[发明专利]具有人手开关动作能量收集功能的RF开关控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种具有开关动作能量收集功能的RF开关控制系统，可应用于照明控制、工业控制领域。

背景技术

目前，一般的RF开关控制系统，其发射端虽然不需要与控制对象有导线相连，但仍需要电池或市电提供能源。市电需要拉布导线，安装后如需移动很不方便；而电池要即时更换，过多使用电池会产生环境保护方面的问题，也会增加使用成本。

为了解决一般的RF开关控制系统发射端需要拉布线或使用电池的问题，本发明提供一种收集人手开关动作(按、左右转动)产生的能量，应用电磁感应的原理，通过特殊的双稳态永磁机构(图1、图2、图3、图4)或磁阻式步进电机组成的能量收集装置(图5、图6、图7)实现了RF发射端无需电池和市电从而完全无需拉布导线的RF开关控制系统。

发明内容

本发明利用人们开关动作(按、左右转动)产生的能量，应用电磁感应的原理，通过特殊的双稳态永磁机构(图1、图2、图3、图4)或磁阻式步进电机组成的能量收集装置(图5、图6、图7)实现了RF发射端无需电池和市电的RF开关控制系统。可提供“开”、“关”、“增加”、“减小”共四个命令(后两个命令只有使用磁阻式步进电机组成的能量收集装置才可实现)。因而可实现对LED照明灯的开关和调光功能，也可应用于门禁系统。其开关控制部分(RF发送单元)结构简单，成本低廉。RF接收执行单元的电路设计使用了磁保持继电器、高效的微功率AC/DC电源模块，具有极低的功率消耗。

附图说明

以下结合附图进一步阐述能量收集机构工作原理和电路处理技术。

图1所示的是一种“双稳态的角位移运动能量收集机构”与开关面板的组装三维结构图。电路板可以安装在面板的下部、“双稳态的角位移运动能量收集机构”的两侧。

图2所示的是一种“双稳态的角位移运动能量收集机构”的俯视图。

图3所示的是一种“双稳态的角位移运动能量收集机构”的A-A剖面图。图中1.按钮2.开关面板3.永久磁铁4.轴5.线圈6.导磁骨架。其中零件1由导磁材料组成。

图4所示的是“双稳态的角位移运动能量收集机构”在左稳定态的主要磁通走向，由图中的曲线示意。曲线上的箭头表示磁通的方向，N、S表示永久磁铁的磁极。

“双稳态的角位移运动能量收集机构”工作原理说明如下：

图2、3、4中的永久磁铁产生的磁通因周边存在导磁材料，其走向选择磁阻最小的路径。由于导磁骨架(6)为山字型，其中间柱子的顶端呈倒V字型结构，从机械原理可知，如果只考虑重力，按钮(1)只能稳定停留在左、右两个状态。图4所示的是左稳定态。这时的磁通走向在图4中示意画出；即：大部分磁通会从左边的通道返回永久磁铁；根据磁学原理可知：由于图4所示磁通的存在，在按钮(1)与导磁骨架(6)左边柱子存在静磁力(吸引力)，这个静磁力(吸引力)与通过二者接触面的磁通量大小成正比。当永久磁铁所产生的磁通大到一定程度，这个静磁力(吸引力)可克服重力的影响，使按钮(1)稳定停留在左或右两个状态而无论重力的方向如何。

在图4中，由于按钮(1)与导磁骨架(6)右边立柱之间有较大气隙，磁阻很大，右边的线圈中所通过的磁通相比左边小很多，故在图4中未画出。

在图4所示的左稳态下，在右边按下按钮(1)，由于外力的作用，机构会从左稳态向右稳态转化，通过左边线圈的磁通由大减小；右边线圈的磁通由小增大。根据法拉第电磁感应定律，左、右线圈会感应出符号相反地电动势。由于结构的对称性，在右稳态下，在左边按下按钮(1)，会在右、左两个线圈产生与之对应的2个感应电动势。该感应电动势经过整流滤波后作为DC/DC电源模块的输入。

轴(4)的功能是用作铰链，防止按钮(1)运动时的左右位移。导磁骨架(6)中间柱子的顶端呈倒V字型结构，按钮(1)导磁骨架(6)中间柱子为面接触，同时保证按钮(1)可以绕轴(4)左右转动一定角度。同样导磁骨架(6)左右两边柱子的斜面是为了与按钮(1)成面接触，减小磁阻。

该“双稳态的角位移运动能量收集机构”输出功率的大小与线圈(5)、永久磁铁(3)、导磁骨架(6)的大小有关。一般来讲：功率与线圈(1)匝数成正比，与永久磁铁(3)所具有的磁场能量正比，与导磁骨架(6)的截面积成正比。按钮(1)与导磁骨架(6)的接触面积也有很大的影响。在具体应用中需要进行优化设计。

图5是“磁阻式步进电机旋转运动能量收集机构”与开关面板的三维装配图。

图6是“磁阻式步进电机旋转运动能量收集机构”与开关面板的俯视图。