CN213754469U - 一种无源无线开关的弹射式通信模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源无线开关的弹射式通信模组，包括设有通信电路的PCB基板、驱动板、微型发电机、储能器以及复位装置，所述PCB基板铺设于底壳上，驱动板位于PCB基板的上方；微型发电机与通信电路电连接；驱动板包括驱动端、被动端以及分别设于所述驱动板两侧的摆动支点；所述驱动板的相对中部位置开设有一环腔，以容纳所述微型发电机，所述微型发电机包括可相对运动的磁组和线圈组；所述储能器为具有弹性的刚性材料，所述储能器的一端与所述驱动板的被动端联动，另一端与所述磁组或所述线圈组联动。本实用新型提供的通信模组使得无源无线开关相比现有技术具有发电效率更高、驱动力度更轻、噪声更小、制造出的成品更轻薄的优点。

Description

一种无源无线开关的弹射式通信模组

技术领域

本实用新型涉及无源无线开关通信技术领域，具体涉及一种无源无线开关的弹射式通信模组。

背景技术

随着技术的发展，无源无线开关、无源无线门铃等产品已逐渐开始在建筑中被使用，但是现有技术的无源无线开关还存在一些技术缺陷，例如公开号为CN104407522B、CN106972780的专利，虽然根据该专利生产的无源无线开关产品在建筑中被广泛使用，但是该专利中所揭示的技术方案仍就存在驱动时的驱动力度较大，发电效率不高的技术缺陷；随着智能家居产业的持续发展，人们对无源无线产品的体验效果的要求越来越高，需要手感轻柔、噪声极小；同时对于无源无线开关的厚度提出了要求，即厚度要与传统墙壁插座10毫米的厚度相匹配，甚至更薄，这样才更好的与插座一起配套使用在家居装修中，使得能够将无源无线开关和插座一起配套安装，使得家居环境更美观。因此，新的市场需求对于无源无线开关提出了更高的要求，需要更高效率的发电装置、更轻的驱动力度、更小的噪声以及更薄的产品厚度，但是，现有技术在无源开关的厚度减薄以后，发电操作的行程也显著变小，输出电能也减小，因而难以满足无源开关轻薄化、轻手感的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无源无线开关的弹射式通信模组，旨在解决上述背景技术提出的现有技术中的问题。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种无源无线开关的弹射式通信模组，所述无源无线开关包括底壳，所述通信模组包括设有通信电路的PCB基板、一驱动板、一微型发电机、一储能器以及至少一个复位装置，所述PCB基板铺设于所述底壳上，所述驱动板位于所述PCB基板的上方；所述微型发电机与所述通信电路电连接；

所述驱动板包括驱动端、被动端以及分别设于所述驱动板两侧的摆动支点，所述底壳上设有支撑所述摆动支点的支架，使得所述驱动板可绕所述摆动支点摆动；

所述驱动板的相对中部位置开设有一环腔，以容纳所述微型发电机，所述微型发电机包括可相对运动的磁组和线圈组；所述储能器为具有弹性的刚性材料，所述储能器的一端与所述驱动板的被动端联动，另一端与所述磁组或所述线圈组联动；

所述驱动板摆动时，带动所述储能器产生形变，当所述储能器储蓄的弹性机械能超过临界值时瞬间释放，并驱动所述磁组和所述线圈组高速作相对运动，以产生一次瞬间感生电能；

所述驱动板的驱动端最大行程小于6mm，所述驱动板以两个摆动支点连线为转轴进行摆动时，其摆动角度小于9°。

进一步地，所述磁组包括一磁铁和分别设置于所述磁铁两侧的导磁片a和导磁片b，所述导磁片a和导磁片b之间形成一磁隙；所述线圈组包括一中柱、环绕于所述中柱的线圈以及包裹于所述线圈的导磁盖，所述中柱的至少一端延伸入所述磁隙中；当所述磁组与所述线圈组相对运动时，所述中柱能够交替地与所述导磁片a或导磁片b相吸附。

进一步地，所述中柱在与所述导磁片a或导磁片b作交替吸附运动的行程小于0.95mm。

进一步地，所述被动端的相对中部设有夹持器，所述夹持器上开设与所述储能器尾端匹配的穿孔，所述储能器的尾端活动穿设于所述穿孔。

进一步地，所述夹持器的厚度小于1.2mm。

进一步地，所述驱动板的动力臂与阻力臂的比例为2∶1。

进一步地，所述储能器的储能临界值为其形变幅度为0.3-0.6mm时。

进一步地，所述PCB基板上设置有板载天线。

进一步地，所述PCB基板上设置有多个按键检测器，所述驱动板对应设有供所述按键检测器穿过的按键检测孔。

进一步地，所述复位装置包括复位扭簧，所述复位扭簧的两端分别连接在驱动板和无源无线开关的底壳上。

本实用新型与现有技术相对比，其有益效果在于：本实用新型提供的通信模组使得无源无线开关相比现有技术具有发电效率更高、驱动力度更轻、噪声更小、制造出的成品更轻薄的优点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中驱动板的结构示意图。

图3是本实用新型中驱动板的剖视示意图。

图4是本实用新型中驱动板另一视角示意图。

图中：1、驱动板，101、驱动端，102、被动端，103、摆动支点，104、环腔，105、按键检测孔；2、微型发电机，201、磁铁，202、导磁片a，203、导磁片b，204、中柱，205、线圈，206、导磁盖，207、固定架；3、储能器；4、夹持器，401、穿孔；5、复位扭簧；6、支架；7、PCB基板，701、按键检测器，702、板载天线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步具体的说明。

实施例：一种无源无线开关的弹射式通信模组，如图1-4所示，所述无源无线开关包括底壳(图中未示出)，所述通信模组包括设有通信电路的PCB基板、驱动板、微型发电机、储能器以及复位装置。其中，PCB基板铺设于所述底壳上，所述驱动板位于所述PCB基板的上方；所述微型发电机与所述通信电路电连接；驱动板用于搜集驱动力并作用于储能器，再通过储能器带动微型发电机工作，并将电信号传输至通信电路。

上述结构中，通信电路的PCB基板铺设于所述底壳的上方，以加强底壳的强度，使底壳不易变形，同时可进一步减薄所述无源开关。PCB基板的材质是玻纤(FR4)，具有较高的硬度；而超薄的无源开关减薄厚度后，底壳厚度仅有1毫米，有些软，就会导致上面的按键的边沿按压时发生操作失败的状况，将大面积的PCB基板安装于底壳后，有利于显著增强底壳的强度；另外，PCB基板增大以后，就可以将天线做成板载天线，有利于节约天线成本和提高组装产品的速度。

驱动板包括驱动端、被动端以及分别设于驱动板两侧的摆动支点，两个摆动支点可通过支架支撑在无源无线开关的底壳上，两个摆动支点的连线即可形成一个转轴，使得驱动板可绕两个摆动支点的连线摆动。

为了实现超薄的空间设计，本实施例中，驱动端设置为具有小于6mm的运动行程，如果行程过大则会影响无源无线开关的厚度；驱动端的宽度大于或者等于被动端的宽度，并且驱动端的宽度大于或者等于两个摆动支点之间的宽度。

同时，本实施例中驱动板以摆动支点连线为转轴进行小于9°的摆动，这个设计既可以保证能量充沛，又能将无源无线开关做得比较薄；如果摆动角度再增大，则超薄设计的空间就会加厚，就不能实现无源无线开关的超薄设计。

被动端的运动方向与驱动端相反，相比于现有技术中的摆臂设计，本实施例的显著优点是动力臂与阻力臂的比例可以达到2∶1，因为可以提供更大的省力杠杆，使得操作上所需提供的驱动力更小，省力效果更好，手感更轻。

本实施例中，驱动板的相对中部位置镂空，形成一环腔，用于容置微型发电机。驱动板形成一包围状，其驱动端作为一个整体，在减薄无源无线开关厚度的同时，可大大增强驱动板的强度。对比专利公开号为CN106972780专利中的摆臂设计，因其两个固定臂之间是断开的，在按压操作时摆臂的形变较大，而如果要减少形变则需要加厚摆臂，不利于超薄开关的设计；摆臂形变大的另一个缺陷是，当按压开关的外边缘时，不能正常驱动发电机。因此，本发明中通过在驱动板上设置环腔使得驱动板被设计成一个连体状，能够保持较高的机械强度，不易变形，无源无线开关的按键在任意操作位置都可以自如的被操作；将所述驱动板环设于微型发电机的另一个好处是，无源开关的总体厚度不会增加。

上述结构中，微型发电机包括可相互相对运动的磁组和线圈组，其中磁组包括一磁铁和分别设置于磁铁两侧的导磁片a和导磁片b，导磁片a和导磁片b之间形成一磁隙；线圈组包括一中柱、环绕于中柱的线圈以及包裹于线圈的导磁盖，中柱的一端延伸人磁隙中，当磁组与线圈组相对运动时，中柱能够交替地与导磁片a或导磁片b相吸附。

本实施例中，为了最大限度的提高发电的效率，所述中柱在与所述导磁片a或者导磁片b作交替吸附运动时的活动行程被限制为小于0.95毫米；这是因为，在这个行程内有利于将无源开关做得更薄，在弹弓效应下微型发电机又可以保证足够的能量供应，而如果超出这个范围，则会使微型发电机的磨损加大而减少寿命，并且还会导致撞击噪声显著加大而影响产品的体验效果。另外，将所述中柱在与所述导磁片a或者导磁片b作交替吸附运动时的活动行程限制为小于0.95毫米有利于减少磁极切换的时间，以产生更高的能量。

本实施例中，线圈组固定安装于无源无线开关的底壳上，磁铁、导磁片a、导磁片b固定于一固定架上，固定架可活动地安装于线圈组或底壳上，即线圈组是固定不动的，磁组可相对线圈组运动。当然，活动的磁组和固定的线圈组是相对的，在一些设计中，也可以将磁组固定而线圈组活动，本实施例并不限定。

储能器用于连接驱动板的被动端和微型发电机，储能器的材质为具有弹性的刚性材料，其一端连接于所述固定架，以联动或从磁组；另一端活动的连接所述驱动板，具体的，驱动板的被动端相对中部设有夹持器，夹持器开设有与储能器尾端匹配的穿孔，储能器的尾端活动穿设于穿孔内。夹持器的镂空设计使得其在驱动微型发电机发电时，发电机的储能器的被夹持端具有更自由的状态，使得按压驱动和复位驱动产生的两次能量能够保持一致。如图所示，夹持器可以通过焊接、铆接、卡扣连接、螺丝固定等方式与被动端固定连接；当然，在一些情况下，所述夹持器还可以与所述被动端为一体成型的构成。为了保持所述夹持器在工作时不干涉所述储能器，所述夹持器的厚度被设置为小于1.2毫米。

当所述驱动板的驱动端受到驱动力时，所述驱动板的摆动支点以支架为转轴发生转动，所述被动端开始向上运动，并联动所述连接臂和所述夹持器运动；所述夹持器的运动联动所述储能器，所述储能器发生弯曲形变，开始储蓄弹性机械能；当所述储能器的弯曲形变的幅度大于临界值时，所述储能器释放弹性机械能，并在1/100秒(百分之一秒)的时间内弹射驱动所述磁组和所述线圈组高速作相对运动，以产生较强的瞬间感生电能；本实施例中储能器的储能临界值为其形变幅度为0.4mm时，即当储能器的弯曲形变的幅度大于0.4mm时，储能器将释放其储存的弹性机械能。

需要特别指出的是，根据电磁感应的原理，所述线圈组和所述磁组相对运动的速度越快，则产生的感生能量则越强，本发明中，利用弹弓的原理设计一套基于弹弓效应的加速装置，从而在狭窄的空间中起到将所述线圈组和所述磁组相对运动的速度加快的作用；同时借鉴于照相机快门的原理，无论按快门的速度是快是慢，在设定好快门速度后，都能在预设的时间段完成曝光；因此，在本发明中，通过弹弓装置发电和弹弓效应，使得所述线圈组和所述磁组能够在1/100秒的时间内完成一次磁极的切换；也就是说，利用微型发电机、储能器、驱动板三者的配合构成弹弓式高效发电装置，利用弹弓效应的瞬间加速作用，驱动所述中柱在磁隙中作高速相对运动；假设初始时，所述中柱与导磁片a相吸附，利用弹弓效应将机械能瞬间弹射释放给磁组，使得在1/100秒的时间内切换成所述中柱与导磁片b相吸附；通过弹弓装置及弹弓效应，加快了所述线圈组和所述磁组相对运动的速度，从而在狭小的空间内也能产生较强的感生电能。

特别需要指出的是，所述线圈组和所述磁组相对运动的速度是至关重要的，如果速度稍慢，则产生的能量就较小，不能满足无源开关通信电路能耗的需求；因此在本发明中，由于无源开关超薄的空间限制，利用弹弓效应，能够将所述线圈组和所述磁组相对运动一次的时间控制为小于1/100秒，以产生足够的能量驱动通信电路工作；所产生的能量经过稳压后能够为通信电路提供2V-3V的供电电压，在负载电流为10-20毫安的情况下为负载提供约7毫秒的供电时间，从而使通信电路在10dB的发射功率下以50Kbps-1Mbps的速率能够发射至少15个字节的数据，甚至能够重复的进行发射，以实现超薄无源开关控制终端设备的目的。

特别的，所述储能器不仅仅能够将储蓄的机械能作用于所述活动磁组，在本发明的另一些实施例中，所述储能器存储的机械能还可以作用于所述线圈组；以使得所述线圈组和所述磁组能够在弹弓效应下、在设定的时间内完成高速相对运动。

复位装置设置于驱动板的环腔一侧，用于辅助驱动板按压后的复位，所述复位装置为复位扭簧，其一端连接在无源无线开关的底壳上，另一端连接在驱动板上，驱动板上有一卡槽或者固定位，用来固定复位扭簧的一端。静态时，设置所述复位扭簧为预先压缩状态，具有一定的弹性机械能，为了保持本发明具有优良的操作手感，不至于显得按压起来很费力，复位扭簧预压缩时的力设定为小于6N。

本实施例中，通信电路的PCB基板上设置有多个按键检测器，分别对应无源无线开关的按键，以检测按键的运动状态；驱动板对应设有供所述按键检测器穿过的按键检测孔，以利于设置于所述基板PCB上的按键检测器透过所述驱动板能够被所述按键所驱动，在一些情况下，如果驱动板的强度足够，那么检测器孔可以设置成任意形状，本发明不做限制，只要设置在所述PCB基板上的所述按键检测器能够穿过所述驱动板的空间而被所述按键驱动即可。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无源无线开关的弹射式通信模组，所述无源无线开关包括底壳，其特征在于，所述通信模组包括设有通信电路的PCB基板、一驱动板、一微型发电机、一储能器以及至少一个复位装置，所述PCB基板铺设于所述底壳上，所述驱动板位于所述PCB基板的上方；所述微型发电机与所述通信电路电连接；

所述驱动板包括驱动端、被动端以及分别设于所述驱动板两侧的摆动支点，所述底壳上设有支撑所述摆动支点的支架，使得所述驱动板可绕所述摆动支点摆动；

所述驱动板的相对中部位置开设有一环腔，以容纳所述微型发电机，所述微型发电机包括可相对运动的磁组和线圈组；所述储能器为具有弹性的刚性材料，所述储能器的一端与所述驱动板的被动端联动，另一端与所述磁组或所述线圈组联动；

所述驱动板摆动时，带动所述储能器产生形变，当所述储能器储蓄的弹性机械能超过临界值时瞬间释放，并驱动所述磁组和所述线圈组高速作相对运动，以产生一次瞬间感生电能；

所述驱动板的驱动端最大行程小于6mm，所述驱动板以两个摆动支点连线为转轴进行摆动时，其摆动角度小于9°。

2.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述磁组包括一磁铁和分别设置于所述磁铁两侧的导磁片a和导磁片b，所述导磁片a和导磁片b之间形成一磁隙；所述线圈组包括一中柱、环绕于所述中柱的线圈以及包裹于所述线圈的导磁盖，所述中柱的至少一端延伸入所述磁隙中；当所述磁组与所述线圈组相对运动时，所述中柱能够交替地与所述导磁片a或导磁片b相吸附。

3.根据权利要求2所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述中柱在与所述导磁片a或导磁片b作交替吸附运动的行程小于0.95mm。

4.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述被动端的相对中部设有夹持器，所述夹持器上开设与所述储能器尾端匹配的穿孔，所述储能器的尾端活动穿设于所述穿孔。

5.根据权利要求4所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述夹持器的厚度小于1.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述驱动板的动力臂与阻力臂的比例为2∶1。

7.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述储能器的储能临界值为其形变幅度为0.3-0.6mm时。

8.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述PCB基板上设置有板载天线。

9.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述PCB基板上设置有多个按键检测器，所述驱动板对应设有供所述按键检测器穿过的按键检测孔。

10.根据权利要求1所述的一种无源无线开关的弹射式通信模组，其特征在于，所述复位装置包括复位扭簧，所述复位扭簧的两端分别连接在驱动板和无源无线开关的底壳上。

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