CN206863944U - 一种基于压电效应的自供能遥控器 - Google Patents
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Abstract
一种基于压电效应的自供能遥控器，属于遥控装置设计制造技术领域。本实用新型由按压装置3带动环形件4做往复运动撞击压电片7产生交流电，然后通过整流稳压模块5后转换为直流电为遥控器供电或为储能模块充电，本实用新型设计了使用储能模块供电、压电片7直接供电、压电片7发电为储能模块储能三种工作状态，便于使用；本实用新型采用压电片7作为发电器件，并将其应用于遥控器供电，将压电发电的输出特性与遥控器对电源的需求特性结合了起来，储能模块使用超级电容，充电速度快，循环使用寿命长，且不会对环境造成污染。
Description
技术领域
本实用新型属于遥控装置设计制造技术领域。
背景技术
近年来，我们身边出现了越来越多需要使用电池的电子产品。统计数据显示，我国每年产生的废旧电池多达300多万吨，而其中九成以上并未得到妥善的回收处理，被随意丢弃，对环境造成了严重污染。废电池无论在大气中还是深埋在地下，其重金属成份都会随渗液溢出，造成地下水和土壤的污染，日积月累还会严重危害人类健康。因而，研发一系列通过新型供能方式供能的电子产品已成为保护环境和人类生命健康的迫切需求。而遥控器电池是废旧电池的主要来源之一。遥控器电池使用寿命大致为半年，结合遥控器的广泛应用，每年将会产生大量的废旧电池。基于上述现状，设计一款能够自行发电，并能将多余电能加以存储的遥控装置以实现自供电遥控具有重要的战略意义。
压电发电技术是一种利用压电材料的正压电效应将机械振动能转变为电能，从而将各种形式的振动能量收集起来，经过能量转换——整流——存储——供电等诸多环节，应用于生活的技术。压电发电具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染和易于实现小型化和集成化等优点，并因能满足低耗能产品的电能需求而成为目前研究的热点之一。
据检索，目前已有采用压电发电技术供能的电子产品和装置出现，例如中国专利申请号CN201620295366.0公开的“具有多种发电方式的手捏式自供电手电筒”，该专利所述的自供电手电筒虽然能够通过压电发电装置实现手电筒的自供电，但由于其中使用了可充放电蓄电池，该装置废弃后仍会对环境造成一定的污染。再如中国专利申请号CN201510041079.7公开的“一种收集行人踏步能量的冲击式压电发电装置”，该专利所述的压电发电装置仅能利用冲击杆下压时的机械能，而冲击杆复位时的机械能未能得到充分的利用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能自供能的遥控器，它能在无电池的情况下，通过手压手柄击打压电片产生电流，且使用超级电容储能，实现遥控器即充即用和储能的功能，大大减少了遥控器电池的使用，减少了废旧电池对环境的污染，达到了节能减排的目的。
本实用新型达到其目的所采用的技术方案为：
一种基于压电效应的自供能遥控器，包括外壳10，所述外壳10表面设置有按键面板1，所述外壳10内设置有红外发射模块2，所述按键面板1和所述红外发射模块2连接；
所述外壳10还连接有按压装置3，所述按压装置3上固定设置有第一齿条6，所述外壳10内还固定设置有相互啮合的第一齿轮8和第二齿轮9，所述第一齿轮8的直径大于第二齿轮9的直径；所述第一齿轮8与第一齿条6连接，所述按压装置3在按压状态下带动第一齿条6运动从而带动第一齿轮8转动，所述第一齿轮8通过一定的传送比带动第二齿轮9转动；
所述外壳10内还固定设置有滑槽13，所述滑槽13内安装有内侧带第二齿条的环形件4，所述环形件4内设置有半齿轮14，所述半齿轮14与环形件4内的第二齿条啮合，所述半齿轮14与所述第二齿轮9通过固定轴15连接，所述第二齿轮9通过固定轴15带动半齿轮14转动，所述半齿轮14通过所述环形件4内的第二齿条带动环形件4在滑槽13内做往复运动；
所述外壳10内还设置有与外壳固定连接的压电片固定件16和固定在压电片固定件16上的压电片7，所述压电片7置于所述环形件4做往复运动方向的前端，使所述环形件4做往复运动时能撞击压电片7，所述压电片7能将环形件4做往复运动撞击压电片7的机械能转化为电能；
所述外壳1内还设置有整流稳压模块5，所述整流稳压模块5连接压电片7和红外发射模块2，所述整流稳压模块5将所述压电片7产生的电能转换为能为所述基于压电效应的自供能遥控器供电的直流电。
具体的，所述外壳10内还设置有储能模块，所述储能模块与整流稳压模块5和红外发射模块2连接，所述储能模块能储存所述整流稳压模块5转换的直流电，并为所述红外发射模块2供电。
具体的，所述储能模块为超级电容，其耐压值为5.5V。
具体的，所述压电片7使用材料为P5-13B的压电陶瓷，所述压电片7为矩形薄片，长为60mm，宽为20mm。
具体的，所述整流稳压模块5包括整流桥、第一电容C1、第二电容C2和三端稳压管，所述整流桥的两个交流输入端连接所述压电片7，其两个直流输出端一端接三端稳压管的输入端，另一端接地，第一电容C1接在三端稳压管的输入端和地之间，第二电容C2接在三端稳压管的输出端和地之间，三端稳压管的接地端接地，所述三端稳压管的输出端作为所述整流稳压模块的输出端连接所述红外发射模块2和储能模块。
具体的，所述整流稳压模块5与所述储能模块之间设置有第一开关，所述整流稳压模块5与红外发射模块2之间设置有第二开关，所述储能模块与红外发射模块2之间设置有第三开关。
具体的，所述按压装置3为手柄，所述手柄一端固定连接所述第一齿条6，另一端通过一连接轴12与外壳10连接，所述连接轴12与外壳10固定，所述手柄能绕连接轴12转动。
具体的，所述环形件4一侧还设置有杆件，所述环形件4做往复运动时环形件4上的杆件撞击压电片7。
具体的，所述压电片固定件16为两个与外壳固定的固定条，所述两个固定条分布在压电片7两侧固定住压电片7。
本实用新型的工作过程和工作原理为：
按压装置3作为遥控器的能量输入机构，通过人为的驱动按压装置3带动第一齿条6运动从而带动第一齿轮8转动，第一齿轮8与第二齿轮9啮合，进一步传递运动并改变传动比，第二齿轮9与半齿轮14通过固定轴15连接以传递运动，半齿轮14又与环形件4内侧的第二齿条啮合，第二齿轮9转动时通过半齿轮14带动环形件4在滑槽13内做往复运动，从而撞击压电片7，压电片7产生周期性的稳定形变，并在其内部产生电动势，从而产生交流电，压电片7与整流稳压模块5通过两根电线连接，整流稳压模块5用于遥控器电源适配及信号调整，能够将压电片7产生的交流电转换为合适的直流电后给红外发射模块供电和储能模块储存电能，按键面板1上装有遥控器的所有按键，按键面板1与红外发射模块连接，通过选择不同按键使得红外发射模块发射不同控制信号起到遥控作用。
另外本遥控器上提供了三个档位可供选择。当选择档位1时，打开第二开关，关闭第一开关和第三开关，可实现即充即用功能，使用者按动按压装置3，使环形件4产生往复运动，传动机构使压电片7产生形变，这时压电片7受到重复变形会产生正弦交流电，交流电经整流桥整流、电容滤波，三端稳压管稳压后转换为直流电，供红外发射模块发射信号。若选择档位2，打开第一开关，关闭第二开关和第三开关，由压电片7产生并由整流稳压模块转换后的直流电直接给储能模块充电。若选择档位3，打开第三开关，关闭第一开关和第二开关，储能模块与红外发射模块连通，储能模块可直接给遥控器供电。
与现有技术比较，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用压电片7作为发电器件，并将其应用于遥控器供电，将压电发电的输出特性与遥控器对电源的需求特性结合了起来；储能模块采用超级电容代替了普通蓄电池，具有充电速度快，循环使用寿命长的优势，其本身不会对环境造成污染，真正免维护，减轻对环境的污染；本实用新型设计了三种工作状态，分别为使用储能模块供电、压电片7直接供电、压电片7发电储能，相互之间可方便地进行切换，以满足使用者的需求。
附图说明
图1是本实用新型提供的基于压电效应的自供能遥控器的***三维图
图2是本实用新型部分传动结构三维图
图3是传动机构中做往复运动的部分与齿轮连接图
图4为本实用新型的电路部分结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步的详细说明。
一些实施例中设有储能装置，用于通过压电片7充电和给遥控器供电。
本实施例中储能模块适用超级电容，其耐压值为5.5V，超级电容充电速度快，具有较强的储能能力，可以代替电池使用，且循环使用寿命长的优势，其本身不会对环境造成污染，真正免维护，减轻对环境的污染。
本实施例中压电片7使用材料为P5-13B的压电陶瓷，所述压电片7为矩形薄片，长为60mm，宽为20mm，在传动装置撞击压电片7时能产生峰值接近20V的正弦交流电。
本实施例中第一电容C1为4.7uF，第二电容为0.1uF，三端稳压管的型号为HT7130，其输出电压为3V，压电片7产生的峰值接近20V的正弦交流电经整流桥整流、电容滤波，三端稳压管稳压后转换为3V直流电，供红外发射模块发射信号。
本实施例中整流稳压模块5包括整流桥、第一电容C1、第二电容C2和三端稳压管，所述整流桥的两个交流输入端连接所述压电片7，其两个直流输出端一端接三端稳压管的输入端，另一端接地，第一电容C1接在三端稳压管的输入端和地之间，第二电容C2接在三端稳压管的输出端和地之间，三端稳压管的接地端接地，所述三端稳压管的输出端作为所述整流稳压模块的输出端连接所述红外发射模块2和储能模块。
本实施例中使用手柄作为按压装置3，手柄一端固定连接所述第一齿条6，另一端通过一连接轴12与外壳10连接，所述连接轴12与外壳10固定，所述手柄能绕连接轴12转动，通过按压手柄带动传动机构运动，作为整个遥控装置的能量输入机构。
本实施例中环形件4一侧还设置有杆件，所述环形件4做往复运动时环形件4上的杆件撞击压电片7。
本实施例中第一齿轮8的直径大于第二齿轮9的直径，可以改变传送比。
本实施例中压电片固定件16为两个与外壳固定的固定条，所述两个固定条分布在压电片7两侧固定住压电片7，这种支撑方式与只固定一侧相比，可以使压电片7产生的交流电获得更大的峰值电压。
本实施例中整流稳压模块5与所述储能模块之间设置有第一开关，所述整流稳压模块5与红外发射模块2之间设置有第二开关，所述储能模块与红外发射模块2之间设置有第三开关。通过第一开关、第二开关和第三开关提供三个档位可供选择。当选择档位1时，打开第二开关，关闭第一开关和第三开关，可实现即充即用功能，使用者按压手柄，使环形件4产生往复运动，传动机构使压电片7产生形变，这时压电片7受到重复变形会产生峰值接近20V的正弦交流电，交流电经整流桥整流、电容滤波，三端稳压管稳压后转换为3V直流电，供红外发射模块发射信号。若选择档位2，打开第一开关，关闭第二开关和第三开关，由压电片7产生并由整流稳压模块转换后的直流电直接给储能模块充电。若选择档位3，打开第三开关，关闭第一开关和第二开关，储能模块与红外发射模块连通，储能模块可直接给遥控器供电。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于压电效应的自供能遥控器，包括外壳(10)，所述外壳(10)表面设置有按键面板(1)，所述外壳(10)内设置有红外发射模块(2)，所述按键面板(1)和所述红外发射模块(2)连接；
其特征在于，所述外壳(10)还连接有按压装置(3)，所述按压装置(3)上固定设置有第一齿条(6)，所述外壳(10)内还固定设置有相互啮合的第一齿轮(8)和第二齿轮(9)，所述第一齿轮(8)的直径大于第二齿轮(9)的直径；所述第一齿轮(8)与第一齿条(6)连接，所述按压装置(3)在按压状态下带动第一齿条(6)运动从而带动第一齿轮(8)转动，所述第一齿轮(8)带动第二齿轮(9)转动；
所述外壳(10)内还固定设置有滑槽(13)，所述滑槽(13)内安装有内侧带第二齿条的环形件(4)，所述环形件(4)内设置有半齿轮(14)，所述半齿轮(14)与环形件(4)内的第二齿条啮合，所述半齿轮(14)与所述第二齿轮(9)通过固定轴(15)连接，所述第二齿轮(9)通过固定轴(15)带动半齿轮(14)转动，所述半齿轮(14)通过所述环形件(4)内的第二齿条带动环形件(4)在滑槽(13)内做往复运动；
所述外壳(10)内还设置有与外壳固定连接的压电片固定件(16)和固定在压电片固定件(16)上的压电片(7)，所述压电片(7)置于所述环形件(4)做往复运动方向的前端，使所述环形件(4)做往复运动时能撞击压电片(7)，所述压电片(7)能将环形件(4)做往复运动撞击压电片(7)的机械能转化为电能；
所述外壳(10)内还设置有整流稳压模块(5)，所述整流稳压模块(5)连接压电片(7)和红外发射模块(2)，所述整流稳压模块(5)将所述压电片(7)产生的电能转换为能为所述基于压电效应的自供能遥控器供电的直流电。
2.根据权利要求1所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述外壳(10)内还设置有储能模块，所述储能模块与整流稳压模块(5)和红外发射模块(2)连接，所述储能模块能储存所述整流稳压模块(5)转换的直流电，并为所述红外发射模块(2)供电。
3.根据权利要求2所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述储能模块为超级电容，其耐压值为5.5V。
4.根据权利要求1所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述压电片(7)使用材料为P5-13B的压电陶瓷，所述压电片(7)为矩形薄片，长为60mm，宽为20mm。
5.根据权利要求2所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述整流稳压模块(5)包括整流桥、第一电容(C1)、第二电容(C2)和三端稳压管，所述整流桥的两个交流输入端连接所述压电片(7)，其两个直流输出端一端接三端稳压管的输入端，另一端接地，第一电容(C1)接在三端稳压管的输入端和地之间，第二电容(C2)接在三端稳压管的输出 端和地之间，三端稳压管的接地端接地，所述三端稳压管的输出端作为所述整流稳压模块的输出端连接所述红外发射模块(2)和储能模块。
6.根据权利要求2或5所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述整流稳压模块(5)与所述储能模块之间设置有第一开关，所述整流稳压模块(5)与红外发射模块(2)之间设置有第二开关，所述储能模块与红外发射模块(2)之间设置有第三开关。
7.根据权利要求1所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述按压装置(3)为手柄，所述手柄一端固定连接所述第一齿条(6)，另一端通过一连接轴(12)与外壳(10)连接，所述连接轴(12)与外壳(10)固定，所述手柄能绕连接轴(12)转动。
8.根据权利要求1所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述环形件(4)一侧还设置有杆件，所述环形件(4)做往复运动时环形件(4)上的杆件撞击压电片(7)。
9.根据权利要求1所述的基于压电效应的自供能遥控器，其特征在于，所述压电片固定件(16)为两个与外壳固定的固定条，所述两个固定条分布在压电片(7)两侧固定住压电片(7)。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108447245A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-08-24 | 深圳市浩博高科技有限公司 | 一种自供电遥控器 |
| CN114204845A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-18 | 李丽群 | 一种连续性压电自供电式遥控器***及其运行方法 |
| CN114268244A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-01 | 吉林大学 | 一种基于压电效应的自发电遥控器 |
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