無源遙控器的制作方法

本實用新型屬于電子技術中的遙控器領域，具體涉及一種基于無線電能充電的無源遙控器。

背景技術：

遙控器，是一種用來遠控機械的裝置，主要是由集成電路電板和用來產生不同訊息的按鈕所組成。其使用原理為通過現代的數字編碼技術，將按鍵信息進行編碼，通過紅外線二極管發射光波，光波經接收機的紅外線接收器將收到的紅外信號轉變成電信號，進處理器進行解碼，解調出相應的指令來達到控制機頂盒等設備完成所需的操作要求。常用的紅外線遙控系統一般分發射和接收兩個部分，遙控器的發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管，由于其內部材料不同于普通發光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發出的是紅外線而不是可見光。紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾。因此，紅外遙控在家用電器、室內近距離(小于10米)遙控中得到了廣泛的應用。

傳統的遙控器，絕大多數都采用電池來供電。電池是由電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間，能將化學能轉化成電能的裝置。化學電池中，化學能直接轉變為電能是靠電池內部自發進行氧化、還原等化學反應的結果，這種反應分別在兩個電極上進行。當電流流過電極時，電極電勢都要偏離熱力學平衡的電極電勢，這種現象稱為極化，電池在使用過程中可能存在極化，造成電池能量損失；電池使用過程中也存在化學泄漏等安全隱患。

雖然利用電池作為能量來源，可以得到具有穩定電壓，穩定電流，長時間穩定供電，受外界影響很小的電流，并且電池結構簡單，攜帶方便，充放電操作簡便易行，不受外界氣候和溫度的影響，性能穩定可靠，在現代社會生活中的各個方面發揮有很大作用。但一次性干電池，在電量用完后被丟棄，廢舊電池如果與生活垃圾混合處理，電池腐爛后，其中的汞、鎘、鉛、鎳等重金屬溶出會污染水體和土壤，并通過食物鏈最終危害人類健康。人如果汞中毒，會患中樞神經疾病，死亡率高達40％；鎘則被定為ia級致癌物質。使用后的廢電池存在嚴重的環境安全隱患。

而以目前遙控器電池使用時長初步統計，遙控器電池一年更換2節，則一年中廢棄電池可多達4億節左右，電池使用壽命低、廢棄電池量大對環境造成了極大的污染，不利于人類長遠的可持續發展。同時，遙控器使用壽命也會受到電池端口銹蝕時的影響。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了解決目前遙控器大都依賴干電池作為電源，產生廢棄電池量大的問題，提供一種基于無線電能充電的無源遙控器。

為了達到上述實用新型目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種無源遙控器，包括紅外發射單元，還包括無線電能接收單元和無線電能發射單元，所述無線電能接收單元與紅外發射單元連接，為紅外發射單元提供電能；所述無線電能接收單元接收無線電能發射單元發射的電能波。

進一步，所述無線接收單元包括依次連接的降壓變壓器、整流模塊和穩壓模塊。

更進一步，所述整流模塊由快恢復二極管D3、快恢復二極管D4、快恢復二極管D5、快恢復二極管D6依次首尾相接而成，且兩個首尾相接的快恢復二極管之間形成節點1、節點2、節點3、節點4；所述節點3接地；穩壓模塊包括三端穩壓芯片U3和與三端穩壓芯片U3的輸出端連接的電阻R3，所述電阻R3的另一端與三端穩壓芯片U3的接地端連接；所述節點4 與三端穩壓芯片U3的輸入端連接；降壓變壓器的初級線圈L3的兩端外接諧振電容C6；降壓變壓器的次級線圈L4的兩端分別與節點1、節點2連接。

更進一步，所述無線接收單元還包括充放電電路，所述充放電保護電路包括電容C7、穩壓二極管D8、超級電容C8和隔離二極管D7，所述電容C7的正極、負極分別接節點4、接地；所述穩壓二極管D8的負極、隔離二極管D7正極兩者之間的節點與電阻R3的另一端連接，隔離二極管D7負極與超級電容C8的一端連接，二極管D8的正極、超級電容C8的另一端接地。

更進一步，所述紅外發射單元包括發射芯片U4、發射頻率調整電阻R4、電阻R6、三極管Q2、紅外發光管D9和紅外發光管限流電阻R5，所述發射芯片U4的15腳、16腳外接發射頻率調整電阻R4，所述發射芯片U4的18腳、電阻R5、紅外發射管D9、三極管Q2的集電極依次連接，三極管Q2的發射極、發射芯片U4的1-14腳都接地；超級電容C8的一端與電阻R5一端連接，超級電容C8的另一端接地。

進一步，所述無線電能發射單元包括產生方波信號的多諧振蕩器、產生驅動信號的驅動電路、發送方波信號的諧振電路，所述多諧振蕩器、驅動電路、諧振電路依次連接，所述多諧振蕩器與諧振電路連接。

更進一步，所述多諧振蕩器包括斯密特觸發器U2、電阻R2和電容C5，所述斯密特觸發器U2的5腳、6腳之間接一電阻R2，斯密特觸發器U2的6腳與9腳連接，斯密特觸發器 U2的5腳、7腳之間外接一電容C5。

更進一步，所述驅動電路包括MOS管驅動芯片U1和電容C4，MOS管驅動芯片U1的 3腳、9腳連接；斯密特觸發器U2的8腳與MOS管驅動芯片U1的12腳連接，斯密特觸發器U2的7腳、MOS管驅動芯片U1的11腳、13腳、2腳的節點與電容C4一端、電源接口 JP1的負極連接，電容C4另一端、MOS管驅動芯片U1的3腳、斯密特觸發器U2的14腳的節點與電源接口JP1的正極連接。

更進一步，所述諧振電路包括功率MOS管Q1、諧振電容C3、諧振電感L2和儲能電感 L1，所述功率MOS管的柵極與MOS管驅動芯片U1的1腳連接，功率MOS管Q1的源極、電源接口JP1的負極、諧振電感L2一端接地；功率MOS管Q1的漏極與儲能電感L1另一端、諧振電容C3一端連接，諧振電容C3另一端與諧振電感L2另一端連接；所述斯密特觸發器 U2的14腳與電源接口JP1的正極、儲能電感L1一端兩者之間的節點連接。

更進一步，所述諧振電路還包括保護電路，所述保護電路包括電容C1、電容C2、反向電壓鉗位二極管D1、二極管D2和電阻R1，所述二極管D2、電阻R1并聯接在功率MOS管的柵極、功率MOS管的源極之間；所述電容C2、反向電壓鉗位二極管D1并聯接在功率MOS 管的漏極、功率MOS管的源極之間，所述電容C1兩端分別接在儲能電感L1一端、功率MOS 管的源極之間。

本實用新型與現有技術相比，有益效果是：1.本無源遙控器基于諧振式電磁耦合技術實現了對遙控器的無線充電，規避了傳統遙控器必須用干電池的缺點，提高了遙控器使用的輕便性；2.整個遙控器使用壽命更長，利用發射線圈與接收線圈處于電磁耦合最佳功率點實現對超級電容的無線充電；3.本遙控器具有充電速度快(幾秒至十幾秒間)、循環使用壽命長和功率密度高等特點，一次充滿可使用3～5天；4.采用無線充電技術，充電時遙控器不需插上電源，只需貼近安裝在受控電器內的發射線圈即可；這種技術適用任何款遙控器，并摒棄了電池的大量長期使用，對環境改善極為有利。

附圖說明

圖1是無線電能發射單元的電路圖；

圖2是無線電能接收單元及紅外發射單元的電路圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的技術方案作進一步描述說明。

如圖1-2所示，一種無源遙控器，包括紅外發射單元、無線電能接收單元和無線電能發射單元，所述無線電能接收單元與紅外發射單元連接并為其提供電能，所述無線電能接收單元接收無線電能發射單元的電能波。

如圖1所示，無線電能發射單元中，JP1接口的+端接電容C1的正極及儲能電感L1的一端，JP1接口-端接電容C1的負極和地TGND；L1另一端和電容C2的一端、功率MOS管 Q1的漏極、D1的負極、諧振電容C3的一端相連,電容C2的另一端、反向電壓鉗位二極管 D1的正極接TGND；諧振電容C3的另一端接諧振電感L2的一端，而諧振電感L2的另一端接TGND；IRF840的源極接TGND，柵極接U1的1腳；U1的2腳、11腳和13腳接TGND， 3和9腳接JP1+端；R1和D2并聯，D2的正極和R1的一端接TGND，D2的負極和R1的另一端接U1的1腳；C4的一端接U1的3腳和JP1+端，C4的另一端接TGND；U1的12腳接 U2的8腳；U2的14腳接JP1+端、7腳接TGND、5腳接R2的一端和電容C5的一端，R2 的另一端接U2的6腳及9腳，電容C5的另一端接7腳及接地TGND。

圖1所示電路中，各元件的作用是：JP1為電源輸入端插座，12V直流電通過JP1引入；電容C1、電容C2、電容C4起電源濾波作用；反向電壓鉗位二極管D1為防止電池反接損壞電路的保護二極管；U2為斯密特觸發器，和電阻R2、電容C5組成多諧振蕩器，產生700kHz 頻率的方波信號，輸入給U1；U1為MOS管驅動芯片，采用IR2110型號,它和其外圍電路構成的電路可產生700kHz的驅動信號驅動單個MOS管；功率MOS管Q1采用IRF840型號，它和諧振電容C3、諧振電感L2構成諧振電路，并向外發射700kHz的電磁波；二極管D2可防止反向電壓輸入到MOS管的柵極，保護MOS管；電阻R1使芯片不工作時Q1柵極為低電平，防止Q1在偶爾出現干擾電壓時誤導通。L1為儲能電感，為功率Q1MOS管所在的諧振電路提供能量，電阻R1為MOS管柵極電阻，電阻R2為定時電阻，C5為定時電容。

無線電能發射單元中，利用電感與電容組成諧振電路，產生1MHz頻率的電磁波。斯密特觸發器CD40106產生1MHz頻率的信號，經過MOS管驅動芯片IR2110驅動MOS管。

無線發射部分安裝在獨立絕緣PVC盒子中，或者在受控電器內。發射線圈(即諧振電感) L2可以采用直徑為0.5mm漆包線繞21圈,構成長為9cm，寬為4.8cm的矩形作為發射電路的諧振電感，其電感量為67.5uH，并將它放置在絕緣PVC盒子中或固定在被遙控的電器內部。諧振電感L2、諧振C3發射電路諧振電容和輔助元件組成發射電路，產生700kHz電磁波。

如圖2所示，無線電能接收單元接收無線電能發射單元發送的電磁波，初級線圈(接收電路諧振電感)L3與諧振電容C6首尾串聯；次級線圈L4的一端接快恢復二極管D3的負極和D4的正極，另一端接快恢復二極管D5的負極和D6的正極；快恢復二極管D4、D6的負極接濾波電容C7的正極、穩壓芯片U3的3腳，快恢復二極管D3、D5的正極接C7的負極及GND；穩壓芯片U3的2腳接R3的一端，R3的另一端接U3的1腳、D8的負極和隔離二極管D7的正極；D8的正極接GND；隔離二極管D7的負極接C8的一端，C8的另一端接 GND；發射芯片U4的18腳接R5的一端及隔離二極管D7的負極，R5的另一端接D9的正極；發射芯片U4的1～14腳均接GND,16腳接R4的一端，15腳接R4的另一端；發射芯片 U4的17腳接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接三極管Q2的基極；三極管Q2的集電極接紅外發光管D9的負極，發射極接GND。

圖2的電路中，各元件的作用是：接收電路諧振電感L3為無線接收線圈，與諧振電容 C6組成接收部分的諧振電路；降壓后的次級線圈L4與接收電路諧振電感L3組成一個降壓變壓器，保證整流后的電壓不超過50V。D3～D6是由四個快恢復二極管組成的整流電路，將降壓后的交流電整流成直流電，快恢復二極管D3～D6采用FR207型號。濾波電容C7能夠起到平穩電壓的作用。U3為三端穩壓集成芯片，采用LM317型號，它和限流電阻R3組成的電路組成限流電路。穩壓二極管D8起著限幅作用，能使超級電容充電最終穩定在5.8V左右。隔離二極管D7防止不充電時超級電容向充電回路放電。超級電容C8為整個無線電能接收單元電路的充電對象，起著儲能作用，為遙控器的無線電能發射單元發射紅外信號提供能量。U4 為遙控器的發射芯片，可實現編碼發射。R4為發射芯片的頻率選擇電阻。Q2起到放大發射信號作用，電阻R6為Q2的基極電阻，提供合適的基極電流。D9為紅外發光管，向遙控接收器發射信號。R5為限流電阻，提供合適的發射電流。

無線接收部分：接收線圈(即初級線圈)L3利用變壓器原理降壓，經過整流電路形成直流電，然后經過LM317構成的限流電路給超級電容C8充電，最高可充至5.8V。接收線圈和超級電容安裝在在遙控器(殼體)中，形成日常的遙控器結構。接收線圈L3采用與發射線圈 L2同規格的技術參數，將放入接收線圈L3遙控器(殼體)內。L4為降壓線圈，和L3無間隙的繞在一起。L4采用0.5mm的漆包線，可以采用繞成2圈的矩形，長為9cm，寬為4.5cm。

以上為本實用新型的優選實施方式，并不限定本實用新型的保護范圍，對于本領域技術人員根據本實用新型的設計思路做出的變形及改進，都應當視為本實用新型的保護范圍之內。