專利名稱：壓電自供電式低功耗遙控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源和電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電發(fā)電裝置和由該發(fā)電 裝置供電的低功耗遙控器。通過手動(dòng)方法使壓電振子發(fā)生彎曲變形并產(chǎn)生電能， 經(jīng)整流濾波后為遙控器提供電力。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品集成化的提高和功耗的降低，傳統(tǒng)的電池因其體積大、使用 壽命短而逐漸不能滿足使用要求；同時(shí)，電池含有重金屬，廢舊電池處理不當(dāng) 會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，人們開始尋求電池的替代品一人力發(fā)電裝置 (human powered energy generator)，其目的是在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域替代 電池或自動(dòng)為電池充電。遙控器己成為現(xiàn)代生活中的必須品(如汽車遙控器、 各類家電遙控器、燈具開關(guān)等)，因其用量大、能耗較低，適合利用微型的發(fā)電 裝置供電。與電池供電的遙控器相比，無電池遙控器安全可靠(不會(huì)因能量耗 盡而無法使用)，成本低(使用期間不需要更換的電池費(fèi)用)，因此更易于為用 戶所接受，也是未來遙控器技術(shù)的發(fā)展方向。
在利用微型發(fā)電裝置為遙控器提供電能方面，主要是采用電磁原理和壓電 原理兩種方法。利用電磁發(fā)電裝置供電的無電池遙控器的專利很多，如中國專 利(申請?zhí)?01142818. X、 200520111441.5和01255765. X等等。電磁發(fā)電裝 置的能量轉(zhuǎn)換效率相對較高，但由于它是通過磁鐵和線圈的相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能， 因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積相對較大；同時(shí)，電磁發(fā)電裝置在發(fā)電的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電 磁干擾，會(huì)影響遙控器的可靠性和準(zhǔn)確性，因此不適用于體積小、可靠性高遙 控器(如汽車遙控器)。壓電發(fā)電裝置利用薄片型壓電振子的彎曲變形將機(jī)械能 轉(zhuǎn)換成電能，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小(易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)微小化和集成化)、成本低，而且發(fā)電過程中壓電振子不發(fā)熱、不產(chǎn)生電磁干擾等特點(diǎn)。在利用壓電發(fā)電裝 置及其構(gòu)造的無電池遙控器方面，目前申請的專利較少，中國發(fā)明專利
200520111441.5和00817016.9分別介紹了兩種基于打擊撞擊方式的壓電發(fā)電 裝置，中國發(fā)明專利200520008424.9介紹了一種利用按鍵為壓電元件施力的 發(fā)電裝置及其遙控器。
鑒于目前壓電陶瓷的發(fā)電能力較弱、普通遙控器的功耗還相對較高的現(xiàn)狀， 本發(fā)明提出一種新型壓電發(fā)電裝置，并利用其為基于單片機(jī)控制的低功耗遙控 器提供電力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種由壓電發(fā)電裝置供電的低功耗遙控器，以解決目前各類遙 控器使用化學(xué)電池供電而帶來的種種弊端，如需定期更換、資源浪費(fèi)和污染嚴(yán) 重的問題。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是彎曲型壓電振子的金屬基板通過壓塊固 定于下殼體上，壓電振子通過導(dǎo)線與印刷電路板上的電源電路相連，該印刷電 路板固定在上殼體上，該上殼體上有上定位塊，下殼體內(nèi)部固定連接下定位塊， 轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的兩個(gè)軸端與殼體的傾斜滑道滑動(dòng)連接，按紐與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)壓 接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的 軸上固定連接兩組定位齒和一組撥齒；該電源電路與遙控器電路連接。
在本發(fā)明中，懸臂梁壓電振子、 一個(gè)帶有撥齒及定位齒的轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)和 一個(gè)按鈕構(gòu)成發(fā)電裝置。按下所述按鈕時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)沿傾斜軌道移動(dòng)的同時(shí) 還繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而迫使壓電振子自由端隨之運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到 終點(diǎn)時(shí)，壓電振子與施力機(jī)構(gòu)的撥齒脫離，壓電振子自由振動(dòng)；釋放按紐后， 轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)在彈簧的推動(dòng)下沿傾斜軌道復(fù)位。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述遙控器電路與電源電路相連，其中電源 電路由整流橋、儲能電容及穩(wěn)壓器3部分構(gòu)成，其功能是將壓電振子所產(chǎn)生的 電能存儲在電容中，為遙控器電路供電；所述的遙控器電路包括單片機(jī)MSP430、 按鍵開關(guān)及發(fā)射模塊等。本發(fā)明的壓電自供電式低功耗遙控器，在于依靠手動(dòng)方法通過施力機(jī)構(gòu)激 勵(lì)壓電振子使其產(chǎn)生彎曲變形、并在外力去除后處于自由振動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而在所 述壓電振子兩端產(chǎn)生交流電壓，所述交流電經(jīng)進(jìn)一步整流、濾波及穩(wěn)壓后以脈 沖能的形式輸出給遙控器電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過施力機(jī)構(gòu)使壓電振子獲得可控的變形量，且壓電 振子與施力機(jī)構(gòu)的撥齒脫離后能保持一定時(shí)間的持續(xù)振動(dòng)；利用單片機(jī)控制的
遙控系統(tǒng)功耗較低，壓電振子一次激勵(lì)產(chǎn)生的電能可滿足使用要求。利用壓電 發(fā)電裝置為遙控器供電，可避免更換電池帶來的使用不便和電能耗盡未及時(shí)更
換而帶來的無法使用問題；可避免使用中的二次費(fèi)用和大量廢舊電池所造成的
環(huán)境污染。


圖la是本發(fā)明中發(fā)電裝置觸發(fā)前的結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖lb是圖la的A-A剖視圖2是本發(fā)明中發(fā)電裝置觸發(fā)后的結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖3是本發(fā)明的電源電路和遙控器電路圖。
具體實(shí)施例方式
彎曲型壓電振子3的金屬基板通過壓塊10固定于下殼體1上，壓電振子3 通過導(dǎo)線2與印刷電路板9上的電源電路91相連，該印刷電路板9固定在上殼 體8上，該上殼體上有上定位塊801，下殼體內(nèi)部固定連接下定位塊102，轉(zhuǎn)動(dòng) 施力機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)軸端與殼體1的傾斜滑道101滑動(dòng)連接，按紐7與轉(zhuǎn)動(dòng)施力 機(jī)構(gòu)6壓接，復(fù)位彈簧4與頂塊5連接，頂塊5與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6接觸連接， 該轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6的軸上固定連接兩組定位齒601、 603和一組撥齒602;該電 源電路91與遙控器電路92連接。
如圖la所示，彎曲型壓電振子1的金屬基板通過壓塊10固定于殼體1上， 所述壓電振子3通過導(dǎo)線2與印刷電路板9上的電源電路91相連。所述的印刷 電路板9及其電源電路91和遙控器電路92固定在殼體8上。所述壓電振子3、轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6、按紐7、復(fù)位彈簧4及頂塊5 (圖lb)構(gòu)成發(fā)電裝置。所述的 轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6上帶有兩組定位齒601、 603和一組撥齒602。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)施力 機(jī)構(gòu)6的兩個(gè)軸端可沿殼體1的傾斜滑道101滑動(dòng)。當(dāng)外力F推動(dòng)所述按紐7 向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述按紐下表面推動(dòng)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6沿所述傾斜滑道101 向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)上的某個(gè)定位齒601與殼體1上的定位塊102接觸 時(shí)，施力機(jī)構(gòu)6逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6沿傾斜滑道101滑 動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，所述撥齒602推動(dòng)壓電振子自由端向下運(yùn)動(dòng)，且在所述施力 機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)撥齒602沿壓電振子3的表面滑動(dòng)，直至與壓電振子的自由端 脫離，此后壓電振子開始自由振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，壓電振子與施力機(jī)構(gòu)脫離， 此時(shí)壓電振子己被觸發(fā)，屆時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)上的另一定位齒603運(yùn)動(dòng)到定位塊 801的下方。外界壓力F去除后，恢復(fù)彈簧4通過頂塊5推動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī) 構(gòu)6沿所述傾斜滑道101向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)上的定位齒603與定位塊 801接觸時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)6繼續(xù)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使其上的另一 撥齒運(yùn)動(dòng)至壓電振子自由端上方，即復(fù)位至觸發(fā)前的狀態(tài)(圖la)。
如圖3所示，所述電源電路91由整流電路橋911、穩(wěn)壓器912以及電容 913和914構(gòu)成。遙控器電路92主要由MSP430低功耗單片機(jī)921與按鍵開關(guān) 922及發(fā)射模塊923相連接構(gòu)成。電源電路91的功能是將壓電振子產(chǎn)生的交流 電經(jīng)整流濾波轉(zhuǎn)換成3V的直流電，輸出給遙控器電路92。 MSP430單片機(jī)921 接收按鍵開關(guān)922發(fā)出的指令，再將編碼信號通過發(fā)射模塊923發(fā)射出去。
權(quán)利要求
1、一種壓電自供電式低功耗遙控器，其特征在于彎曲型壓電振子的金屬基板通過壓塊固定于下殼體上，壓電振子通過導(dǎo)線與印刷電路板上的電源電路相連，該印刷電路板固定在上殼體上，該上殼體上有上定位塊，下殼體內(nèi)部固定連接下定位塊，轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的兩個(gè)軸端與殼體的傾斜滑道滑動(dòng)連接，按紐與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)壓接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的軸上固定連接兩組定位齒和一組撥齒；該電源電路與遙控器電路連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電自供電式低功耗遙控器，其特征在于電源 電路由整流橋、電容和穩(wěn)壓器構(gòu)成；遙控器電路由低功耗單片機(jī)MSP430與按 鍵開關(guān)及發(fā)射模塊相連接構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓電自供電式低功耗遙控器，屬于能源和電子技術(shù)領(lǐng)域。彎曲型壓電振子的金屬基板通過壓塊固定于下殼體上，壓電振子通過導(dǎo)線與印刷電路板上的電源電路相連，該印刷電路板固定在上殼體上，該上殼體上有上定位塊，下殼體內(nèi)部固定連接下定位塊，轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的兩個(gè)軸端與殼體的傾斜滑道滑動(dòng)連接，按鈕與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)壓接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動(dòng)施力機(jī)構(gòu)的軸上固定連接兩組定位齒和一組撥齒；該電源電路與遙控器電路連接。優(yōu)點(diǎn)在于利用壓電發(fā)電裝置為遙控器供電，可避免更換電池帶來的使用不便和電能耗盡未及時(shí)更換而帶來的無法使用問題；可避免使用中的二次費(fèi)用和大量廢舊電池所造成的環(huán)境污染。
文檔編號H02N2/18GK101447748SQ20081005115
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者唐可洪, 楊志剛, 王主玉, 程光明, 闞君武 申請人:吉林大學(xué)