一種幾乎不耗電的無線遙控門鈴設計

在學校的電子科技興趣小組活動和義務家電維修活動中，我們接觸到大量損壞的遙控門鈴，發(fā)現幾乎都是門鈴接收部分的限流電阻過熱造成的。經分析得知，這些遙控門鈴接收部分都是采用220V交流電供電，門鈴在發(fā)出音樂時約有大幾十至一百毫安的電流，所采用的降壓電容的容量都是1~2微法，結果不僅造成大部分時間白白耗電，而且所串聯(lián)的限流電阻發(fā)熱嚴重，很大程度影響了遙控門鈴的使用壽命。為此我們想到了如何設計出一種幾乎不耗電的長壽遙控門鈴。

一、工作原理

這種幾乎不耗電的遙控門鈴的核心是采用了一種新型綠色儲電元件--超級電容，通過DC/DC變換技術設計出來的。

通過采用微功耗無線發(fā)射與接收模塊和超級電容儲電，從而徹底解決現有遙控門鈴所存在的問題。通過采用DC/DC變換器解決超級電容在放電過程中兩端電壓不斷下降的問題;通過采用編碼、解碼技術解決電磁干擾以及鄰居間門鈴相互影響問題。

圖1是發(fā)射電路，除了按鈕AN,只有3個電子元器件，分別是微功耗發(fā)射模塊F05P、編碼集成電路HX2262以及電阻R.平時發(fā)射電路不耗電，按壓門鈴常開按鈕AN后，編碼集成電路HX2262編碼后的數據信號送到微功耗發(fā)射模塊F050P,再向空中發(fā)射。在信號發(fā)射期間，工作電流也很小，實測在6V電池作用下總電流只有6mA.所用的電池電壓可以在3~12V間選擇。

圖1 發(fā)射電路

圖2是接收電路。核心元件是超級電容C2、DC/DC變換器BL8530、微功耗遙控接收模塊J04V、解碼集成電路HX2272以及音樂集成塊TR95.交流市電經容量特小的0.033μF的降壓電容C1、小功率限流電阻R2、橋式整流二極管D1~D4、穩(wěn)壓二極管DW、發(fā)光二極管LED后，向超級電容C2充電，平時電流很微小只有二點多毫安。超級電容中所儲的電能經BL8530集成電路、電感L、肖特基二極管D5以及電容C3變換后，輸出穩(wěn)定的3V直流電供給微功耗遙控接收模塊J04V、解碼集成電路HX2272和音樂集成電路。當發(fā)射電路發(fā)出電磁波信號時，接收模塊J042可以接收到信號，通過②腳送到解碼器的輸入(14)腳。只有解碼器中的解碼設置與編碼器中的編碼設置一致時，解碼器的(17)腳才有高電平輸出。此高電平經電阻R4、電容C4、音樂選擇開關K2,加到音樂集成塊的觸發(fā)端，結果喇叭發(fā)出相應音樂聲。門鈴在發(fā)出音樂時，所需要的大幾十毫安的電流由超級電容C2提供。由于BL8530可以把低至0.8V的電壓轉變成穩(wěn)定的3V輸出，經計算和實際使用，2F的超級電容就可以確保門鈴持續(xù)發(fā)聲20多秒，相當于按壓門鈴十來次，可滿足一般家庭使用。而超級電容在持續(xù)發(fā)聲20多秒后充回3V左右的電壓，只要十幾分鐘。平時不用時，可以把整個門鈴從交流電插座中拔下，同時把電源開關K1斷開。

圖2 接收電路

有關發(fā)射部分電路板見圖3所示，接收部分電路板見圖4所示。所用核心元件見圖5所示。外殼見圖6所示。

圖3 遙控發(fā)射電路

圖4(a) 遙控接收電路板(正面)

圖4(b) 遙控接收電路板(側面)

圖5 所用核心元件：(左起)接收模塊、超級電容、DC/DC變換器、發(fā)射模塊

圖6 遙控門鈴外殼

二、元件選擇

發(fā)射電路中微功耗發(fā)射模塊選用河南省安陽市新世紀電子研究所生產的F05P,這種模塊有315MHz和433MHz兩種工作頻率，工作電壓3~12V,電流2~10mA,只有四個引腳，1腳接電源正極，2腳接地，3腳數據輸入，4腳接天線。編碼集成電路采用微功耗的HX2262,有18個引腳，(17)腳編碼輸出。振蕩電阻R為3.3M.

接收電路中超級電容C2選用2F,耐壓為5.5V,也可選擇容量更大的，對應門鈴持續(xù)發(fā)出的音樂時間可以更長。DC/DC變換器選用BL8530,輸出電壓為3V,這是一種開關型升壓穩(wěn)壓芯片，效率可達85%,最低輸入電壓只要0.8V,最大輸出電流達200mA,靜態(tài)電流小于5.5μA.微功耗遙控接收模塊選用同廠家配套的J04V,工作電壓2.6~3.5V,工作電流0.15~0.3 mA,有6個引腳，①腳接天線，②、③腳數據輸出，④腳測試，⑤腳接地，⑥腳接電源正極。遙控距離可達100m.

解碼集成電路采用微功耗的HX2272,有18個引腳，振蕩電阻R3為680kΩ。音樂集成塊為TR95.三極管選用9011.降壓電容為33nF即0.033μF,耐壓400V以上。限流電阻R2為100Ω，泄放電阻R1為22MΩ，4個整流二極管為1N4007,穩(wěn)壓二極管5V,發(fā)光二極管選用小型普通的，電感為47μH,D5為1N5819,電容C3為220μ16V電解，抗干擾電容C5、C6為0.01μF瓷片。

三、電路特點

1、門鈴接收部分幾乎不耗電，經測算，大約9年才耗1度電。

2、使用壽命特長，徹底解決電阻、穩(wěn)壓管發(fā)熱等問題。

3、所采用的超級電容充放電次數長達數十萬次，使用壽命長達30多年，不像電池那樣會對環(huán)境造成污染。