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新概念遥控器的设计

发表时间:2017-08-15   责任编辑:智安宝电子   

  当今社会,随着家用电器、汽车等的遥控化、智能化、自动化,遥控器已经是每家每户必不可少的设备之一。普通遥控器的大量使用,无疑会使电池的用量和报废量大大增加,对环境造成污染,并增加了后续的处理工作。本文介绍的新概念遥控器,具有低耗电、小巧轻便等特点,完全可以不使用电池为其供电,仅仅通过摇晃遥控器将机械能转化为电能供给遥控器使用即可,这样既降低了电池的使用量,减少了能源的浪费,又解决了废旧电池所带来的重金属污染等一系列问题。


  1、设计方案


  本文所构想的新概念遥控器,核心考虑要素是将遥控器的电池省掉,加入比电池更为廉价更为节能的发电装置。该装置是在一个绕制好的中空电感线圈里放人可来回滑动的磁铁作为电能转换装置。当晃动此装置时,线圈内部的磁铁会来回滑动,则外部的导线便会切割磁感线将机械能转化为电能。


  然后,让转化来的电能通过DC—DC升压模块,便可将发电装置发出的低电压升高到可供遥控器正常工作的电压,同时升压模块将电压升到合适的值后,电能将会被充到一个25 V、1000 txF 的电解电容中。最后,遥控器利用该电容中存储的电能来正常工作。


  2、理论设计计算


  2.1电能转换部分


  将导线一根根绕起来,导线之间彼此绝缘,且绝缘管是中空的,多层线圈电感量的计算与线圈的绕法无关,而与有效长度以及磁铁的磁场强度有关。一般发电机电压的计算式为:


  U=Φ/S (1)


  式中Φ为磁通量,S为横截面积。


  假设将线圈拉直,设有效长度为L,则计算公式为:


  U=B·L·V (2)


  式中,B为磁感应强度,V为运动速度。


  一个成年人晃动遥控器时,磁铁在内部滑动的平均速度约为0.5 m/s,切割磁感线的有效长度约为4.5 m,本文所选用的强磁磁铁的磁感应强度理论值为1.5 T,通过式(2)计算得到的理论电压值为3.375 V,用示波器得到的实验平均值为2.0l V。该电压可以供后面的DC—DC升压模块正常工作。



  2.2 DC—DC升压模块


  本设计所用的升压模块是BL8530模块, BL8530系列是高效率脉冲频率调制(即PFM)控制的开关型DC/DC升压稳压芯片。启动电压较低、为0.8 V,且有较高的负载驱动能力,电流高达 200 mA(当圪=1.8 V、K。=3-3 V时),当模块不工作时静态功耗也很低(I<5.5毫安)。由于采用内部的修正技术,使输出电压精度达到±2%。同时该模块提供稳定的经过精心温度补偿设计的参考电压,使得输出电压的温度漂移系数较小。


  BL8530在电路设计中所需的外部元器件较少,只需1个电感、1个电容和1个肖特基二极管,3 个元器件就可提供2.5—6.0 V的稳定输出电压。 BL8530特别针对开关电路固有的噪声问题进行了改良,极大地减小了其对周边电路的干扰。这些特点使得此模块灵活运用于一些非标准电压场所。


  完成制作后,使用时仅需来回摇晃几次,通过电磁感应原理将机械能转化为电能,存储在大容量电解电容中供给遥控器使用。一般电解电容电量存储时间不长,经过反复试验,通常摇晃3。4次即可正常按4~5个遥控器按键,输出电压一般在 7 V以下,较稳定,完全可以达到一般家用遥控器的使用标准。


  2.3储能部分该部分


  使用25 V、1000 IxF的大容量电解电容。电解电容器是一种性能优良、使用寿命较长的电子元件,它的失效率正常时可达到七级;并且该电解电容单位体积的电容量非常大,已经超过了同体积的充电电池的电容量,同时具有比普通充电电池充电更快的优点。电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中,其使用量较大,一般容量为l一1000 IxF、额定工作电压范围为6.3~ 450 V。本文所选用的电容技术成熟、应用最为广泛,与后面的一个1K电阻串联后构成了一个简单的RC电路,可以有效地延长电容的放电时间,为用户长时间操作提供方便。


  3、工作原理及性能分析


  完成制作后,使用时仅需来回摇晃几次,遥控器电能转化部分便可以将机械能转化为电能,供给遥控器正常使用。经过反复试验,一般摇晃3— 4次即可正常按4~5个遥控器按键,完全可以达到一般家用遥控器的使用标准。


  4、应用及优点


  在全国大中城市,家用电器普及数量很多,遥控器的用量也随之增加,所有电器的遥控器都有待在节能措施上实施改进,本设计新概念遥控器将非常实用:


  1)各种遥控类家用电器均可使用;


  2)操作简单,容易使用;


  3)避免了反复更换电池带来的不便,同时降低了电池的使用量;


  4)节约能源,绿色环保,减少了对环境的污染。


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