在学校的电子科技兴趣小组活动和义务家电维修活动中,我们接触到大量损坏的遥控门铃,发现几乎都是因为门铃接收部分的限流电阻过热造成的。通过分析得知,这些遥控门铃的接收部分由220V交流电供电,门铃发出音乐时电流为几十至一百毫安,所用降压电容的容量为1 ~ 2微法。结果不仅大部分时间白白耗电,而且串联的限流电阻发热严重,大大影响了遥控门铃的使用寿命。为此我们想到了如何设计一个几乎不耗电的长寿命遥控门铃。
一、工作原理
这款几乎不耗电的遥控门铃的核心是一种新型的绿色存储元件——超级电容器,它是由DC/DC转换技术设计的。
通过使用微功率无线收发模块和超级电容储电,彻底解决了现有遥控门铃存在的问题。通过使用DC/DC转换器,解决了超级电容器在放电过程中两端电压持续下降的问题。通过使用编解码技术,解决了电磁干扰和邻居间门铃互动的问题。
图1是发射电路。除了按钮AN,只有三个电子元件,即微功率发射模块F05P、编码集成电路HX2262和电阻R.通常,发射电路不耗电。按下门铃的常开按钮an后,编码集成电路HX2262编码的数据信号送到微功率发射模块F050P,然后发射到空中。信号传输过程中,工作电流也很小,在6V电池的作用下,测得的总电流只有6mA。所用电池电压可在3~12V之间选择。
图2是接收电路。核心部件有超级电容C2、DC/DC转换器BL8530、微功率遥控接收模块J04V、解码集成电路HX2272和音乐集成块TR95。交流市电经过超小型0.033F降压电容C1、,小功率限流电阻R2、,桥式整流二极管D1-D1~D4、,齐纳二极管DW,发光二极管LED,给超级电容C2充电,平时电流很小,只有两毫安多。超级电容存储的电能经BL8530集成电路、电感L、肖特基二极管D5和电容C3转换,输出稳定的3V直流电给微功率遥控接收模块J04V、解码集成电路HX2272和音乐集成电路。当发射电路发出一个电磁波信号时,接收模块J042可以接收该信号,并通过脚发送到解码器的输入脚。只有当解码器中的解码设置与编码器中的编码设置一致时,解码器的引脚才有高电平输出。这个高电平通过电阻R4、和电容C4、音乐选择开关K2加到音乐集成块的触发端,使扬声器发出相应的音乐声。当门铃播放音乐时,所需的几十毫安电流由超级电容C2提供。由于BL8530可以将低至0.8V的电压转换成稳定的3V输出,经过计算和实际使用,2F的超级电容可以保证门铃持续发声20秒以上,相当于按门铃十次以上,可以满足普通家庭的需求。而超级电容在连续发声超过20秒后会充电回3V左右的电压,只需要十几分钟。平时不用的时候,可以把整个门铃从交流插座上拔下来,同时关掉电源开关K1。
二、组件选择
发射电路中的微功率发射模块为河南省安阳市新世纪电子研究所生产的F05P。该模块有315MHz和433MHz两种工作频率,工作电压为3~12V,电流为2~10mA,只有f
在接收电路中,超级电容C2是2F,耐压5.5V,或者可以选择更大的容量,让对应的门铃持续发出音乐的时间更长。DC/DC转换器采用BL8530,输出电压为3V。是一款开关模式升压稳压芯片,效率可达85%。最小输入电压仅为0.8V,最大输出电流为200mA,静态电流小于5.5A.微功率遥控接收模块为厂家配套的J04V,工作电压2.6~3.5V,工作电流0.15~0.3 mA,有六个引脚:引脚接天线,,引脚数据输出,引脚测试,引脚接电源正极。遥控距离可达100m m。
解码集成电路采用微功率HX2272,18脚,振荡电阻R3为680 k。音乐集成块是TR95。三极管是9011。降压电容33nF,即0.033F,耐压400V V以上,限流电阻R2 100,分压电阻R1 22m,四个整流二极管1N4007,稳压二极管5V。发光二极管很小很普通,电感47H,D5 1n 5819,电容C3 22016V,抗干扰电容C5、 C 6 0.01f.
三、电路特征
1、门铃的接收部分几乎不耗电。据测算,9年左右只消耗1度电。
2、使用寿命长,彻底解决了电阻、调压器发热等问题。
3、中使用的超级电容可充放电数十万次,使用寿命超过30年,不会像电池一样污染环境。
4、发射和接收电路非常简单,性能非常可靠。
5、采用DC/DC转换器来解决超级电容器在放电过程中两端电压持续下降的问题。
6、采用编解码技术解决电磁干扰和邻居间门铃互动的问题。
7、体积小,成本低。
8、可用于平时工作电流不大,短时间内需要大电流的各种无线遥控场合,如工矿企业用继电器控制的无线遥控操作。