一種自供電無線按鈕開關的製作方法
2023-09-15 18:05:20
一種自供電無線按鈕開關的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及自供電關開裝置領域內一種可將振動機械能轉換成電能以控制燈具開關的自供電無線按鈕開關，包括開關外殼、按鈕組件、自發電裝置和用於控制燈開關信號的無線發射元件。本實用新型的自供電無線按扭開關結構，利用自發電元件，將環境中的機械能轉化為電能，儲存在儲能元件中，使開關裝置無需電池或外接電源，利用無線發射元件控制燈具的開關，並且開關動作操作簡單省力，不佔用固定的安裝空間，適用範圍和應用場合廣泛。
【專利說明】一種自供電無線按鈕開關
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自供電關開裝置領域，特別涉及一種可將振動機械能轉換成電能以控制燈具開關的自供電無線按鈕開關。
【背景技術】
[0002]目前，現有技術中的微機電系統具有微型化，批量化，集成化和多學科交叉性的特點，集中了當今科學技術發展的許多尖端成果。傳統的能源供應裝置逐漸不能滿足技術發展的需求，很難為各種微型可攜式微系統裝置或自主式微系統提供能量。目前主要的微機電有壓電發電、駐極體發電和熱發電等多種發電類型。壓電發電由於壓電材料其良好的機電轉換性能已成為轉換環境機械能獲取電能的重要途徑，由於壓電發電裝置具有結構簡單，不發熱，不受電磁幹擾，便於製作加工等優點受到了國內外的廣泛關注，利用壓電發電裝置發電已經成為一個新的研究熱點。
[0003]壓電材料有正壓電效應和逆壓電效應兩種。當受到外力作用後，電介質會在某一方向上發生形變，導致壓電材料內部發生極化，同時在壓電材料的表面會聚集電荷。但是當去掉外力後，壓電材料又會恢復到初始狀態，該現象稱之為正'壓電效應。通常將壓電材料粘貼在金屬上構成壓電振子，壓電振子在外力作用下發生變形而產生電荷。另一種摩擦發電是自然界中最常見的一種現象之一，無論是梳頭，穿衣還是走路，開車都能遇到。但同時它們又很難被收集和利用，因此也往往被人視而不見。
[0004]在新近的研究中，由美國喬治亞理工學院教授王中林領導的研究小組，藉助柔性高分子聚合物材料成功地將摩擦能轉化成為了可供使用的電能。這種摩擦發電機依靠內部摩擦起電電勢的變化以及兩側金屬極板的誘導效應產生電能。通過高分子材料薄膜間的摩擦來產生電力。藉助一種分離技術，當摩擦發生時，兩層聚合物薄膜之間產生電荷分離並形成電勢差,經由外部電路即可形成電流。在摩擦中，一種高分子材料產生電子，另一種材料則負責接收電子。此外，外部按壓產生的機械形變也能使它們發生摩擦產生電力。
實用新型內容
[0005]本實用新型利用上述將環境機械運動轉化為電能的研究實驗，提供一種自供電無線按鈕開關，以利用微型發電元件的機械變形將機械能轉化為電能為無線發射元件提供電能，為無線按鈕開關提供獨立的自供電系統。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的，一種自供電無線按鈕開關，包括開關外殼、按鈕組件、自發電裝置和用於控制燈開關信號的無線發射元件。
[0007]為進一步實現本實用新型的自供電功能，所述自發電裝置包括設置於開關外殼內的框體，所述框體內設有相互平行的若干彈簧板，所述彈簧板長度方向的兩端分別與對應的框體側邊固定連接，所述彈簧板兩面均粘貼有發電元件，所述彈簧板中間的兩側表面分別對應設有垂直凸出質量塊，所述相鄰彈簧板上質量塊之間設有間隔間隙，所述最上側的彈簧板上側的質量塊與按鈕組件連接，所述發電元件串聯或並聯後與整流器電聯接，所述整流器輸出端電聯接充電控制裝置，所述充電控制裝置與儲能元件電聯接，所述儲能元件與無線發射元件電聯接，所述無線發射元件控制燈具的開關，所述整流器，充電控制裝置和儲能元件均固定設置於框體內。
[0008]為便於實現按鈕組件與自發電裝置的連接，所述按鈕組件包括與開關外殼卡裝的按鈕，所述按鈕下側中心設有與彈簧板上的質量塊垂直對應的凸臺一，所述凸臺一的兩側分別對稱設有凸臺二，所述按扭下側的框體上固定有支撐架，所述凸臺一向下伸出支撐架且按鈕向下按壓時依次推動彈簧板上的質量塊向下聯動並帶動彈簧板彎曲變形運動，所述凸臺二與支撐架之間設有復位彈簧。
[0009]防止彈簧板彎曲變形過大，損害相關部件，所述最下側的彈簧板下側的質量塊與框體的下邊設有防止彈簧板彈性變形過大的保護間隙。
[0010]為進一步改進自發電裝置的結構功能，所述發電元件包括摩擦發電元件和壓電片，所述壓電片由壓電陶瓷、壓電單晶和/或壓電聚合物中的一種或複合而成。
[0011 ] 為便於控制充電反向，防止儲能元件反向充電，所述充電控制裝置用於將整流器的直流電對儲能元件進行充電，控制充電電壓和電流，並防止儲能元件反向充電。
[0012]本實用新型的自供電無線按鈕開關，向下按壓按鈕，凸臺二克服復位彈簧的彈力作用向下運動帶動凸臺一運動並推動彈簧板上的質量塊依次向下運動，各質量塊帶動各彈簧板依次發生彎曲變形，由於發電元件與彈簧板一同發生機械摩擦運動產生發電效應，將機械能轉換成電能，輸出到整流器；整流器將交流電轉換成直流電，通過充電控制裝置對儲能元件充電；儲能元件儲存電能後，將電能供給無線發射元件，該裝置得電後發射無線信號，控制外部燈的開關。當鬆開按鈕後，復位彈簧推動凸臺二帶動按扭向上運動，各彈簧板也依次彈性復位，恢復到初始狀態。因此，本結構的自供電無線按扭開關，利用自發電元件，將環境中的機械能轉化為電能，儲存在儲能元件中，使開關裝置無需電池或外接電源，利用無線發射元件控制燈具的開關，並且開關動作操作簡單省力，不佔用固定的安裝空間，適用範圍和應用場合廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的自供電無線按鈕開關的結構示意圖。
[0014]其中，I按鈕；2凸臺一 ；3凸臺二 ；4復位彈簧；5支撐架；6質量塊；7關開外殼；8發電元件；9彈簧板；10框體；11整流器；12充電控制裝置；13儲能元件；14無線發射元件。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示為本實用新型的自供電無線按鈕開關，包括開關外殼7、按鈕組件、自發電裝置和用於控制燈開關信號的無線發射元件14 ;自發電裝置包括設置於開關外殼7內的框體10，框體10內設有相互平行的若干彈簧板9，彈簧板9長度方向的兩端分別與對應的框體10側邊固定連接，彈簧板9兩面均粘貼有發電元件8，彈簧板9中間的兩側表面分別對應設有垂直凸出質量塊6，相鄰彈簧板上質量塊6之間設有間隔間隙，最上側的彈簧板9上側的質量塊6與按鈕組件連接，發電元件8串聯或並聯後與整流器11電聯接，整流器11輸出端電聯接充電控制裝置12，充電控制裝置12與儲能元件13電聯接，儲能元件13與無線發射元件14電聯接，無線發射元件14控制燈具的開關，整流器11，充電控制裝置12和儲能元件13均固定設置於框體10內；按鈕組件包括與開關外殼7卡裝的按鈕1，按鈕I下側中心設有與彈簧板9上的質量塊6垂直對應的凸臺一 2，凸臺一 2的兩側分別對稱設有凸臺二 3，按扭I下側的框體10上固定有支撐架5，凸臺一 2向下伸出支撐架5且按鈕I向下按壓時依次推動彈簧板9上的質量塊6向下聯動並帶動彈簧板9彎曲變形運動，凸臺二 3與支撐架5之間設有復位彈簧4 ;最下側的彈簧板9下側的質量塊6與框體10的下邊設有防止彈簧板9彈性變形過大的保護間隙；發電元件8包括摩擦發電元件和壓電片，壓電片由壓電陶瓷、壓電單晶和/或壓電聚合物中的一種或複合而成；充電控制裝置12用於將整流器11的直流電對儲能元件13進行充電，控制充電電壓和電流，並防止儲能元件13反向充電。
[0016]本實用新型的自供電無線按鈕開關，向下按壓按鈕1，凸臺二 3克服復位彈簧4的彈力作用向下運動帶動凸臺一2運動並推動彈簧板上的質量塊6依次向下運動，各質量塊6帶動各彈簧板9依次發生彎曲變形，由於發電元件8與彈簧板9 一同發生機械摩擦運動產生發電效應，將機械能轉換成電能，輸出到整流器11 ;整流器12將交流電轉換成直流電，通過充電控制裝置12對儲能元件13充電；儲能元件13儲存電能後，將電能供給無線發射元件14，該裝置得電後發射無線信號，控制外部燈具的開關。當鬆開按鈕I後，復位彈簧4推動凸臺二 3帶動按扭I向上運動，各彈簧板9也依次彈性復位，恢復到初始狀態。因此，本結構的自供電無線按扭開關，利用自發電元件，將環境中的機械能轉化為電能，儲存在儲能元件I中，使開關裝置無需電池或外接電源，利用無線發射元件控制燈具的開關，並且開關操作簡單省力，不佔用固定的安裝空間，適用範圍和應用場合廣泛。
[0017]本實用新型並不局限於上述實施例，例如，彈簧板9的材料、形狀、尺寸，每個彈簧板9上發電元件8的數量，彈簧板9與框體10的連接方式，質量塊6的形狀、尺寸，發電元件8的電氣連接方式，可以根據具體情況進行調整；壓電片可由壓電陶瓷，壓電單晶，壓電聚合物和複合材料中的之一或是一種以上複合而製成；摩擦發電元件可由多種高分子聚合物材料製作而成，其表面有光滑，線條形，金字塔形，立方體等多種表面形狀，根據具體發電需要而定，上述變形都是本實用新型保護的範圍，總之，凡是在本實用新型公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特徵作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種自供電無線按鈕開關，其特徵在於，包括開關外殼、按鈕組件、自發電裝置和用於控制燈開關信號的無線發射元件；所述自發電裝置包括設置於開關外殼內的框體，所述框體內設有相互平行的若干彈簧板，所述彈簧板長度方向的兩端分別與對應的框體側邊固定連接，所述彈簧板兩面均粘貼有發電元件，所述彈簧板中間的兩側表面分別對應設有垂直凸出質量塊，所述相鄰彈簧板上質量塊之間設有間隔間隙，所述最上側的彈簧板上側的質量塊與按鈕組件連接，所述發電元件串聯或並聯後與整流器電聯接，所述整流器輸出端電聯接充電控制裝置，所述充電控制裝置與儲能元件電聯接，所述儲能元件與無線發射元件電聯接，所述無線發射元件控制燈具的開關，所述整流器，充電控制裝置和儲能元件均固定設置於框體內。
2.根據權利要求1所述的自供電無線按鈕開關，其特徵在於，所述按鈕組件包括與開關外殼卡裝的按鈕，所述按鈕下側中心設有與彈簧板上的質量塊垂直對應的凸臺一，所述凸臺一的兩側分別對稱設有凸臺二，所述按扭下側的框體上固定有支撐架，所述凸臺一向下伸出支撐架且按鈕向下按壓時依次推動彈簧板上的質量塊向下聯動並帶動彈簧板彎曲變形運動，所述凸臺二與支撐架之間設有復位彈簧。
3.根據權利要求2所述的自供電無線按鈕開關，其特徵在於，所述最下側的彈簧板下側的質量塊與框體的下邊設有防止彈簧板彈性變形過大的保護間隙。
4.根據權利要求3或4所述的自供電無線按鈕開關，其特徵在於，所述發電元件包括摩擦發電元件和壓電片，所述壓電片由壓電陶瓷、壓電單晶和/或壓電聚合物中的一種或複合而成。
5.根據權利要求3或4所述的自供電無線按鈕開關，其特徵在於，所述充電控制裝置用於將整流器的直流電對儲能元件進行充電，控制充電電壓和電流，並防止儲能元件反向充電。
【文檔編號】H02N1/04GK203827215SQ201420067693
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】曾勵, 張小紅, 邊義祥, 王軍領 申請人:揚州大學