DE19620880A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie für den Betrieb elektrischer Kleingeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie für den Betrieb elektrischer Kleingeräte wie Fernbedienungen, Taschen­ rechner, Türöffner etc., gemäß den Oberbegriffen der Pa­ tentansprüche 1 bzw. 7.

Im allgemeinen erfolgt die Energieversorgung elektrischer netzunabhängiger Kleingeräte wie Fernbedienungen, Taschen­ rechner, Türöffner, Uhren etc. durch Primärbatterien oder Akkumulatoren. Insbesondere aus ökologischen Gesichts­ punkten wird jedoch immer mehr versucht, auf alternative Energiequellen auszuweichen. Zur Energieversorgung von Uhren und Rechnern werden daher häufig auch Solarzellen eingesetzt, wobei diese aber durch eine Sekundärbatterie in der Form eines Akkus oder sog. Super-Kondensators ge­ puffert werden.

Weiterhin ist es bekannt, elektrische Kleingeräte wie Fahrradlampen über Dynamos mit Strom zu versorgen, wobei rotierende Permanentmagnete eingesetzt werden, deren indu­ zierte Wechselspannung direkt an die Lampe angelegt wird. Weiterhin ist in der WO 94/02776 ein handbetätiger Signal­ generator beschrieben, der einerseits als Lampe eingesetzt wird und darüber hinaus auch ein akustisches Signal aus­ senden kann, das mittels eines Piezowandlers erzeugt wird. Hierbei wird ein Schwungradgenerator eingesetzt, der durch kräftiges Pumpen mit der ganzen Hand in Betrieb gesetzt wird.

Nachteilig ist bei diesem Stand der Technik, daß für die Energieversorgung entweder nach wie vor Batterien oder Akkus erforderlich sind oder die bekannten Vorrichtungen, die ohne Batterien oder Akkus betrieben werden, nicht bei sehr kleinen elektrischen Geräten wie Fernbedienungen, Taschenrechnern etc., einsetzbar sind, die lediglich durch Fingerdruck betätigt werden.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Erzeugung von elek­ trischer Energie für den Betrieb elektrischer Kleingeräte zu schaffen, bei dem bzw. der die Notwendigkeit einer Batterie, eines Akkus oder Superkondensators weitgehend oder vollständig entfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 7 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh­ rungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zum Betrieb des elektrischen Kleingerätes erforderliche elektrische Energie zumindest teilweise aus der zur manuellen Betäti­ gung des Funktionsauslöseelements verwendeten Energie gewonnen. Besteht beispielsweise das elektrische Kleinge­ rät aus einer TV-Fernbedienung, können einige oder alle Funktionstasten, beispielsweise Kanalauswähltasten, so beschaffen sein, daß durch Drücken einer dieser Funktions­ tasten gleichzeitig die erforderliche Energie für den Sendeimpuls erzeugt wird. Es ist somit von Bedeutung, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine extra Hebel-, Pump- oder Kurbelbetätigung zur Erzeugung einer Energie erforderlich ist, sondern daß das Funktionsauslöseelement selbst, beispielsweise eine Kanalauswahltaste, zur Ener­ gieerzeugung verwendet wird.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß durch Betätigen des Funktionsauslöselements, beispielsweise einer Druckta­ ste, eine mechanische Verformung des elektrischen Kleinge­ rätes an anderer Stelle, beispielsweise am Boden, auftritt und diese mechanische Verformung zur Erzeugung der elek­ trischen Energie verwendet wird.

Das erfindungsgemäß gespeiste Gerät kann in der Regel eine ganze Anzahl von Funktionsauslöseelementen aufweisen, wie dies beispielsweise bei Fernbedienungen, Taschenrechnern oder Computertastaturen der Fall ist. Hierbei ist es mög­ lich, daß jedes Funktionsauslöseelement zur Wandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie dienen kann. Bei einer Fernseh-Fernbedienung können somit z. B. die Tasten für Kanalwahl, Stummschaltung, Uhr-Einblenden, "Ein/Aus" zugleich auch Betätigungsorgane für den mecha­ nisch/elektrischen Wandler (Generator) sein. Für kontinu­ ierlich variable Einstellungen, wie Lautstärke, Hellig­ keit, Farbsättigung etc. kann es allerdings erforderlich sind, pro Auf- oder Abwärtsschritt jedesmal eine Druckbe­ wegung auszuführen. Dies ist jedoch ohne weiteres möglich, da die notwendige Tastenkraft sehr gering ist. Zudem könn­ te durch eine geeignete Programmierung auch ein An- oder Abschwellen realisiert werden. Bei einem Taschenrechner, der nur einen sehr geringen Strombedarf hat, würde es dagegen in der Regel ausreichen, lediglich zwei Tasten mit dem Generator zu koppeln, beispielsweise die Einschalt- und die "=" oder "Enter-Taste".

Ein weiterer Anwendungsbereich der Erfindung liegt im Installationsbereich von infrarot-angesteuerten Lampen. So kann ein als Infrarotsender wirkender Schalter ohne zusätzliche Verkabelung oder Einsatz von Batterien an der Wand oder an Möbelstücken befestigt werden, um ferngesteu­ ert beispielsweise eine Deckenlampe ein- und ausschalten zu können.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit den besonderen Vorteil, daß Batterien zur Stromversorgung von elektri­ schen Kleingeräten entweder weitgehend oder vollkommen entfallen können, wodurch die Umweltbelastung durch Batte­ rien verringert wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren im Gegensatz zur Stromversorgung mit Solarzellen tageslichtunabhängig. Von besonderem Vorteil ist weiter­ hin, daß die zum Betrieb des elektrischen Kleingeräts erforderliche Energie bei Betätigung der Funktionsaus­ lösetaste sofort zur Verfügung steht und ein sog. "Kalt­ start" ohne vorheriges Aufladen eines Kondensators möglich ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ferner eine kostengünstige Alternative oder Ergänzung zu batte­ riebetriebenen Systemen realisieren. Hierbei ist empfän­ gerseitig in der Regel keine Änderung erforderlich, so daß einfache Nachrüstmöglichkeiten gegeben sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird durch die manuelle Betätigung des Funktionsauslösee­ lements ein Energiespeicher geladen, dessen gespeicherte Energie zum Betrieb des elektrischen Kleingeräts verwendet wird. Bei einem derartigen Energiespeicher kann es sich um eine Schwingfeder, beispielsweise in Form eines schwingen­ den Ankers, oder um ein Miniaturschwungrad handeln, das durch die Betätigung des Funktionsauslöseelements in Schwingung gebracht wird.

Insbesondere bei Fernbedienungen ist es vorteilhaft, wenn für die Ausstrahlung des Sendesignals eine möglichst kon­ stante, maximale Amplitude pro Sendepuls vorliegt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird daher mittels der vom Energiespeicher abgegebenen Energie eine elektrische Energie mit einer innerhalb einer vor­ bestimmten Zeitdauer zumindest im wesentlichen konstanten Abgabeleistungen erzeugt.

Vorteilhafterweise wird die zum Betrieb des elektrischen Kleingerätes erforderliche elektrische Energie aus der bei einmaliger manueller Betätigung des Funktionsauslöseele­ ments aufgebrachten Energie gewonnen. Dies bedeutet bei­ spielsweise, daß ein einmaliges Betätigen mittels eines Fingers genügt, um die zum Ausführen der Schaltfunktion erforderliche elektrische Energie zu erzeugen. Dagegen ist ein Drücken mit der ganzen Hand oder ein "Pumpen", also ein wiederholtes Drücken einer Funktionstaste, nicht er­ forderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird durch die manuelle Betätigung des Funktionsauslöseelements ein Dau­ ermagnet in Schwingung versetzt und an einem mit einer Spule umwickelten Eisenkern vorbeigeführt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erwähnten Verfahrens besteht die Spannungsquelle aus einem durch die manuelle Betätigung des Funktionsauslöseelements mit Bewegungsenergie versorgten mechanisch/elektrischen Wandler (Generator).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Gene­ rator mindestens einen mit einem Stator (Anker) und einer Spule zusammenwirkenden Dauermagneten auf, der in Schwin­ gung oder in eine Rotationsbewegung versetzbar ist.

Zweckmäßigerweise ist der Dauermagnet auf einer am Stator befestigten Schwingfeder angeordnet, die mittels einer auslenkbaren Auslösefeder in Schwingung versetzbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielshaft näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht des erfin­ dungsgemäßen Generators,

Fig. 1b eine alternative Ausführungsform der ma­ gnetischen Struktur von Fig. 1a,

Fig. 1c eine ausschnittsweise dargestellte Seiten­ ansicht der magnetischen Struktur von Fig. 1b mit zusätzlicher Auslösefeder,

Fig. 2 eine perspektivische, teilweise freige­ schnittene Ansicht einer Infrarot-Fernbe­ dienung für beispielsweise Fernseh- oder Rundfunkgeräte, mit eingebauter erfin­ dungsgemäßer Vorrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische, teilweise freige­ schnittene Ansicht eines Schlüssels mit eingebauter erfindungsgemäßer Vorrichtung,

Fig. 4a eine graphische Darstellung des im Genera­ tor bei ohmscher Last fließenden Stroms, der bei Betätigung eines Funktionsauslö­ seelements und Aussenden einer Steuer- Pulsfolge auftritt,

Fig. 4b die an einem Speicherkondensator auftre­ tende Spannung,

Fig. 4c die in ihrer Breite modulierten Sendepul­ se, und

Fig. 5 ein Schaltbild einer in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen­ deten Steuerelektronik.

Aus Fig. 1a ist ein zur Erzeugung elektrischer Energie verwendeter Generator 10 ersichtlich, der im wesentlichen einen U-förmigen Stator 11, eine um einen Statorschenkel gewickelte längliche Spule 12 mit Anschlußleitungen 16 sowie eine Schwingfeder 13 umfaßt, auf deren Ober- und Unterseite jeweils ein Dauermagnet 14 bzw. 15 befestigt ist. Die beiden Anschlußleitungen 16 sind mit einer Steu­ erelektronik 32 verbunden.

Die Schwingfeder 13 ist an ihrem einen Ende am querver­ laufenden Verbindungsschenkel des Stators 11 befestigt und erstreckt sich mittig zwischen den Längsschenkeln über die gesamte Länge des Stators 11. In ihrem vorderen freien Endbereich ist die Schwingfeder 13 mit geringem seitlichen Abstand zwischen den freien Enden oder Klauen 11a des Stators 11 hindurchgeführt.

Die beiden Dauermagnete 14, 15 haben eine Länge, die der Breite der Schwingfeder 13 entspricht, und sind derart auf der Schwingfeder 13 angeordnet, daß sie ebenfalls mit geringem seitlichen Abstand an den zueinander weisenden Stirnflächen der Klauen 11a des Stators 11 vorbeigeführt werden können. Der oben liegende Dauermagnet 14 weist einen zur unbewickelten Seite des Stators 11 weisenden Nordpol auf, während der untere Dauermagnet 15 umgekehrt gepolt ist.

Wird bei der beschriebenen Anordnung die Schwingfeder 13 durch einmaliges Auslenken in Bewegung versetzt, so ent­ steht eine abklingende mechanische Schwingung, wobei ab­ wechselnd der obere Dauermagnet 14 und der untere Dauer­ magnet 15 zwischen die beiden Klauen 11a des Stators 11 tritt. Durch diese Bewegung der Dauermagnete 14, 15 wird eine ebenfalls abklingende elektrische Schwingung in der Spule 12 induziert.

Die elektrische Weiterverarbeitung der induzierten Span­ nung wird weiter unten erläutert.

Fig. 1b zeigt einen Ausschnitt einer alternativen Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Generators 10′, der wiederum einen U-förmigen Stator 11 sowie eine nicht dar­ gestellte Spule aufweist. Anstelle der zwei entgegenge­ setzt polarisierten Magneten 14, 15 ist hier jedoch ein einzelner Dauermagnet 20 vorgesehen, der entlang der Längsachse der Schwingfeder 13 polarisiert ist. Mit die­ sem Dauermagneten 20 sind zwei als Doppelkeil ausgebilde­ te Polschuhe 21, 22 fest verbunden. Diese Polschuhe 21, 22 leiten den Fluß derart, daß mit dem einzigen Dauermagneten 20 die gleiche Geometrie erreicht wird wie mit der An­ ordnung von Fig. 1a. Die Kombination Dauermagnet 20 / Polschuhe 21, 22 ist ihrerseits starr mit der Schwingfeder 13 verbunden. Wird die Schwingfeder 13 durch ein einmali­ ges Betätigen eines nicht dargestellten Funktionsauslösee­ lements in Schwingung versetzt, führt die Schwingfeder 13 zusammen mit dem Dauermagneten 20 und den Polschuhen 21, 22 wiederum eine abklingende mechanische Schwingung aus, welche in der Spule 12 eine entsprechende elektrische Schwingung erzeugt.

Der in Fig. 1b gezeigte Generator 10′ bietet den Vorteil, daß die Kombination aus Dauermagnet 20 und Polschuhen 21, 22 zusammen mit einem Joch 23 als Haftvorrichtung verwen­ det werden kann, wie in Fig. 1c gezeigt ist. Wird die Auslösefeder 24 aus ihrer gezeichneten Ruhelage nach oben gedrückt, so werden der Dauermagnet 20 und die Polschuhe 21, 22 aufgrund der Haltekraft des Dauermagneten 20 so lange folgen und dabei die Schwingfeder elastisch aus­ lenken, bis die Losbrechkraft erreicht ist. Das Joch 23 ist auf der Auslösefeder 24 kippbar befestigt, so daß es sich bis zum Losbrechen satt an die Polschuhe 21, 22 an­ legt. Nach dem Losbrechen von der Auslösefeder 24 ist die Schwingfeder 13 kurzzeitig frei, um sich in die besagte abklingende Schwingung zu versetzen. Diese Schwingung klingt nach ca. 200 msec ab. Da eine Funktionsauslösetaste und damit auch die zugeordnete Auslösefeder 24 durch den Finger in der Regel länger im gedrückten Zustand gehalten werden, wird die freie Schwingung der Schwingfeder 13 während der Schwingphase auch nicht durch die Auslösefeder 24 gestört. Diese Form der Auslösung zeichnet sich durch einfachen Aufbau, geringste Abnützung und keinerlei tote Wege aus.

Die Auslösefeder 24 kann entweder direkt mit einer Druck­ taste verbunden sein oder über einen Mechanismus indirekt betätigt werden. Sie stellt in beiden Fällen nach erfolg­ ter Schwingung die mechanische Ausgangslage wieder her.

Fig. 2 zeigt auszugsweise ein elektrisches Kleingerät in Form einer Fernbedienung, wie sie beispielsweise bei Fernseh- oder Hifi-Geräten verwendet wird. Diese Fernbe­ dienung weist ein Gehäuse 30 und eine an der Oberseite des Gehäuses 30 angeordnete Tastatur 31 auf, die, als Print­ platine ausgebildet, Träger für die Steuerelektronik 32 und eine Infrarot-Sendediode 33 ist. In Fig. 2 sind für die Steuerelektronik 32 lediglich exemplarisch einige elektronische Bauelemente innerhalb des gestrichelt einge­ zeichneten Teils dargestellt, die in Wirklichkeit jedoch nicht sichtbar sind und sich innerhalb des Gehäuses 30 befinden. An der Unterseite der Tastatur 31 befinden sich in üblicher Weise Funktionsauslöseelemente in der Form von Tasten 34, die durch Fingerdruck manuell betätigt werden können. Ferner ist die Tastatur 31 innerhalb einer um­ laufenden Nut 38, welche sich an der Innenseite der Sei­ tenwangen des Gehäuses 30 befindet, vertikal beweglich montiert.

Wird eine der Tasten 34 gedrückt, verbindet ein elektri­ scher Kontakt 35 eine horizontale Leiterbahn 36 mit einer vertikalen Leiterbahn 37. Hierdurch läßt sich, sobald die Steuerelektronik 32 gespeist ist, in bekannter Weise die gedrückte Taste 34 identifizieren. Weiterhin wird durch den Fingerdruck auf die Taste 34 die gesamte Tastatur 31 in der Führungsnut 38 nach unten gedrückt. Diese vertikale Bewegung der Tastatur 31 wird über zwei plattenartige, horizontale Wippen 41, 42 auf die Auslösefeder 24 des innerhalb des Gehäuses 30 angeordneten Generators 10′ übertragen. Diese Wippen 41, 42 erstrecken sich seitlich nach außen bis in den Bereich der Seitenwangen des Gehäu­ ses 30 und liegen in einem weiter innenliegenden Bereich auf Auflageschienen 39 auf, die sich in einem bestimmten Abstand parallel zu den Seitenwangen vom Boden des Gehäu­ ses 30 aus nach oben erstrecken. Beim Niederdrücken der Tastatur 31 werden auch die beiden Wippen 41, 42 über seitliche Wangen 31a, die an der Unterseite der Tastatur 31 im seitenwangennahen Bereich befestigt sind, nach unten gedrückt und die hierdurch bewirkte Kippbewegung der Wip­ pen 41, 42 um die Auflageschienen 39 hat ein Hochheben von nach innen geführten Wippenarmen 41a, 42a zur Folge, wel­ che mit einem Teil ihrer aufeinander zu gerichteten End­ bereiche das freie Ende der Auslösefeder 24 untergreifen und diese hochheben. Die Anordnung ist dabei so ausgelegt, daß beim Betätigen jeder Taste 34 stets eine annähernd gleiche Kraft und eine annähernd gleiche Verschiebung auftreten. Der ausgelöste Funktionsablauf - elastisches Verbiegen der Schwingfeder 13 bis zum Losbrechen, gefolgt von abklingender Schwingung - ist mit dem anhand von Fig. 1c beschriebenen Funktionsablauf identisch. Ebenso wird beim Loslassen die Tastatur 31 über die Auslösefeder 24 und die Wippen 41, 42 wieder in die Ruhelage zurückge­ stellt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Verwendung der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung anhand eines Schlüssels, beispielsweise Autoschlüssels, welcher über eine Infrarot-Sendeeinrich­ tung eine nicht dargestellte Empfängereinrichtung, bei­ spielsweise ein automatisches Verriegelungssystem oder eine elektronische Wegfahrsperre für ein Auto, ansteuern kann.

Wie ersichtlich, sind der Generator 10′, die Steuerelek­ tronik 32 und die Sendediode 33 in einen Schlüsselgriff 51 eingebaut. Die Hauptebene des U-förmigen Stators 11 ver­ läuft hierbei im wesentlichen vertikal. Die Auslösefeder 24 wird durch eine einzelne Taste 52 direkt betätigt, wodurch die Schwingfeder 13 und damit der Dauermagnet 20 in horizontaler Richtung zu schwingen beginnen. Sobald in der Spule 12 Strom zu fließen beginnt, läuft die Steuer­ elektronik 32 an und sendet eine kodierte Infrarot-Puls­ folge.

In Fig. 4a ist die in der Spule 12 induzierte Spannung bei ohmscher Last dargestellt, wenn die Schwingfeder 13 bzw. die Dauermagneten 14, 15, 20 die erwähnte abklingende Schwingung ausführen. Das Spannungssignal entspricht einer exponentiell abklingenden Schwingung. Dadurch, daß die Amplitude anfänglich hoch ist, kann durch geeignete Wahl der Dicke der Magnete 14, 15 bzw. 20 oder der Polschuhe 21, 22 folgende Feinheit erreicht werden: Die induzierte Spannung weist anfänglich die Form von Halbwellen 61 auf, die kürzer dauern als eine halbe Periode der Schwingfre­ quenz. Dadurch wird trotz großer Amplitude ein verringer­ ter Strom abgegeben und die mechanische Schwingung weniger gedämpft. In der zweiten Abklingphase treten dann normale Sinus-Halbwellen 62 auf, was für einen teilweisen Aus­ gleich der zu jeder Phase vom Generator 10, 10′ abgegebe­ nen Leistung führt.

Eine weitere Möglichkeit, eine möglichst konstante Abgabe­ leistung zu erhalten, besteht in geeignetem Abschrägen oder Zuspitzen der Magnete 14, 15 oder der Polschuhe 21, 22.

Der Wunsch nach möglichst konstanter Abgabeleistung hat folgenden Grund: Ziel ist es, den größtmöglichen Teil der mechanischen Energie in elektrische Energie umzuwandeln und diese auch wirkungsvoll in Sende-Pulpakete zu nutzen.

Würde nicht die momentane Leistung ausgeglichen, sondern lediglich eine große Speicherkapazität geladen, hätte dies zur Folge, daß dann, wenn die Spannung an dieser Kapazität unter den zum Betrieb notwendigen Wert gefallen ist, noch eine großen Energie gespeichert, aber nicht nutzbar wäre.

In Fig. 4b ist der Spannungsverlauf an einem angemessenen Speicherkondensator dargestellt. Der Speicherkondensator wird im Ausführungsbeispiel durch die Serienschaltung von Kondensatoren 73, 74 gebildet, die aus Fig. 5 ersichtlich sind. Das gestrichelte Rechteck stellt die ausgenutzte Energie dar.

Anhand von Fig. 4c wird eine Möglichkeit erläutert, wie die vom Generator 10, 10′ abgegebene Leistung über eine vorbestimmte Zeitdauer konstant gehalten werden kann. Dies ist erwünscht, da, wie bereits ausgeführt, für die Aus­ strahlung eines Sendesignals eine möglichst konstante, große Amplitude pro Sendepuls erforderlich ist. Das Ver­ fahren gemäß Fig. 4c stellt neben einer geeigneten Aus­ legung der Schwingfeder/Stator-Geometrie eine zusätzliche Methode dar, trotz abklingender mechanischer Amplitude über einen weiten Bereich eine konstante elektrische Am­ plitude zu erhalten.

Bei diesem Verfahren wird die pro Sendepuls abgegebene Energie durch eine Pulsbreitenmodulation konstant gehal­ ten. Der Grund für dieses Verfahren ist, daß der Strom und damit die ausgestrahlte Leistung einer Infrarot-Diode mit der angelegten Spannung rapide zunimmt. Da die verfügbare Spannung sich nicht konstant halten läßt, muß der Energie­ ausgleich über die Pulsdauer geschehen. Dies ist in Fig. 4c angedeutet. Die Pulsbreite muß dabei beinahe umgekehrt proportional zum Quadrat der Spannung moduliert werden. Es ist deshalb zweckmäßig, den Ausgleich des Energieflusses sowohl durch geeignete geometrische/mechanische als auch durch elektronische Mittel durchzuführen.

Auf der Empfängerseite befindet sich in der Regel eine Photodiode, die eine zeitliche Integration vornimmt. Hier­ durch ergibt letztlich ein kurzer, hoher Sendepuls und ein längerer, niedrigerer Sendepuls dieselbe Spannung an der Photodiode.

Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren würde ein Piezowandler beim stoßartigen Betätigen einer Taste diese mechanische Stoßenergie lediglich zu einer kurzen, schma­ len elektrischen Leistungsspitze umwandeln, die sich nicht effizient in ein Signal von gewisser Dauer und Konstanz der Amplitude umsetzen ließe. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die mechanische Stoßenergie zu­ nächst durch die Schwingfeder 13 zwischengespeichert und durch die verschiedenen Maßnahmen in Form einer weitgehend konstanten Leistung abgegeben.

In Fig. 5 ist ein Schaltschema für die in Fig. 2 dar­ gestellte Infrarot-Fernbedienung gezeigt. Zentrales Ele­ ment ist eine integrierte Schaltung 70, die vorteilhaft als Mikroprozessor ausgebildet ist. Mit dieser Schaltung 70 sind die Anschlüsse der einzelnen Tasten 34 in Matrix­ anordnung verbunden. Mit dem Bezugszeichen 34 ist wiederum die in Fig. 2 gezeigte Taste 34 bezeichnet, der die Lei­ tungen 36, 37 zugeordnet sind. Der zur Schaltung 70 gehö­ rende Taktoszillator ist nicht extra dargestellt.

Das von der Spule 12 abgegebene Signal lädt durch zwei Dioden 71, 72 in Spannungsverdoppler-Anordnung zwei Kon­ densatoren 73, 74. An der Kathode des Kondensators 74 liegt die Speisespannung, mit Verlauf gemäß Fig. 4b, an der Schaltung 70 an. Die Infrarotdiode 33 wird durch einen MOS-Transistor 75 über das entsprechende Gatesignal ge­ pulst. Die Leitung 76 wird zur Triggerung des Zeitablaufs in der Schaltung 70 verwendet.

Die Funktionsweise der Schaltung 70 gleicht den in bekann­ ten, batteriebetriebenen Fernsteuerungen verwendeten ICs und wird daher nicht im Detail beschrieben.

Es können weitgehend alle in der Fernbedienungstechnik bekannte Modulationsverfahren und Frequenzen verwendet werden, wobei beispielsweise jedes kodiertes Steuer-Puls­ paket pro Tastendruck nur einmal ausgesendet wird.

Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich, als Energiezwischenspeicher nicht nur eine einzige Schwingfeder 13, sondern einen Doppelschwinger vorzusehen, der aus zwei im Gegentakt oszillierenden Schwingfedern besteht. Eine derartige Ausbildung empfiehlt sich, wenn die Schwingfeder nicht auf einer genügend gro­ ßen Masse befestigt werden kann, beispielsweise bei der Anwendung in einem Autoschlüssel. Hier würde ansonsten die Vibration durch die externen Komponenten (Finger) sehr schnell gedämpft werden. Ein Doppelschwinger neutralisiert dagegen die Schwingungen durch interne Kopplung, so daß der Generator effizient bleibt.

Weiterhin ist es möglich, die Haftfunktion zwischen dem Dauermagneten 20 und der Auslösefeder 24 nicht von dem zur Felderzeugung benötigten Dauermagneten, sondern von einem hiervon getrennten Dauermagneten übernehmen zu lassen.

Weiterhin ist es möglich, die Steuerelektronik 32 mit einer sogenannten Zweikreis-Speisung zu versorgen. Auf der elektrischen Seite sind hierzu zwei Speisungssysteme vor­ handen: das erste Speisungssystem dient zur Versorgung der leistungsarmen Steuerlogik, wobei die Spannung ca. 3 bis 5 Volt beträgt. Dieses erste System ist unmittelbar nach dem Auslösen der Schwingfeder 13 geladen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Steuerelektronik 32 sofort mit der Tastenidentifikation beginnen kann und der erste Puls mit geringster Verzögerung ausgesendet wird.

Die zweite Speisung lädt einen größeren Kondensator und führt höhere ,Ströme um das Sendeelement (IR-Diode, Piezo­ wandler) zu treiben.

Alternativ zur direkten Betätigung der Schwingfeder 13 über eine manuell betätigbare Taste mittels Klinke oder Magnet oder zur indirekten Betätigung mittels der Aus­ lösefeder 24 kann die Schwingfeder 13 oder Auslösefeder 24 auch über ein Klinkenrad aktiviert werden. Dies ist ins­ besondere immer dann zweckmäßig, wenn die Auslösung der Schwingfeder durch eine rotierende Bewegung oder Verschie­ bung erfolgen soll. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, ein Spielzeugauto durch einen Steuerknüppel in Geschwindigkeit und Fahrtrichtung fernzusteuern. Dabei werden am Steuerknüppel mit zwei einfachen Absolut-Winkel­ gebern die X- und Y-Positionen abgenommen. Bei jeder Ver­ änderung tritt ein Impuls auf, der die neue Position aus­ sendet. Auf ähnliche Art läßt sich auch eine "schwanzlose Maus" realisieren.

Claims (12)

1. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie für den Betrieb elektrischer Kleingeräte wie Fernbedienungen, Taschenrechner, Türöffner etc., bei denen mindestens eine Steuer- oder Schaltfunktion durch manuelle Betätigung eines Funktionsauslöseelementes (34, 52), insbesondere einer Funktionstaste (34) oder eines Funktionsknopfes (52), ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb des elektrischen Kleingerätes erforderliche elek­ trische Energie zumindest teilweise aus der zur manuellen Betätigung des Funktionsauslöseelementes (34, 52) verwen­ deten Energie gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb des elektrischen Kleingerätes erforderli­ che elektrische Energie aus der bei einmaliger manueller Betätigung, insbesondere beim einmaligen Drücken, des Funktionsauslöseelementes (34, 52) aufgebrachten Energie gewonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die manuelle Betätigung des Funktionsaus­ löseelements (34, 52) ein mechanischer Energiespeicher (13) geladen wird, dessen gespeicherte Energie zum Betrieb des elektrischen Kleingerätes verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der vom Energiespeicher (13) abgegebenen mecha­ nischen Energie eine elektrische Energie mit einer in­ nerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zumindest im wesent­ lichen konstanten Abgabeleistung erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Be­ tätigungen des Funktionsauslöseelementes (34, 52) keine Energie in einem elektrischen Speicherelement gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der mecha­ nischen Energie durch die manuelle Betätigung des Funk­ tionsauslöseelements (34, 52) die Umwandlung in elektri­ sche Energie und deren Abgabe unmittelbar anschließen, d. h. ohne zeitliche Verzögerung erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem manuell betätigbaren Funktionsauslöseele­ ment (34, 52) in der Form einer Funktionstaste (34), eines Funktionsknopfs (52) oder ähnlichem zum manuellen Auslösen einer Steuer- oder Schaltfunktion,
einer Steuerelektronik (32) zum Aufbereiten der für die Steuer- oder Schaltfunktion erforderlichen elektrischen Signale
und einer Spannungsquelle für die Energieversorgung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle aus einem durch die manuelle Betätigung des Funktionsauslöseelemen­ tes (34, 52) mit Bewegungsenergie versorgten elektrischen Wandler (Generator) (10, 10′) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (10, 10′) mindestens einen mit einem Stator (11) und einer Spule (12) zusammenwirkenden Dauer­ magneten (14, 15, 20) aufweist, der in Schwingung oder in eine Rotationsbewegung versetzbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dauermagnet (14, 15, 20) auf einer am Stator (11) befestigten Schwingfeder (13) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsauslöseelement aus einer Funktionstaste (34) besteht, die durch Fingerdruck be­ tätigbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfeder (13) mittels einer auslenkbaren Auslösefeder (24) in Schwingung versetzbar ist, die mit dem auf der Schwingfeder (13) angeordneten Dauermagneten (20) bis zu einer vorbestimmten Auslenkposi­ tion der Schwingfeder (13) in Halteeingriff ist, die nach Überschreiten der Magnethaltekraft außer Eingriff mit der Auslenkfeder (24) gelangt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsauslöseelement (34, 52) mit dem Generator (10, 10′) mechanisch gekoppelt ist.