一种用电设备的节能遥控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用电设备的节能遥控系统，该用电设备具有一电源模块，该电源模块具有一电源开关，包括：一遥控装置，包括一发射线圈；向所述发射线圈供电的一供电组件；与所述供电组件电连接的一控制组件；一接收装置，包括一耦合接收线圈；与所述耦合接收线圈电连接的一低压差开关电路，所述低压差开关电路与所述电源开关电连接。通过采用无线耦合传递能量的方式，有效的解决待机功耗的问题；能够实现用电设备真正意义上的零功耗待机。
【专利说明】
一种用电设备的节能遥控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及无线遥控技术领域，具体涉及一种用电设备的节能遥控方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，无线遥控是指实现对被控目标的非接触远程控制，在工业控制、航天航空、家电等领域应用广泛。
[0003]常规的无线遥控系统一般包括遥控器和接收器或执行器两个部分。遥控器向接收器发出指令信号已控制接收器或执行器执行相应的指令操作。
[0004]而现有的采用无线遥控系统的用电设备，通过遥控器关机后，仍会处于待机状态，会产生相应的待机功耗，此待机功耗视用电设备的不同各有差异。很多用户为了节约电能，在使用遥控器关机之后还要再通过手动关掉用电设备上设置的机械电源开关，如此一来便违背了“遥控”的初衷，另外，机械电源开关多次使用后极易发生疲劳性损害，给用户带来不便，而且，机械电源开关手动关闭后，还需要手动开启，不然无法通过遥控器开启。
[0005]之所以存在上述问题，其根本在于，现有公知的遥控用电设备大多都是采用红外线通信进行遥控。被遥控器所控制的接收器或执行器必须在待机状态下才能接收遥控器发来的指令信号。虽然国家对各类遥控用电设备的待机功耗拟定的标准一降再降，仍然无法从根源上消除这部分用电损耗。种类繁多，数量庞大的遥控类用电设备由于待机功耗的存在产生了巨大的电能损失。据统计，以家用遥控电器为例，该待机功耗全球每年消耗电能高达百亿度。
[0006]公开号CN101447120A的中国发明专利申请公开了一种基于无线射频识别的零待机功耗遥控系统，其包括，遥控器和执行器;其中，遥控器用以发射对执行器进行控制的射频波信号，并接受来自控制器的反馈信号;执行器用以接收射频能量和遥控器发出的射频波信号，一方面将射频能量转换成直流稳定工作电压，用以向自身供电，另一方面根据射频波信号所携带的控制信息，驱动电子开关及各执行电路执行相应的控制动作。能够实现在待机状态下断开市电。
[0007]结合该申请说明书及附图中的描述可知，其实质上是通过RFID技术实现的近场通讯(NFC或RFID)，存在较大的不足和应用上的限制，其遥控器实现开机需要在建立短距离通信的基础上，一般近场通信的距离不超过10cm，在这样近的距离之下，即便能够实现“遥控”，用户却体验不到市面上现有遥控器的便利。与通过手动打开或关闭机械开关的控制方式在便利性的体验上差异不大。
[0008]公布号CN102890855A的中国发明专利公开了一种无交流待机功耗的遥控接收控制方法，通过电池对微功耗振荡器供电，以使其产生周期脉冲，再通过电源选通电路对遥控接收电路进行周期性短暂供电，遥控接收电路在供电期间通过识别所受到的信号确认是否导通电子开关。
[0009]结合该专利说明书内容可知，该方法是需要在接收电路，即相当于用电设备中单独设置一电池来给红外接收电路供电。用电池能量来维持红外接收电路工作来取代用电设备内部的电源待机，用电设备在不工作状态下依然处于耗能状态。只不过该待机方法比传统的待机方法节能。但仍无法实现零功耗待机，且电池需要更换或充电，仍会给用户造成不便。
【实用新型内容】
[0010]为了克服传统遥控用电设备待机功耗的弊端，本实用新型的目的在于提供一种用电设备的节能遥控方法及系统，通过采用无线耦合传递能量的方式，有效的解决待机功耗的问题;能够实现用电设备真正意义上的零功耗待机。
[0011 ]为达上述目的，本实用新型采取的具体技术方案是:
[0012]—种用电设备的节能遥控系统，该用电设备具有一电源模块，该电源模块具有一电源开关，包括:
[0013]—遥控装置，包括一发射线圈；向所述发射线圈供电的一供电组件;与所述供电组件电连接的一控制组件；
[0014]—接收装置，包括一耦合接收线圈；与所述耦合接收线圈电连接的一低压差开关电路，所述低压差开关电路与所述电源开关电连接。
[0015]进一步地，所述供电组件包括一电源，由所述电源供电的依次串联的一高频振荡电路及一发射电路。
[0016]进一步地，所述控制组件包括一逻辑控制单元，一开关及一功能按键;所述逻辑控制单元由所述电源供电，并与所述高频振荡电路电连接。
[0017]进一步的，所述低压差开关电路的开启电压为0.3V-0.7V。
[0018]进一步地，所述低压差开关电路为一晶体管驱动电路，所述晶体管驱动电路的一基极及一发射极电连接所述耦合接收线圈的两接线端，一集电极电连接所述电源开关。
[0019]进一步地，所述晶体管驱动电路选自(但不限于)S9012锗三极管、3ax31锗三极管或8050硅三极管中的一种。
[0020]进一步地，所述低压差开关电路与所述耦合接收线圈之间设置有一整流滤波电路。
[0021 ]进一步地，所述发射电路为射频发射电路，频率为0.8-1.2GHz。
[0022]进一步地，所述遥控装置还包括与所述逻辑控制单元连接的一红外发射单元;所述用电设备还包括一红外接收单元及一主控芯片。
[0023]进一步地，所述遥控装置与所述接收装置之间距离小于6.8米。
[0024]通过采取上述技术方案，本实用新型的用电设备的节能遥控方法及系统，可实现真正意义上的用电设备零功耗待机，并且触发开启灵活，另外，遥控距离可以满足日常需求。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型在一实施例中的发射线圈与接收线圈电磁感应示意图。
[0026]图2为本实用新型在一实施例中的遥控装置的结构示意框图。
[0027]图3为本实用新型在一实施例中的遥控装置的模块连接示意图。
[0028]图4为本实用新型在一实施例中的接收装置与电源模块的连接电路示意图。
[0029]附图标记说明:1_发射线圈；2-接收线圈；3-磁场磁力线(实际肉眼不可见)；4_发射振荡电压Vl; 5-接收线圈感应出的振荡电压V2; 6-开关;7-发射电路;8-高频振荡电路;9-逻辑控制单元;10-电源；11功能按键;12-电源模块；13-整流滤波电路;14-电源模块接线端子;15-电源开关(0N/0FF); 16-晶体管驱动电路。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图详细说明本实用新型技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
[0031]如图2至图4所示，本实用新型的用电设备的节能遥控系统，用以控制开启该用电设备，并且控制该用电设备执行相关操作，该用电设备具有电源模块12，电源模块12具有电源开关(0N/0FF) 15，系统包括:
[0032]遥控装置，包括发射线圈I;向发射线圈I供电的一供电组件;与供电组件电连接的控制组件;接收装置，包括耦合接收线圈2;与所述耦合接收线圈电连接的一低压差开关电路，所述低压差开关电路与所述电源开关电连接。
[0033]具体地，结合图2及图3，供电组件包括电源10，由电源10供电的依次串联的高频振荡电路8及发射电路7。控制组件包括逻辑控制单元9，开关6及功能按键11;逻辑控制单元9由电源1供电，并与高频振荡电路8电连接。
[0034]在具体的应用中，低压差开关电路16为一晶体管驱动电路，参考图4，该晶体管驱动电路的一基极b及一发射极e电连接所述親合接收线圈的两接线端，一集电极c电连接所述电源开关。
[0035]晶体管驱动电路可选多种晶体管，例如S9012锗三极管，3ax31锗三极管或8050硅三极管等。
[0036]另外，为提高开关电路的稳定性，以及防止电路抖动干扰，在一些实施例中，低压差开关电路16与耦合接收线圈2之间还可设置整流滤波电路13。
[0037]基于前述系统的用电设备的节能遥控方法，包括以下步骤:
[0038]通过供电组件激发发射线圈I产生一磁场;如图1所示，在适当距离，可使该磁场的磁感线穿过耦合接收线圈2生成一感应电压;在通过该感应电压开启低压差开关电路16，触发电源模块开启。即可向用电设备供电，在电源模块开启前，用电设备处于零功耗待机状
??τ O
[0039]该发射电路为射频发射电路，其频率为0.8-1.2GHz，以保证能够传递足够的能量至耦合接收线圈，同时也不会产生过高的功耗。
[0040]在普通家用距离范围内，用电设备电源模块处于关断状态(非待机状态)时，用户按下遥控装置电源开启/关闭按键，发射线圈通过遥控装置内的电池供压激发产生磁场，遥控装置通过发射线圈产生磁场从而完成一次发射，内置于用电设备的接收装置中的耦合接收线圈被该磁场的磁力线穿过，从而在线圈中感应出电压差，利用这个电压差开启低压差开关电路。而遥控装置本身无须实施待机，需要时，按下相应按钮触发电池供电即可。
[0041]低压差开关电路的核心部件是低压差开关电路，如晶体管驱动电路。由于遥控的距离越远，无线传输的能力则越弱。我们在此选用开启电压在0.3V-0.7V左右的低压差晶体管驱动电路以满足其遥控距离。低压差开关电路接到用电设备电源模块的控制引脚上，用于触发电源上电。从而完成整个设备的上电。
[0042]由于感应电压差存在的时间比较短暂，可能仅仅是一个几毫秒或几十毫秒(时间的长短取决于用户按键时间的长短)的脉冲信号，因此在电源模块开启后，用电设备中的主控芯片应该通过程序或电路来接管电源模块开启信号的管理，以保证电源能够持续的处于开启状态。上述管理过程即把相关控制管脚维持低电平或者高电平，目前很多习知产品都都具有实现类似功能的结构或模块，在了解本申请说明书公开内容基础上，本领域技术人员当可理解上述过程的原理及相关的结构，在此不再赘述。设备上电完成后，设备依靠红外模式进行遥控装置功能按键的相应控制。
[0043]遥控装置还包括与逻辑控制单元9连接的一红外发射单元(图未示)；用电设备还包括一红外接收单元及一主控芯片(图未示)。以便遥控装置功能按键的信号传输仍能够采用传统的红外方式，关机的遥控操作也仍可以采用传统的红外方式来完成。在关机过程中，用电设备里的主控芯片需要释放电源模块开启信号的控制权，使得在关机后，电源模块处于关闭状态。释放控制权的主要动作就是拉高或拉低相关控制管脚以关闭电源。该动作方式同样应用于很多习知产品中，在了解本申请说明书公开内容基础上，本领域技术人员当可理解上述动作过程的原理及相关的结构，在此不再赘述。
[0044]下面通过具体的实施方式描述本实用新型的系统和方法的可行性及优越之处。
[0045]根据自由空间传播时的无线通信距离的计算方法，能够准确计算出以本实用新型的技术方案实现的系统和方法在具体实施时的有效传播距离:所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。
[0046]首先，如下面式(I)，通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。
[0047][Lfs](dB)=32.44+201gd(km)+201gf (MHz)--------(I)
[0048]式(I)中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。
[0049]由式(I)可见，自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，[Lfs]将分别增加6dB。
[0050]而下面的式(2)说明在自由空间下电波传播的损耗
[0051]Los = 32.44+201g d(Km)+201g f(MHz)--------(2)
[0052]式(2)中，Los是传播损耗，单位为dB，d是传播距离，单位是Km，f是工作频率，单位是 MHz。
[0053]实施例1:
[0054]选用低压差开关电路的开关管为S9012锗三极管；其开启电压Vbe= 0.5V，基极电流Ib = 10uA = 0.111^，其接收额定功率?011丨='\^6*]^ = 0.05mw，则其接收灵敏度为10Ig(0.05) =_13dbm0
[0055]采用遥控装置瞬时功率为15W;则其发射发射功率为101g( 15000) =41dbm。
[0056]理想状态下允许的传播损耗:41-(_13dbm) =54db;
[0057]则有Los= 32.44+201g d(Km)+201g f(MHz) =54db。
[0058]采用射频发射电路的工作频率为900MHZ;
[0059]则有Los= 32.44+201g d+201g 900 = 54db
[0060]计算得出d = 0.0133km= 13.3m
[0061]也就是说，理想状态下有效传播距离是13.3米，这里是理想状态下，可以理解为周围空间空旷。
[0062]引入环境损耗为1db(室内环境损耗通常值)；
[0063]则有Los= 10+32.44+201g d+201g 900 = 54db；
[0064]计算得出(1= 0.00421011 = 4.21]1。
[0065]引入环境损耗6.9db(室内环境较有利电磁波传播)；
[0066]则有Los= 6.9+32.44+201g d+201g 900 = 54db；
[0067]计算得出d = 0.006km = 6.0m。
[0068]实施例2
[0069]选用低压差开关电路的开关管为3ax31锗三极管；其开启电压Vbe= 0.3V，基极电流Ib = 10uA = 0.111^，其接收额定功率?011丨='\^6*]^ = 0.03mw，则其接收灵敏度为10Ig(0.03) =_15dbm0
[0070]采用遥控装置瞬时功率为15W;则其发射发射功率为101g( 15000) =41dbm。
[0071 ] 理想状态下允许的传播损耗:41-(_15dbm) =56db;
[0072]则有Los = 32.44+201g d(Km)+201g f(MHz) =56db。
[0073 ] 采用射频发射电路的工作频率为IGHZ = 100MHZ;
[0074]则有Los= 32.44+201g d+201g 1000 = 56db
[0075]计算得出d= 0.0151km= 15.Im
[0076]也就是说，理想状态下有效传播距离是15.1米，这里是理想状态下，可以理解为周围空间空旷。
[0077]引入环境损耗为1db(室内环境损耗通常值)；
[0078]则有Los= 10+32.44+201g d+201g 1000 = 56db；
[0079]计算得出d = 0.0047km = 4.7m。
[0080]引入环境损耗6.9db(室内环境较有利电磁波传播)；
[0081]则有Los= 6.9+32.44+201g d+201g 1000 = 54db；
[0082]计算得出d = 0.0068km = 6.8m。
[0083]实施例3
[0084]选用低压差开关电路的开关管为8050硅三极管;其开启电压Vbe= 0.7V，基极电流Ib = 10uA = 0.1mA，其接收额定功率Pout = Vbe*Ib = 0.0711?￥，则其接收灵敏度为10]^(0.07) =-11.5dbm0
[0085]采用遥控装置瞬时功率为15W;则其发射发射功率为101g( 15000) =41dbm。
[0086]理想状态下允许的传播损耗:41-(-11.5dbm) = 52.5db ；
[0087]则有Los= 32.44+201g d(Km)+201g f(MHz) =52.5db。
[0088]采用射频发射电路的工作频率为1.2GHZ = 1200MHZ;
[0089]则有Los= 32.44+201g d+201g 1200 = 52.5db
[0090]计算得出d = 0.0084km = 8.4m
[0091 ] 也就是说，理想状态下有效传播距离是8.4米，这里是理想状态下，可以理解为周围空间空旷。
[0092]引入环境损耗为1db(室内环境损耗通常值)；
[0093]则有Los= 10+32.44+201g d+201g 1000 = 56db；
[0094]计算得出d = 0.0026km = 2.6m。
[0095]引入环境损耗6.9db(室内环境较有利电磁波传播)；
[0096]则有Los= 6.9+32.44+201g d+201g 1000 = 54db；
[0097]计算得出d = 0.0038km = 3.8m。
[0098]结论:计入环境损耗值后传输的有效距离是2.6-6.8米，该也即是表明，本实用新型的系统和方法能够实现的遥控距离能够满足一般家庭应用。
[0099]本实用新型虽以实施例揭露如上，然而其仅为范例参考而非用来限定本实用新型的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。例如，低压差开关电路不限于实施例所举的三种开关管，本领域技术人员在了解说明书公开内容的基础上，可以了解，采用与其性能相近的开关管，当可获得相近的技术效果，同样可以解决本实用新型所要解决的技术问题。另外，低压差开关电路还可以选用MOSFET开关电路，其启动电压选取为0.3V-0.7V时，也可以得到同样技术效果，由于该类开关电路为本领域技术人员所习知，在此不再一一枚举。总之，上述实施例并非用来限定本实用新型的范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1.一种用电设备的节能遥控系统，该用电设备具有一电源模块，该电源模块具有一电源开关，其特征在于，包括: 一遥控装置，包括一发射线圈；向所述发射线圈供电的一供电组件;与所述供电组件电连接的一控制组件； 一接收装置，包括一耦合接收线圈；与所述耦合接收线圈电连接的一低压差开关电路，所述低压差开关电路与所述电源开关电连接。2.如权利要求1所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述供电组件包括一电源，由所述电源供电的依次串联的一高频振荡电路及一发射电路。3.如权利要求2所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述控制组件包括一逻辑控制单元，一开关及一功能按键;所述逻辑控制单元由所述电源供电，并与所述高频振荡电路电连接。4.如权利要求1所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述低压差开关电路的开启电压为0.3V-0.7V。5.如权利要求4所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述低压差开关电路为一晶体管驱动电路，所述晶体管驱动电路的一基极及一发射极电连接所述耦合接收线圈的两接线端，一集电极电连接所述电源开关。6.如权利要求5所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述晶体管驱动电路选自S9012锗三极管、3ax31锗三极管或8050硅三极管中的一种。7.如权利要求1所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述低压差开关电路与所述耦合接收线圈之间设置有一整流滤波电路。8.如权利要求1所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述发射电路为射频发射电路。9.如权利要求3所述的用电设备的节能遥控系统，其特征在于，所述遥控装置还包括与所述逻辑控制单元连接的一红外发射单元;所述用电设备还包括一红外接收单元及一主控芯片。
【文档编号】G08C17/04GK205564016SQ201620065388
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】肖隆腾
【申请人】神州龙芯（江苏）智能科技有限公司