压电发电模块以及遥控器制造技术

本发明专利技术涉及压电发电模块以及遥控器。本发明专利技术的压电元件(1)与二极管(2)并联连接，在按压时输出发电电压(Vpe)。若发电电压超过第一阈值电压(Vth)，则负荷开关控制电路(3)使负荷开关(4)接通，若发电电压低于第二阈值电压(Vtl)，则断开负荷开关。并且，在按压释放时，二极管对压电元件的残留电荷放电，使其成为零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压电发电模块以及搭载了该压电发电模块的遥控器，例如，涉及将对压电元件施加的机械能转换为电能，并向处理电路供给电力的压电发电模块以及遥控器。
技术介绍
提出有一种涉及不需要电池的内置压电元件的遥控器，并提高其发电效率的结构。在日本特开2011-103729号公报(专利文献1)中，公开了一种在检测出被用户的手指压入的输入部复原了之后，执行输入指令的带有发电功能的遥控器的结构。该遥控器利用整流部将在针对输入部的压入时以及复原时产生的交流电力转换为直流电力，并通过蓄电部(电容器)保存该直流电力。在日本特开2004-201376号公报(专利文献2)中，公开了一种利用整流器将通过使致动器的自由端自由振动而产生的交流电力转换为直流电力的结构。专利文献1：日本特开2011-103729号公报专利文献2：日本特开2004-201376号公报在专利文献1以及专利文献2中，压电元件所生成的电荷经由全波整流电路，移动至蓄电部即电容器。全波整流电路能够将在平板状的压电元件位移的情况下，由相对于压电元件未发生位移的状态下的电位即基准电位向第一主面侧变形而得到的正电位、以及向第二主面侧变形而得到的负电位生成的电荷双方供给至后段的电路。然而，在全波整流电路中，由于发生伴随着该电荷移动的能量损失，所以存在相对于所产生的能量的能够使用的能量的比率(能量效率)恶化的问题。
技术实现思路
基于本专利技术的压电发电模块具备：压电元件，具有第一端子以及第二端子；二极管，具有与上述压电元件的上述第一端子连接的阴极和与
上述压电元件的上述第二端子连接的阳极；开关控制电路，具有与上述阴极连接的第一输入端子、与上述阳极连接的第二输入端子、以及输出开关控制信号的输出端子；以及第一开关，与上述开关控制电路的上述第一输入端子连接，并响应于上述开关控制信号而切换接通状态和断开状态。在该结构中，由于并没有在压电元件与开关控制电路之间以串联的方式设置像二极管那样的非线性元件，所以能够减少由压电元件生成的电荷在移动中所受到的能量损失。另外，由于在压电元件与开关控制电路之间，相对于基准电位成为负的电压进行钳位的二极管设置为与压电元件并联连接，所以在压电元件的两端电压为基准电位以下的情况下，迅速释放压电元件的电荷。因此，即使初次将由压电元件生成的电荷供给至后段，也不会产生由于基准电位降低而在第二次及以后不能进行稳定的驱动的问题。因此，能够实现可进行稳定的驱动，且能量效率良好的压电发电模块。优选上述压电元件是发电元件，由于上述压电元件的两端电压超过比基准电位大的第一阈值电压，上述第一开关成为接通状态，由于上述压电元件的两端电压成为比上述第一阈值电压低的第二阈值电压，上述开关成为断开状态。优选上述压电元件因被施加载荷而在上述压电元件的第一端子产生电压，若释放对上述压电元件施加的载荷，则上述压电元件的两端电压成为基准电位。优选上述开关控制电路具有比较电路和温度补偿元件，上述温度补偿元件相对于上述上述开关控制电路的上述第一输入端子和上述第二输入端子并联连接。由此，能够减少产生能量以及发电电压的温度依存性。优选上述开关控制电路还具有第二开关，上述第二开关相对于上述温度补偿元件并联连接，上述第二开关与上述第一开关的状态同步地对开闭进行切换。由此，由于能够减少压电元件的第一端子上的电压成为第一阈值电
压后的温度依存性，所以能够进一步提高能量效率。优选还具备电容元件，上述电容元件相对于上述开关控制电路的上述第一输入端子和上述第二输入端子并联连接。由此，能够更加精密地对朝向开关的后段的供给电压进行控制。基于本专利技术的遥控器具备压电发电模块和RF电路，在上述压电元件的第一端子上的电压从超过上述第一阈值电压到成为上述第二阈值电压期间，上述RF电路执行通信处理。在该结构中，由于并没有在压电元件与开关控制电路之间以串联的方式设置像二极管那样的非线性元件，所以能够减少由压电元件生成的电荷在移动中所受到的能量损失。另外，由于在压电元件与开关控制电路之间，以与压电元件并联的方式设置有对相对于基准电位成为负的电压进行钳位的二极管，所以在压电元件的两端电压成为基准电位以下的情况下，迅速释放压电元件的电荷。因此，能够实现可进行稳定的驱动，且能量效率良好的遥控器。能够实现可进行稳定的驱动，且能量效率良好的压电发电模块以及遥控器。附图说明图1是实施方式1的压电发电模块的电路图。图2是对针对实施方式1的压电发电模块所具备的压电元件的按压状态与产生电荷的关系进行说明的剖视图。图3是实施方式1的压电元件的变形例的剖视图。图4是实施方式1的压电发电模块所具备的负荷开关控制电路的电路图。图5是对实施方式1的压电发电模块的动作进行说明的时序图。图6是实施方式2的压电发电模块的电路图。图7是实施方式2的负荷开关控制电路的电路图。图8是实施方式3的压电发电模块的电路图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。在实施方式的说明中，在不提及个数、数量等的情况下，除了有特别记载的情况以外，没必要对其个数、数量等进行限定。在实施方式的附图中，相同参照符号、参照编号表示相同部分或者相当部分。另外，在实施方式的说明中，存在对于标注了相同参照符号等的部分等不反复重复的说明的情况。＜实施方式1＞图1是实施方式1的压电发电模块100的电路图。压电发电模块100具备压电元件1、二极管2、负荷开关控制电路3、负荷开关4、第一信号线Tpe1、第二信号线Tpe2、输出节点N1以及输出节点N2。在输出节点N1以及输出节点N2间连接负载5。负载5例如是RF电路或者微型计算机等处理电路。这些处理电路从压电发电模块100的输出节点N1以及输出节点N2供给电源电压，并输出对处于分离位置的电子设备进行控制的信号(识别编码ID等)。因此，通过使负载5与压电发电模块100连接，可实现遥控器或者无线开关。此外，负荷开关控制电路3相当于本申请的开关控制电路。负荷开关4相当于本申请的第一开关。图2(a)是示意性地表示未施加应力的压电元件1的状态的剖视图。压电元件1具有压电体1C和金属板1D。压电体1C具有平板状的形状，例如由锆钛酸铅系陶瓷构成。在压电体1C的一个主面设置有电极1A，在另一个主面设置有电极1B。压电元件1经由电极1B使金属板1D和压电体1C电接合。电极1A与第一信号线Tpe1连接，金属板1D与第二信号线Tpe2连接。第二信号线Tpe2与基准电位(GND)连接。如图2(b)所示，压电元件1的两端被支承部1E保持。压电元件1被向图2(b)所示的箭头方向极化。此外，电极1A相当于本申请的
压电元件的第一端子。电极1B相当于本申请的压电元件的第二端子。二极管2例如是钳位二极管。二极管2的阳极以及阴极分别与压电元件1的第二信号线Tpe2以及第一信号线Tpe1连接。即，二极管2与压电元件1以并联的方式连接。为了不对负载5施加相对于压电元件1未发生位移的状态的电位即基准电位成为负的电压而设置二极管2。负荷开关控制电路3的电源节点Nc1以及电源节点Nc2分别与压电元件1的第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2连接。负荷开关4的第一输入端子与负荷开关控制电路3的电源节点Nc1连接。负荷开关4的第二输入端子与电源节点Nc2连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电发电模块，具备：压电元件，具有第一端子以及第二端子；二极管，具有与上述压电元件的上述第一端子连接的阴极、和与上述压电元件的上述第二端子连接的阳极；开关控制电路，具有与上述阴极连接的第一输入端子、与上述阳极连接的第二输入端子、以及输出开关控制信号的输出端子；以及第一开关，与上述开关控制电路的上述第一输入端子连接，并响应于上述开关控制信号而切换接通状态和断开状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.22 JP 2014-0095961.一种压电发电模块，具备：压电元件，具有第一端子以及第二端子；二极管，具有与上述压电元件的上述第一端子连接的阴极、和与上述压电元件的上述第二端子连接的阳极；开关控制电路，具有与上述阴极连接的第一输入端子、与上述阳极连接的第二输入端子、以及输出开关控制信号的输出端子；以及第一开关，与上述开关控制电路的上述第一输入端子连接，并响应于上述开关控制信号而切换接通状态和断开状态。2.根据权利要求1所述的压电发电模块，其中，上述压电元件是发电元件，由于上述压电元件的两端电压超过比基准电位大的第一阈值电压，上述第一开关成为接通状态，由于上述压电元件的两端电压成为比上述第一阈值电压低的第二阈值电压，上述第一开关成为断开状态。3.根据权利要求1或2所述的压电发电模块，其中，上述压电元件因被施加负载而...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀口睦弘，高桥讲平，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP