一种无线遥控收发系统的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，更具体地，涉及无线遥控收发系统。

背景技术：

2.4G无线收发模块工作在全球免申请ISM频道2400M-2483M范围内，实现开机自动扫频功能，共有50个工作信道，可以同时供50个用户在同一场合同时工作，无需使用者人工协调、配置信道，接收单元和遥控器单元具有1键自动对码功能，数字地址编码，容量大，避免地址重复。

目前2.4G无线收发模块的供电普遍采用普通干电池进行供电。废旧的普通干电池不仅不环保，而且长期使用成本高。一些方案采用太阳能电池为2.4G无线收发模块供电，虽然在直接光照下，太阳能电池大约可以产生的功率密度为15mW每立方厘米；但是在室内，同样的太阳能电池的功率密度只有10μW每立方厘米，因此限制了其应用。

技术实现要素：

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无线遥控收发系统。

根据本实用新型的一个方面，提供一种无线遥控收发系统，包括相互连接的2.4G无线收发模块，还包括：

按压式发电机，与所述2.4G无线收发模块依次通过整流电路和电压转换电路连接。

优选地，本实用新型所述的无线遥控收发系统还包括：

蓄电池，设置在所述电压转换电路与2.4G无线收发模块之间，所述蓄电池的输入端与所述电压转换电路的输出端连接，所述蓄电池的输出端与所述2.4G无线收发模块连接。

优选地，所述按压式发电机为压电式发电机。

优选地，所述压电式发电机为电极并联的双压电片悬臂梁发电结构。

优选地，所述电极并联的双压电片悬臂梁发电结构包括：

矩形梁，包括金属基板以及胶合在所述金属基板两侧面的压电晶体片，两片所述压电晶体片的长度小于所述金属基板的长度且均与所述金属基板的同一端平齐；

质量块，所述矩形梁的压电晶体片与金属基板平齐的一端固定在所述质量块上。

优选地，所述金属基板为磷青铜基板。

优选地，所述压电晶体片的材料为PZT压电陶瓷。

本实用新型提出一种无线遥控收发系统，通过按压式发电机为2.4G无线收发模块供电，拓展了2.4G无线收发模块的供电方式，并且按压式发电机的输出电流，通过设置整流电路将安全可靠、节能环保，解决了使用普通干电池成本高且污染环境的问题；与此同时，还具有结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的小型化、集成化的特点。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例无线遥控收发系统的框图；

图2为根据本实用新型的另一个实施例无线遥控收发系统的框图；

图3为现有技术中压电式发电机的结构示意图；

图4为根据本实用新型实施例的双压电片悬臂梁发电结构的结构示意图；

图5为根据本实用新型实施例的双压电片悬臂梁发电结构弯曲后的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

目前2.4G无线收发模块的供电普遍采用普通干电池进行供电。废旧的普通干电池不仅不环保，而且长期使用成本高。一些方案采用太阳能电池为2.4G无线收发模块供电，虽然在直接光照下，太阳能电池大约可以产生的功率密度为15mW每立方厘米；但是在室内，同样的太阳能电池的功率密度只有10μW每立方厘米，因此限制了其应用。

为了克服现有技术的上述问题，本实施例提供了一种无线遥控收发系统，如图1所示，包括：

2.4G无线收发模块，工作在全球免申请ISM频道的2400M-2483M范围内；

按压式发电机，与所述2.4G无线收发模块依次通过整流电路和电压转换电路连接。

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。

本实施例的工作流程为：按压式发电机输出交流电压，经过整流电路转换，交流电压转换为直流电压，直流电压经过电压转换电路转换成单片机所需的电压和电平，转换后的直流电压输入单片机或者蓄电池，蓄电池一方面向单片机供电，另一方面单片机也根据蓄电池的电压，调节蓄电池的充放电过程。

在一个可选实施例中，本实用新型中的2.4G无线收发模块的型号为安阳市新世纪电子研究所研制的JF24D型号的2.4G无线收发模块。频率范围：2397-2483Mhz，工作电压为2.8-3.6V，工作电流为14mA-21mA，接收灵敏度为-85dBm，休眠电流为3.5uA，传输距离最大为100米，天线形式为PCB天线。本实施例选用的2.4G无线收发模块具有价格低，信号传输稳定以及传播距离大的优势。

在一个可选实施例中，按压式发电机可以是武汉领谱科技有限公司生产的型号为RPM400的动能发电机，该发电机的发电量约为200uJ，按压力度约为7N，并且具有结构小巧的优势，最大外轮廓尺寸为24mm*43.8mm*10.1mm。

在一个可选实施例中，整流电路可以是德州仪器生产的TPS7A849线性整流器，该型号的整流器能够将按压式发电机产生的脉冲能量转换为3V、10mA、单次持续6毫秒以上的稳定电源输出。

在一个可选实施例中，电压转换电路用于将整流器输出的3V、10mA的电流转换为2.8-3.6V、14mA-21mA，以供2.4G无线收发模块正常运行。例如，可以是德州仪器生产的TPS61222电压转换器。

需要注意的是，在无线遥控收发系统中，2.4G无线收发模块发送的仅仅是控制信号，并不涉及复杂的信息(和常见的路由器、基站相比)，同时发送控制信号的频率也非常低，因此耗能极小，虽然按压式发电机已经能够满足2.4G无线收发模块的工作需求，但仍然需要按压式发动机在任何一个2.4G无线收发模块想要发送控制信号的时刻都是可工作的。

为了防止按压式发电机偶尔故障对2.4G无线收发模块的影响，在上述实施例的基础上，如图2所示，本实用新型还包括蓄电池，蓄电池设置在所述电压转换电路与2.4G无线收发模块之间，所述蓄电池的输入端与所述电压转换电路的输出端连接，所述蓄电池的输出端与所述2.4G无线收发模块连接。

当电压转换模块输出可供2.4G无线收发模块使用的电流时，首先电流存储在蓄电池中，再通过蓄电池将电能输送至2.4G无线收发模块，这样就可以在2.4G无线收发模块发送控制信号的间隙，按压式发电机继续发电并将电能存储在蓄电池中，即使按压式发电机偶尔没有发电，只要蓄电池中存储有电能，2.4G无线收发模块就可以正常工作，大大增加了无线遥控收发系统的供电容错率。

需要说明的是，现有的按压式发电机可以分为直接按压式发电机和间接按压式发电机，间接按压式发电机采用通过磁场将按压常识的机械能转换为电能的方式发电，负载振动质量块下方的线圈，在固定磁体产生的磁场中，由于通过线圈的磁通量发送变化，即产生电势差，但是，这种电势差非常小，必须增大到可以用的程度就必须增加线圈的圈数或者增大磁场，显然这种方式的按压式发电机收到了芯片尺寸的限制。

因此，为了克服上述缺点，本实用新型无线遥控收发系统中的按压式发电机为直接按压式发电机，即压电式发电机。

图3示出了现有技术中压电式发电机的结构示意图，如图3所示，包括质量块201和质量块202，固定在两个质量块之间的梁203，梁203的上表面粘结压电薄膜204，下表面另一个压电薄膜(图中未示出)，该压电式发电机的发电过程为：质量块201和/或质量块202带动梁203以及两个压电薄膜振动，压电薄膜的变形产生表面电荷，从而在上下两个压电薄膜(电极)之间产生电势差。由于现有的压电式发电机采用的是在梁的两端分别设置质量块，这就导致梁的变形幅度较小，压电薄膜的最大张力较小，同时梁与质量块之间的摩擦阻力较大，共振频率也较大，最终压电式发电机的输出功率并不大。

因此，为了克服上述问题，本实施例中的压电式发电机为电极并联的双压电片悬臂梁发电结构。

需要说明的是，悬臂梁发电结构是指只在梁的一端设置质量块的发电结构，这样设置能够增大梁的变形幅度，检修梁与质量块件的摩擦阻力和共振频率，最终增加压电式发电机的输出功率。

在离子性的晶体中，正、负离子有规则地交错配置，构成结晶点阵，形成固有电矩，在晶体表面出现了极化电荷，又由于晶体暴露在空气中，经过一段时间，这些电荷便被降落到晶面上的空气中的异号离子所中和，因此极化面电荷和电矩都不会显现。但当晶体发生机械形变时，晶格就会发生变化，从而电矩发生变化，表面极化电荷数值也发生变化，即表面的正电荷或负电荷有了增量，这种增量就是压电效应的电量。

压电陶瓷本身硬且脆，所产生的位移很小，因而一般不把压电陶瓷本身作为压电振子直接使用，通常是把压电陶瓷与某种金属弹性体连接在一起共同构成压电振子，其特点是变形相对较大、响应快。

在一个可选实施例中，电极并联的双压电片悬臂梁发电结构如图4所示，包括：

矩形梁，包括金属基板301以及胶合在所述金属基板两侧面的压电晶体片302和压电晶体片303，两片压电晶体片的长度小于所述金属基板的长度且均与所述金属基板的左端平齐；

质量块304，矩形梁的左端固定在质量块304上；

其中，两片压电晶体片相互短接。

由图4可以看出，质量块304是由上、下两个矩形块构成，上矩形块与压电晶体片302固定接触，下矩形块与压电晶体片303固定接触，两个矩形块的间距固定且等于金属基板301、压电晶体片302和压电晶体片303的厚度之和。需要说明的是，本实用新型并不限制矩形梁伸入至质量块的深度，虽然图4中矩形梁伸入至质量块的深度与质量块的厚度一致，但只要能保证矩形梁的左端固定在质量块上即可。

图5示出了金属基板受外力按压作用发生形变后的结构示意图，如图5所示，当金属基板301形变后，金属基板带动胶合在其表面的压电晶体片302和303发生形变，从而晶格发生变化，电矩发生变化，表面极化电荷数值也发生变化，产生电量输出，其中，两片短接的压电晶体片作为输出电能的一级，金属基板作为输出电能的另一极。

需要说明的是，由于压电晶体片的材质一般硬而脆，如果压电晶体片的长度和金属基板的长度一致，金属基板的晃动将受到极大的限制，而本实施例将压电晶体片的长度设置为短于金属基板的长度，能够增加金属基板的变形幅度，进而增加压电晶体片的变形幅度和最大张力，使发电结构发电量增大。

在上述实施例的基础上，本实施例中金属基板为磷青铜基板。

需要说明的是，磷青铜是由铜和锌所组成的合金，磷青铜有更高的耐蚀性,耐磨损,冲击时不发生火花。用于中速、重载荷轴承，工作最高温度250℃。具有自动调心，对偏斜不敏感，轴承受力均匀承载力高，可同时受径向载荷，自润滑无需维护等特性。锡磷青铜是一种合金铜，具有良好的导电性能，不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。该合金具有优良机械加工性能及成屑性能，可迅速缩短零件加工时间。

在一个可选实施例中，压电晶体片的材料为PZT压电陶瓷。PZT是锆钛酸铅压电陶瓷的缩写，是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。