簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于新能源和電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來隨著電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，無線遙控裝置在人們的生活、工業(yè)控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的遙控裝置一般用干電池作為電源，待電池耗盡后需進(jìn)行更換。這一方面增加了客戶使用成本，另一方面廢舊的電池處理不當(dāng)會造成環(huán)境污染。因此，無電池遙控裝置得到了廣泛的研究。
[0003]現(xiàn)階段無電池遙控裝置的供電技術(shù)主要有兩大類:一種是電磁技術(shù)，即利用線圈切割磁力線的方式發(fā)電；一種是壓電技術(shù)，通過壓電材料的形變產(chǎn)生電能。電磁發(fā)電裝置的能量轉(zhuǎn)換效率相對較高，但因其采用磁鐵和線圈的相對運動產(chǎn)生電能，故結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積相對較大;此外，電磁發(fā)電裝置在發(fā)電的同時也會產(chǎn)生電磁干擾，從而影響遙控器的可靠性和準(zhǔn)確性，不適用于體積小、可靠性高的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，盡管國內(nèi)以申報了多種電磁發(fā)電供電的遙控器，如中國專利201020190448.K200920003419.7和01255765.X等，但至今尚無產(chǎn)品開發(fā)和實際應(yīng)用。壓電能量收集裝置是一種新型發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，無電磁干擾，易于小型化等優(yōu)點，更適合遙控器等低功耗發(fā)射系統(tǒng)應(yīng)用。
[0004]目前，國內(nèi)已申請了較多的壓電發(fā)電的無電池遙控器、遙控開關(guān)。中國專利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，中國實用新型專利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。上述專利中，所利用的都是單個壓電振子，其一次發(fā)電操作所產(chǎn)生的能量根本無法滿足遙控器的功率需求，而只能采用多次發(fā)電、累積儲能的方法供電，不符合遙控器的操作習(xí)慣。中國實用新型專利2008100 51579.9、2008 1005 11 57.1、20081005 I 579.5、201110080547.3利用一次激勵后壓電懸臂梁振子所產(chǎn)生的多次自由振動發(fā)電并累積能量，但是其都是壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)，雖然壓電振子在同尺寸的情況下，相比較于簡支梁，懸臂梁能獲得較大的電能。但是從上述專利中可以發(fā)現(xiàn)，懸臂梁具有可靠性差，壽命短的問題，而且發(fā)電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際可行性差。中國專利01110199957.X闡述了一種壓電簡支梁發(fā)電結(jié)構(gòu)，雖然發(fā)電量滿足遙控裝置供電需求，但是其設(shè)計尺寸大，不適用于手持式的遙控裝置的供電。本實用新型采用一種具有預(yù)應(yīng)力的彎曲形壓電簡支梁結(jié)構(gòu)以調(diào)高其發(fā)電量，具有設(shè)計尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率高等特點，并采用微功耗無線射頻發(fā)射模塊，構(gòu)成一種新型的無電池遙控裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置，從根本上解決了現(xiàn)有壓電供電結(jié)構(gòu)供電可靠性差，壽命短，發(fā)電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際可行性差以及遙控裝置實用干電池帶來的如增加使用成本、廢舊電池造成環(huán)境污染等問題。其具有結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率尚、可操作性強(qiáng)、使命壽命長等優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案:該簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置包括底板、限位在底板上的壓電組件、設(shè)置在底板上的按鍵，壓電組件通過壓板固定在底板上，壓電組件與底板之間設(shè)有復(fù)位彈簧，其特征在于:所述壓電組件包括由金屬基板和壓電片構(gòu)成的弧形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)頂端通過按鍵限位，弧形結(jié)構(gòu)底部設(shè)有安裝在底板上的無線信號發(fā)射電路板。
[0007]所述無線信號發(fā)射電路板包括按鍵電路、與按鍵電路輸出端相連的單片機(jī)、與單片機(jī)并聯(lián)的發(fā)射模塊、與單片機(jī)并聯(lián)的儲能電容、與儲能電容并聯(lián)的濾波電容、與儲能電容和濾波電容同時并聯(lián)的穩(wěn)壓器以及與濾波電容并聯(lián)的全波整理電路，壓電組件與能量管理電路并聯(lián)。
[0008]本實用新型的有益效果:壓電供電遙控裝置是通過利用壓電材料的正壓電效應(yīng)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，通過下壓按鍵使壓電電晶片發(fā)生形變，產(chǎn)生電能。所產(chǎn)生的電信號通過整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路，最后施加到無線信號發(fā)射電路，驅(qū)動電路工作。
[0009]采用壓電簡支梁結(jié)構(gòu)，簡化了發(fā)電結(jié)構(gòu)、提高了實際可操作性、增強(qiáng)了供電的可靠性。經(jīng)整流、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)后向控制模塊、射頻發(fā)生模塊等提供電能，形成遙控控制信號。而且通過采用具有預(yù)應(yīng)力的彎曲形壓電組件，增加了發(fā)電量，可有效的驅(qū)動無線信號發(fā)射電路進(jìn)行工作。整個裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)大量大，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)無預(yù)應(yīng)力平面壓電簡支梁相比，具有預(yù)應(yīng)力的彎曲形壓電簡支梁結(jié)構(gòu)能夠大幅提高壓電發(fā)電量?？蓮V泛適用于電視、空調(diào)、汽車等手持式小型遙控裝置，通過按壓按鍵使壓電組件形變產(chǎn)生電能，為無線信號發(fā)射電路供電。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型遙控裝置按鈕觸發(fā)前的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖2是本實用新型遙控裝置按鈕觸發(fā)后的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:
[0014]圖1中:I按鍵、2壓板、3底板、4壓電組件、41金屬基板、42壓電片、5無線信號發(fā)射電路板、6復(fù)位彈簧；
[0015]圖2中:I按鍵、2壓板、3底板、41金屬基板、42壓電片、5無線信號發(fā)射電路板、6復(fù)位彈貪;
[0016]圖3中:4壓電組件、5無線信號發(fā)射電路板、51能量管理電路、511全波整理電路、512穩(wěn)壓器、513濾波電容、514儲能電容、52控制電路、521低功耗單片機(jī)、522發(fā)射模塊、523按鍵電路。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合圖1?3，通過具體實施例詳細(xì)說明本實用新型的內(nèi)容。該簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置包括底板3、限位在底板上的壓電組件4、設(shè)置在底板上的按鍵1，壓電組件4通過壓板2固定在底板上，壓電組件4與底板之間設(shè)有復(fù)位彈簧6。壓電組件包括由金屬基板41和壓電片42構(gòu)成的弧形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)頂端通過按鍵I限位，弧形結(jié)構(gòu)底部設(shè)有安裝在底板上的無線信號發(fā)射電路板5。在制作過程中拉伸的金屬基板41釋放拉伸力后會向壓電片42施加梯度壓縮應(yīng)力，導(dǎo)致壓電組件4呈上供彎曲形。實驗證明這種結(jié)構(gòu)能夠大幅提升壓電材料的發(fā)電能力。將壓電組件4通過固定壓板安裝到底板3上，使其處于簡支邊界條件。無線信號發(fā)射電路板5固定于底板3底部，導(dǎo)線將壓電組件與無線信號發(fā)射電路板5相連。復(fù)位彈簧6安裝于壓電組件4的右側(cè)可移動端，固定于底板3右側(cè)。復(fù)位彈簧6不僅具有下壓按鍵I后使其復(fù)位的功能，還可以通過預(yù)先壓緊復(fù)位彈簧6，從壓電組件I的右側(cè)可移動端施加一定壓縮力，進(jìn)一步調(diào)節(jié)壓電片單晶片4的拱高，改善壓電片42所受的梯度壓縮力，提高發(fā)電量。按鍵I固定于底板3的上部，通過復(fù)位彈簧6使其復(fù)位。
[0018]其中，無線信號發(fā)射電路板5包括能量管理電路51和控制電路52?？刂齐娐?2包括按鍵電路523、與按鍵電路輸出端相連的單片機(jī)低功耗521、與單片機(jī)并聯(lián)的發(fā)射模塊522。能量管理電路51包括與單片機(jī)并聯(lián)的儲能電容514、與儲能電容并聯(lián)的濾波電容513、與儲能電容和濾波電容同時并聯(lián)的穩(wěn)壓器512以及與濾波電容并聯(lián)的全波整理電路511，壓電組件與能量管理電路并聯(lián)。單片機(jī)可采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品實現(xiàn)無線信號發(fā)射電路板5中的功能。
[0019]按下按鍵I，會使處于簡支邊界條件下的壓電組件4發(fā)生形變。當(dāng)松開按鍵I時，壓電組件4在復(fù)位彈簧6彈力的作用下恢復(fù)到初始形態(tài)，在這個過程中，壓電片42往復(fù)彎曲產(chǎn)生電能。但是所產(chǎn)生的電信號為交變信號，交變信號必須經(jīng)過處理才能對無線信號發(fā)射電路板5進(jìn)行供電，驅(qū)動電路產(chǎn)生遙控信號。能量管理電路51的作用是將壓電組件4產(chǎn)生的電信號經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成3V電壓，為信號發(fā)射和控制電路52供電。低功耗單片機(jī)521接受到按鍵電路523傳輸?shù)男盘?，編碼后通過發(fā)射模塊發(fā)射出去，實現(xiàn)遙控功能。當(dāng)松開按鍵I時，壓電組件4在復(fù)位彈簧6的作用下復(fù)位，壓電組件4產(chǎn)生交變電信號，經(jīng)51為52供電，產(chǎn)生遙控信號，遙控接收模塊接收遙控信號執(zhí)行相應(yīng)動作。
【主權(quán)項】
1.一種簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置，包括底板、限位在底板上的壓電組件、設(shè)置在底板上的按鍵，壓電組件通過壓板固定在底板上，壓電組件與底板之間設(shè)有復(fù)位彈簧，其特征在于:所述壓電組件包括由金屬基板和壓電片構(gòu)成的弧形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)頂端通過按鍵限位，弧形結(jié)構(gòu)底部設(shè)有安裝在底板上的無線信號發(fā)射電路板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置，其特征在于:所述無線信號發(fā)射電路板包括按鍵電路、與按鍵電路輸出端相連的單片機(jī)、與單片機(jī)并聯(lián)的發(fā)射模塊、與單片機(jī)并聯(lián)的儲能電容、與儲能電容并聯(lián)的濾波電容、與儲能電容和濾波電容同時并聯(lián)的穩(wěn)壓器以及與濾波電容并聯(lián)的全波整理電路，壓電組件與能量管理電路并聯(lián)。
【專利摘要】一種簡支梁結(jié)構(gòu)的壓電供電遙控裝置，包括底板、限位在底板上的壓電組件、設(shè)置在底板上的按鍵，壓電組件通過壓板固定在底板上，壓電組件與底板之間設(shè)有復(fù)位彈簧，其技術(shù)要點是：所述壓電組件包括由金屬基板和壓電片構(gòu)成的弧形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)頂端通過按鍵限位，弧形結(jié)構(gòu)底部設(shè)有安裝在底板上的無線信號發(fā)射電路板。從根本上解決了現(xiàn)有壓電供電結(jié)構(gòu)供電可靠性差，壽命短，發(fā)電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實際可行性差以及遙控裝置實用干電池帶來的如增加使用成本、廢舊電池造成環(huán)境污染等問題。
【IPC分類】H02N2/18, H02J7/32, G08C17/02
【公開號】CN205178912
【申請?zhí)枴緾N201520904321
【發(fā)明人】孫勝富, 趙德華, 張超, 詹德凱
【申請人】華晨汽車集團(tuán)控股有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月15日