管3112被传递至所述第一电容器313。举例说明,当述第一电容器313被充至电压为3V,然后在所述脉冲叠加模块35的所述输出端352为低电平状态,所述单片机33处于低功耗的待机状态,其待机电流为1-3 微安。
在所述产电装置20经过一个复位动作之后,所述发电单元21产生所述第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第二电路312的所述第三二极管3113和所述第四二极管3114被传递至所述第一电容器313。
对于所述第一电容器313而言,所述第一次脉冲和所述第二次脉冲产生的电能能够被叠加于所述第一电容器313。所述第一电容器313的电压上升,比如说上升至6V。连接于所述第一电容器313的一端的所述脉冲叠加模块35识别到因两次能量叠加而导致所述第一电容器313两端的电压上升,并且达到了设定的阀值之后,所述脉冲叠加模块35的所述输出端352输出一触发电平至所述单片机 33。
处于低功耗状态的所述单片机33被触发后变为工作状态,所述单片机33的所述输入端自述第一电容器313取电,所述单片机33的所述输出端332向所述射频模块34供电。
举例说明,所述第一次脉冲产生的能量可以约为30μJ,所述第二次脉冲产生的能量约为30μJ,两次脉冲叠加可提供的能量约为60μJ。所述射频模块34能够被正常驱动以工作。
在本实施例中,所述单片机33起到了电子开关的作用,所述单片机33的所述控制端333可以但并不限制于一I/O1端口,所述输出端332可以但并不限制于一I/O2端口。所述单片机33的所述输出端332被连接至所述射频模块34的一电源端,比如说一Vcc2端口,以为所述射频模块34供电。在所述脉冲叠加模块35的控制下,所述单片机33可以导通所述第一电容器313和所述射频模块 34,以使得所述第一电容器313为所述射频模块34供电。
可以理解的是,在本实施例中,所述单片机33被作为电子开关直接控制所述射频模块34的电源供给,也可以是,所述单片机33通过其他的半导体器件间接的控制所述射频模块34的电源供给。
需要强调的是,除了用所述单片机33来作为开关器件,用程序来控制所述射频模块34的通断以外,还可以采用电子开关器件来逻辑控制所述射频模块34 的电源的通断,例如采用所述脉冲叠加模块35输出的信号来控制一个三极管来达到开关的效果。
进一步地,可以理解的是,所述通信单元30的至少部分元件可以被集成封装成为一个集成芯片,从而整个所述自供电无线开关1的尺寸可以被进一步地缩小,甚至是,整个所述通信单元30被集成为一个芯片。另外,集成化设计有利于提高所述自供电无线开关1的可靠性。
附图21示意了根据本实用新型的所述第四实施例的所述通信单元30,在本实施例中,所述通信单元30包括一储能模块31、一延时模块32、一单片机33、一射频模块34以及一脉冲叠加模块35。
所述储能模块31用于存储能量,所述延时模块32用于延长能量的使用时间,所述射频模块34用于发送信号,比如说朝向外部设备发送信号。所述脉冲叠加模块35用于为叠加脉冲。
详细地说,所述储能模块31包括一第一电路311、一第二电路312、一第一电容器313以及一第二电容器314,所述延时模块32包括一延时电路321、一电感器322以及一第三电容器323,其中所述第二电路312被连接于所述第一电容器313,所述第一电路311被连接于所述第二电容器314,所述第一电容器313 和所述第二电容器314被分别连接于所述第三电容器323,以为所述第三电容器 323供能。所述第一电容器313和所述第二电容器314被通过所述脉冲叠加模块 35并联以分别为所述第三电容器323供电。
所述第一电路311可以包括所述第一二极管3111和所述第二二极管3112,所述第二电路312可以包括所述第三二极管3113和所述第四二极管3114。
所述第一二极管3111的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第二电容器314,以导通所述发电单元21。所述第二二极管3112的一端接地,另一端连接于所述第三二极管3113。所述第三二极管3113的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第二电容器314。所述第四二极管3114的一端连接于所述第一二极管3111,另一端接地设置。藉由所述第一二极管3111和所述第二二极管3112形成一个支路导通于所述发电单元21和所述第二电容器314,藉由所述第三二极管3113和所述第四二极管3114形成的另一个支路导通所述发电单元21和所述第一电容器313。
当所述第一次脉冲产生,经过所述第二电路312的所述第三二极管3113和所述第四二极管3114被传递至所述第一电容器313,并且被存储在所述第一电容器313内,没有被传递至所述第三电容器323。
当所述第二次脉冲产生,经过所述第一电路311的所述第一二极管3111和所述第二二极管3112被传递至所述第二电容器314。进一步地,由于触发了所述脉冲叠加模块35,所述第二次脉冲产生的能量和所述第一次脉冲产生的能量在所述脉冲叠加模块35的作用下能够被叠加,以被传递至所述第三电容器323。
更进一步地,其中所述延时电路321具有一输入端、一输出端、一控制端3211 以及一检测端,其中所述延时电路321的所述输入端被连接于所述第二电容器 314并且被可导通地连接于所述第一电容器313,所述延时电路321的所述输出端被连接于所述电感器322,所述延时电路321的所述控制端3211被连接于所述第二电容器314,所述延时电路321的所述检测端被连接于所述第三电容器323 的一端。所述延时电路321的所述控制端3211用于控制是否启动,所述检测端用于检测所述第三电容器323的电压。
当所述第二次脉冲产生后,所述延时模块32被触发,从而所述延时模块32 触发所述脉冲叠加模块35,以使得所述第一电容器313内的能量也能够被传递至所述延时模块32。换句话说,所述第一电容器313和所述第二电容器314内的能量可以被叠加至所述延时模块32。
所述延时模块32包括所述延时电路321和所述电感器322。所述延时模块 32间歇地从所述第一电容器313和所述第二电容器314取电,并且将电能传递至所述第三电容器323,所述第三电容器323能够以恒压的方式为所述单片机33 和所述射频模块34供电。
另外,由于所述延时模块32的作用,所述第一电容器313和所述第二电容器314内的能量并非是单次被传递至所述第三电容器323的。所述延时模块32 能够间歇地从所述第一电容器313和所述第二电容器314取电,从而延长所述第一电容器313和所述第二电容器314的供电时间,进而延长了所述第三电容器 323的供电时间。
更加详细地说,在所述按压单元10接收到一次按压动作之后,所述发电单元21的所述线圈组212和所述磁组211作高速相对运动,使所述铁芯2122从与上导磁件2112吸附被切换到与下导磁件2112吸附,或者使所述铁芯2122从与下导磁件2112吸附被切换到与上导磁件2112吸附时的一次机械切换时间被控制在小于5毫秒以内,以提高产电效率,产生较强的感生电能。所述发电单元21 朝外输出所述第一次脉冲,所述第一次脉冲首先经过所述第二电路312的所述第三二极管3113和所述第四二极管3114被传递至所述第一电容器313。所述第一电容器313的电压可以被充至3V。
此时所述电子开关的一端被连接于所述延时模块32,另一端被连接于所述第一电容器313。所述延时模块32暂时没有获得触发电能,因此所述电子开关处于高阻状态,存储于所述第一电容器313的能量无法通过所述电子开关朝向所述延时模块32传递,因而电能被暂时存储于所述第一电容器313。
基于一复位动作,所述发电单元21的所述线圈组212和所述磁组211作高速相对运动,使所述铁芯2122从与上导磁件2112吸附被切换到与下导磁件2112 吸附,或者使所述铁芯2122从与下导磁件2112吸附被切换到与上导磁件2112 吸附时的一次机械切换时间被控制在小于5毫秒以内再运动一次,所述发电单元 21产生所述第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第一电路311的所述第一二极管3111和所述第二二极管3112被传递至所述第二电容器314。另外,由于所述第二次脉冲的到来,所述延时模块32被充能以启动,并且通过所述第三电容器323以向所述单片机33和所述射频模块34供电。
被实施为电子开关的所述脉冲叠加模块35具有一控制端351,在所述延时模块32被启动以工作时,所述脉冲叠加模块35的所述控制端351被所述延时模块 32触发从而使得所述电子开关导通所述第一电容器313和所述延时模块32之间的供电电路。换句话说,被存储于所述第一电容器313内的电能可以被传递至所述延时模块32。
因此,通过两次操作所述发电单元21以产生两次间隔的脉冲电能,并通过所述储能模块31分别存储两次脉冲,再利用触发信号触发所述脉冲叠加模块35 导通,以将所述两次脉冲共同向负载所述单片机33和所述射频模块34提供电能,从而实现两次脉冲合二为一的效果。所述脉冲叠加模块35的所述触发信号来自所述延时模块32的输出电能,或者是所述单片机33的一个I/O端口输出的控制信号。
特别的,在本实施例中,通过分别存储于两个电容器,所述第一电容器313 和所述第二电容器314中的电能的接力所用,也就是当所述第二电容器314中的电能被释放时,在设定的时刻,所述第一电容器313中的电能也被接力的向所述延时模块32供电,从而将所述发电单元21两次间歇产生的电能合并成一次连续供电的电能,以使得所述单片机33和所述射频模块34不中断的可以完成更长的编码通信。
所述单片机33能够精确的控制所述脉冲叠加模块35在何时导通,可以在所述第二电容器314中的电能释放到一定时间时,所述单片机33利用程序设定打开所述脉冲叠加模块35,从而使预存于所述第一电容器313中的电能接力的为所述延时模块32供电。
由于所述延时模块32具有较高的开关频率,并且间接地从所述第一电容器 313和所述第二电容器314取电至所述第三电容器323,可以以恒压的方式为所述单片机33和所述射频模块34供电。
所述延时模块32利用所述第二电容器314中的电能启动,然后输出电能至所述电子开关的所述控制端,从而使得所述第一电容器313和所述第二电容器 314并联供电。所述延时模块32的所述延时电路321间歇地自所述第一电容器 313和所述第二电容器314取电,并且将电能传递至所述电感器322,藉由所述电感器322朝向所述第三电容器323充电,比如说将所述第三电容器323两端充至2V。当所述第三电容器323的电压达到2V时,所述延时模块32的所述延时电路321停止从所述第一电容器313和所述第二电容器314获电,而所述电感器 322可以继续为所述第三电容器323供电,以将所述第三电容器323两端的电压维持在2V。当所述第三电容器323两端的电压低于2V时,所述延时模块32的一检测端可以检测到所述第三电容器323的电压低于一预设值,从而所述延时模块32的所述延时电路321重新从所述第一电容器313和所述第二电容器314取电,整个过程不断重复至到所述第一电容器313和所述第二电容器314内的电能被耗尽。
通过所述延时模块32的间歇延时取电,所述第一电容器313和所述第二电容器314的供电时间可以被延长,从而所述射频模块34可以发送更多的数据。
可以理解的是,所述延时模块32的布置仅为举例说明,本领域技术人员应当理解的是,所述延时电路321可以被布置为Buck、Boost或者类似Buck-Boost 等开关电路。
特别需要指出的是,Buck、Boost等电路通常被用来作稳压用途,但是在本实用新型中,被用来作为间歇取电的延时部件。
随着所述第一电容器313和所述第二电容器314的电能被间歇获取并且供应给所述单片机33和所述射频模块34,大约3mS~30mS之后,所述第三电容器 323两端的电压开始显著下降,所述通信单元30处于失电状态,从而所述电子开关重新回到高阻状态。
进一步地,可以理解的是,所述通信单元30的至少部分元件可以被集成封装成为一个集成芯片,从而整个所述自供电无线开关1的尺寸可以被进一步地缩小,甚至是,整个所述通信单元30被集成为一个芯片。另外,集成化设计有利于提高所述自供电无线开关1的可靠性。在本实施例中,所述通信单元30的除了所述第一电容器313、所述第二电容器314、所述电感器322和所述射频模块 34的一天线之外,其他部件皆可以被集成为一个集成芯片。当然可以理解的是,随着集成技术的发展,整个所述通信单元30可以被集成以有利于尺寸的缩小。
值得注意的是,当本实施例中的所述发电单元21产生的一次脉冲的时间宽度小于2mS时,当操作所述发电单元21循环工作一次,以向所述通信电路输入 2次约150微焦的能量时,通过所述脉冲叠加模块35和所述延时模块32的共同作用,将叠加的能量供应给所述射频模块34,以使得所述射频模块34可以以 10mW的输出功率发射信号,所述射频模块34最少可以维持9mS的工作时间。
在上述提供的关于所述通信单元30的实施例中,所述通信单元30在所述发电单元21输入的能量仅有30微焦的情况下也可以正常的工作。进一步地,为了让所述通信单元30的工作更加可靠,将所述射频模块34配置为可发送的字节控制在15个字节以内,因为如果要发送的字节越多,需要消耗的能量越多,因此通信机制可以被适当优化以在较小能耗下发送足够的信息。
特别值得一提的是,所述发电单元21的驱动力的大小是关系到本实用新型能否做得薄的关键,也是能否具有市场价值的关键,所述发电单元21的高度被减薄以后,所述发电单元21的输出能量会相应的有所减少,而为了弥补这一能量的损失,如果仅靠加大所述磁铁2111的体积来增加磁场密度,则会显著增加驱动所需要的力,因此本实用新型在不增加所述磁铁2111体积的情况下,通过控制好所述线圈组212与所述磁组211间的相对运动速度来产生较强的电能,这样,通过优化所述导磁材料的磁导率、所述磁铁2111的磁场密度、所述铁芯2122 的吸合面积、所述铁芯2122的截面积、上下导磁件2112的间距、弹弓装置的弹性数据等参数,从而将所述铁芯2122在磁隙内与上下导磁件2112切换吸合一次的时间控制在5毫秒以内,从而减少需要的驱动的,优选的,在一次操作中,驱动所述发电单元21的所述铁芯2122与与之相吸合的所述导磁件2112之间分离的力为1N-4N之间。
特别指出的是,在电磁感应发电装置中,如果所述磁场扰动所述线圈2121 的速度越快则产生的电能就越大,但是受到自供电无线开关厚度及内部空间的限制,又难以将所述磁场扰动所述线圈2121的速度加快,为了解决这个问题,本实用新型设计了类似于弹弓装置,专门用来增加所述发电单元21的发电效率;通过优化所述导磁材料的磁导率、所述磁铁2111的磁场密度、所述铁芯2122的吸合面积、所述铁芯2122的截面积、上下的所述导磁件2112的间距、所述加速件23的宽度、所述加速件23的厚度以及弹性系数等参数,以使得所述磁组211、线圈组212、加速件23三者的相互作用构成一个弹弓装置,当所述加速件23被驱动的行程大于0.4毫米之后,所述磁组211和所述线圈组212产生高速相对运动,在5毫秒的时间内完成一次磁极切换,就类似于弹弓在达到一定条件后能够迅速弹射从而将负荷运送至更远的距离。
可参考附图23所示,发射的信号包括但是并不限制于引导码、地址码、数据码以及校验码,其中所述引导码可占据1到4个字节,所述地址码可占据1至 4个字节,所述数据码可占据1到4个字节,所述校验码可占据1到4个字节。这些信号可以在所述发电单元21的单次输能后通过所述射频模块34被一次发出,以使得所述自供电无线开关1能够正常工作。
所述射频模块34的发射频率可以被设定在100MHz-10GHz。所述射频模块 34的发射速率可以被设定在30kbps-2Mbps之间,可选地,在100kbps-250kbps 之间,以平衡速度和可靠性。所述射频模块34的发射功率可以被设定在1-10毫瓦。所述射频模块34的发射时间可以小于25mS,比如说小于10mS。所述射频模块34的发送数据的帧数可以被设定为1-10帧。
进一步地,如果所述发电单元21的可供能量为30微焦,可用于支持所述单片机33和所述射频模块34的工作时间为:
30μJ/10mA/2V*0.8=1.2mS,其中10mA为所述单片机33和所述射频模块34 在发射功率为5dB时的示例,2V为所述单片机33和所述射频模块34的工作电压,0.8为所述单片机33和所述射频模块34的电能利用率,可以理解的是,所述单片机33相对于所述射频模块34而言,其消耗的功耗可以被忽略。
如果以250K bpS的通信速率发送无线数据,在1毫秒(其中0.2毫秒的能量作为所述单片机33和所述射频模块34的初始化)的电能供应时间可以使得所述射频模块34发送的数据长度为250bit,可以将15个字节的控制指令发送2次,以提高所述射频模块34的工作可靠性。当然,如果发射的字节数越少,就越节能,重复发射的次数就可以更多,还能以更大的功率发射信号;优选的,所述射频模块最少可以发射4个以上的字节,既保证可靠性,又能具有更远的通信距离。特别需要指出的是,因为所述自发电无线开关1产生的电能是十分短暂的,且要即发即用,对于能量的利用效率非常讲究,因此,如果要发射较多的数据或者以较大的功率发射信号,那么应该尽可能的减少能量的浪费,理想的效果是一旦所述发电单元21产生能量输出至所述通信单元30,所述通信单元30要能即可开始发送信号;但是实际上,所述通信单元30的所述单片机33和所述射频模块 34在上电之后需要初始化之后才能正常工作,初始化是指当电路上电以后,各个单元需要进入相应的准备工作,需要配置各个寄存器的相关参数,因此会需要很长的时间来完成准备工作;本实用新型通过对所述单片机33以及所述射频模块34的启动时间的优化,从而使得所述单片机33以及所述射频模块34的启动时间大幅减少,从而节约能量可以发送更多的数据;优选的,所述通信单元30 的所述单片机33和所述射频模块34的初始化时间,也就是从上电开始到所述射频模块34开始发射高频信号的这段低功耗的准备时间设置为小于35毫秒。
图22示意了根据本实用新型的另一较佳实施例的所述通信单元30,在本实施例中,所述通信单元30具有能量叠加,能发射长编码的特点,并且电路简洁可靠,成本较低。
所述通信单元30包括所述储能模块31、所述延时模块32、所述单片机33、所述射频模块34以及一触发模块36,其中所述储能模块31、所述延时模块32、所述单片机33、所述射频模块34以及所述触发模块36被相互可导通地连接。
所述第一电路311可以包括所述第一二极管3111和所述第二二极管3112,所述第二电路312可以包括所述第三二极管3113和所述第四二极管3114。
所述第一二极管3111的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第二电容器314,以导通所述发电单元21。所述第二二极管3112的一端接地,另一端连接于所述第三二极管3113。所述第三二极管3113的一端连接于所述发电单元21,另一端连接于所述第二电容器314。所述第四二极管3114的一端连接于所述第一二极管3111,另一端接地设置。藉由所述第一二极管3111和所述第二二极管3112形成一个支路导通于所述发电单元21和所述第一电容器313,藉由所述第三二极管3113和所述第四二极管3114形成的另一个支路导通所述发电单元21和所述第一电容器313。
所述延时模块32包括所述延时电路321、所述电感器322以及所述第二电容器323,所述延时电路321、所述电感器322以及所述第二电容器323相互电连接。
所述触发模块36包括一触发二极管361和一维持二极管362,其中所述触发二极管361的一端被可导通地连接于所述发电单元,所述维持二极管362的另一端被可导通地连接于所述维持二极管362,所述维持二极管362的一端连接于所述延时模块32的所述第二电容器323。所述延时模块321的一控制端3211被可导通地连接于所述触发模块36,并且连接位置位于所述触发二极管361和所述维持二极管362之间。
在所述发电单元21受到机械力驱动以产生电能时,所述加速件23形变弯曲的弹性势能和所述磁组、所述铁芯之间的吸附力形成弹弓装置并且产生弹弓效应,在弹弓效应和其他参数的综合设计下,使得所述发电单元21的所述线圈组和所述磁组作高速相对切换运动,在5毫秒之内的时间完成一次机械切换,以产生第一次脉冲。所述第一次脉冲首先经过所述第二电路312的所述第三二极管3121 和所述第四二极管3122,以向所述第一电容器313充电。所述延时模块321的所述控制端3211为处于低电平,因此,所述延时电路321为待机的低功耗状态,没有电能输出,所述第一次脉冲的电能被暂存于所述第一电容器313。
在所述发电单元21被复位,所述加速件23再次发生形变弯曲,所述加速件 23形变弯曲的弹性势能和所述磁组以及所述铁芯之间的吸附力再次形成弹弓效应,在弹弓效应和其他参数的综合设计下,所述发电单元21的所述线圈组和所述磁组作高速相对切换运动,在5毫秒的时间内完成了第二次机械切换,以产生第二次脉冲。所述第二次脉冲通过所述第一电路311的所述第一二极管3111和所述第二二极管3112再次朝向所述第一电容器313充电,所述发电单元21产生的两次电脉冲被汇集或者是叠加于所述第一电容器313中。此时,所述第二次脉冲还通过所述触发模块36的所述触发二极管361朝向所述延时模块32的所述延时电路321的所述控制端3211提供高电平,以使得所述延时电路321被触发启动,从而间歇地自所述第一电容器313取电,并且以100K-10MHZ的频率向所述第二电容器323供电,以在所述第二电容器323的两端获得一稳定的直流电压。
值得注意的是,所述发电单元21因为复位产生的所述第二次脉冲维持时间不会超过2毫秒,因此所述触发二极管361向所述延时电路321的所述控制端 3211提供的高电平时间不会超过2毫秒,如果是这样的话,在所述发电单元21 被复位后,所述第二次脉冲产生又消失后,所述延时电路321就会停止工作,从而无法起到延长供能的效果。
由于所述维持二极管362的存在,所述延时电路321的工作时间能够被延长,而非跟随所述第二次脉冲的消失一同停止工作。详细地说,所述触发模块36的所述维持二极管362的正极连接于所述第二电容器323的正极,所述维持二极管 362的负极连接于所述延时电路321的所述控制端3211。在所述延时模块32的所述延时电路321的所述控制端3211被触发启动后,所述维持二极管362就一直维持所述延时电路321开启,直到所述第一电容器313中的电能被耗尽。值得注意的是,这里的电能耗尽是指所述第一电容器313中的能量低于所述延时电路 321所需要的启动电压,这时,即便是所述第一电容器313中仍然有少量的电能,但是也不足以支持所述延时电路321工作。
根据本实用新型的一个实施例,在所述发电单元21的复位脉冲也就是所述第二次脉冲消失后,在所述延时电路321的作用下仍然能够维持驱动所述负载的所述单片机33和所述射频模块34工作2-30毫秒的时间,极大的提高了能量的利用效率。所指的“第二次脉冲消失后”意思是指在所述发电单元21的所述线圈2121中因感应而产生的瞬间复位脉冲的消失过程,而并非指所述储能模块31 中的电能消失;当所述第二次脉冲消失后,也就是所述线圈2121感应生电的过程结束后,所述延时模块32仍然能从所述储能模块31中取电而维持并延长所述单片机33和所述射频模块34的工作。
在所述第二次脉冲产生时,所述延时电路321的所述控制端3211被所述第二次脉冲触发,从而所述延时电路321开始进行能量延时,在所述第二电容器 323的两端形成稳定的供电电压,存储于所述第二电容器323的电能还通过所述维持二极管362向所述延时电路321的所述控制端3211提供维持电平。通过这样的方式,就算是所述发电单元21提供的所述第二次脉冲消失,但是经过所述触发模块36的作用后,所述延时电路321还可以继续工作,直到将所述第一电容器313内的电能消耗。因此所述单片机33和所述射频模块34获得了来自于所述第一电容器313的更长的供能时间,以发射出更长的无效数据,或者是更大的功率发射信号,又或者是将无线信号尽可能多次重复发送,以增加可靠性。因此,被存储于所述第一电容器313中的能量经过所述延时模块32延时供能时间后供应给所述单片机33和所述射频模块34。
因此,当操作或者是复位操作产生时,所述发电单元21的所述磁组和所述线圈组之间发生相对于运动,使得所述铁芯和两个所述导磁件之间在5毫秒的时间内完成一次切换吸附,比如说所述铁芯自吸附于位于上方的所述导磁件移动至吸附于位于下方的所述导磁件,以产生所述第一次脉冲或者所述第二次脉冲。
值得注意的是,本实施例中的所述储能模块31的所述第一电容器313或者是所述延时模块32的所述第二电容器323可以由多个电容器串联或者是并联而成。
所述单片机33和所述射频模块34可以被一体封装成为一SOC芯片,当然,所述储能模块31、所述延时模块32、所述单片机33、所述射频模块34以及所述触发模块36可以被一体封装成为一SOC芯片。体积较大的所述第一电容器 313、所述第二电容器323以及所述电感器322可以被外置于所述SOC芯片。当然,可以理解的是,随着集成电路技术的提高,所述第一电容器313、所述第二电容器323以及所述电感器322可以被一同封装。本领域技术人员可以根据需求选择封装的方式,但是皆属于本实用新型的保护范围。
进一步地,参考附图13至17所示,根据本实用新型的所述第一实施例的所述自供电开关1的一变形实施例被示意。
不同之处主要在于所述产电装置20的所述导力件22B,所述产电装置20包括所述发电单元21、所述导力件22B、所述加速件23、所述复位元件24以及所述保持件25。
所述导力件22B具有所述第一端部221B和所述第二端部222B,其中所述第二端部222B被连接于所述发电单元21,所述第一端部221B是一自由端部,以接收和传递来自于所述按压单元10的机械能,所述第二端部222B被设置为可转动的。
所述导力件22B可以包括一动力臂223B和一阻力臂224B,其中所述动力臂 223B被连接于所述阻力臂224B并且所述导力件22B的支点位于所述动力臂 223B和所述阻力臂224B之间。所述导力件22B的所述动力臂223B和所述阻力臂224B之间的长度能够根据需求被设置以供设置合适的所述自供电无线开关1 的行程。
基于本实施方式的揭露,所述自供电无线开关1可以被做的更薄。详细地说,所述自供电开关1形成一个操作区域S,在这个区域需要为所述导力件22B预留行程空间,比如说所述发电单元21被设置在所述操作区域S,那么整个所述自供电无线开关1的厚度不易被减薄,所述发电单元21被设置在所述导力件22对应的所述操作区域S之外。可以理解的是,所述导力件22B的行程如果可以被缩短,所述发电单元21的厚度如果可以被减薄,那么所述自供电无线开关1可以被减薄。
实际上,就目前的技术而言,所述自供电无线开关1的用于驱动所述发电单元21的所述加速件23的驱动行程大约为2毫米,所述操作区域S的行程需要至少5毫米才能够驱动所述发电单元21,这限制了所述自供电无线开关1的减薄。而在本实施例中,所述自供电无线开关1的行程可以自目前的5毫米被减少至 2.5毫米之内。
具体地说,所述导力件22B被设置为一个杠杆型结构。所述导力件22B包括所述动力臂223B和所述阻力臂224B,在所述动力臂223B和所述阻力臂224B 可绕所述支点转动。
当所述动力臂223B被实施按压操作时,所述动力臂223B下行,所述支点发生转动,所述阻力臂224B向上抬起,所述阻力臂224B联动所述保持件25,所述保持件25驱动所述加速件23发生形变弯曲,从而驱动所述发电单元21的所述线圈组212和所述磁组211作高速相对切换运动,在5毫秒的时间内完成一次机械切换。
在本实施例中,所述产电装置20进一步包括一固定器26,其中所述固定器 26用于固定所述导力件22B于所述壳体40的所述下盖42,以使得所述导力件 22B被可转动地安装于所述下盖42。换句话说,所述导力件22B能够转动的同时保持和所述下盖42的连接,不会和所述下盖42分离。所述复位元件24复位的力以及所述按键11按压的力使得所述导力件22B能够在小于24度的角度内发生偏转,从而使得所述自供电无线开关1的厚度能够被减薄。
本实施中的一个特征是采用了反向的所述导力件22B,所述导力件22B的所述动力臂223B和所述阻力臂224B的运动方向相反,从而在较小的行程空间内和较薄的体型下能够驱动发电单元21工作,同时,能够较为容易的调整驱动所述发电单元21的力的大小。另外,调整所述导力件22B的所述动力臂223B和所述阻力臂224B的长度的比值,可以使得操作所述自供电无线开关1的力度更轻,适用性更好。
优选的,反向的所述导力件22B的所述第一端部221B的按压行程被设置成小于3毫米。
本实施例中,为了提高发电的效率以及在所述发电单元21按压和复位操作时两次产生能量的均衡性,所述复位元件24不直接作用于所述加速件23,而是直接作用于所述导力件22B,再通过所述导力件22B间接的作用于所述加速件 23。
根据本实用新型的揭示,在一些实施例中,所述导力件22B可以以中间镂空的方式而环设在所述发电单元21的周围;所述导力件22B可以被设置成任意形状,所述保持件25可以设置成任意形状。所述发电单元21的所述线圈组212 和所述磁组211发生高速切换动作,在5毫秒的时间内完成一次机械切换而产生的能量被输送至所述通信单元30已完成一次通信任务。
进一步地,参考附图7至11B所示,是根据本实用新型的所述自供电无线开关1的所述产电装置20A的另一种实施方式被示意。所述自供电无线开关1的厚度尺寸h还是可以保持在不超过12.5毫米、11毫米、10毫米甚至是7毫米。在所述自供电无线开关1被减薄后,所述产电装置20A的产电能力可以不下降或者是升高,当然,就算所述产电装置20A的产电能力下降,通过上述的对于所述通信单元30的设计,所述通信单元30也可以正常工作。
所述自供电无线开关1包括所述按压单元10、所述产电装置20A、所述通信单元30以及所述壳体40,其中所述壳体40包括所述上盖41、所述下盖42并且在所述上盖41和所述下盖42之间形成有一个安装腔400,所述产电装置20A和所述通信单元30被安装于所述壳体40的所述安装腔400。
所述产电装置20A包括至少一个发电单元21A、一导力件22A以及一复位元件24A,所述发电单元21A是一压电式发电部件。所述导力件22A用于传递来自于所述按压单元10的动能至所述发电单元21A,所述复位元件24A能够复位所述导力件22A,以再次传递机械至所述发电单元21A以发电。
所述发电单元21A不需要依靠多次振动发电,而是在所述导力件22A的作用下,可以在一个操作动作和一个复位动作中实现一次循环运动产生两次电能脉冲。
详细地说,在本实施例中,所述产电装置20A的所述发电单元21A的数目被布置为两个,从而可以在一次操作中产生双倍的电能。由于所述产电装置20A 的产电能力增强,因此所述产电装置20A的尺寸,特别是厚度尺寸可以被降低。当然可以理解的是,参考附图11所示,在本实用新型的另一个实施例中,所述产电装置20A的所述发电单元21A也可以被布置为一个。
两个所述发电单元21A可以被安装于所述导力件22A,并且可以基于所述按压单元10传递的机械能,在所述导力件22A的传递下被分别驱动。
所述导力件22A可以包括两个导力臂221A,在两个所述导力臂221A之间形成一个容纳空间2210A。一个所述发电单元21A被连接于一个所述导力臂 221A,另一个所述发电单元21A被连接于另一个所述导力臂221A并且两个所述发电单元21A分别位于所述容纳空间2210A。
所述产电装置20A进一步包括一固定件26A,其中所述固定件26A位于两个所述发电单元21A之间,并且分别连接于所述发电单元21A。对于所述发电单元21A而言,一个所述发电单元21A的一侧连接于一个所述导力臂221A,另一侧连接于所述固定件26A。另一个所述发电单元21A的一侧连接于另一个所述导力臂221A,另一侧连接于所述固定件26A。两个所述发电单元21A分别位于所述固定件26A的两侧。所述固定件26A对于两个所述发电单元21A起到固定作用,以使得所述导力件22A传递机械能至所述发电单元21A时,所述发电单元21A可以被固定在所述导力臂221A和所述固定件26A之间上下运动,以产生电能。
所述固定件26A可以被制成任意形状,又或者可以由所述上盖41或者所述下盖42的某一处结构来实施所述固定件26A的作用,因此,所述固定件26A的描述是为了更清晰的揭示本实用新型,其本质作用是固定所述压电陶瓷的一端,只要能将所述压电陶瓷固定于所述下盖41或者所述壳体40的其它部分使之能够被操作发电即可。
所述导力件22A具有至少一导力面,每一个所述导力臂221A形成有一个所述导力面,所述导力面朝向所述按压单元10。所述导力面的任意位置接收到机械能,机械能能够被传递至所述发电单元21A。
进一步地,每一个所述导力臂221A在端部分别延伸形成至少一个联动臂 222A,在本实施例中,一个所述导力臂221A在两端分别形成所述联动臂222A,两个所述导力臂221A对应的所述联动臂222A相互连接,藉由所述联动臂222A,两个所述导力臂221A可以联动,比如说当所述按压单元10传递的机械能被传递至任何一个所述导力臂221A时,藉由所述联动臂222A,机械能可以从一个所述导力臂221A被传递至另一个所述导力臂221A。
相邻的所述联动臂222A被可转动地连接,比如说轴连接。所述导力件22A 可以被可活动地安装于所述壳体40的所述下盖42,以使得所述导力件22A在接收到来自于所述按压单元10的机械能后,随着自身的运动带动所述发电单元21A 运动,以将机械能传递至所述发电单元21A。所述导力件22A可以被轴连接于所述壳体40的所述下盖42。
所述按压单元10将机械能传递至一个所述导力件22A,所述导力件22A运动以带动所述发电单元21A运动,以传递机械能至所述发电单元21A,同时所述导力件22A通过所述联动臂222A将机械能传递至另一个所述导力件22A,以使得另一个所述发电单元21A可以运动以产电。
两个所述导力件22A分别以和所述壳体40的所述下盖42的连接处为支点摆动,呈蝶形运动。
所述导力件22A可活动的连接于所述壳体40,包括可枢转的,或者可摆动的,又或者可上下滑动的连接于所述壳体40,并联动所述压电陶瓷发电。
所述导力件22A的具体结构形式不限,例如还可以设置成圆状、凸柱状、片状、条状,其主要作用可以有两点,第一点、将所述按压单元10的驱动力传导至所述发电单元21;第二点、平衡的搜集所述按压单元10各个位置的力,使得所述按压单元10各个位置的力都能保持相同的行程的传导至所述发电单元21。
所述固定件26A可以被固定安装于所述壳体40的所述下盖42,并且每个所述发电单元21A被固定安装于所述固定器。当所述导力件22A摆动时,所述发电单元21A连接于所述导力件22A的所述导力臂221A的一侧随着所述导力件 22A摆动,以产生电能。
进一步地,所述产电装置20A包括一保持件25A,其中所述保持件25A保持所述发电单元21A和所述导力件22A之间的连接,并且可以让所述发电单元 21A被所述导力件22A带动以摆动。所述保持件25A可以被实施为一凹槽,所述凹槽形成于所述导力件22A的侧部,从而所述发电单元21A可以被插接或者是夹持于所述导力件22A。所述保持件25A可以被设置于所述导力件22A,比如说一体成型于所述导力件22A,比如说被独立安装于所述导力件22A。
在本实施例中,通过压电式的所述发电单元21A的上下运动来产生电能。所述发电单元21A位于所述固定件26A和所述导力件22A之间,所述发电单元21A 的运动状态受限于所述固定件26A和所述导力件22A。
值得注意的是,所述发电单元21A被预推设置,以使得所述发电单元21A 在运动过程中可以获得更大的行程,这种设计也有利于所述发电单元21A的小型化设计,进一步有利于所述自供电无线开关1的小型化设计。
详细地说,所述发电单元21A具有一静止状态和一运动状态,当所述导力件 22A没有传递来自于所述按压单元10的机械能或者是来自于所述按压单元10的机械能较小时,所述发电单元21A处于所述静止状态,当所述导力件22A传递所述按压单元10的机械能超过一定的范围,所述发电单元21A被所述导力件22A 带动以摆动时,所述发电单元21A处于所述运动状态。
当所述发电单元21A处于所述静止状态时,所述发电单元21A被预先推动以产生变形,比如说朝上推动以弯曲,或者是被朝外推动以弯曲。当所述按压单元10被朝下按压或者说是被朝内按压时,所述发电单元21A被所述导力件22A 带动以朝下运动,相对于所述发电单元21A没有被预推而处于一个水平位置时,所述发电单元21A拥有了更大的摆动幅度,从而可以产生更大的能量。
可着重参考附图11A和11B所示,所述发电单元21A分别处于所述静止状态和所述运动状态。
处于所述静止状态的所述发电单元21A可以通过所述复位元件24A被预推。所述复位元件24A一方面可以预推所述发电单元21A,另一方面可以复位所述发电单元21A,比如说可以被安装于所述导力件22A以复位所述导力件22A,从而使得所述发电单元21A回到初始状态。
所述复位元件24A设置于所述壳体40与所述导力件22A之间,使得所述复位元件24A复位时的力能够作用于所述压电陶瓷,当然,所述复位元件24A复位时的力能够通过所述导力件22A间接的作用于所述压电陶瓷;
当然,所述复位元件24A还可以设置于所述壳体40与所述压电陶瓷之间,具体视需要而定。
所述复位元件24A可以但是并不限制于被实施为复位弹簧,复位磁铁2111 等复位机构。当所述复位元件24A是复位弹簧时,可以是扭簧、双扭簧、圆弹簧、锅仔片、磷铜片、弹片中的一种。当所述复位元件24A是复位磁铁2111时,可以包括两个极性相异的复位磁铁2111,其中一个所述复位磁铁2111被安装于所述导力件22A,另一个所述复位磁铁2111可以被安装于所述壳体40的所述下盖42,当所述按压单元10驱动所述导力件22A运动后,两个所述复位磁铁2111 分开,当所述导力件22A受到的机械能减弱时,两个所述复位磁铁2111利用异性磁铁2111相吸的原理相互靠拢,以使得所述导力件22A复位到原先的位置。
在本实施例中,以所述复位元件24A为一个复位弹簧为例进行说明。详细地说,所述复位元件24A具有一第一连接端241A、一第二连接端242A以及一安装端243A,其中所述安装端243A位于所述第一连接端241A和所述第二连接端 242A之间,所述复位元件24A的所述第一连接端241A被连接于一个所述导力件22A,所述复位元件24A的所述第二连接端242A被连接于另一个所述导力件 22A。所述安装端243A被连接于所述壳体40的所述下盖42。由于所述复位元件24A具有一定的弹性,所述第一连接端241A和所述第二连接端242A可以在外力作用下摆动并且自动回到原先的位置,所述第一连接端241A和所述第二连接端242A可以跟随所述导力件22A运动并且带动所述导力件22A复位。
可以理解的是,在本实施例中,以所述导力件22A的数目是两个为例进行说明,所述导力件22A也可以是一个或者是多个,此时所述复位元件24A的安装位置可以相应地进行改变。
在本实施例中,藉由所述复位元件24A预推所述发电单元21A,比如说通过所述复位元件24A的所述第一连接端241A和所述第二连接端242A朝上推动两个所述导力件22A,从而朝上预推所述发电单元21A。
当所述导力件22A接收到来自于所述按压单元10的机械能后,所述导力件 22A朝下运动并且带动所述发电单元21A摆动以产生电能,所述发电单元21A 自所述静止状态变为所述运动状态。当所述复位元件24A带动所述导力件22A 复位之后,所述发电单元21A被带动以再次产电,然后回到所述静止状态。
更详细地说,由于所述发电单元21A被预推,当所述发电单元21A从所述静止状态变为所述运动状态之后,可产生电压超过10V,存在时间超过50毫秒的第一脉冲电能。复位之后所述发电单元21A再产生一个极性相反的第二脉冲电能。由于所述发电单元21A能够被预推,所述发电单元21A的摆动幅度可以有1-6毫米,比如说1-3毫米,以产生更大的电能。
可以理解的是,所述发电单元21A也可以不被预推,当所述发电单元21A 处于所述静止状态时,所述发电单元21A处于一个平坦状态。预推设计有利于增大所述发电单元21A的摆动幅度以获得更大的电能。
值得注意的是,在本实施例中,所述发电单元21A的数目是两个,所述导力件22A的数目是两个,在较小的运动行程中整个所述自供电无线开关1可以产生较强的电能,以使得所述自供电无线开关1可以用于支持需要较高发射功率的所述射频模块工作。另外,蝶形设计的所述导力件22A具有较高的电能转换效率,所述按压单元10的按压行程为1毫米时就可以产生驱动所述射频模块的能量,并且只需要一次按压,而非多次来回按压,因此工作时噪音较低。
目前的按压式发电装置一般的按压形成为4-6毫米,本实施例提供的所述自供电无线开关1有利于其在静音和无源领域的应用。
值得注意的是,上述的所述通信单元30的各个实施例可被应用于压电式的所述自供电无线开关1中,所述通信单元30通过能量延时或者是能量叠加等方式使得所述自供电无线开关1可以在所述发电单元21A的厚度减薄,产电能量下降的情况下仍然可以正常工作。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型提供了所述自供电无线开关1的信号产生方法,其特征在于,包括如下步骤:
在单次操作过程中所述自供电无线开关1的所述发电单元20(20A)分别产生第一次脉冲电能和第二次脉冲电能,其中所述自供电无线开关1的厚度尺寸不大于12.5毫米;和
供应第一次脉冲电能和第二次脉冲电能给所述通信单元30以产生信号。
根据本实用新型的一个实施例,第一次脉冲电能和第二次脉冲电能被分别供应给所述通信单元30以产生至少两次信号,并且第一次脉冲电能和第二次脉冲电能的使用时间藉由所述延时模块32被延长。
根据本实用新型的一个实施例,所述供应步骤包括如下步骤:
藉由所述延时模块32自所述第一电容器313间歇地获取第一次脉冲电能的方式向所述单片机33和所述射频模块34供应电能,其中所述射频模块34发送一次信号;和
藉由所述延时模块32自所述第一电容器313间歇地获取第二次脉冲电能的方式向所述单片机33和所述射频模块34供应电能,其中所述射频模块34再次发送信号。
根据本实用新型的一个实施例,在所述供应步骤中,藉由所述延时模块32 自所述第一电容器313间歇地为所述第二电容器314取电,所述第二电容器314 以稳定电压为所述单片机33和所述射频模块34供能。
根据本实用新型的一个实施例,在所述供应步骤中,供应叠加第一次脉冲电能和第二次脉冲电能至所述通信单元30。
根据本实用新型的一个实施例,在所述供应步骤中,叠加的第一次脉冲电能和第二次脉冲电能通过所述延时模块32被供应时间延长地供应给所述通信单元 30的所述单片机33和所述射频模块34。
根据本实用新型的一个实施例,所述供应步骤包括如下步骤:
分别存储第一次脉冲和第二次脉冲于所述第一电容器313;
藉由因第二次脉冲电能被存储于所述第一电容器313而升高所述第一电容器313的电压触发在所述第一电容器313和所述射频模块34之间起到传递作用的所述单片机33工作;以及
藉由所述单片机33自所述第一电容器313为所述射频模块34供应叠加的第一次脉冲电能和第二次脉冲电能。
根据本实用新型的一个实施例,所述供应步骤包括如下步骤:
存储第一次脉冲电能于所述第一电容器313;
藉由存储第二次脉冲电能于所述第一电容器313触发所述延时模块;以及
藉由所述延时模块32间歇地从所述第一电容器313获取叠加的第一次脉冲电能和第二次脉冲电能以为所述单片机33和所述射频模块34供电。
根据本实用新型的一个实施例,所述供应步骤包括如下步骤:
分别存储第一次脉冲电能和第二次脉冲电能于第一电容器313和第二电容器;
藉由第二次脉冲电能存储于所述第二电容器314触发所述延时模块32;以及
藉由所述延时模块32同时间歇地从所述第一电容器313和所述第二电容器 314取电以获得叠加的第一次脉冲电能和第二次脉冲电能以为所述单片机33和所述射频模块34供电。
根据本实用新型的一个实施例,在所述供应步骤中,藉由所述延时模块32 自所述第一电容器313和所述第二电容器314间歇地为所述第三电容器323取电,所述第三电容器323以稳定电压为所述单片机33和所述射频模块34供能。
根据本实用新型的一个实施例,在上述方法中,通过一厚度尺寸不超过7毫米的所述发电单元21(21A)产生电能以驱动所述射频模块34发生信号。
根据本实用新型的一个实施例,在上述方法中,所述发电单元21(21A)的数目是两个,在一次操作过程中通过驱动两个所述发电单元21(21A)为所述射频模块34供电。
根据本实用新型的一个实施例,所述发电单元21(21A)是一压电式发电机。
根据本实用新型的一个实施例,所述产生电能步骤包括如下步骤:
基于一操作动作驱动所述导力件22(22A)以驱动所述发电单元21(21A)产生第一次脉冲电能,在这个过程中所述复位元件被驱动;和
藉由被驱动的所述复位元件的自动复位驱动所述发电单元21(21A)再次产电以产生第二次脉冲电能,其中所述自供电无线开关1的厚度不超过12.5毫米。
根据本实用新型的一个实施例,所述驱动所述导力件22(22A)步骤包括如下步骤:
基于一操作动作藉由驱动一个所述导力件22(22A)以驱动一个所述发电单元21(21A);和
藉由所述导力件22(22A)联动另一个所述导力件22(22A)以驱动另一个所述发电单元21(21A),以产生第一次脉冲电能。
根据本实用新型的一个实施例,所述信号产生方法在所述产生电能步骤之间进一步包括一预推步骤:
朝一方向推动所述发电单元21(21A)至所述发电单元21(21A)形变,其中在所述产生电能步骤中,所述发电单元21(21A)被驱动至朝向和预推方向相反的方向以产电。
根据本实用新型的一个实施例,所述导力件22(22A)的摆动幅度小于24度。
根据本实用新型的一个实施例,所述发电单元21(21A)产生的一次脉冲电能小于200微焦并且不小于30微焦。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的单次发送字节被控制在 15个字节内。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的发射频率为 100MHz-10GHz。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的发射速率被设定在 30kbps-2Mbps。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的发射功率被设定在1-10 毫瓦。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的发射时间不大于25mS。
根据本实用新型的一个实施例,所述通信单元30的发送数据帧数被设定为 1-10帧。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型,在本实用新型的构思内,上述的实施例可以根据需求被组合。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (38)

1.一自供电无线开关,其特征在于,包括
一壳体,其中所述壳体包括一上盖、一下盖以及一防护盖,所述防护盖位于所述上盖和所述下盖之间;
一按压单元;
一产电装置,其中所述产电装置包括至少一导力件和至少一发电单元;以及
一通信单元,其中所述按压单元、所述产电装置以及所述通信单元被分别安装于所述壳体,其中所述产电装置和所述通信单元被安装于所述防护盖和所述下盖之间,所述通信单元被可供电地连接于所述发电单元以产生信号,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件被可驱动地连接于所述按压单元并且被可转动地连接于所述壳体,以传递来自于所述按压单元的机械能经过所述导力件至所述发电单元,其中在所述按压单元被一次操作后,所述导力件被驱动以发生小于24度的往复偏转,所述产电装置的所述发电单元被驱动先后产生第一次脉冲电能或反向的第二次脉冲电能以为所述通信单元供能,其中所述发电单元包括一线圈组和一磁组,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述按压单元以驱动所述线圈和所述磁组相对抵接运动,从而利用电磁感应原理产生电能,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换,并且切换时间被控制在5毫秒之内。
2.根据权利要求1所述的自供电无线开关,其中所述按压单元包括一按键和一驱动组件,其中所述按键被可活动地安装于所述壳体的所述上盖,所述驱动组件被可驱动地连接于所述按键并且所述导力件被可驱动地连接于所述驱动组件,其中所述驱动组件包括至少一驱动孔和一驱动件,在所述按键被驱动,所述按键的至少部分通过所述驱动孔驱动所述驱动件,所述驱动件驱动所述导力件,所述导力件被驱动以产生小于24度的偏转,从而驱动所述发电单元产电。
3.根据权利要求2所述的自供电无线开关,其中所述产电装置进一步包括一加速件和一保持件,其中所述加速件被连接于所述导力件,所述加速件具有弹性并且被配置为稳定所述发电单元的输出于一个预设范围,其中所述保持件被设置于所述导力件并且被配置为带动所述加速件上下运动,藉由所述保持件机械能自所述导力件被传递至所述加速件,然后传递至所述发电单元,其中所述产电装置的所述加速件的结构选自组合Y形、T形、口形、S形、∏形、∑形、∩形、┣形、I形中的一种,所述导力件和所述发电单元分别被布置于所述加速件两端并且所述产电装置被配置为具有弹弓效应,以使得所述发电单元的发电效率被增强。
4.根据权利要求3所述的自供电无线开关,其中当驱动所述加速件时,所述铁芯和与之相吸合的所述导磁件之间分离的作用力范围为1N-4N。
5.根据权利要求2所述的自供电无线开关,其中所述防护盖的至少部分被设置为透光的,所述自供电无线开关进一步包括至少一指示灯,其中所述指示灯被可导通地连接于所述发电单元,所述指示灯被供电以点亮后,发出的光线透过所述防护盖被传递至所述按键。
6.根据权利要求4所述的自供电无线开关,其中所述发电单元的所述线圈组的所述铁芯的厚度小于1.6毫米,宽度小于10毫米,两个所述导磁件之间的间隙小于3毫米,所述磁组的所述磁铁的体积小于95立方毫米。
7.根据权利要求1所述的自供电无线开关,其中所述按压单元包括至少一按键、一驱动组件以及一检测组件,其中所述按键被可活动地安装于所述壳体的所述上盖,所述驱动组件被可驱动地连接于所述按键,所述发电单元被可驱动地连接于所述驱动组件,其中所述检测组件被可驱动地连接于所述按键,在所述按键被驱动,所述驱动组件驱动所述发电单元产电,所述检测组件被驱动以发送一信号。
8.根据权利要求2所述的自供电无线开关,其中所述防护盖位于所述上盖和所述下盖形成一个安装腔,所述防护盖被覆盖于所述下盖,并且所述防护盖的外周沿被贴合于所述下盖,以阻止水分和灰尘进入到所述防护盖和所述下盖之间,
所述按压单元的所述按键可以透过所述上盖和所述防护盖来分别驱动或者同时驱动所述产电装置产电。
9.根据权利要求1所述的自供电无线开关,其中所述产电装置包括一发电单元、一导力件、一加速件以及一复位元件,其中所述导力件被可驱动地连接于所述按压单元以传递来自于所述按压单元的机械能至所述发电单元,所述发电单元被可驱动地连接于所述复位元件,其中所述加速件被设置于所述导力件并且藉由所述加速件机械能自所述导力件传递至所述发电单元,所述加速件具有弹性并且用于稳定所述发电单元的输出能量在一个预设范围,在所述按压单元被一次操作后,所述发电单元被所述按压单元藉由所述导力件驱动以产生至少一次脉冲,然后所述发电单元被所述复位元件驱动以再次产生脉冲,其中所述导力件被所述复位元件驱动以产生小于24度的偏转并且传递机械能至所述加速件以驱动所述发电单元。
10.根据权利要求1所述的自供电无线开关,其中所述通信单元包括一单片机和一射频模块,其中所述单片机和所述射频模块分别被可导通地连接于所述产电装置,并且所述单片机和所述射频模块的初始化时间小于35毫秒。
11.一自供电无线开关的驱动装置,其特征在于,包括:
一按键;
一导力件;以及
一发电单元,其中所述导力件被可驱动地连接于所述按键,所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件具有相互连接的一动力臂和一阻力臂,在所述按键被按压之后,所述导力件被驱动以围绕支点产生小于24度的偏转,所述动力臂被下压,所述阻力臂被抬起,所述发电单元的一磁组和一线圈组被驱动以产生相对运动以产电,所述驱动装置进一步包括一加速件,其中所述加速件位于所述导力件和所述发电单元之间,当所述导力件传递的作用力作用于所述加速件时,所述加速件预先发生形变弯曲,在所述加速件的形变弯曲幅度大于0.4毫米时触发所述磁组和所述线圈组做相对运动以产电。
12.根据权利要求11所述的自供电无线开关的驱动装置,其中当所述按键被按压之后,所述导力件被偏转时,所述动力臂被下压,所述阻力臂被抬起。
13.根据权利要求11所述的驱动装置,进一步包括一复位元件,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述复位元件,所述复位元件产生作用力被传递至所述导力件,然后被传递至所述发电单元以驱动所述发电单元。
14.根据权利要求11所述的驱动装置,其中所述发电单元的所述线圈组和所述磁组在5-12毫秒的时间内完成一次相对机械运动。
15.根据权利要求11所述的驱动装置,其中所述导力件被环绕所述发电单元设置。
16.根据权利要求11所述的驱动装置,其中所述产电装置的所述加速件的结构选自组合Y形、T形、口形、S形、∏形、∑形、∩形、┣形、I形中的一种,所述导力件和所述发电单元分别被布置于所述加速件两端并且所述发电单元与所述加速件被配置为具有弹弓效应,以使得所述发电单元的发电效率被增强。
17.一脉冲延时供电装置,其特征在于,包括:
一加速件;
一发电单元;以及
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一延时模块以及一负载模块,其中所述发电单元、所述储能模块、所述延时模块以及所述负载模块被相互可导通地连接,所述发电单元被配置为通过所述储能模块和所述延时模块为所述负载模块提供不超过30毫秒的能量供应,其中所述发电单元包括一线圈组和一磁组,在所述加速件被操作以形变超过0.4毫米时,所述线圈组和所述磁组被触发以发生相对运动并且在小于5毫秒的时间内完成一次磁极切换动作和在产生一次感生电脉冲,所述电脉冲被存储于所述储能模块,通过所述延时模块以小于10MHZ的开关频率间歇地从所述储能模块取电,从而延长所述储能模块向所述负载的供能时间。
18.根据权利要求17所述的脉冲延时供电装置,其中所述延时模块具有一控制端,在所述延时模块的所述控制端处于高电平时,所述延时模块开始工作,在所述延时模块的所述控制端处于低电平时,所述延时模块处于待机状态,进一步包括一脉冲叠加模块,其中所述脉冲叠加模块被分别电连接于所述发电单元和所述延时模块,在所述发电单元发电以产生第一次脉冲时,所述延时模块处于待机状态,在所述发电单元发电以产生第二次脉冲时,所述脉冲叠加模块触发所述延时模块的所述控制端,使得所述延时模块工作,以为所述负载模块提供延时的电能。
19.根据权利要求17所述的脉冲延时供电装置,其中所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,所述第一电路和所述第二电路分别导通所述第一电容器和所述发电单元,以使得所述发电单元产生的第一次脉冲和第二次脉冲分别通过所述第一电路和所述第二电路被传递至所述第一电容器,其中在所述发电单元产生电能时,所述第一电容器两端的电压被控制为小于8V,以保护电路。
20.一自供电无线开关的控制装置,其特征在于,包括:
一发电单元;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一脉冲叠加模块、一单片机以及一射频模块,所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,其中所述第一电路和所述第二电路分别导通所述发电单元和所述第一电容器,在所述发电单元被操作以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述储能模块中的所述第一电路向所述第一电容器充电,电能被暂存于所述第一电容器,同时所述单片机处于待机状态,所述射频模块不工作,在所述发电单元被复位以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述储能模块中的所述第二电路向所述第一电容器再次充电,所述脉冲叠加模块检测到所述第二次脉冲并且触发所述单片机工作,以为所述射频模块供能。
21.根据权利要求20所述的控制装置,其中所述发电单元选自电磁感应式发电装置、磁致伸缩式发电装置、压电陶瓷式发电装置中的至少一种。
22.根据权利要求20所述的控制装置,其中所述射频模块被电源可控地连接于所述单片机。
23.根据权利要求20所述的控制装置,其中所述脉冲叠加模块、所述单片机以及所述射频模块被一体封装为一个SOC(System-on-a-Chip)芯片,其中所述SOC芯片在所述第一次脉冲供应时处于待机状态,在所述第二次脉冲供应下处于工作状态。
24.一自供电无线开关,其特征在于,包括:
一发电单元,其中所述发电单元包括一磁组和一线圈组,所述线圈组被设置为可相对于所述磁组运动以产生电能,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一脉冲叠加模块、一延时模块、一单片机以及一射频模块,其中所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,所述通信单元的所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,所述储能模块包括一第一电路、一第二电路、一第一电容器以及一第二电容器,所述第一电路被配置为导通所述发电单元和所述第二电容器,所述第二电路被配置为导通所述发电单元和所述第一电容器,在所述发电单元的所述铁芯和两个所述导磁件在5毫秒之内完成一次切换吸附以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第二电路被传递以存储至所述第一电容器,所述脉冲叠加模块处于高阻状态,在所述发电单元被操作以驱动所述铁芯和两个所述导磁件在5毫秒之内再次完成一次切换吸附以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第一电路被传递以存储至所述第二电容器并且为所述延时模块供电,所述延时模块为所述单片机和所述射频模块提供延时电能,所述射频模块以不超过10毫瓦的功率发射至少4个字节,其中所述脉冲叠加模块被触发工作,存储于所述第一电容器的电能通过所述脉冲叠加模块向所述延时模块供电,以接力的方式通过所述延时模块为所述单片机和所述射频模块供能。
25.根据权利要求24所述的自供电无线开关,其中所述脉冲叠加模块被所述单片机触发导通,或者是所述脉冲叠加模块被所述延时模块触发导通,以使得预先存储在于所述第一电容器的脉冲电能在设定时刻为接力的方式为所述延时模块供电。
26.根据权利要求24所述的自供电无线开关,其中所述发电单元的所述铁芯和所述导磁件之间的分离所需的作用力范围为1N-4N。
27.根据权利要求24所述的自供电无线开关,其中所述储能模块、所述脉冲叠加模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被一体封装为SOC芯片,所述第一电容器和所述第二电容器被设置于所述SOC芯片的外部。
28.一自供电无线开关,其特征在于,包括:
一发电单元;和
一通信单元,其中所述通信单元包括一储能模块、一触发模块、一延时模块、一单片机以及一射频模块,其中所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,所述通信单元的所述储能模块、所述触发模块、所述延时模块、所述单片机以及所述射频模块被相互电连接,其中所述储能模块包括一第一电路、一第二电路以及一第一电容器,所述第一电路和所述第二电路分别导通所述发电单元和所述第一电容器,其中在所述发电单元被驱动以产生第一次脉冲,所述第一次脉冲通过所述第二电路被传递以存储至所述第一电容器,在所述发电单元被复位以产生第二次脉冲,所述第二次脉冲通过所述第一电路被传递以存储至所述第一电容器并且和所述第一次脉冲叠加,所述第二次脉冲通过所述触发模块触发所述延时模块,所述延时模块被启动以向所述单片机和所述射频模块输出延时电能,其中所述触发模块被配置为维持提供来自于所述第一电容器的电能至所述延时模块至能量耗尽。
29.根据权利要求28所述的自供电无线开关,其中所述触发模块包括一触发二极管和一维持二极管,所述触发二极管的一端连接于所述发电单元,另一端连接于所述维持二极管,所述维持二极管的一端连接于所述延时模块,其中所述延时模块包括一延时电路、一电感器以及一第二电容器,所述延时电路、所述电感器以及所述第二电容器,所述延时电路被配置为自所述第一电容器为所述第二电容器取电,其中在所述第二次脉冲消失后,通过所述触发模块的一维持二极管自所述延时模块的一第二电容器取电以保持所述延时模块的一延时电路自所述第一电容器取电至所述第二电容器,从而延长所述单片机和所述射频模块的工作时间。
30.根据权利要求28所述的自供电无线开关,其中所述发电单元包括一磁组和一线圈组,藉由所述磁组和所述线圈组的相对运动产电,其中所述线圈组包括一线圈和一铁芯,其中所述线圈被缠绕于所述铁芯,所述磁组包括一磁铁和上下两个导磁件,其中所述线圈组的所述铁芯被可驱动地在吸附于位于上方的所述导磁件和吸附于位于下方的所述导磁件之间切换,并且切换时间被控制在5毫秒之内。
31.一自供电无线开关的产电装置,其特征在于,包括:
一发电单元;
一导力件;
一复位元件;以及
一壳体,其中所述发电单元被设置于所述壳体,其中所述发电单元被可驱动地连接于所述导力件,所述导力件被可活动地设置于所述壳体,所述复位元件被设置于所述壳体和所述导力件之间并且被配置为可复位所述发电单元,在所述导力件被驱动后,所述导力件联动所述发电单元以产生小于24度的弯曲形变角度,以产生第一次脉冲,同时所述复位元件被压缩以积蓄弹性势能,随后所述复位元件释放弹性势能以复位所述导力件,以驱动所述发电单元朝向相反的方向产生小于24度的弯曲形变角度,以产生第二次脉冲。
32.根据权利要求31所述的产电装置,其中在所述发电单元被驱动之间,所述发电单元被所述复位元件朝向一个方向预推一段行程,从而使得所述发电单元在被按压时具有更大的发电行程而产生更多的电能。
33.根据权利要求31所述的产电装置,其中所述发电单元是一压电陶瓷发电元件或者一电磁感应发电元件。
34.根据权利要求31所述的产电装置,其中所述发电单元呈蝶形设置。
35.一压电陶瓷式自供电无线开关,其特征在于,包括:
一按压单元;
一发电单元;
一通信单元,其中所述通信单元包括相互电连接的一储能模块、一脉冲叠加模块、一单片机以及一射频模块;以及
一壳体,其中所述发电单元被设置于所述壳体并且被可驱动地连接于所述按压单元,所述发电单元被可供电地连接于所述通信单元,在所述按压单元被按压以驱动所述发电单元,所述发电单元弯曲形变以产生第一次脉冲,然后所述发电单元自弯曲形变恢复至初始状态,以产生第二次脉冲,其中所述第一次脉冲被输送至所述通信单元的所述储能模块以被存储,此时,所述单片机处于待机状态,当所述第二次脉冲被输送至所述通信单元的所述储能模块以被存储,所述脉冲叠加模块触发所述单片机和所述射频模块工作以发射信号。
36.根据权利要求35所述的压电陶瓷式自供电无线开关,其中所述单片机的一个I/O接口为所述射频模块提供受控制的电源,当所述脉冲叠加电路触发所述单片机工作时,所述单片机导通所述射频模块的供电回路。
37.根据权利要求35所述的压电陶瓷式自供电无线开关,其中当所述第一次脉冲和所述第二次脉冲经过所述脉冲叠加模块叠加后向所述射频模块供电时,所述射频模块发射一次信号的时间不超过1.8毫秒。
38.根据权利要求35所述的压电陶瓷式自供电无线开关,其中所述按压单元的机械力通过一导力件传导至所述发电单元,所述导力件在被所述按压单元驱动时发生小于24度的摆动。
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