專利名稱：自供電開關(guān)啟動系統(tǒng)的制作方法
1.本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及用于使電燈、器具等通電的開關(guān)裝置。具體來說，本發(fā)明涉及自供電開關(guān)啟動器裝置，產(chǎn)生用于自鎖繼電器的啟動信號。電能通過壓電元件產(chǎn)生，并通過信號產(chǎn)生電路被發(fā)送，該電路連接到一發(fā)送器，該發(fā)送器用于向一個或多個可啟動自鎖繼電器的接收器發(fā)送RF信號。該接收器還訓(xùn)練響應(yīng)多個發(fā)送器。
2.先有技術(shù)的說明用于對電燈、器具等加電的開關(guān)和自鎖繼電器是先有技術(shù)中熟知的。例如典型的電燈開關(guān)包括單極開關(guān)和三路開關(guān)。單極開關(guān)有兩個用于入線(電源)的熱導(dǎo)線端子及一個到電燈的出線。三路開關(guān)可從兩個不同的位置控制一個電燈。每一三路開關(guān)有三個端子共用端子和兩個移動端子。一對典型的三路開關(guān)使用兩個盒子，每一盒子有兩根電纜，第一個盒子有一來自電源的入線和到第二個盒子的出線，且第二個盒子有來自第一個盒子的入線及一個到電燈的出線。
這些開關(guān)方案的每一個中，常常需要鉆孔及安裝開關(guān)與對出口接合盒子以及敷設(shè)電纜。鉆孔和安裝開關(guān)及接合盒子可能是困難的并耗時。而且，敷設(shè)電纜需要在一固定器開始，拉動電纜穿過構(gòu)架中的孔到電路中的每一固定器，并一路繼續(xù)進(jìn)行返回維修面板。雖然理論上是簡單的，但安裝電纜困難是困難和費時的。電纜在拉動時常常是紐結(jié)的、纏結(jié)的或纏繞的，并在敷設(shè)時需要在某些地方順直。
遠(yuǎn)程啟動的開關(guān)/繼電器業(yè)內(nèi)也是已知的。已知的遠(yuǎn)程啟動控制器包括桌面控制器，無線遙控，定時器，運動檢測器，話音啟動控制器，及計算機(jī)和相關(guān)軟件。例如，遠(yuǎn)程啟動裝置可包括被塞入墻壁出口且裝置的電源線可被塞入其中的模塊。然后該裝置可由一控制器接通及斷開。其它的遠(yuǎn)程啟動裝置包括旋入燈模塊，其中該模塊被旋入燈插座，并然后燈泡被旋入模塊。電燈可被接通和斷開，并能夠通過控制器變暗或變亮。
對于上述模塊典型的遠(yuǎn)程控制器的例子是一種射頻基座的收發(fā)器。使用這種控制器，一基座被塞入出口并與手持無線RF遙控能夠控制模塊組?？墒褂肦F中繼器擴(kuò)大相容的無線遙控、開關(guān)和安全系統(tǒng)傳感器范圍達(dá)150ft。該基座對于所有無線RF遙控是必須的，且允許控制幾個燈或器具。在手持無線遙控中還需要電池。
不使用手持RF遙控，而可使用遙控壁開關(guān)。這些壁開關(guān)達(dá)3/4”厚，以粘合劑固定到所需的位置。與基座單元(插入110V插座)結(jié)合該遙控壁開關(guān)可控制兼容的模塊或開關(guān)(接收器)。無線開關(guān)向基座單元發(fā)送RF信號，然后基座單元沿住宅中現(xiàn)有的110V布線向兼容的開關(guān)或模塊傳送一信號。每一開關(guān)能夠以可尋址信號設(shè)置。無線開關(guān)也需要電池。
這些遙控裝置使用RF到紅外(IR)基座例如還可以控制音頻/視頻裝置，諸如TV，VCR，及立體聲系統(tǒng)，以及電燈及其它裝置。RF遙控通過向把命令轉(zhuǎn)換為IR的轉(zhuǎn)換器發(fā)送專有的RF命令，能夠控制音頻/視頻裝置。然后IR命令被發(fā)送到音頻/視頻設(shè)備?？刂婆_響應(yīng)來自紅外遙控的信號并然后向兼容的接收器傳送設(shè)備命令。
傳統(tǒng)的壁開關(guān)的一個問題在于，布線從開關(guān)盒到電燈比從開關(guān)盒到維修面板中的電源都敷設(shè)大量的布線。
傳統(tǒng)的壁開關(guān)的另一個問題在于，布線對由一個以上的開關(guān)控制的電燈敷設(shè)附加的布線。
傳統(tǒng)的壁開關(guān)的另一個問題在于，電燈電壓線路作為到開關(guān)的輸入和輸出出現(xiàn)。
傳統(tǒng)的壁開關(guān)的另一個問題在于，與往來于開關(guān)及它們之間的導(dǎo)線初始安裝相關(guān)的成本。
傳統(tǒng)的壁開關(guān)的另一個問題在于，與對現(xiàn)有開關(guān)進(jìn)行改造，重新配置或重新布線相關(guān)的成本與不方便。
帶有傳統(tǒng)的RF開關(guān)的一個問題在于，它們需要外部電源，諸如高壓AC電源或電池。
帶有傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，與電池替換相關(guān)的成本和不方便。
帶有傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，它們需要向各模塊和基座單元高壓供電。
帶有傳統(tǒng)的AC-供電的RF開關(guān)的另一個問題在于，當(dāng)在重新布線或重新配置壁開關(guān)中改造時的困難。
帶有傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，包括發(fā)送器和接收器的一對一般必須一同購買。
帶有傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，發(fā)送器可能會非有意啟動錯誤的接收器。
傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，接收器可能只接收來自一個發(fā)送器的啟動信號。
傳統(tǒng)的RF開關(guān)的另一個問題在于，發(fā)送器可能只啟動一個接收器。
于是，將希望提供一種開關(guān)啟動器和/或自鎖繼電器裝置的網(wǎng)絡(luò)，其能夠克服先有技術(shù)的上述問題。
本發(fā)明提供了一種使用電致或電磁激勵器的自供電開關(guān)啟動器或自鎖繼電器裝置。電致激勵器中的壓電元件能夠有軸向位移高量的變形，并當(dāng)被機(jī)械沖擊變形時則產(chǎn)生一電場。在一電磁裝置中，磁體與一系列線圈之間的相對運動產(chǎn)生電信號。電致激勵器用作為機(jī)電產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生瞬時信號啟動自鎖或繼電器機(jī)構(gòu)。由此自鎖或繼電器機(jī)構(gòu)接通或斷開電裝置諸如電燈和器具，或提供中間的或變暗的信號。
用于電致激勵器元件的機(jī)械激勵裝置向電致激勵器元件施加一適當(dāng)?shù)臋C(jī)械沖擊，以產(chǎn)生一電信號，諸如脈沖或波，其具有足夠大小和持續(xù)時間以便激勵下游電路組件。例如類似于電燈開關(guān)的一開關(guān)可通過肘節(jié)、叩擊動作、拍打或撞擊機(jī)構(gòu)施加壓力。也可使用較大的或多個電致激勵器元件產(chǎn)生電信號。在此結(jié)合以資對比的共同未決申請09/616,978標(biāo)題為“Self-Powered Switch Device”，公開了一種自供電開關(guān)，其中電致元件產(chǎn)生一電脈沖。在此結(jié)合以資對比的共同未決暫時申請60/252,228標(biāo)題為“Self-Powered Trainable Switching Network”，公開了諸如在申請09/616,978中公開的開關(guān)的一種網(wǎng)絡(luò)，但有修改，即開關(guān)和接收器能夠接收多個編碼的RF信號。本發(fā)明中，對電致元件的機(jī)械激勵機(jī)械了修改，其結(jié)果是對由激勵器產(chǎn)生的電信號類型的修改。本發(fā)明描述了一種自供電開關(guān)啟動器，具有電致元件及設(shè)計為與振動電信號一同工作伴隨的電路。為了利用由電致元件產(chǎn)生的電能，伴隨的RF信號產(chǎn)生電路也被修改而能最有效地使用該電信號。
在本發(fā)明的一個實施例中，電致激勵器由人工或機(jī)械激勵裝置加壓，由電致激勵器產(chǎn)生的振動電信號通過設(shè)計為修改該電信號的電路施加到繼電器或開關(guān)。在另一實施例中，電磁或電致激勵器信號對RF發(fā)送器加電，該發(fā)送器向RF接收器發(fā)送一RF信號，然后該信號激勵繼電器。在另一實施例中，電磁或電致激勵器信號對發(fā)送器加電，該發(fā)送器向一RF接收器發(fā)送一脈沖RF信號，然后該信號激勵繼電器。數(shù)字化的RF信號可被編碼(如按車庫門開啟器編碼)而只激勵以該數(shù)字化RF信號被編碼的繼電器。發(fā)送器能夠一個或多個編碼的RF信號，且接收器類似地能夠接收一個或多個編碼的RF信號。此外，接收器可以是“可訓(xùn)練的”以便接收來自新的或多個發(fā)送器編碼的RF信號。
于是，本發(fā)明的主要目的是要提供一種開關(guān)或繼電器裝置，其中使用電致或壓電元件以激勵該裝置。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種特征描述裝置，其中無需附加的布線即可安裝開關(guān)。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種特征描述裝置，其中無需向建筑結(jié)構(gòu)切割孔即可安裝開關(guān)。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種特征描述裝置，其中開關(guān)不需要外部電輸入，諸如120或220VAC或電池。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一種電致裝置的一種特征描述裝置，該電致裝置產(chǎn)生一電信號，其大小和持續(xù)時間足以激勵一自鎖繼電器和/或開關(guān)啟動器。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一種電致裝置的一種特征描述裝置，該電致裝置產(chǎn)生一電信號，其大小和持續(xù)時間足以激勵一射頻發(fā)送器，該發(fā)送器用于激勵一自鎖繼電器和/或開關(guān)啟動器。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一種激勵器的一種特征描述裝置，該電致裝置產(chǎn)生一電信號，其大小足以激勵一射頻發(fā)送器，該發(fā)送器用于激勵一自鎖繼電器和/或開關(guān)啟動器。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一發(fā)送器的一種特征描述裝置，該發(fā)送器能夠形成至少一個編碼的RF信號。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一接收器的一種特征描述裝置，該接收器能夠從至少一個發(fā)送器接收至少一個編碼的RF信號。
本發(fā)明的另一目的是要提供裝有一接收器的一種特征描述裝置，該接收器能夠“學(xué)會”接收來自一個或多個發(fā)送器的編碼的RF信號。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種特征描述裝置，用于激勵電燈，器具，安全裝置及建筑物中其它設(shè)備。
考慮附圖及其跟隨的描述本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)點將明顯可見。
附圖的簡要說明

圖1是一正面視圖，示出本發(fā)明中使用的彎張壓電致器結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；圖1a是一正面視圖，示出具有附加預(yù)應(yīng)力層的圖1中彎張壓電致器結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；圖2是一正面視圖，示出本發(fā)明一改型中使用的另一種多層彎張壓電致器結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；圖3是用于對激勵器中心機(jī)械施加和去除力的裝置的實施例的一正面視圖；圖4是圖3裝置的一正面視圖，示出在施加力時激勵器的變形；圖5是圖3裝置的一正面視圖，示出在通過擴(kuò)散釋放裝置脫扣去除力時激勵器的恢復(fù)；圖6是本發(fā)明用于通過偏轉(zhuǎn)彎張壓電致器產(chǎn)生電信號的激勵裝置的正視圖；圖7是本發(fā)明用于通過偏轉(zhuǎn)彎張壓電致器產(chǎn)生電信號的優(yōu)選激勵裝置的正視圖8是一框圖，表示使用通過圖6或7的裝置產(chǎn)生的電信號的電路組件；圖9是圖8中詳細(xì)的電路圖；圖10a-c分別示出由激勵器產(chǎn)生的電信號，整流的電信號及調(diào)節(jié)的電信號；圖11是圖8的調(diào)諧環(huán)形天線的平面圖，表示最大化感應(yīng)器截面位置處的跨接線；圖12是圖8的調(diào)諧環(huán)形天線的平面圖，表示最小化感應(yīng)器截面位置處的跨接線；圖13是優(yōu)選的偏轉(zhuǎn)器組件和封閉本發(fā)明激勵器的殼體的正面圖；圖14是使用滑動操縱桿的偏轉(zhuǎn)器組件另一實施例的正視圖；圖15a-c是沿圖13線15-15所取的正剖視圖，表示使用擴(kuò)散釋放機(jī)構(gòu)的殼體和偏轉(zhuǎn)器組件的優(yōu)選實施例；以及圖16a-d是沿圖14線16-16所取的正剖視圖。
優(yōu)選實施例的說明電致激勵器壓電和電致伸縮材料(這里一般稱為“電致”裝置)當(dāng)被置于壓力或張力之下時形成有極性的電場。由壓電和電致伸縮材料形成的電場是由引起極性壓力或張力所施加的力的函數(shù)。反之，電致裝置在施加的電場中受到尺寸的變化。電致裝置尺寸的變化是施加的電場的函數(shù)。電致裝置由于其在這種電場下變形的特性通常用作為驅(qū)動器，或“激勵器”。這些電致裝置或激勵器還具有各種不同的能力，以響應(yīng)由施加的力引起的變形而產(chǎn)生電場。
電致裝置包括直接和間接模式的激勵器，它們一般利用材料尺寸上的變化實現(xiàn)位移，但本發(fā)明中最好用作為機(jī)電產(chǎn)生器。直接模式激勵器一般包括夾持在其主面上形成的電極對之間的壓電或電致伸縮陶瓷板(或板的堆疊)。這些裝置一般具有足夠大的壓電和/或電致伸縮系數(shù)，以便在陶瓷板中產(chǎn)生所需的張力。然而，直接模式激勵器的缺陷是只能實現(xiàn)很小的位移(張力)，即在最好的情形下只有百分之零點幾。反之，為了壓電產(chǎn)生足夠大小的脈沖瞬時電信號以激勵自鎖繼電器，直接模式產(chǎn)生器-激勵器需要施加高量的力。
已知間接模式激勵器，通過外部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)張力施加，展現(xiàn)了比直接模式激勵器可實現(xiàn)的較大的位移和張力。間接模式激勵器的一個例子是彎張換能器。彎張換能器是由壓電陶瓷元件與金屬殼體、預(yù)加應(yīng)力塑料，玻璃纖維，或類似的結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的彎張裝置的激勵器運動通常作為壓電材料的膨脹而發(fā)生，壓電材料機(jī)械與裝置在橫向放大的收縮相聯(lián)系。在工作中，它們能夠展現(xiàn)出比由直接模式激勵器能夠展現(xiàn)的較大的張力和位移的幾個數(shù)量級。
通過把它們構(gòu)成“單體”或“雙體”彎張激勵器，能夠增加間接模式激勵器的可實現(xiàn)張力的大小。典型的單體是由外部粘合到柔性金屬箔的單個壓電元件組成的凹陷結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是當(dāng)加電時發(fā)生軸向彎曲或偏轉(zhuǎn)。普通的單體能夠展現(xiàn)出高達(dá)10％的張力。傳統(tǒng)的雙體裝置包括夾持在兩個壓電元件之間的中間柔性金屬箔。電極焊接到陶瓷元件的每一主面，且金屬箔焊接到內(nèi)部的兩個電極。雙體展現(xiàn)了比可比較的單體更大的位移，因為在施加電壓下，一個陶瓷元件將收縮而另一個將膨脹。雙體可展現(xiàn)高達(dá)20％的張力。
對于電致激勵器一定的應(yīng)用，為了增加電致材料軸向變形已提出偏加非對稱應(yīng)力的電致裝置，并從而增加電致材料可實現(xiàn)的張力。這種裝置中(例如包括“彩虹”激勵器(如在U.S.Patent 5,471,721中公開的)，及其它彎張激勵器)，非對稱應(yīng)力偏加產(chǎn)生了彎曲的結(jié)構(gòu)，一般具有兩個主面其中一個是凹陷的另一個是凸起的。
參見圖1最近研發(fā)出并在在U.S.Patent 5,632,841中公開了稱為“THUDER”的單體激勵器，其具有改進(jìn)的位移，張力和負(fù)荷量。THUNDER(這是薄層復(fù)合單體鐵電驅(qū)動器和傳感器的首字母縮寫)是一種單體激勵器，其中預(yù)應(yīng)力層在高溫結(jié)合到薄壓電陶瓷晶片，并在復(fù)合結(jié)構(gòu)冷卻期間，由于預(yù)應(yīng)力層與鐵磁層熱收縮率的差所至，非對稱應(yīng)力偏加給陶瓷晶片。
THUNDER激勵器12是一復(fù)合結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成示于圖1。每一THUNDER激勵器12以電致部件構(gòu)成，其最好包括PZT的壓電陶瓷層67，這就是在其兩個相反面上的電鍍層65和65a。預(yù)應(yīng)力層64，最好變化彈簧鋼，不銹鋼，鈹合金或其它金屬基片，通過第一粘貼層66粘貼到陶瓷層67一側(cè)的電鍍層65表面。在最簡單的實施例中，粘貼層66的作用是作為預(yù)應(yīng)力層。第一粘貼層66最好是LaRCTM-SI材料，諸如由NASA-Langley Research Center開放的以及在U.S.Pat.No.5,639,850中公開的。最好也包含LaRCTM-SI材料的第二粘貼層66a，粘貼到陶瓷層67相反側(cè)。在制造THUNDER激勵器12期間，陶瓷層6、粘貼層66和66a及預(yù)應(yīng)力層64被同時加熱到高于粘貼材料熔點的溫度。實際上，組成THUNDER激勵器的各層(即陶瓷層67，粘貼層66和66a及預(yù)應(yīng)力層64)一般作為復(fù)合結(jié)構(gòu)置于熱壓罐或?qū)α骷訜釥t內(nèi)，并通過對流緩慢加熱直到結(jié)構(gòu)的所有層達(dá)到高于粘貼材料66的熔點而低于陶瓷層67的居里點的一個溫度。希望能夠保持陶瓷層67的溫度低于瓷層的居里溫度，以避免破壞陶瓷層67的壓電特性。因為多層結(jié)構(gòu)以便是以低速率對流加熱，所有層趨向處于大約相同的溫度。任何情形下，因為粘貼層66以便位于兩個其它層之間(即陶瓷層67與預(yù)應(yīng)力層64之間)，陶瓷層67和預(yù)應(yīng)力層64通常非常接近該相同的溫度，并在過程的加熱步驟期間至少與粘貼層66和66a同樣熱。然后使THUNDER激勵器12冷卻。
在過程的冷卻期間(即在粘貼層66和66a已重新凝固之后)，由于粘貼層66和66a與預(yù)應(yīng)力層64比陶瓷層67較高的材料熱收縮系數(shù)所至，陶瓷層67成為由粘貼層次66和66a及預(yù)應(yīng)力層64壓縮加壓。而且，由于在陶瓷層67一面上的層壓材料(例如第一預(yù)應(yīng)力層64和第一粘貼層66)，相對于陶瓷層67另一面層壓材料(例如第二粘貼層66a)熱收縮有較大的熱收縮，陶瓷層以弧形變形，通常具有如圖1和2所示的凸起面12a和凹陷面12c。
參見圖1a一個或多個附加的預(yù)應(yīng)力層可類似地粘貼到陶瓷層67的一面或兩面，以便例如增加陶瓷層67中的壓力或增強(qiáng)激勵器12B。在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，一第二預(yù)應(yīng)力層置于具有第二粘貼層66a的激勵器12B的凹陷面12a上，并類似地被加熱和冷卻。第二預(yù)應(yīng)力層68最好包括一層導(dǎo)電材料。更好是第二預(yù)應(yīng)力層68包含含有鋁或其它導(dǎo)電金屬的一薄箔(比第一預(yù)應(yīng)力層64薄)。在過程的冷卻步驟期間(即在粘貼層66和66a已經(jīng)重新凝固之后)，由于粘貼層66和66a及預(yù)應(yīng)力層64和68材料比陶瓷層67較高的熱收縮系數(shù)，陶瓷層67類似地通過粘貼層66和66a及預(yù)應(yīng)力層64和68成為被壓縮加壓。而且，由于在陶瓷層67一側(cè)上層壓材料(例如第一預(yù)應(yīng)力層64和第一粘貼層66)，相對于陶瓷層67另一側(cè)上層壓材料(例如第二粘貼層66和第二預(yù)應(yīng)力層68)上的熱收縮，有較大的熱收縮，陶瓷層67變形為弧形，通常具有如圖1a所示凹的陷面12a和通常凹陷面12c。
另外，可排除包含分開的預(yù)應(yīng)力層64的基片，且粘貼層66和66a可單獨或結(jié)合地向陶瓷層67施加預(yù)應(yīng)力。另外，只有預(yù)應(yīng)力層64和68及粘貼層66和66a可被加熱并粘合到陶瓷層67，同時陶瓷次7處于較低的溫度，以便當(dāng)冷卻激勵器12時對陶瓷層67引起較大的壓縮應(yīng)力。
現(xiàn)在參見圖2另一可選的激勵器12D包括復(fù)合壓電陶瓷層69，該層包含彼此粘合的PZT的多個薄層69a和69b。每一層69a和69b包含一薄層壓電材料，厚度最好在大約1密爾的數(shù)量級。每一薄層69a和69b分別是在主面上的電鍍層65與65a及65b和65c。然后示于粘合劑諸如LaRC-SI，各層69a和69b以粘貼層66b彼此粘合。另外，薄層69a和69b最好通過一起共同焙燒壓電材料薄片彼此粘合。這里是少為兩層69a和69b，但最好是至少四個薄片壓電材料一同粘合/共同焙燒。然后復(fù)合壓電陶瓷層69可使用粘貼層66和66a粘合到預(yù)應(yīng)力層64，并如同上述被加熱和冷卻，以制成改進(jìn)的THUNDER激勵器12D。通過使在改進(jìn)的激勵器12D中有壓電材料多個較薄層69a和69b，與具有單個較厚的陶瓷層67的THUNDER激勵器12產(chǎn)生的高壓和低電流比較，復(fù)合陶瓷層產(chǎn)生較低的電壓及較高的電流。
一種柔性的絕緣體可用來涂敷激勵器12的凸起面12a。這一絕緣涂層有助于防止壓電元件通過與其它導(dǎo)體、液體或人的接觸不當(dāng)心的的接觸非故意的放電。該涂層還使涂層元件更加耐久不防止來自沖擊造成的破碎或損壞。由于LaRC-SI是電介質(zhì)，激勵器12的凸起面12a上的粘貼層67a可起到絕緣層的作用。另外，該絕緣層可包括塑料，TEFLON或其它耐久的涂層。
可通過一對電線14從激勵器元件12恢復(fù)電能或向其引入電能。每一電線14附加在激勵器元件12相反面一端。導(dǎo)線14可連接到(例如通過膠水或焊料20)直接連接到陶瓷層67的電鍍層65和65a面，或它們可另外連接到預(yù)應(yīng)力層64。如上所討論預(yù)應(yīng)力層64最好通過作為電介質(zhì)的LaSC-SI材料粘貼到陶瓷層67。當(dāng)導(dǎo)線14連接到預(yù)應(yīng)力層64時，希望使預(yù)應(yīng)力層64的表面變得粗糙，使得預(yù)應(yīng)力粗64間隙地穿透各粘貼層66和66a，并形成與陶瓷層67的各電鍍面65和65a的電接觸。另外，Larc-SI粘貼層66可具有一種導(dǎo)電材料，諸如鎳或鋁顆粒，用作為粘貼物的填料，并保持預(yù)應(yīng)力層與陶瓷電鍍面之間的電接觸。每一電線14的相反端最好連接到電脈沖修改電路。
由于它們的耐久性和它們的相對大的位移，并伴隨的這種換能器能夠形成的相對高的電壓，預(yù)應(yīng)力彎張換能器12是所希望的。然而本發(fā)明可使用任何具有這里所述性質(zhì)和特性，即能夠響應(yīng)這種變形而產(chǎn)生電壓的電致元件實施。例如，本發(fā)明可使用磁伸縮或鐵電裝置實施。換能器通常也不需要彎曲，而是還可包含通常扁平的換能器，并可進(jìn)而包含堆疊壓電元件。
在如圖4中的操作中，當(dāng)由箭頭16指示的力施加到激勵器12的凸起面12a時，該力使壓電元件12變形。這種力可通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ǎT如施加直接向壓電激勵器施加人工壓力，或通過其它機(jī)械裝置向壓電激勵器12施加。這種力最好通過能夠形成對激勵器12施加和去除的機(jī)械沖擊的一機(jī)械開關(guān)(例如柱塞、壓桿、肘節(jié)、滾輪開關(guān))施加。機(jī)械沖擊(或其去除)是一足夠的力，引起激勵器12迅速變形并加速一個距離(大約10mm)，產(chǎn)生足夠的大小的電信號以激勵機(jī)電自鎖繼電器。
參見圖3，4和5通過施加機(jī)械力產(chǎn)生電脈沖的先有的裝置的圖示包括開關(guān)板18和沖桿組件13。壓電激勵器的兩個端頭每一個樞軸支撐在開關(guān)板18的凹口44內(nèi)的位置。開關(guān)板18與其中包含的激勵器12形狀相同，最好是矩形。另外，圓形的激勵器安裝在圓形開關(guān)板的圓形凹口中。開關(guān)板18中的凹口44將激勵器12保持在其松弛即未變形狀態(tài)位置。凹口44還足夠深，以便在其完全變形即扁平狀態(tài)中充分容納激勵器12的邊緣端頭。柱塞組件包括樞軸連接到鉸鏈的快速釋放機(jī)構(gòu)的按鈕22。快速釋放機(jī)構(gòu)24的相反端接觸軸26，該軸連接到夾持在激勵器12的兩側(cè)的一對板27和28。釋放齒輪25沿快速釋放機(jī)構(gòu)24的通路就位。
在操作中，當(dāng)按鈕22在箭頭16的方向被壓下時，快速釋放機(jī)構(gòu)24下推軸26和板27及28，并使激勵器12變形。當(dāng)快速釋放機(jī)構(gòu)24到達(dá)釋放齒輪25時，快速釋放機(jī)構(gòu)24在其鉸鏈上旋轉(zhuǎn)并從軸26、板27和28及激勵器12釋放向下的壓力，由于預(yù)應(yīng)力層64的恢復(fù)力，如圖5所示箭頭30的方向迅速返回其未變形狀態(tài)。
如前所述，施加的力引起壓電激勵器12變形。由于壓電響應(yīng)，壓電元件67的變形在激勵器12的面12a與12c之間產(chǎn)生一瞬時電壓，該電壓產(chǎn)生一脈沖電能。此外，當(dāng)力從壓電激勵器12去除時，激勵器12恢復(fù)其原來彎曲形狀。這是因為陶瓷67粘合的基片或預(yù)應(yīng)力層64和68對陶瓷67加有一壓縮力，這樣激勵器12有彈性系數(shù)引起激勵器12返回其未變形狀態(tài)。在激勵器12恢復(fù)行程，陶瓷67返回其未變形狀態(tài)并因而產(chǎn)生相反極性的另一電脈沖。向下(施加的)或向上(恢復(fù)的)行程應(yīng)當(dāng)在足夠大小的距離上引起一力以生成所需的電脈沖?；謴?fù)行程的持續(xù)時間，因而產(chǎn)生的脈沖的持續(xù)時間，最好在范圍50-100毫秒，這與向激勵器12施加的力的力有關(guān)。
參見圖6在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，激勵器12夾持在一端121且機(jī)械脈沖施加到自由端122的邊緣，即在與激勵器12的夾持端121相反端。通過向激勵器12的自由端122上的邊緣施加力并使其釋放，在去除力時產(chǎn)生的電脈沖是一振動波，而不是如以上公開的先有激勵裝置中的信號脈沖。
再來參見圖6圖6示出用于通過向激勵其12一端施加機(jī)械力而產(chǎn)生電脈沖的裝置的一實施例。這一裝置包括安裝在基板70與夾持部件75之間的激勵器12以及偏轉(zhuǎn)器72?；?0最好基本上與附加在其上的激勵器12形狀相同(在平面視圖中)，并最好為矩形。壓電激勵器12的一端121保持在夾持部件75與基板70的上表面70a之間的位置，最好在其一端。夾持部件75包括一個板或塊，具有下表面75a，設(shè)計為與基板70的上表面70a配合，其間有激勵器12。裝置還具有迫使夾持塊配合的表面75a壓向基板70的上表面70a的裝置。這使得夾持板75的下表面75a基本上剛性地結(jié)合到基板70的上表面70a，最好趨向開關(guān)板70的一側(cè)。用于把基板70的配合表面70a和75a壓迫76在一起的裝置可包括螺栓，夾持爪或彈簧等。壓迫裝置76最好包括至少一個螺栓76，穿過夾持部件75并進(jìn)入基板70上表面70a的螺孔77。
激勵器12的一端121置于基板70和夾持板75的配合表面70a與75a之間。然后配合表面70a與75a以螺栓76被彼此壓迫，向激勵器12的剛性保持端121在基板70和夾持板75之間的位置，激勵器12的相反端122由人工或最好由偏轉(zhuǎn)器組件72施加的機(jī)械脈沖自由移動。
現(xiàn)在參見圖7在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，基板70和夾持板75的表面70a與75a設(shè)計為最好沿它們之間的激勵器端頭121均勻分布壓力。為此，接觸激勵器端121的基板70的上表面70a最好基本上是平坦的，且夾持部件75的下表面75a其中最好具有凹口74，其適于激勵器端頭121在其中插入。凹口74的深度最好等于激勵器基片64的厚度的一半，但可以與基片厚度相同。這樣，激勵器12的端頭121可置于凹口74與基板70的上表面70a之間，并由螺栓76固定在它們之間。另外，基板70和夾持板75的配合表面70a與75a可在其中有凹口以適合激勵器12的端頭121在它們之間插入和保持。夾持部件75的底面75a在凹口74以上部分不與激勵器12接觸，并且是螺栓76穿過的部分。底面75a的這部分可接觸基板70的上表面70a，但當(dāng)激勵器12插入到研磨之間時，在夾持部件75的下表面75a與基板70的頂面70a之間最好有一小間隙(等于基片厚度與凹口深度的差)。在本發(fā)明的另一實施例中，基板70和夾持板75的配合表面70a和75a可粘貼地與夾持在它們之間的激勵器12的端121結(jié)合在一起(而不是螺栓固定)。在本發(fā)明另一實施例中，夾持部件75與基板70可包括單個模制結(jié)構(gòu)，具有一中心插口，激勵器12一端121可向其插入。
夾持組件75保持激勵器12在基板70上其松弛即未變形狀態(tài)，激勵器12的自由端122接近偏轉(zhuǎn)器72組件。更具體來說，激勵器12最好夾持在基板和夾持板70與75的配合表面70a和75a之間，激勵器12的凸起面12a面向基板70。由于處于其松弛狀態(tài)的激勵器12是彎曲的，激勵器12的凸起面12a彎曲離開基板70的上表面，同時接近激勵器12的自由端122。然后機(jī)械力可施加到激勵器12的自由端122，以便使電致元件67變形而產(chǎn)生電信號。
因為激勵器12的復(fù)合的、多層構(gòu)成，重要的是要保證夾持部件75不僅保持激勵器12剛性地就位，而且要使激勵器12不被夾持部件75損壞。換言之，激勵器12，更具體來說是在靜態(tài)模式但特別是在向激勵器12以柱塞72施加機(jī)械脈沖時的動態(tài)狀態(tài)，陶瓷層67應(yīng)當(dāng)不被夾持部件67的夾持動作損壞。例如，參見圖8，當(dāng)在箭頭的方向向激勵器12施加機(jī)械脈沖時，陶瓷底角(在C點)接觸基板70，并進(jìn)而推向基板，這可能使陶瓷層67破裂或損壞。
參再來見圖7已經(jīng)發(fā)現(xiàn)接觸和基板75與70的配合面75a和70a之間的允差是非常狹窄的。還發(fā)現(xiàn)，向激勵器12的自由端122施加向下的力(如箭頭81所指)將引起激勵器12的陶瓷已經(jīng)67接觸基板70的上表面70a，從而使更可能損壞陶瓷67。因而，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，開關(guān)板70在其上表面70a有一凹口區(qū)80，其不僅提保護(hù)了電致元件67免受損壞，而且還提供了與激勵器12的凸起面12a的電接觸，使得由激勵器12形成的電信號可施加到下游電路元件。
在圖7中可見，激勵器的一端121置于接觸和基板75與70的表面75a和70a之間，使得只有表面64接觸兩表面75a和70a。夾持板75最好沿表面64直到接近激勵器12相反面12a上的陶瓷層67的邊緣接觸激勵器12的凹陷表面12b。然而夾持部件可沿凸起面12c比陶瓷層67的邊緣進(jìn)一步延伸，以便向夾持部件75與基板70之間的激勵器表面12a與12c施加更大或更加均勻的壓力。在凸起面12a上延伸到基片64表面之上的陶瓷層67延伸到開關(guān)板70的凹口80。這防止了陶瓷層67接觸基板70的上表面70a，從而減少了對陶瓷層67潛在的損壞。
凹口80設(shè)計為不僅防止對陶瓷層67的損壞，而且提供了一個面，沿此面能夠保持與激勵器12的凸起面上的電極68的電接觸。凹口80延伸到基板70中并具有可變的深度，最好成一角度以調(diào)節(jié)該角度，激勵器12的凸起面12a從凹口80并在基板70頂面70a之上以該角度上升。更具體來說，凹口80最好有一深端81和一淺端82，其最大深度在深端81夾持部件75與基片12之下，恰好在陶瓷層67在點C深向凹口80之前。然后凹口80在接近激勵器12的自由端122變得較淺，直到其淺端82處的最小深度。
凹口80沿其下表面最好包含一層橡膠85，當(dāng)激勵器12變形且陶瓷層67的下邊緣C推入凹口80時這有助于防止陶瓷67被損壞。橡膠層85沿其長度最好有大體均勻的厚度，橡膠層85的厚度基本上等于凹口80在淺端82處的深度。橡膠層85的長度最好稍微短于凹口80的長度，以適應(yīng)當(dāng)激勵器12被推入凹口和橡膠層85時橡膠層85的變形。
橡膠層85最好有柔性的電極層90覆蓋在其上，以便于在激勵器12的凸起面12a上與陶瓷層67上鋁層68電接觸。更好是電極層90包括一層銅覆蓋KAPTON膜層，如由E.I.du Pont de Nemours andCompany制造，以粘合劑最好是CIBA粘合劑粘合在橡膠層85。電極層90最好在整個橡膠層85上從凹口80的深端81到淺端82延伸，并在凹口80之上基板70的頂面70a上繼續(xù)延伸一短距離。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，激勵器12的端頭121不僅固定在夾持板75與基板70之間，而且覆蓋激勵器12的陶瓷層67的鋁電極層68，不論激勵器12在其整個運動范圍任何位置，總是與電極層990固定地接觸。為此，凹口80的深度(從頂面70a到電極90)至少等于最好稍微小于延伸到凹口80的層壓的層厚度(粘貼層66，陶瓷層67和預(yù)應(yīng)力層68)。
組建了一個具有以下所示尺寸的組件。該激勵器包括1.59乘1.79英寸彈簧鋼基片，厚度8密爾。具有平方英寸鎳塵填料1.51的1-1.5密爾厚度粘合劑層置于基片一端，離基片三邊0.02英寸(在激勵器12的一端121留0.25英寸的片頭)。在粘合劑層中心是1.5平方英寸8-密爾厚的PZT-5A層。中心在PZT層上置1.47平方英寸1-密爾厚度粘合劑層(無金屬填料)。最后，在粘合劑層上中心是1.46平方英寸的1-密爾厚鋁層。激勵器的片頭121置于長度0.375英寸深度4密爾的夾持塊76中?；?0有長為0.26的凹口80，其中凹口的深端81的深度是20密爾，并并呈楔形均勻變?yōu)榘伎?0淺端82的深度15密爾。深度15密爾長度0.24英寸的橡膠層85置于凹口80中。覆蓋1密爾KAPTON帶的1密爾的銅箔電極層粘合到橡膠并延伸到凹口之上1.115英寸。夾持部件75以螺栓76固定到基板70，且激勵器12鋁的第二預(yù)應(yīng)力層接觸在凹口80中的電極90，對角度激勵器12基本上切向(接近平行)，從而使兩者之間的電接觸表面積最大。
如圖7所示，在本發(fā)明的另一實施例中，配重95附加到激勵器12自由端。向激勵器12的自由端122附加質(zhì)量95，降低了振動的阻尼量從而增加了當(dāng)其被偏轉(zhuǎn)并釋放時激勵器12振動的持續(xù)時間。由于具備較長的持續(xù)時間和較高的總振幅振動，激勵器12比在其自由端122沒有附加質(zhì)量的激勵器12能夠從其振動形成更多的電能。
參見圖6和7如上所述，希望通過使激勵器12變形而產(chǎn)生電信號。激勵器12的變形可通過任何適當(dāng)?shù)难b置實現(xiàn)，諸如人工，或通過機(jī)械偏轉(zhuǎn)裝置諸如柱塞、杠桿等。在圖6和7中一簡單的偏轉(zhuǎn)器72安裝到基板70接近激勵器12的自由端122。這一偏轉(zhuǎn)器組件72包括杠桿86，其具有第一和第二端87和88。該杠桿在兩端87和88之間樞軸安裝到支點89。通過在杠桿86的第一端87在箭頭91的方向加力，的杠桿圍繞支點89樞軸轉(zhuǎn)動，并在箭頭81的方向向激勵器12的自由端122施加機(jī)械脈沖。另外，和或86可在箭頭91相反方向運動，且這樣激勵器12可在箭頭81相反方向偏轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參見圖13及圖14a-c圖13及圖14a-c表示帶有偏轉(zhuǎn)器72并包含激勵器12的殼體的優(yōu)選實施例?；?0形成殼體200的基座，該殼體封閉了激勵器12。在殼體200的每一側(cè)是從基板70的頂面70a垂直延伸的壁201，202，203和204。在殼體200的一端安裝有偏轉(zhuǎn)器組件72。柱塞有一內(nèi)表面172b和一外表面172a，以及自由端173和安裝端174。更具體來說，柱塞172在一端樞軸安裝到殼體200的壁201。柱塞172的自由端173其上有一脊背173a，與殼體的相對的壁202上的凸緣嚙合。柱塞172的自由端173最好以彈簧加載，使得脊背173a固定壓向凸緣202a。為此，最好有一彈簧150保持壓縮在基板70的頂面70a和脊背173a或柱塞172b的內(nèi)表面之間。這提供了這樣的裝置，其中安裝在脊背70上的激勵器12包含在殼體200內(nèi)，該殼體由脊背70和四個壁201，202，203和204以及相對基板70樞軸安裝在殼體200壁201上的柱塞172形成。因為柱塞樞軸安裝，在柱塞172的外表面172a上加壓力(在箭頭180的方向)使其繞鉸鏈175向基板70的頂面樞軸轉(zhuǎn)動。因為柱塞樞軸安裝且彈簧加載，從柱塞172的外表面172a上釋放壓力使其繞鉸鏈175離開基板70的頂面樞軸轉(zhuǎn)動，直到脊背173a在凸緣202a截住。
在殼體200內(nèi)是一安裝的快速釋放機(jī)構(gòu)180，包括在柱塞172的內(nèi)表面172b上彈簧加載搖桿185，其與安裝在脊背70頂面70上的釋放針186配合工作。快速釋放機(jī)構(gòu)180設(shè)計為偏轉(zhuǎn)然后快速釋放激勵器12的自由端122，以便允許其在位置291和292之間振動?？焖籴尫艡C(jī)構(gòu)180還設(shè)計為不干擾激勵器12的振動，以及返回一中性位置供激勵器12下一次的偏轉(zhuǎn)。
參見圖14a-c搖桿臂185樞軸附加在柱塞172的內(nèi)表面172b激勵器12的自由端122之上。更具體來說，搖桿臂185是這樣樞軸附加的，使其有一中性的位置，其從該位置可樞軸轉(zhuǎn)動離開激勵器被夾持端121，但不會從該中性位置樞軸轉(zhuǎn)向激勵器12的被夾持端。換言之，轉(zhuǎn)動擋塊183形成快速釋放機(jī)構(gòu)180的一部分，且其位置阻止搖桿臂樞軸轉(zhuǎn)動超過在擋塊183的該中性位置。搖桿臂185最好是彈簧加載，以便在不被偏轉(zhuǎn)時保持搖桿臂185在其中性位置。為此，彈簧187壓縮置于搖桿臂185相對于擋塊183側(cè)，搖桿臂185與彈簧擋塊188之間。
殼體200內(nèi)部還有一釋放針186，其位于脊背70的頂面70a上。釋放針186位于更好在激勵器12處于其偏轉(zhuǎn)位置的自由端122之上的一位置。換言之，當(dāng)柱塞172下壓向釋放針186時，以其把激勵器12從位置291壓向位置292，釋放針186將與搖桿臂185接觸，但不與激勵器12接觸。在搖桿臂185(及激勵器12)進(jìn)入被加壓時，釋放針186把搖桿臂185推開，使搖桿臂185從激勵器12的接觸端121樞軸轉(zhuǎn)動離開。搖桿臂185樞軸轉(zhuǎn)動，直到激勵器12的邊緣122不再由搖桿臂185保持在位置292，在該點激勵器12的邊緣122被釋放并彈回到其未變形狀態(tài)，從而在位置292和292之間振動。
當(dāng)來自柱塞172的壓力被釋放時，柱塞172借助于彈簧150的恢復(fù)力返回其未偏轉(zhuǎn)位置(脊背173a對著凸緣202a)。而且當(dāng)來自柱塞172的壓力被釋放，且柱塞172返回其未偏轉(zhuǎn)位置時，借助于彈簧187的恢復(fù)力搖桿臂185也返回其未偏轉(zhuǎn)位置(激勵器12之上對著擋塊183)。最后，激勵器12在其位置292和292之間的振動停止后也返回未偏轉(zhuǎn)位置291。
現(xiàn)在參見圖14和16a-d圖14和16a-d示出安裝到包含激勵器12的殼體200的偏轉(zhuǎn)器組件72的另一實施例?；?0形成封閉激勵器12的殼體200的基座。在殼體200的每一側(cè)是從基板70的頂面70a垂直延伸的壁201，202，203和204。附加到殼體200的壁的頂部(與基板70相對)的是其上裝有作為偏轉(zhuǎn)器組件72的滑動機(jī)構(gòu)230。面板220有內(nèi)表面220a和外表面220b及基本上通過面板220中心延伸的通道240。通道240有第一端241和第二端242，并基本上沿垂直于殼體200的的壁201和202的軸線性延伸。換言之，通道240通過面板220的第一端241接近殼體200的第一壁201，通道240通過面板220的第二端242接近殼體200的第二壁202。通道240的第二端最好比激勵器12的自由端122進(jìn)一步向殼體第二壁202延伸。
通道240適于可滑動保持彈簧加載操縱桿250。該操縱桿最好分別有第一和第二端251和252及中心針255。面板220中的通道允許操縱桿通過面板220延伸，同時還可滑動保持中心針255在通道240中。更具體來說，操縱桿250借助于通道240通過面板220延伸，沿該通道操縱桿可在平行于通道軸L的方向滑動，即從夾持端121向激勵器12的自由端122并返回。操縱桿250的第一端251位于面板220的外表面220b，且操縱桿250的第二端252位于激勵器12之上的殼體200內(nèi)。操縱桿250借助于保持在通道240中的針255保持在所述的位置。這樣，通道240在外表面220b的寬度足以使操縱桿上部分251通過，而通道240在外內(nèi)表面220a的寬度足以使操縱桿下部分252通過。通道240面板220內(nèi)的寬度和高度(內(nèi)和外表面220a和220b之間)足以適應(yīng)中心針255的寬度和高度，中心針比操縱桿上和下部分251和252的寬度要寬。
操縱桿250的第一端251最好在面板220的外表面220b之上延伸一距離足以人工握持。操縱桿250的第二端252延伸到殼體200內(nèi)一距離到激勵器12之上，使得操縱桿250不與夾持部件75和/或激勵器12的被夾持端121接觸，但還足夠遠(yuǎn)以使其可接觸并偏轉(zhuǎn)激勵器12的自由端122。操縱桿250最好還在第二端252(殼體200或通道240內(nèi)，在或接近中心針255)被鉸鏈，使其允許第二端252當(dāng)在一個方向行進(jìn)時繞鉸鏈或中心轉(zhuǎn)255樞軸轉(zhuǎn)動，而在另一方向不能。操縱桿250的第二端252最好被鉸鏈連接，使得當(dāng)操縱桿250向殼體200的第一壁201行進(jìn)時其可樞軸轉(zhuǎn)動，但當(dāng)向殼體200第二壁202行進(jìn)時不可樞軸轉(zhuǎn)動。
操縱桿250最好被彈簧加載，使得操縱桿經(jīng)常沿通道240被壓向殼體200的第一壁201。為此，在操縱桿和殼體200的第一201或第二壁202之間保持一彈簧260，或彈簧260最好保持在操縱桿250和通道240的第一或第二端241或242之間。為了把操縱桿壓向第一壁201彈簧260后者以拉伸保持在操縱桿250與通道240的第一端241，或最好彈簧260以壓縮保持在操縱桿250和通道240的第二端242之間。
這提供了一種裝置，其中安裝在基板70的激勵器12包含在由基板70，四個壁201，202，203和204及相對于基板70的面板形成的殼體200內(nèi)。因為操縱桿250滑動安裝，在操縱桿第一端251上放置的壓力(在箭頭381方向)使其沿通道240向殼體200第二壁202滑動。因為操縱桿250滑動安裝且彈簧加載，從操縱桿250釋放壓力使其沿通道240向殼體200第一壁201返回轉(zhuǎn)動其到靜止處抵住通道240的第一端241。
參見圖16a-d操縱桿部分251可樞軸轉(zhuǎn)動附加到操縱桿下部分252，在面板220內(nèi)表面220a之下(殼體200內(nèi))激勵器12之上。更具體來說，操縱桿下部分252可樞軸轉(zhuǎn)動被附加，使得其有一中性位置，從該位置其可樞軸轉(zhuǎn)動離開激勵器12的夾持端121，但不會從該中性位置向激勵器12夾持端121樞軸轉(zhuǎn)動。換言之，操縱桿250的形狀防止了下部分252樞軸轉(zhuǎn)動超過中性位置。
在操作中，當(dāng)操縱桿250向通道240的第二端242運動時，操縱桿下部分252接觸激勵器12的凹陷面12并開始偏轉(zhuǎn)激勵器12自由端122(從位置291離開)。在操縱桿250繼續(xù)在箭頭281方向運動時，操縱桿下部分252向當(dāng)自由端122在操縱桿下部分252正下方時的位置292處其最大偏轉(zhuǎn)壓迫激勵器12的自由端122。當(dāng)操縱桿從這點在箭頭281方向繼續(xù)運動時，激勵器12的自由端122突然從操縱桿下部分252施加的偏轉(zhuǎn)釋放。在釋放時，激勵器12的邊緣122彈回其在位置291非變形狀態(tài)，從而在位置291和292之間振動。在壓力(在箭頭281方向)從操縱桿250釋放時，這時操縱桿借助于彈簧260的恢復(fù)力在箭頭282的方向行進(jìn)。在操縱桿250向其未偏轉(zhuǎn)位置返回時(向通道240的第一端241)，激勵器12的自由端122在位置291對操縱桿250下部分252施加壓力。響應(yīng)施加到操縱桿下部分與上部分251行進(jìn)方向相反的壓力，下部分252繞操縱桿的鉸鏈中心針255樞軸轉(zhuǎn)動。在操縱桿下部分252在箭頭282行進(jìn)方向超過激勵器12自由端122之后，下部分252返回未偏轉(zhuǎn)(未彎曲)狀態(tài)。操縱桿下部分252的樞軸轉(zhuǎn)動允許操縱桿250返回其在通道240第一端241的中性未偏轉(zhuǎn)位置。
當(dāng)激勵器12的端頭122被偏轉(zhuǎn)并然后釋放(或者人工或者使用偏轉(zhuǎn)器組件72，如圖6-7或13-16所示)時，激勵器12的很象跳水板的端頭122在位置291與292之間來回振動。這是因為在其上粘貼陶瓷67的基片和預(yù)應(yīng)力層64和68在陶瓷67上施加壓縮力，從而提供了恢復(fù)力。因而，激勵器12有一彈性系數(shù)或彈簧常數(shù)，該系數(shù)引起激勵器12返回位置291其未變形中性狀態(tài)。如圖10a所示，激勵器12的振動有阻尼諧振振動波形。換言之，激勵器12自由端122振動的振幅在機(jī)械脈沖從激勵器12的自由端122釋放后(之后的幾個振動)的即刻處于其最大值。在激勵器12繼續(xù)振動時，振幅隨時間逐漸降低(接近指數(shù)式)直到激勵器12在其中性位置休止。
不論是由人工還是其它機(jī)械偏轉(zhuǎn)裝置72施加的力引起壓電激勵器12變形，并借助于壓電效應(yīng)，壓電元件67的變形在激勵器12的面12a與12c之間產(chǎn)生生成電信號的瞬時電壓。此外，當(dāng)從壓電激勵器12去除力時，激勵器在位置291和292之間振動直到其逐漸返回1原始形狀。在激勵器12振動時，陶瓷層67拉緊，另外變得較多壓縮及較少壓縮。由陶瓷層67產(chǎn)生的電壓的極性取決于張力的方向，因而壓縮中產(chǎn)生的電壓的極性與拉伸中產(chǎn)生的電壓極性相反。因而，激勵器12振動時，由陶瓷元件67產(chǎn)生的電壓在正與負(fù)電壓之間振動達(dá)一持續(xù)時間。振動的持續(xù)時間，因而產(chǎn)生的振動電信號的持續(xù)時間，最好在范圍100-250毫秒，這與形狀，安裝及施加到激勵器12的力的量相關(guān)。
由激勵器12產(chǎn)生的電信號通過連接到激勵器12的導(dǎo)線14施加到下游電路元件。更具體來說，第一導(dǎo)線14連接到電極90，其延伸到凹口80并與激勵器12的凸起面12a上的電極接觸。導(dǎo)線14最好連接到凹口之外的電極90，接近與具有夾持部件75的端頭相反基板70的端頭。第二導(dǎo)線14直接連接到第一預(yù)應(yīng)力層64，即作為激勵器12的凹陷面12c上的電極的基片64。
參見圖8，激勵器12連接到下游電路組件，以便產(chǎn)生RF信號用于激勵開關(guān)啟動器。這些電路組件包括整流器31，電壓調(diào)節(jié)器U2，編碼器40(最好包括外圍接口控制器(PIC)芯片)，以及RF產(chǎn)生器50和天線60。圖10b示出圖10a的電信號在其已整流之后的波形。圖10c示出圖10b整流的電信號在其已調(diào)節(jié)為基本上均勻的電壓的波形，最好為3.3VDC。
現(xiàn)在參見圖9激勵器12首先連接到激勵器31。激勵器31最好包括四個二極管D1，D2，D3和D4，排布為只允許正向電壓通過。前兩個二極管D1和D2串聯(lián)，即D1的陽極連接到D2的陰極。后兩個二極管D3和D4串聯(lián)，即D3的陽極連接到D4的陰極。二極管D2和D4的陽極連接，而二極管D1和D3的陰極連接，從而形成橋式整流器。該整流器向D2-D4結(jié)加正向偏壓，并向D1-D3結(jié)加負(fù)向偏壓。激勵器12的導(dǎo)線14之一電連接在二極管D1和D3結(jié)之間，而另一導(dǎo)線14(連接到激勵器12相反面)連接到二極管D3和D4結(jié)。二極管D1和D3的結(jié)接地。電容器C11最好在一側(cè)連接到D2-D4結(jié)，而在電容器C11的另一側(cè)連接到D1-D3結(jié)，以便彼此隔離整流器每一側(cè)的電壓。于是，施加到D1-D2結(jié)或D3-D4結(jié)的負(fù)電壓將分別通過二極管D1或D3接地。施加到D1-D2結(jié)或D3-D4結(jié)的正電壓將分別通過二極管D2或D4連接到D2-D4結(jié)。整流的波形示于圖10b。
該電路還包括一電壓調(diào)節(jié)器U2，該電路控制整流器31深入的下游電信號的大小。整流器31電連接到電壓調(diào)節(jié)器U2，D2-D4結(jié)連接到電壓調(diào)節(jié)器U2的Vin針，D1-D3結(jié)連接到電壓調(diào)節(jié)器U2的接地和接地針。電壓調(diào)節(jié)器U2例如包括LT1121芯片電壓調(diào)節(jié)器U2，以3.3伏特DC輸出。輸出電壓波形示于圖10c并包括基本上均勻的3.3伏特電壓信號，持續(xù)時間大約為100-150毫秒，這與施加到激勵器12的負(fù)荷有關(guān)。被調(diào)節(jié)的波形示于圖10b。然后從電壓調(diào)節(jié)器輸出的電壓信號(在Vout針)可通過另一導(dǎo)體傳送到繼電器開關(guān)290，以便從一個位置向另一位置改變繼電器開關(guān)290的位置。然而輸出電壓最好通過一編碼器40連接到電路的RF產(chǎn)生部分50。
再來參見圖8和9電壓調(diào)節(jié)器U2的輸出最好用來對編碼器40或音調(diào)產(chǎn)生器供電，后者包括周圍接口控制器(PIC)及產(chǎn)生脈沖音調(diào)的微處理器。這一脈沖音調(diào)調(diào)制使用調(diào)諧環(huán)形天線60輻射RF信號的RF產(chǎn)生器部分50。由環(huán)形天線輻射的信號被RF接收器270和解碼器280截獲，該解碼器產(chǎn)生中繼脈沖激勵繼電器290。
電壓調(diào)節(jié)器U2的輸出連接到PIC微處理器，該微處理器的作用是作為調(diào)節(jié)器U2的電輸出信號的編碼器40。更具體來說，輸出電壓信號的輸出導(dǎo)體(標(biāo)稱為3.3伏特)連接到可編程編碼器40的輸入針。基于寄存器的PIC微處理器的類型包括八-針PIC12C5XX及PIC12C67x，基線PIC16C5X，中頻段PIC16CXX及高端PIC17CXX/PIC18CXX。這些控制器采用修改的支持各種寬度指令字的Harvard，RISC體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)通路為8位寬，對于PIC16C5X/PIC12C5XX指令通路為12位寬，對于PIC12C67X/PIC16CXX為14位寬，對于PIC17CXX/PIC18CXX為16位寬。使用一次可編程EPROM，快閃和掩模ROM可獲得PICMICROS。PIC17CXX/PIC18CXX支持外部存儲器。編碼器40例如包括PIC模塊12C671。PIC12C6XX產(chǎn)品的特征是14-位指令集，小封裝腳印，2.5伏特的低工作電壓，中斷處理，內(nèi)部振蕩器，板上EEPROM數(shù)據(jù)存儲器及較深的棧。PIC12C671是使用35信號字指令可編程的CMOS微控制器，并包含1024×14字程序存儲器，及128字節(jié)用戶RAM，最大速度10MHz。PIC12C671的特征是8-級深硬件棧，2個數(shù)字定時器(8位TMRO和監(jiān)視計時器)，及四通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器。
PIC的輸出可包括方波，正弦波或鋸齒波或任何各種其它可編程波形。一般來說，編碼器40的輸出是在0和正電壓之間振動的一系列二進(jìn)制方波形(脈沖)，最好是+3.3VDC。每一脈沖的持續(xù)時間(脈寬)通過編碼器40的編程確定，且完成的波形持續(xù)時間由電壓調(diào)節(jié)器U2的輸出電壓脈沖的持續(xù)時間確定。電容器C5在一端最好連接到電壓調(diào)節(jié)器U2的輸出，并在另一端接地，在作用是作為電壓調(diào)節(jié)器U2與編碼器40之間的濾波器。
這樣，IC用作為音調(diào)產(chǎn)生器編碼器40允許編碼器40以各種值被編程。編碼器40能夠通過簡單地改變對編碼器40輸出的編程而產(chǎn)生許多唯一編碼信號之一。更具體來說，編碼器40能夠產(chǎn)生十億或更多可能的代碼之一。還能夠或希望使多于一個的編碼器40包含在電路中，以便從一個激勵器或發(fā)送器產(chǎn)生一個以上的代碼。另外，多個激勵器的任何組合及多脈沖修改子電路可一同使用，以產(chǎn)生各個唯一的編碼信號。另外，編碼器40可包括以電阻器和電容器形成串聯(lián)電路的一個或多個反相器，其輸出是頻率由編碼器40的RC常數(shù)確定的方波。
電壓調(diào)節(jié)器U2的DC輸出和編碼器40的編碼輸出連接到RF產(chǎn)生器50。電容器C6最好可在一端連接到編碼器40的輸出，在另一端接地，其作用是作為編碼器40與RF產(chǎn)生器50之間的一濾波器。RF產(chǎn)生器50由通過雙極結(jié)晶體管(BJT)Q1和一RF扼流圈連接到編碼器40的儲能電路和電壓調(diào)節(jié)器U2組成。更具體來說，儲能電路由包括彼此在它們各端連接的一電感器L2和電容器C8(并聯(lián))的諧振電路組成?；蛘唠娙萜鰿8或者電感器L2和兩者都是可調(diào)的，以便調(diào)節(jié)儲能電路的頻率。電感器L1作用是作為RF扼流圈，電感器L1的一端連接到電壓調(diào)節(jié)器U2的輸出，且電感器L1的相反端連接到L2-C8儲能電路的第一結(jié)。RF扼流電感器L1最好是直徑大約0.125英寸匝數(shù)在三十量級的一電感器，并連接在儲能電路電感器L2的回路。L2-C8儲能電路的第二和反向結(jié)連接到BJT Q1的集電極。BJT Q1的基極還通過電阻器R2連接到編碼器40的輸出側(cè)。電容器C7連接到BJT Q1的基極及儲能電路的第一結(jié)。另一電容器C9與BJT Q1的集電極和發(fā)發(fā)射極并聯(lián)。這一電容器C9改進(jìn)了儲能電路的反饋彈性。BJT Q1的發(fā)射極通過電阻器R3接地。BJT Q1的發(fā)射極還通過與電阻器R3并聯(lián)的電容器C10接地。與電阻器R4并聯(lián)的電容器C10提供了在高頻從發(fā)射極更穩(wěn)定的導(dǎo)電通路。
現(xiàn)在參見圖11和12RF產(chǎn)生器50與調(diào)諧環(huán)形天線60配合工作。在優(yōu)選實施例中，儲能電路的電感器L2用作為環(huán)形天線60。更好是，電感器/環(huán)形天線L2包括一單個矩形銅線環(huán)，有一附加的較小的環(huán)或跨接線61連接到矩形環(huán)L2。較小的環(huán)61的形狀和角度相對于較小環(huán)L2的調(diào)節(jié)用來增加或減少電感器L2的外表直徑，并這樣調(diào)諧RF產(chǎn)生器50的RF發(fā)射頻率。在另一實施例中，分開的調(diào)諧天線可連接到儲能電路的第二結(jié)。
在操作中來自第一調(diào)節(jié)器U2的正電壓輸出連接到編碼器40和RF扼流電感器L1。該電壓驅(qū)動編碼器40產(chǎn)生編碼的方形波輸出，該輸出通過電阻器R2連接到BJT Q1的基極。當(dāng)編碼的方形波電壓為零時，BJT Q1的基極保持為非加電，且電流不流過電感器L1。當(dāng)編碼的方形波電壓為正時，BJT Q1的基極通過電阻器R2加電。由于BJT Q1的基極被加電，允許電流通過基極從集電極流向發(fā)射極，并還允許電流流過電感器L1。當(dāng)方形波返回零伏特時，BJT Q1基極再次不被加電。
當(dāng)電流流過扼流電感器L1時，儲能電路電容器C8充電。一旦儲能電路電容器C8被充電，儲能電路開始在由電路LC常數(shù)確定的頻率諧振。例如有7皮法拉電容器和單個矩形環(huán)尺寸為0.7英寸乘0.3英寸的儲能電路，儲能電路的諧振頻率為310MHz。扼流電感器L1防止RF泄漏到電路(PIC)上游組件，因為改變扼流電感器L1的磁場產(chǎn)生電場反抗上游電流從儲能電路流動。為了產(chǎn)生RF信號，電荷必須以RF范圍中的頻率振動。這樣，在儲能電路電感器/調(diào)諧環(huán)形天線L2中的電荷振動產(chǎn)生最好為310MHz的RF信號。在反相器方形波輸出使BJTQ1接通和斷開時，從環(huán)形天線60產(chǎn)生的信號包括一脈沖RF信號，其持續(xù)時間為100-250毫秒且脈沖寬度由編碼器40確定(一般為量級0.1到0.5毫秒)，這樣以大約310MHz的RF頻率產(chǎn)生20到2500個脈沖。RF產(chǎn)生器部分50可調(diào)諧到多個頻率。因而，發(fā)送器不僅能夠有大量的唯一代碼，而且能夠以不同的頻率產(chǎn)生這些代碼的每一個，這大大增加了唯一頻率代碼信號可能的組合的數(shù)量。
RF產(chǎn)生器50和天線60與RF接收器270配合工作。更具體來說，在RF發(fā)送器60附近(300英尺內(nèi))的一RF接收器270能夠接收由RF產(chǎn)生器50發(fā)送的脈沖RF信號。RF接收器270包括一接收天線270，用于截獲脈沖RF信號(音調(diào))。該音調(diào)在接收天線270中產(chǎn)生一脈沖電信號，該信號輸入到作為解碼器280的微處理器芯片。除去被編程要接收的RF信號例如由RF產(chǎn)生器50產(chǎn)生的信號之外，解碼器280濾掉所有的信號。一外部電源還連接到微處理器芯片/解碼器280。響應(yīng)從RF產(chǎn)生器50被截獲的音調(diào)，解碼器芯片產(chǎn)生一脈沖電信號。連接到解碼器280的外部電源增大由芯片形成的脈沖輸出信號。然后這一增大的(例如120VAC)電壓脈沖施加到傳統(tǒng)的繼電器290，用于改變繼電器內(nèi)開關(guān)的位置。然后改變繼電器開關(guān)的位置被用來接通或斷開有雙極開關(guān)的電器裝置，或多位置開關(guān)的幾個位置之間切換?？稍黾恿惴亻_關(guān)元件以保證繼電器290對彎張換能器元件12每一按動和恢復(fù)周期只啟動一次。
有可訓(xùn)練接收器的開關(guān)啟動器系統(tǒng)可使用幾個不同的RF發(fā)送器，產(chǎn)生不同的音調(diào)用于控制被調(diào)諧以接收該音調(diào)的繼電器。在另一實施例中，數(shù)字化RF信號可被編碼且可編程(如使用車庫開啟器)，以便只激勵以該數(shù)字化RF信號編碼的繼電器。換言之，RF發(fā)送器能夠至少一個音調(diào)，但最好能夠產(chǎn)生多個音調(diào)。每一發(fā)送器最好以一個或多個唯一編碼信號被編程。這是容易作到的，因為用于產(chǎn)生音調(diào)的可編程IC可具有超過230可能的唯一信號代碼，這等價于超過十億代碼。本發(fā)明最好包括多發(fā)送器系統(tǒng)以及一個或多個接收器，用于激勵建筑物電燈，器具，安全系統(tǒng)等。在用于遙控這些裝置的這一系統(tǒng)中，非常大數(shù)量的代碼可用于發(fā)送器，用于操作電燈，器具和/或系統(tǒng)，及每一發(fā)送器具有至少一個唯一的，永久的和非用戶可改變的代碼。在電燈，器具和/或系統(tǒng)處的接收器和控制器模塊能夠存儲和記憶對應(yīng)于不同發(fā)送器數(shù)個不同的代碼，使得控制器能夠被編程而由一個以上傳送的代碼激勵，這樣允許兩個或多個發(fā)送器激勵同一電燈，器具和/或系統(tǒng)。
該遙控系統(tǒng)包括一接收器/控制器，用于獲知遙控發(fā)送器唯一的代碼以引起與接收器/控制器模塊與之相關(guān)的系統(tǒng)，電燈或器具相關(guān)功能的執(zhí)行。在一個實施例中對于內(nèi)部的、外部的電燈、家務(wù)器具及安全系統(tǒng)優(yōu)勢地使用了該遙控系統(tǒng)。最好提供多個發(fā)送器，其中每一個發(fā)送器具有至少一個唯一的永久非用戶可改變的代碼，且其中接收器能夠置于一種程序模式，該模式中可接收并存儲對應(yīng)于兩個或多個不同發(fā)送器的兩個或多個代碼。
可存儲在發(fā)送器中的代碼數(shù)目能夠非常之高，例如大于十億個代碼。接收器中具有一解碼器模塊，其能夠?qū)W習(xí)許多不同的發(fā)送的代碼，這免除了接收器中的代碼開關(guān)，并還提供了多個發(fā)送器用于激勵電燈或器具。這樣，本發(fā)明使得能夠免除發(fā)送器和接收器中對代碼選擇開關(guān)的需要。
參見圖8接收器模塊101包括一適配的天線270，用于接收來自一個或多個發(fā)送器126和128的射頻傳輸，并提供對解碼器280的輸入，該解碼器向微處理器單元244提供一輸出。微處理器單元244連接到繼電器裝置290或控制器，該控制器在兩個或多個工作模式即接通，斷開，變暗或某種其它操作模式之間切換電燈或器具。開關(guān)222安裝在連接到接收器并還連接到微處理器244的一開關(guān)單元219上。開關(guān)222是一兩位置的開關(guān)，能夠在“操作”與“編程”位置之間移動，以建立操作和編程模式。
本發(fā)明中，每一發(fā)送器，諸如發(fā)送器126和128，具有由包含在發(fā)送器中的音調(diào)產(chǎn)生器/編碼器40確定的至少一個唯一的代碼。接收器單元101能夠記憶并存儲數(shù)個不同的發(fā)送器代碼，這免除了對在先有技術(shù)中使用的發(fā)送器或接收器中編碼開關(guān)的需要。這還免除了需要用戶匹配發(fā)送器和接收器代碼開關(guān)。接收器101最好能夠接收許多發(fā)送的代碼，直達(dá)到微處理器144中可用的存儲器單元量，例如一百個或更多的代碼。
當(dāng)用于達(dá)到或器具的控制器290最初安裝時，開關(guān)222移動到程序模式且第一個發(fā)送器126被加電使得發(fā)送器126唯一的代碼被發(fā)送。這由具有天線270的接收器模塊101接收，并由解碼器280解碼且提供給微處理器單元244。然后發(fā)送器126的代碼提供給存儲地址存儲器247并存儲在那里。然后如果開關(guān)222移動到操作模式且發(fā)送器126被加電，則接收器270，解碼器280和微處理器244將比較接收的代碼與存儲在存儲地址存儲器247中的第一存儲器單元的發(fā)送器126的代碼，并由于對于發(fā)送器126存儲的存儲地址與發(fā)送器126發(fā)送的代碼一致，微處理器244將對電燈或器具的控制器機(jī)構(gòu)290加電，以便對裝置進(jìn)行加電、斷電或另外的操作。
為了存儲第二發(fā)送器128的代碼，開關(guān)222移動到程序模式，且發(fā)送器128被加電。這引起接收器270和解碼器280對發(fā)送的信號解碼并將其提供給微處理器244，然后微處理器把發(fā)送器128的編碼的信號提供給存儲地址存儲器247，在此它被存儲在第二地址存儲單元。然后開關(guān)移動到操作位置，并當(dāng)發(fā)送器126和128任何之一加電時，接收器270解碼器280和微處理器244將使由于電燈或器具的控制器機(jī)構(gòu)290加電，以便使裝置進(jìn)行加電，斷電或其它方式的操作。另外，來自單元發(fā)送器126和第二發(fā)送器128的信號可引起由控制器機(jī)構(gòu)290進(jìn)行的分開的及不同的動作。
這樣，在程序模式期間，發(fā)送器126和128的代碼被發(fā)送并存儲在存儲地址存儲器247中，此后，系統(tǒng)，電燈或期間控制器290將響應(yīng)發(fā)送器126和128任何之一或兩者。任何所需數(shù)目的發(fā)送器可被編程以便操作系統(tǒng)，電燈或期間，最多達(dá)存儲地址存儲器247中的可用的存儲器單元。
本發(fā)明免除了在先有技術(shù)系統(tǒng)中所作的需要在發(fā)送器或接收器中設(shè)置二進(jìn)制開關(guān)。本發(fā)明還允許控制器響應(yīng)數(shù)個不同的發(fā)送，因為數(shù)個發(fā)送器專用的代碼存儲并保持在接收器模塊101的存儲地址存儲器247中。
在本發(fā)明另一更特別的實施例中，每一發(fā)送器126和128包含兩個或多個唯一代碼，由于控制系統(tǒng)、電燈或器具。一個代碼對應(yīng)于微處理器中控制器290“接通”位置，而另一代碼對應(yīng)于微處理器244中控制器290“斷開”位置。另外，代碼可分別對應(yīng)于“更多”或“更少”，以便升高或降低聲音裝置的音量，或例如使電燈變暗或加亮。最后，發(fā)送器126或128中唯一的代碼可包括四個代碼，微處理器將其解釋為控制器290的“接通”、“斷開”、“更多”及“較少”，這取決于所需的開關(guān)的設(shè)置。另外，發(fā)送器126和128可只具有兩個代碼，但微處理器244解釋“接通”或“斷開”信號的重復(fù)按動分別為變亮和變暗。
在本發(fā)明的另一實施例中，接收器101可被訓(xùn)練以在一步驟接收發(fā)送器代碼。接收器模塊101的微處理器244中的存儲器247基本上將有可存儲代碼的“存儲槽”。例如一個存儲槽可用于存儲器247接收以便被接通所有代碼，另一存儲槽用于所有斷開代碼，其它所有30％是變暗代碼等。
每一發(fā)送器126具有一定的代碼集合。例如一個發(fā)送器可只有一個代碼，“觸發(fā)器”代碼，其中接收器模塊101只知道使其當(dāng)前狀態(tài)反向，如果其是接通，則斷開，并如果是斷開，則接通。另外，發(fā)送器126可具有許多代碼用于器具復(fù)雜的控制。這些代碼的每一個是“唯一”的。發(fā)送器126發(fā)送出其代碼集合，使得其中接收器101知道在其存儲槽中放入每一代碼。而且，使用可在發(fā)送器126中產(chǎn)生的增加的或較長的電信號，即使使用機(jī)械方式產(chǎn)生的電壓，也可實現(xiàn)代碼集合的信號發(fā)送。作為備份，如果這不是真的，并如果無線傳輸使用的電力多于我們可得，則可使用每一發(fā)送器與接收器目標(biāo)之間的某種臨時導(dǎo)線連接(跨接線未示出)。雖然所公開的實施例示出與發(fā)送器和接收器的人工或機(jī)械交互以訓(xùn)練接收器，但還希望把接收器置于有無線傳輸編程重調(diào)模式，例如“訓(xùn)練”代碼。
在本發(fā)明的另一實施例中，發(fā)送器126可具有多個唯一代碼，且發(fā)送器隨機(jī)選擇許多可能的代碼之一，所有這些代碼被編程到微處理器244的存儲器分配空間247。
在本發(fā)明的另一實施例中，發(fā)送器126信號不需要人工操作或觸發(fā)，而是可易于通過機(jī)械力的任何方式操作，即窗口移動，門，安全，腳傳感器等，以及防盜警告?zhèn)鞲衅骺赏瑫r向安全系統(tǒng)和闖入的房間的電燈發(fā)送信號。類似地，發(fā)送器126可與其它設(shè)備結(jié)合。例如發(fā)送器126可位于車庫門開啟器內(nèi)，當(dāng)車庫門打開時，該開啟器也可接通房子中的一個或多個電燈。
此外，發(fā)送器可與中心系統(tǒng)或通過導(dǎo)線或無線裝置向電燈或器具轉(zhuǎn)發(fā)信號的中繼器通信。這樣，能夠有發(fā)送器/接收器的一個集合，或與許多不同的接收器交互作用的許多發(fā)送器，某些發(fā)送器與一個或多個接收器通信，而某些接收器由一個或多個發(fā)送器控制，這樣提供了交互作用系統(tǒng)和無線發(fā)送器廣泛的系統(tǒng)。而且，發(fā)送器和接收器可具有與有線通信例如SMARTHOME或BLUETOOTH交互作用的能力。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，激勵裝置已作為從機(jī)械到電的方式進(jìn)行了說明，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)包括在發(fā)送器中的電池供電或補(bǔ)償發(fā)送器的電能。例如，可再充電電池可包含在發(fā)送器電路中，并可通過機(jī)電激勵器再充電。這樣可再充電電池可對發(fā)送器提供備用電源。
可以看到，本發(fā)明允許接收系統(tǒng)響應(yīng)有不同唯一代碼的多個發(fā)送器之一，這些代碼在編程模式期間可存儲在接收器。每當(dāng)“程序模式開關(guān)”222移動到程序位置時，可連接一不同的存儲器，使得新的發(fā)送器代碼將存儲在該地址。在所有地址存儲容量已使用之后，在存儲新代碼之前附加的代碼將刪除存儲地址存儲器中所有老的代碼。
本發(fā)明是安全的，因為其免除了需要120VAC(在歐洲是220VAC)線路敷設(shè)到房間的每一開關(guān)。而是超過AC線路的較高電壓只敷設(shè)到器具或電燈，且它們通過自供電開關(guān)裝置和繼電器開關(guān)被激勵。本發(fā)明還節(jié)省了與切割孔及往來于每一開關(guān)與在墻壁內(nèi)敷設(shè)電線相關(guān)的初始和更新結(jié)構(gòu)成本。本發(fā)明特別在受到保護(hù)的歷史結(jié)構(gòu)中特別有用，如結(jié)構(gòu)的墻壁不應(yīng)被破壞并然后重建。本發(fā)明還在混凝土結(jié)構(gòu)中有用，諸如使用混凝土板和/或灰泥構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，并免除了需要在這些結(jié)構(gòu)的墻壁和天花板表面布線。
雖然以上的說明包含許多特例，但這些不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限制，而只不過是其一個優(yōu)選實施例的示例?？梢杂性S多其它變形，例如除了壓電裝置之外，電致元件可包括磁致伸縮或鐵電裝置；激勵器形狀不是弧形的，而通?？梢允潜馄降牟⑷匀豢勺冃危欢鄠€高變形壓電激勵器可放置，堆疊和/或粘貼在每一個另外的頂部；多個壓電激勵器可彼此相鄰放置以形成陣列；也可使用較大的或不同的形狀的THUNDER元件產(chǎn)生較高的脈沖；壓電元件可以是彎張激勵器或直接模式壓電激勵器。
可在激勵器與凹口之間配置一種軸承材料，以降低一個元件對下一個元件或?qū)﹂_關(guān)板框架部件的摩擦和磨損。
可使用向激勵器施加壓力的其它裝置，包括簡單的人工施加壓力，輥軸，壓力板，乒乓開關(guān)，鉸鏈，旋鈕，滑動器，流量啟動及座椅啟動裝置。
權(quán)利要求
1.一種自供電開關(guān)系統(tǒng)，包括一個彎張換能器，所述彎張換能器包括；第一電致部件，具有相反的第一和第二電極主面；所述第一相反主面基本是凸起的且所述第二相反主面基本是凹陷的；一個預(yù)應(yīng)力層，結(jié)合到所述第一電致部件的所述第二主面；所述預(yù)應(yīng)力層向所述電致部件施加壓縮力；所述預(yù)應(yīng)力層具有第一和第二端，與所述第一電致部件的所述凹陷面相鄰；其中在向所述彎張換能器施加力時，所述彎張換能器適于從第一位置向第二位置變形；以及其中在向所述第二位置的所述變形時，所述彎張換能器適于在所述第一電極主面和所述第二電極主面之間產(chǎn)生第一電壓勢能；用于保持所述預(yù)應(yīng)力層所述第一端的一安裝部件；所述安裝部件包括一板，與所述預(yù)應(yīng)力層的第一端及所述彎張換能器的所述凸起面相鄰；所述安裝部件包括夾持部件，與所述預(yù)應(yīng)力層的第一端及所述彎張換能器的所述凹陷面相鄰；用于向所述預(yù)應(yīng)力層的所述第二端施加力的壓力施加裝置，所述壓力施加裝置適于施加一力，足以使所述彎張換能器從所述第一位置向所述第二位置變形，從而產(chǎn)生所述第一電壓勢能；一個第一導(dǎo)體，電連接到所述第一電致部件的所述第一電極主面；一個第二導(dǎo)體，電連接到所述第一電致部件的所述第二電極主面；第一信號傳送裝置，電連接到所述第一和第二導(dǎo)體；所述第一信號傳送裝置包括與一天線連接的第一射頻產(chǎn)生器子電路；信號接收裝置，用于接收由所述第一信號傳送裝置傳送的第一信號；所述信號接收裝置適于響應(yīng)由所述信號傳送裝置傳送的所述第一信號產(chǎn)生一第二信號；以及一個開關(guān)，具有第一位置和第二位置；所述開關(guān)與所述信號接收裝置通信；所述開關(guān)適于響應(yīng)所述第二信號在所述第一位置和所述第二位置之間改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)系統(tǒng)其中所述安裝部件還包括一凹口限定了所述板中一下壓面，所述下壓面基本上與所述彎張換能器的所述凸起面至少一部分一致，所述彎張換能器同所述預(yù)應(yīng)力層的所述第一端及所述電致部件的所述主第一電極面相鄰；以及所述凹口內(nèi)的一導(dǎo)電片，所述導(dǎo)電片與所述電致部件的所述第一電極主面及所述第一導(dǎo)體電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種開關(guān)系統(tǒng)其中所述安裝部件還包括在所述板中所述凹口內(nèi)的一柔性材料，所述柔性材料在所述下壓面與所述導(dǎo)電片之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種開關(guān)系統(tǒng)，還包括一個電壓調(diào)節(jié)器，具有輸入側(cè)和輸出側(cè)；所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸入側(cè)電連接到所述第一和和第二導(dǎo)體；所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出側(cè)電連接到所述信號傳送裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種開關(guān)系統(tǒng)，還包括一個二極管，其陽極和陰極與所述彎張并聯(lián)；所述二極管的所述陰極電連接到所述第一導(dǎo)體及所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸入側(cè)；所述二極管的所述陽極電連接到所述第二導(dǎo)體及所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸入側(cè)；從而所述二極管與所述第一電致部件的第一和第二電極主面并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述信號傳送裝置還包括一個音調(diào)產(chǎn)生器子電路，具有一輸入側(cè)和一輸出側(cè)；所述音調(diào)產(chǎn)生器子電路的所述輸入側(cè)連接到所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出側(cè)；所述音調(diào)產(chǎn)生器子電路的所述輸出側(cè)連接到所述電第一射頻產(chǎn)生器子電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述音調(diào)產(chǎn)生器子電路包括一振蕩器陣列，具有一輸入側(cè)和一輸出側(cè)；所述振蕩器陣列的所述輸入側(cè)連接到所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出側(cè)；以及一個晶體管，具有接地的一發(fā)射極和連接到所述振蕩器陣列所述輸出側(cè)的基極；且其中所述第一射頻產(chǎn)生器子電路包括具有第一和第二結(jié)的一諧振子電路；所述諧振子電路的所述第一結(jié)連接到所述電壓調(diào)節(jié)器；所述諧振子電路的所述第二結(jié)連接到所述晶體管的集電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述第一射頻產(chǎn)生器子電路還包括一射頻扼流器，串聯(lián)在所述電壓調(diào)節(jié)器所述輸出側(cè)與所述諧振子電路的所述第一結(jié)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的一種開關(guān)裝置，其中所述諧振子電路包括一個第一電容器，具有第一和第二板；以及一個第三導(dǎo)體的感應(yīng)回路，具有第一和第二端；所述第一電容器的所述第一板連接到所述第五導(dǎo)體的所述第一端，從而形成所述諧振子電路的所述第一結(jié)；所述第一電容器的所述第二板連接到所述第五導(dǎo)體的所述第二端，從而形成所述諧振子電路的所述第二結(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述振蕩器陣列還包括逆變器陣列，連接在所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出側(cè)與所述晶體管的所述基極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述射頻扼流器包括一感應(yīng)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述諧振子電路還包括一調(diào)諧跨接線，包括一個第六導(dǎo)體，其具有第一和第二端，每一端連接到所述第五導(dǎo)體；所述調(diào)諧跨接線適于在所述第一和第二端樞軸轉(zhuǎn)動，從而相對于所述第五導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述第一射頻產(chǎn)生器子電路可調(diào)諧到第一頻率，其不同于第二射頻產(chǎn)生器子電路的第二頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的一種開關(guān)裝置，其中所述第一音調(diào)產(chǎn)生器和所述第一射頻產(chǎn)生器子電路包括至少一個可編程集成界面控制器電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的一種開關(guān)裝置，其中所述信號接收裝置還包括第一無線信號接收器，用于截獲由所述第一射頻產(chǎn)生器子電路傳送的所述第一信號，及由所述第二射頻產(chǎn)生器子電路傳送的第二信號；以及解碼裝置，電連接在所述無線信號接收器和所述開關(guān)之間，用于響應(yīng)所述第一和第二截獲信號產(chǎn)生開關(guān)信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求16的一種開關(guān)裝置，其中所述解碼裝置還包括一個存儲器，用于一個或多個信號簡檔的存儲；以及比較器裝置，用于確定所述第一或第二截獲的信號是否匹配所述存儲器中所述一個或多個信號簡檔；其中在所述比較器裝置確定所述第一截獲的信號匹配所述存儲器中所述一個或多個信號簡檔時，所述解碼裝置響應(yīng)所述第一截獲的信號產(chǎn)生開關(guān)信號；且其中在所述比較器裝置確定所述第二截獲的信號不匹配所述存儲器中所述一個或多個信號簡檔時，所述解碼裝置響應(yīng)所述第二截獲信號不產(chǎn)生開關(guān)信號；且其中所述開關(guān)適于響應(yīng)由所述解碼裝置產(chǎn)生的所述開關(guān)信號，從所述第一位置向所述第二位置改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述解碼器裝置包括一個微處理器，用于在所述第一截獲信號和所述第二截獲信號之間求微分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述解碼器裝置還包括存儲裝置，用于向所述存儲器輸入一個或多個信號簡檔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的一種開關(guān)系統(tǒng)，其中所述存儲裝置還包括一個第二無線信號接收器，用于截獲由第三射頻產(chǎn)生器子電路傳送的第三信號。
全文摘要
使用預(yù)加應(yīng)力彎張電致部件的自供電開關(guān)裝置產(chǎn)生用于自鎖繼電器啟動的信號。電致部件有一帶有凸起和凹陷表面的壓電元件，其可被壓縮而產(chǎn)生電脈沖。彎張電致部件及相關(guān)信號產(chǎn)生電路可直接硬連接到自鎖繼電器，或可連接到一發(fā)送器，該發(fā)送器用于向啟動自鎖繼電器的接收器發(fā)送一RF信號。
文檔編號H01L41/113GK1541423SQ02815871
公開日2004年10月27日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月3日
發(fā)明者布拉德伯里·R·法塞, 克拉克·戴維斯·博伊德, 戴維斯 博伊德, 布拉德伯里 R 法塞 申請人:布拉德伯里·R·法塞, 克拉克·戴維斯·博伊德, 布拉德伯里 R 法塞