專利名稱：一種自供電遙控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用發(fā)電單元的手持遙控裝置。特別地，本發(fā)明涉及該遙控裝置的構(gòu)造和架構(gòu)和該發(fā)電單元的構(gòu)造和架構(gòu)。
背景技術(shù)：
遙控裝置被廣泛地應(yīng)用在多種應(yīng)用中。當(dāng)前，手持遙控裝置用于控制家中的各種電器。它們也同可能不方便連線或連線在審美上是不合適的車輛、工業(yè)設(shè)備和其他裝置一起使用。常用的手持遙控器傳統(tǒng)地由電池供電，但是電池供電系統(tǒng)中所固有的是當(dāng)電池的電量已耗盡時(shí)不可操作性的問題。電池供電裝置也可以被電池液泄露損壞。此外，大量的廢舊電池被棄置到環(huán)境中，對(duì)這些具有有害成分的電池的處置引發(fā)真正的健康和環(huán)境問題。為了緩解以上提到的問題，手持遙控器生產(chǎn)商最近試驗(yàn)用機(jī)械供電遙控器。具體的，機(jī)械能是來自用戶按壓按鈕，通過使用壓電能量發(fā)生器，這種機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電能。然 而，一些問題限制了這種遙控器的實(shí)用性。(I)通過用戶按壓按鈕產(chǎn)生的能量是相當(dāng)有限的，且往往不足以在延長的使用期給遙控器供電。重復(fù)的按壓按鈕也是乏味的，且會(huì)令用戶感覺不舒適。(2)構(gòu)造該下按壓按鈕機(jī)制需要復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)造，因此增加制造成本。(3)因?yàn)閴弘娔芰總鞲衅鞯淖杩垢?，所以難以取得一個(gè)與電路的負(fù)載匹配的阻抗，因此產(chǎn)生的電能不能有效的傳輸給負(fù)載，在這種情況下，負(fù)載是編碼裝置和無線發(fā)射器。(4)制造壓電單元的材料目前是由有毒的含鉛陶瓷材料制成，當(dāng)壓電單元或遙控器最終被處置時(shí)，所述有毒的含鉛陶瓷材料本身就包含環(huán)境污染物。發(fā)射射頻信號(hào)所需要的電能的量取決于一些因素，尤其例如，數(shù)字信號(hào)的長度，射頻信號(hào)的頻率，所需的范圍，傳輸介質(zhì)的地形，和接收器的靈敏度?；谀壳翱捎玫纳漕l發(fā)射器IC和編碼器1C，在50米范圍內(nèi)的典型的發(fā)射所需的能量大概是100 μ J0同樣的，發(fā)射紅外信號(hào)所需的電能的量也取決于許多因素?；谀壳暗募夹g(shù)，在大概5米范圍內(nèi)的紅外發(fā)射需要的能量是350 μ J。因此，需要一種壓電供電的遙控器，該遙控器能實(shí)現(xiàn)這些需求而無需用戶費(fèi)力地用力。壓電供電裝置的設(shè)計(jì)和制造的持續(xù)改善，正在提高這些裝置的效率和實(shí)際使用，但仍有進(jìn)一步改善這些裝置的設(shè)計(jì)和架構(gòu)的巨大空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種新且有用的遙控裝置。概括地，本發(fā)明提供一種手持遙控裝置，該手持遙控裝置由來自用戶搖動(dòng)該裝置產(chǎn)生的能量供電。可移動(dòng)體位于該遙控裝置內(nèi)，且隨著該遙控裝置被搖動(dòng)，當(dāng)該移動(dòng)體撞擊壓電能量傳感器時(shí)，產(chǎn)生電能。與現(xiàn)今的用戶必須重復(fù)地按壓按鈕以給裝置充電的壓電供電裝置不同，本發(fā)明的搖動(dòng)操作允許用戶以人體工學(xué)和舒適的方式施加更大的力在該遙控裝置上。此外，本發(fā)明可以有比傳統(tǒng)的壓電供電裝置更少的移動(dòng)部件，因此這種簡化的結(jié)構(gòu)減少了制造成本。本發(fā)明的第二個(gè)方面旨在通過在單個(gè)傳感器中使用多個(gè)壓電層，提高壓電傳感器的效率，其中，各個(gè)層機(jī)械地串聯(lián)層壓，且電氣地并聯(lián)連接。這種結(jié)構(gòu)允許更好地與典型負(fù)載阻抗匹配。這種配置也減少了傳感器的輸出電壓，使得當(dāng)連接到儲(chǔ)能電路時(shí)通常不需要降壓變壓器。本發(fā)明的第三個(gè)方面旨在通過使用彎曲的陶瓷盤(ceramnic disk)進(jìn)一步提高壓電傳感器的效率。這允許陶瓷的彎曲模式(bending-mode)變形以產(chǎn)生額外的電能。本發(fā)明的第四個(gè)方面旨在通過使傳感器在垂直于沖擊方向的平面上受壓縮應(yīng)力，提高該壓電傳感器的耐用性。本發(fā)明的第五個(gè)方面提出，在壓電傳感器的構(gòu)造中使用無毒的壓電材料，這樣緩解與當(dāng)前由有毒的含鉛陶瓷材料制成的商用壓電單元有關(guān)的環(huán)境問題。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述時(shí)，可以更容易確定本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中圖1(a)和1(b)為顯示本發(fā)明第一實(shí)施例具有發(fā)電單元的遙控裝置的圖。圖2為顯示連接到發(fā)電單元的輸出端的降壓變壓器的電路圖。圖3為顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的圖，該第二實(shí)施例具有包括額外的第二壓電能量傳感器的發(fā)電單元。圖4為第二降壓變壓器電路的電路圖，該第二降壓變壓器電路在本發(fā)明實(shí)施例中可以用作替代圖2中的降壓變壓器使用。圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的圖，該第三實(shí)施例具有帶彎曲的壓電傳感器的發(fā)電單
J Li ο圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例的圖，該第四實(shí)施例具有帶多層壓電傳感器的發(fā)電單
J Li ο圖7為示意顯示可用于本發(fā)明的一些實(shí)施例的配置的電路圖，包括多個(gè)層直接連接到儲(chǔ)存電容器而無需降壓變壓器的壓電傳感器。圖8為顯示本發(fā)明第二實(shí)施例中兩個(gè)制造的發(fā)電單元的照片，其中一發(fā)電單元處于組裝狀態(tài)和另一發(fā)電單元處于未組裝狀態(tài)。圖9為顯示本發(fā)明第一實(shí)施例中當(dāng)用戶搖動(dòng)遙控裝置時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)存電容器中的能量積累的圖。圖10為顯示在如圖4中所示的配置中儲(chǔ)存在儲(chǔ)存電容器中的能量的積累的圖。圖11為顯示本發(fā)明第一和第三實(shí)施例中由平的壓電傳感器和彎曲的壓電傳感器產(chǎn)生的電能的圖。圖12為顯示本發(fā)明第一和第四實(shí)施例中由單層壓電傳感器和多層壓電傳感器產(chǎn)生的電能的圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
現(xiàn)將參考圖I (a)和I (b)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在此，遙控裝置I包括發(fā)電單元2、電能存儲(chǔ)裝置3、電壓調(diào)節(jié)單元4、控制單元6 (在本實(shí)施例中是數(shù)字編碼器)和無線信號(hào)發(fā)射器7，控制單元6連接到安裝在該遙控器外殼的前面板上的至少一輸入裝置5 (在本實(shí)施例中是按鈕)。發(fā)電單元包括限制在殼體10中的腔內(nèi)的可移動(dòng)體8和附著在殼體10上的壓電能量傳感器9，可移動(dòng)體8至少有3克重。在本實(shí)施例中，可移動(dòng)體8連接到殼體的帶有彈性材料體11的一端，所述彈性材料體優(yōu)選地是彈簧?？梢苿?dòng)體8可以是不銹鋼球。在靜態(tài)時(shí)，如圖1(a)中所示，由于來自彈簧的壓縮應(yīng)力，可移動(dòng)體擠壓壓電傳感器。壓電傳感器9由無鉛壓電材料制成，且為陶瓷盤形式，其兩電極層涂覆在相對(duì)的表面上。壓電傳感器用例如環(huán)氧樹脂的粘合劑12粘合在殼體的一端。優(yōu)選的是，壓電傳感器被環(huán)氧樹脂包圍，以使得在固化過程中由于環(huán)氧樹脂的收縮，壓縮應(yīng)力被施加于壓電陶瓷盤上。此外，例如金屬板的保護(hù)層13可以粘合在壓電傳感器9的表面上，該表面被可移動(dòng)體8碰撞。 當(dāng)用戶沿著遙控裝置I的縱軸，也就是該裝置的外殼長度方向搖動(dòng)該裝置時(shí)，可移動(dòng)體8在彈簧的協(xié)助下擺動(dòng)。當(dāng)可移動(dòng)體8移向彈簧時(shí)，來自可移動(dòng)體8的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成彈性勢能并儲(chǔ)存在壓縮的彈簧中，如圖1(b)所示。當(dāng)彈簧推離開可移動(dòng)體8時(shí)，儲(chǔ)存在壓縮的彈簧中的彈性勢能重新被轉(zhuǎn)換回動(dòng)能。此外，因?yàn)橛脩衄F(xiàn)在也在以相反方向搖動(dòng)裝置1，所以用戶正在可移動(dòng)體8運(yùn)動(dòng)的相反方向加速裝置I。因此，在彈簧的壓縮應(yīng)力和裝置I在相反方向由用戶造成的加速下，可移動(dòng)體8相對(duì)于裝置I加速了。本實(shí)施例中是球的可移動(dòng)體8現(xiàn)在以高速返回并碰撞壓電傳感器9。球的動(dòng)量造成壓電材料上有張力，且這樣通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能。產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存在電能儲(chǔ)存裝置3中，電能儲(chǔ)存裝置3轉(zhuǎn)而供電給控制單元6和無線信號(hào)發(fā)射器7。在本實(shí)施例中還有電壓調(diào)節(jié)單元4，如圖I (a)和I (b)所示，電壓調(diào)節(jié)單元4包括電壓監(jiān)測器14，開關(guān)15和電壓調(diào)節(jié)器16。電壓調(diào)節(jié)單元4連接到電能儲(chǔ)存裝置3的輸出端，并執(zhí)行兩個(gè)功能第一，它確保在連接儲(chǔ)存電容器22和電壓調(diào)節(jié)器16的開關(guān)15關(guān)閉之前，儲(chǔ)存在電能儲(chǔ)存裝置3的儲(chǔ)存電容器中的電能有足夠電壓，第二，電壓調(diào)節(jié)器16組件本身提供恒定供應(yīng)電壓以使得控制單元6 (數(shù)字編碼器)和無線信號(hào)發(fā)射器7能夠正常運(yùn)作。接下來，當(dāng)用戶啟動(dòng)手動(dòng)輸入，例如按壓遙控裝置I的輸入裝置5上的按鈕，本實(shí)施例中是數(shù)字編碼器的控制單元6將執(zhí)行編碼操作并產(chǎn)生輸出至無線信號(hào)發(fā)射器7。然后，無線信號(hào)發(fā)射器7根據(jù)從控制單元6接收到的發(fā)出發(fā)出無線信號(hào)。無線信號(hào)發(fā)射器7可以包括但不限于，射頻(‘RF’ )發(fā)射器或紅外發(fā)射器。遙控器應(yīng)用的信號(hào)的射頻發(fā)射在本領(lǐng)域中是眾所周知的。相對(duì)于紅外發(fā)射，射頻發(fā)射的優(yōu)勢包括低能耗，相對(duì)較長的傳輸距離，和非視距信號(hào)傳播。利用射頻發(fā)射器的無線信號(hào)發(fā)射器7能夠利用合適的編碼器和天線實(shí)現(xiàn)。所述編碼器根據(jù)遙控裝置I上的按鈕的狀態(tài)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。來自所述編碼器的數(shù)字信號(hào)調(diào)制射頻發(fā)射器的射頻輸出信號(hào)。射頻發(fā)射器的輸出通常地連接到天線(沒有示出)以獲得射頻輸出信號(hào)的有效輻射。然后射頻輸出信號(hào)被位于附近的相應(yīng)的射頻接收器接收?？蛇x的，在成本起決定性作用、更短的發(fā)射距離可行或無線信號(hào)需要局限在空間內(nèi)的應(yīng)用場合下，紅外發(fā)射器的使用可以被認(rèn)為是更合適的。發(fā)射無線信號(hào)的電路在本領(lǐng)域是眾所周知的。例如，通過利用合適的編碼器集成電路(‘1C’)和晶體管來控制紅外發(fā)光二極管(‘LED’)的開啟-關(guān)閉閃爍能夠?qū)崿F(xiàn)紅外信號(hào)的發(fā)射。試圖發(fā)送的信息被編碼成紅外二極管的閃爍形式，然后由位于附近的相應(yīng)的紅外檢測器和解碼器集成電路接收?，F(xiàn)在將描述制作壓電盤的方法。在這里，壓電陶瓷盤有一個(gè)無鉛組分(I-X)K0.5Na0.5Nb03-xLiNb03( ‘KNN-LN’ )。x是范圍在O到O. I之間的值。KNN-LN陶瓷盤由原材料K2CO3, Na2CO3, Nb2O5和Li2CO3通過固態(tài)反應(yīng)過程制備。由于碳酸鹽粉末對(duì)水分敏感，它們?cè)谑褂们笆紫缺桓稍?，之后按公?I-X)Ka5Naa5NbO3-XLiNbO3U=O到O. I)計(jì)重，隨后在超聲波照射下在乙醇中散開形成泥漿(slurry)。泥漿在干燥和碾磨后，混合粉末在850°C下焙燒以形成KNN-LN的鈣鈦礦相。在球碾磨且與聚乙烯醇縮丁醛(‘PVB’ )混合作為粘結(jié)劑后，焙燒粉末被單軸向壓成盤，并在空氣中1050°C下燒結(jié)。燒結(jié)后獲得的陶瓷盤樣品有8. 6毫米的直徑和O. 8毫米的厚度。然后拋光陶瓷盤的兩個(gè)主要的表面，并在550°C下涂上銀漿以形成兩個(gè)電極。具有電極的樣品在120°C下以40kV/cm極化30分鐘。對(duì)于(l_x)Ka5Naa5NbO3-XLiNbO3，其中χ=0· 06的盤，可獲得的壓電系數(shù)d33為184pC/N?？蛇x的，壓電陶瓷盤有無鉛組分=Baa85Caai5ZraiTia9O3(BCZT)。BCZT的陶瓷盤由原·粉末BaCO3BaZrO3, CaCO3和TiO2通過與上面描述相似的固態(tài)反應(yīng)過程制備。BCZT的焙燒溫度為1350°C，最后的燒結(jié)溫度為1450°C。在電極涂覆和電極極化后，BCZT陶瓷盤可獲得的壓電系數(shù)d33為323PC/N。應(yīng)當(dāng)注意的是，無鉛壓電陶瓷盤通常具有很高的電阻抗。因此，一旦被可移動(dòng)體8碰撞，陶瓷盤通常產(chǎn)生高電壓但小電流的電力輸出。圖2示出了電能儲(chǔ)存裝置的構(gòu)造。為了降低電壓和提高產(chǎn)生在壓電傳感器9中的電能的利用效率，電能儲(chǔ)存裝置3中可以包含降壓變壓器20。如圖2所示，壓電傳感器9的輸出連接到變壓器20的輸入端，變壓器20然后輸出降低了的電壓給一對(duì)二極管21和儲(chǔ)存電容器22。降壓變壓器20電路改善了發(fā)電單元2和電能儲(chǔ)存裝置3之間的阻抗匹配。來自降壓變壓器20電路的輸出的交流電(‘AC’)然后由一對(duì)二極管21整流。連接到二極管的儲(chǔ)存電容器22允許電荷的積累，其中，電容器中的一個(gè)電容器在交流電的正相積累電荷，而另一個(gè)電容器在負(fù)相積累電荷。兩個(gè)儲(chǔ)存電容器22串聯(lián)，兩個(gè)儲(chǔ)存電容器22兩端的輸出電壓是每個(gè)儲(chǔ)存電容器積累的電壓之和。與現(xiàn)有技術(shù)中已知的現(xiàn)有實(shí)施例中四個(gè)二極管全波橋式整流電力存儲(chǔ)電路連接到單一電容器相比，圖2中所示的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)在恒定的輸入電壓下使存儲(chǔ)電容器積累的能量加倍，減少2個(gè)電能存儲(chǔ)電路所需的二極管數(shù)量(從4個(gè)到2個(gè))，并因?yàn)槎O管的正向電壓降落減少了能量損失。實(shí)施例2 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例如圖3所示，其中可移動(dòng)體8沒有連接到任一彈性材料，且具有兩個(gè)壓電能量傳感器9，而不是一個(gè)。在用戶搖動(dòng)遙控裝置I時(shí)，位于發(fā)電單元2的殼體10中的腔內(nèi)的可移動(dòng)體8相對(duì)于殼體10加速。當(dāng)移動(dòng)體8撞擊附著在殼體10的兩端上的兩個(gè)壓電傳感器9中的任一個(gè)時(shí)，產(chǎn)生電能。然后，電能存儲(chǔ)在電能儲(chǔ)存裝置3，且根據(jù)需要供電給控制單元6和無線信號(hào)發(fā)射器7。圖4示出了當(dāng)利用兩個(gè)壓電傳感器41時(shí)，電能儲(chǔ)存裝置3的一種可能的電路圖。每一個(gè)壓電傳感器41連接到各自的降壓變壓器42，每一降壓變壓器42連接到一對(duì)二極管43。這兩對(duì)二極管都連接到同一對(duì)儲(chǔ)存電容器44。以同樣的方式，該對(duì)儲(chǔ)存電容器在要增加更多的壓電傳感器時(shí)能夠連接到多個(gè)降壓變壓器。實(shí)施例3 如圖5所不,除了利用具有凸頂表面51和凹底表面52的壓電陶瓷盤外,本實(shí)施例與實(shí)施例2相似。壓電傳感器9被放置成使得可移動(dòng)體8撞擊陶瓷盤的凸頂表面51。所述曲面提供了壓電陶瓷盤上用于產(chǎn)生額外的電能彎曲變形模式。壓電陶瓷盤的凹底表面52利用一例如環(huán)氧樹脂的粘合層能結(jié)合到固體的底部。為了保護(hù)陶瓷盤，陶瓷盤的各端覆蓋有環(huán)氧樹脂12。由于在固化過程中環(huán)氧樹脂體積收縮，這造成保護(hù)壓縮應(yīng)力被施加到陶瓷盤上。實(shí)施例4 在本實(shí)施例中，遙控裝置I具有兩個(gè)壓電傳感器9，如圖6所示，每一個(gè)壓電傳感器9包括壓電材料62的多個(gè)薄層，所述多個(gè)薄層層壓在一起但是串聯(lián)連接。優(yōu)選的，壓電傳 感器包括薄壓電無鉛陶瓷的多層。壓電材料62的多層被稱為壓電多層。使用壓電多層的目的是減少壓電傳感器9的阻抗并提高能量產(chǎn)生效率。因?yàn)楦偷淖杩垢纳屏税l(fā)電單元2和電能儲(chǔ)存裝置3間的阻抗匹配，所以產(chǎn)生的能量也會(huì)更有效率地傳輸給電能儲(chǔ)存裝置3。為了顯著地降低壓電多層傳感器的阻抗，壓電薄層需具有優(yōu)選低于IOOym的厚度，且多層應(yīng)由層壓電材料62的至少5層，優(yōu)選超過10層構(gòu)成。壓電陶瓷多層能用本領(lǐng)域是公知的陶瓷金屬(作為電極層)共燒方法生成。在以高溫共燒之前，陶瓷金屬多層可由陶瓷流延成型(tape-casting)過程形成，之后交替層壓具有印刷電極的陶瓷流廷。然后，電極交叉，奇數(shù)層連接到共用端，同時(shí)所有偶數(shù)層連接到第二個(gè)共用端。因此，各個(gè)壓電層被機(jī)械地串聯(lián)層壓，同時(shí)電氣地并聯(lián)連接。由于這種構(gòu)造使得壓電能量傳感器的阻抗能夠降低。一般而言，壓電材料的厚度越小，壓電層的數(shù)量越多，傳感器的阻抗和電壓輸出減少得越多。當(dāng)壓電陶瓷層的厚度處于毫米或亞毫米范圍內(nèi)時(shí)，一次碰撞產(chǎn)生的電壓可大約為100V。但是通過使用多壓電層，每一個(gè)層厚度在10 μ m范圍內(nèi)，輸出電壓能減少到僅為幾伏特，但是電壓和電流的特性顯著改善。因此，當(dāng)使用多壓電層，如圖2和圖4中所示的降壓變壓器不是必需的。如圖7所示，多層壓電陶瓷傳感器能通過一對(duì)整流二極管72直接連接到電能儲(chǔ)存電容71。其它實(shí)施例應(yīng)當(dāng)注意的是，在其它實(shí)施例中，可移動(dòng)體8能是球、圓柱體，或具有兩個(gè)球形凸出表面61的圓柱體，如圖6所示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知的是，可移動(dòng)體的形狀和質(zhì)量可被配置成在發(fā)電單元2的物理約束范圍內(nèi)最大化能量產(chǎn)生效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖8示出了本發(fā)明的發(fā)電單元的兩個(gè)制作原型。制作單元源自實(shí)施例2。其中一個(gè)發(fā)電單元以組裝好的形式呈現(xiàn)，另一個(gè)則以沒有組裝的形式呈現(xiàn)。也顯示了兩種類型的可移動(dòng)體，不銹鋼球和銅丸。在測試實(shí)驗(yàn)中，在僅具有一個(gè)壓電傳感器(如圖2所示)的一個(gè)實(shí)施例中由儲(chǔ)存電容器收集的能量如圖9所示。電能儲(chǔ)存裝置中的每一個(gè)電容器具有IOyF的電容。在儲(chǔ)存電容器中得到總共400 μ J能量。在不同的測試中，在具有兩個(gè)壓電傳感器(如圖4所示)的一個(gè)實(shí)施例中由儲(chǔ)存電容器收集的能量如圖10所示。在該實(shí)施例中，總共得到超過530 μ J的能量。圖11是數(shù)值模擬的結(jié)果的圖，顯示在可移動(dòng)體碰撞之后平的和稍微彎曲的KNN壓電盤二者產(chǎn)生的能量差別。結(jié)果顯示，相比于使用平的KNN盤，諸如圖3所示的壓電傳感器9的KNN盤，當(dāng)使用具有凸頂表面51和凹底表面52 (如圖5所示)的彎曲KNN盤時(shí)有實(shí)質(zhì)改進(jìn)。這是因?yàn)楫?dāng)使用彎曲壓電陶瓷時(shí)激發(fā)了額外的彎曲變形模式。圖12顯示了比較厚度為O. 8mm的單個(gè)KNN厚盤的壓電傳感器與具有10個(gè)薄層但總厚度相同的KNN多層壓電傳感器二者所產(chǎn)生的能量的數(shù)值模擬的結(jié)果。本測試中使用300 Ω的負(fù)載電阻。多層壓電傳感器和單層壓電傳感器在無窮大電阻(開路)時(shí)都產(chǎn)生同樣的能量。然而，如圖12所示，當(dāng)考慮有窮大負(fù)載阻抗的因素時(shí)，多層壓電傳感器的效率 顯著更好。該模擬也顯示了尖峰電壓從單層壓電傳感器的 200V減少到多層壓電傳感器的 20V。如上所討論，多層壓電傳感器具有減小的阻抗，而這提供了與負(fù)載的更好的阻抗匹配。此外，多層壓電傳感器的較低輸出電壓使得無需使用降壓變壓器。
權(quán)利要求
1.一種自供電遙控裝置，包括 發(fā)電單元，其中所述發(fā)電單元包括殼體和限制在所述殼體內(nèi)的可移動(dòng)體，所述可移動(dòng)體配置成當(dāng)所述殼體受用戶動(dòng)作驅(qū)動(dòng)時(shí)相對(duì)于所述殼體移動(dòng)，第一壓電能量傳感器包括附著在所述殼體和配置為被所述可移動(dòng)體撞擊的壓電材料，借由所述可移動(dòng)體與所述第一壓電能量傳感器之間的碰撞，從所述可移動(dòng)體的動(dòng)能產(chǎn)生電能； 電能儲(chǔ)存裝置，用于接收所述發(fā)電單元的能量； 輸入裝置，用于接收用戶操作的手動(dòng)輸入； 控制單元，用于根據(jù)所述手動(dòng)輸入執(zhí)行編碼操作以產(chǎn)生輸出；以及 無線信號(hào)發(fā)射器，由所述電能儲(chǔ)存裝置供電且用于基于所述輸出而發(fā)射信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述可移動(dòng)體通過用于推動(dòng)所述可移動(dòng)體移朝向所述第一壓電能量傳感器的彈性材料連接到所述殼體的一端；在所述可移動(dòng)體開始擠壓所述第一壓電能量傳感器時(shí)，搖動(dòng)所述遙控裝置促使所述彈性材料變形并儲(chǔ)存彈性能量，且在所述可移動(dòng)體移向所述第一壓電能量傳感器時(shí)，所述彈性能量被轉(zhuǎn)換成所述可移動(dòng)體的動(dòng)能以在撞擊所述第一壓電能量傳感器時(shí)產(chǎn)生電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述彈性材料為彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中第二壓電能量傳感器附接到所述殼體。
5.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述第一壓電能量傳感器具有凸頂表面和凹底表面，其中所述凸頂表面用于被所述可移動(dòng)體碰撞。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述壓電傳感器的所述凹底表面用粘合層結(jié)合到所述殼體。
7.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述第一壓電能量傳感器包括所述壓電材料的多個(gè)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述壓電傳感器包括多個(gè)壓電陶瓷層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述壓電傳感器包括多個(gè)壓電聚合物層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中壓電材料的每一層具有低于IOOym的厚度。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述第一壓電能量傳感器在垂直于所述可移動(dòng)體撞擊所述壓電傳感器的方向的平面上經(jīng)受壓縮應(yīng)力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第一壓電能量傳感器上的所述壓縮應(yīng)力由所述第一壓電能量傳感器周圍的粘合材料所產(chǎn)生。
13.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一壓電能量傳感器的表面上的保護(hù)層。
14.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包括連接到所述發(fā)電單元的輸出的降壓變壓器。
15.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電能儲(chǔ)存裝置包括多個(gè)二極管和多個(gè)電容器，所述多個(gè)電容器中的至少一個(gè)電容器配置成在充電電流的正相期間積累電荷，同時(shí)所述多個(gè)電容器中的至少一個(gè)電容器在充電電流的負(fù)相期間積累電荷，且所述多個(gè)電容器配置成連續(xù)釋放電荷。
16.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包括連接到所述電能儲(chǔ)存裝置的電壓調(diào)節(jié)單元。
17.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電壓調(diào)節(jié)單元包括電壓監(jiān)測器組件，開關(guān)組件，和電壓調(diào)節(jié)器組件。
18.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述無線信號(hào)發(fā)射器為射頻發(fā)射器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述無線信號(hào)發(fā)射器為紅外發(fā)射器。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述壓電材料為無鉛壓電陶瓷。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述無鉛壓電陶瓷具有為(1-x)Ka5Naa5NbO3-XLiNbO3 的成分，其中 x=0 到 0. I。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述無鉛壓電陶瓷具有約為Ba0.85Ca0.15Zr0. Ji0.903 (BCZT)的成分。
全文摘要
本發(fā)明提出一種自供電遙控裝置。用戶搖動(dòng)該遙控裝置以便產(chǎn)生電能供該裝置運(yùn)行。該遙控裝置具有可移動(dòng)體，例如鋼球，它可在較大殼體內(nèi)自由移動(dòng)。當(dāng)用戶搖動(dòng)該遙控裝置，所述鋼球碰撞所述殼體的邊，撞擊安裝于殼體內(nèi)的壓電傳感器。然后，發(fā)出的電經(jīng)過降壓變壓器，被二極管整流，然后用來給例如電容器的儲(chǔ)電介質(zhì)充電。所述電容器利用此電能給編碼器和無線信號(hào)發(fā)射器供電。當(dāng)用戶壓下該遙控裝置上的按鈕，所述編碼器根據(jù)按下的所述按鈕執(zhí)行編碼操作，發(fā)射經(jīng)編碼的信號(hào)給所述無線信號(hào)發(fā)射器，且所述無線信號(hào)發(fā)射器將所述經(jīng)編碼的信號(hào)從該遙控裝置發(fā)射出去。
文檔編號(hào)G08C23/04GK102780418SQ20121014434
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者姚奎, 張磊, 王庭鏘, 陳志強(qiáng), 陳金耀 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局