一种自供电无线开关及无线设备的制作方法

本实用新型属于无线开关技术领域，尤其涉及一种自供电无线开关。

背景技术：

开关是最广泛使用的电子电气元件之一，传统上开关可以为分两大类：一类是通过电缆供电的有线开关，另一类是通过电池供电的无线开关。对于通过电缆供电的有线开关，电缆布线的施工成本是其主要成本，往往施工成本达到每米数十元之高，而一个家用灯具开关的电缆长度往往超过3米，而一个工业开关的电缆长度少则数十米多则百米以上，因此有线开关的安装成本通常非常高昂，而且容易漏电引发触电事故。另一方面，对于通过电池供电的无线开关，电池的有限使用寿命导致需要定期更换电池，对于一个寿命二十年以上的无线开关，其消耗的电池可能达到数十只，导致巨大的二次成本，而且现有的电池产品在其生产和废弃过程中存在着非常高的污染风险，因此对环境形成了巨大的压力。

因此，传统的技术方案中存在开关应用成本高、需要定期更换电池的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自供电无线开关，旨在解决传统的开关应用方案中存在的开关应用成本高、需要定期更换电池的问题。

一种自供电无线开关，所述自供电无线开关包括：

用于将按键的压力转换为电能的发电模块；

与所述发电模块电连接，用于采集所述发电模块输出的电能的电能采集电路；

与所述电能采集电路连接，用于存储所述电能的储能模块；

与所述储能模块连接，用于检测所述储能模块的电压并输出工作电压的电源监控模块；

与所述电源监控模块连接，用于将控制信号进行编码的编码模块，其中，所述工作电压为所述编码模块的启动电源；以及

与所述编码模块连接，用于将编码后的控制信号发射的无线发射模块。

在其中一实施例中，所述发电模块包括压电转换模块，所述压电转换模块与所述电能采集电路电连接。

在其中一实施例中，所述发电模块还包括磁电转换模块，所述磁电转换模块与所述电能采集电路电连接。

在其中一实施例中，所述压电转换模块包括底座、船型按钮、弹簧、滚珠及压电片；所述弹簧的一端固定于所述船型按钮的中部，所述船型按钮用于挤压所述弹簧，所述滚珠固定于所述弹簧的另一端，用于在所述压电片上滚动，所述底座上设有支撑块，所述压电片设于所述支撑块与所述滚珠之间并分别与所述支撑块和所述滚珠抵接，使所述压电片以所述支撑块为支点摆动。

在其中一实施例中，所述船型按钮包括连接杆，以及设于所述连接杆两端的按键，所述弹簧一端的端面固定于所述连接杆中部。

在其中一实施例中，所述压电片的两端固定有重量块，所述底座上设有用于限制所述重量块的位移的限位块所述限位块与所述重量块相对置，以限制所述压电片的摆动幅度。

在其中一实施例中，所述重量块为强磁体，所述限位块为磁芯，所述限位块的外围绕有线圈。

在其中一实施例中，所述电能采集电路包括整流电路，所述整流电路连接于所述发电模块和所述储能模块之间，用于对所述发电模块输出电能进行整流，以对所述储能模块充电。

在其中一实施例中，所述电能采集电路还包括电压调整电路，所述电压调整电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、第一二极管和第一电感；所述第一MOS管的漏极连接所述整流电路，所述第一电阻连接于所述第一 MOS管的漏极和所述第一MOS管的栅极之间，所述第一MOS管的源极连接所述第一电感的第一端，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极用于输入脉冲信号，所述第一电感的第二端连接所述储能模块，所述第一二极管的阴极连接所述第一电感的第一端，所述第一二极管的阳极接地。

此外，还提供了一种无线设备，所述无线设备包括：上述的自供电无线开关。

上述的自供电无线开关，利用通过发电模块产生的电能，通过能量采集电路把收集到电保存到储能模块，当储能模块电量积累到可以采集按键信息以及发送无线数据的电压时，启动编码模块，编码模块将控制信号编码后通过无线发射模块发出，将有效的控制信号发射给负载，以控制负载的运行，减少了开关的应用成本，并且无需使用电池。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的自供电无线开关的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的自供电无线开关的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的自供电无线开关的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的自供电无线开关的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的自供电无线开关的部分示例电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的自供电无线开关的部分示例电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的自供电无线开关中无线发射模块的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型较佳实施例提供的自供电无线开关的电路结构示意图，如图1所示，自供电无线开关包括：发电模块10、电能采集电路20、储能模块30、电源监控模块40、编码模块50和无线发射模块60。

如图2和图3所示，发电模块10用于将按键的压力转换为电能，发电模块 10包括压电转换模块11和磁电转换模块12，压电转换模块11和磁电转换模块 12均与电能采集电路20电连接。压电转换模块11包括船型按钮101、弹簧102、滚珠103、压电片104和底座105；弹簧102的一端固定于船型按钮101的中部，滚珠103卡设于弹簧102的另一端和压电片104之间，压电片104设置于支撑块106上，支撑块106设于底座105上，以使滚珠103在压电片104上滚动时，压电片104以支撑块106为支点摆动。压电片104的两端固定有重量块107，使压电片104与重量块107产生谐振，底座105上对应设有限位块108，限位块108限制重量块107的位移，以限制压电片104的摆动。具体的，船型按钮 101包括连接杆1011，以及设于连接杆1011两端的按键1012，弹簧102一端的端面固定于连接杆1011中部，当按下船型按钮101一端的按键1012时，船型按钮101压缩弹簧102，以使滚珠103在压电片104上滚动，挤压压电片104 发生形变，压电片104将该形变转换为电能输出，滚珠103在压电片104上滚动的同时，带动压电片104摆动，当设于压电片104上的重量块107移动至限位块108位置时，压电片104停止摆动，防止压电片104过度摆动，保持自供电无线开关得结构的稳定性。

如图4所示，在另一优选实施例中，重量块107为强磁体，限位块108为磁芯，限位块108的外围绕有线圈109，当按下船型按钮101的一端时，船型按钮101压缩弹簧102，以使滚珠103在压电片104上滚动，滚珠103在压电片104上滚动带动压电片104摆动，同时带动强磁体移动，强磁体配重块上下移动过程中，绕在磁芯上的线圈109产生感应电动势，以提供电能。在压电转换结构的基础上，同时增加了一个新的能量来源，提供了更多的电量。

如图5和图6所示，电能采集电路20与发电模块10电连接，电能采集电路20用于采集发电模块10输出的电能。电能采集电路20包括整流电路21，整流电路21连接于发电模块10和储能模块30之间，用于对发电模块10输出电能进行整流，以对储能模块30充电，该整流电路21为整流芯片，在其他实施例中，可用二极管连接成整流桥代替。

电能采集电路20还包括电压调整电路22，电压调整电路22包括第一MOS 管Q1、第二MOS管Q2、第一电阻R1、第一二极管D1和第一电感L1；第一 MOS管Q1的漏极连接整流电路，第一电阻R1连接于第一MOS管Q1的漏极和第一MOS管Q1的栅极之间，第一MOS管Q1的源极连接第一电感L1的第一端，第一MOS管Q1的栅极连接第二MOS管Q2的漏极，第二MOS管Q2 的源极接地，第二MOS管Q2的栅极用于输入脉冲信号，第一电感L1的第二端连接储能模块30，第一二极管D1的阴极连接第一电感L1的第一端，第一二极管D1的阳极接地。通过第一MOS管Q1和第一电感L1组成，将压电转换模块11和磁电转换模块12产生的电荷能量通过电-磁-电的转换，再通过第二MOS管Q2输入的脉冲来调整采集的功率，有效提升电能采集效率。

电源监控模块40与储能模块30连接，电源监控模块40用于检测储能模块 30两端的电压，当储能模块30两端的电压大于预设电压时，输出工作电压，通过电源监控模块40，监控储能模块30两端的电压，当储能模块30两端的电压大于电路所需的电压时，输出，防止储能模块30低压输出，保护电路的正常工作。

编码模块50与电源监控模块40连接，上述的工作电压为编码模块50的启动电源，编码模块50输入启动电源后启动，编码模块50将控制信号进行编码后发送给无线发射模块60，通过无线模块发送至负载。

如图7所示，无线发射模块60与编码模块50连接，无线发射模块60用于将控制信号发射至负载以控制负载。具体的，无线发射模块60包括无线发射芯片61，滤波单元62和天线63；无线发射模块60包括无线发射芯片61、晶振 64、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3C2、第四电容C4和天线63；无线发射芯片61的电源引脚外接电源，第二电感L2连接于无线发射芯片61的电源引脚和无线发射芯片61的天线63引脚之间，第一电容C1连接无线发射芯片61的电源引脚和地之间，第二电容C2的第一端连接无线发射芯片61的天线63引脚，第三电感L3和第四电感L4串联连接于第一电容C1的第二端和天线63之间，第三电容C3C2连接于第三电感L3和第四电感L4的公共连接端和地之间，第四电容C4连接于天线63和地之间，无线发射芯片61的晶振64引脚通过晶振64接地，无线发射芯片61的数据引脚连接编码模块50，无线发射芯片61的接地引脚接地。

综上所述，本实用新型提供了一种自供电无线开关，其包括发电模块10、电能采集电路20、储能模块30、电源监控模块40、编码模块50和无线发射模块60。利用通过发电模块10产生的电能，通过能量采集电路把收集到电保存到储能模块30，当储能模块30电量积累到可以采集按键信息以及发送无线数据的电压时，启动编码模块50，编码模块50将控制信号编码后通过无线发射器发出，把有效的控制信号发射给负载，以控制负载的运行减少了开关应用成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。