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，電池含有重金屬，廢舊電池處理不當(dāng) 會造成嚴(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動產(chǎn)生電能， 因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積相對較大；同時，電磁發(fā)電裝置在發(fā)電的同時也會產(chǎn)生電 磁干擾，會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。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)動施力機(jī)構(gòu)的兩個軸端與殼體的傾斜滑道滑動連接，按紐與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)壓 接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動施力機(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、 一個帶有撥齒及定位齒的轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)和 一個按鈕構(gòu)成發(fā)電裝置。按下所述按鈕時,轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)沿傾斜軌道移動的同時 還繞其中心轉(zhuǎn)動，進(jìn)而迫使壓電振子自由端隨之運動。當(dāng)轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)運動到 終點時，壓電振子與施力機(jī)構(gòu)的撥齒脫離，壓電振子自由振動；釋放按紐后， 轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)在彈簧的推動下沿傾斜軌道復(fù)位。
在本發(fā)明的一個實施方案中，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，在于依靠手動方法通過施力機(jī)構(gòu)激 勵壓電振子使其產(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間的持續(xù)振動；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更
換而帶來的無法使用問題；可避免使用中的二次費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 施力機(jī)構(gòu)6的兩個軸端與殼體1的傾斜滑道101滑動連接，按紐7與轉(zhuǎn)動施力 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)動施力機(jī)構(gòu)6接觸連接， 該轉(zhuǎn)動施力機(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)動施力 機(jī)構(gòu)6的兩個軸端可沿殼體1的傾斜滑道101滑動。當(dāng)外力F推動所述按紐7 向下運動時，所述按紐下表面推動所述的轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)6沿所述傾斜滑道101 向下運動。當(dāng)轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)上的某個定位齒601與殼體1上的定位塊102接觸 時，施力機(jī)構(gòu)6逆時針方向轉(zhuǎn)動。在所述的轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)6沿傾斜滑道101滑 動并轉(zhuǎn)動的同時，所述撥齒602推動壓電振子自由端向下運動，且在所述施力 機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的同時撥齒602沿壓電振子3的表面滑動，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，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)運動到終點時，壓電振子與施力機(jī)構(gòu)脫離， 此時壓電振子己被觸發(fā)，屆時轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)上的另一定位齒603運動到定位塊 801的下方。外界壓力F去除后，恢復(fù)彈簧4通過頂塊5推動所述轉(zhuǎn)動施力機(jī) 構(gòu)6沿所述傾斜滑道101向上運動；當(dāng)轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)上的定位齒603與定位塊 801接觸時，轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)6繼續(xù)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動一定角度，使其上的另一 撥齒運動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)動施力機(jī)構(gòu)的兩個軸端與殼體的傾斜滑道滑動連接，按紐與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)壓接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動施力機(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)動施力機(jī)構(gòu)的兩個軸端與殼體的傾斜滑道滑動連接，按鈕與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)壓接，復(fù)位彈簧與頂塊連接，頂塊與轉(zhuǎn)動施力機(jī)構(gòu)接觸連接，該轉(zhuǎn)動施力機(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更換而帶來的無法使用問題；可避免使用中的二次費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)