БЕСПРОВОДНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО, И ДРУГОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПРИСПОСОБЛЕННОЕ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРОВОДОМ
WIRELESS CONTROL DEVICE AND UNIT CONTAINING SUCH A DEVICE AND ANOTHER CONTROL DEVICE ADAPTED FOR CONNECTION TO ELECTRICAL WIRE

Настоящее изобретение относится к беспроводному управляющему устройству.
Традиционно беспроводное управляющее устройство является переключателем коммуникационного типа, обычно называемым беспроводным безаккумуляторным переключателем, приспособленным для дистанционного управления другим переключателем, который в свою очередь соединяется с электрическим проводом, таким как, например, электрический провод, подающий питание к осветительному прибору. Зачастую этот другой переключатель квалифицируется как микромодуль, поскольку он ассоциируется, с одной стороны, с приемником, приспособленным для приема сигналов, отправляемых передатчиком беспроводного переключателя, и, с другой стороны, с процессором. В частности, в случае осветительных приборов, будет упомянут микромодуль освещения. Беспроводной переключатель может также быть использован для дистанционного управления рольставнями или шторой.
Беспроводные переключатели предлагают преимущество того, что они могут быть расположены практически где угодно, и на значительном расстоянии от пути, по которому проведен кабель подачи электропитания. Пользователь может, следовательно, выбирать местоположение, которое выглядит наиболее эргономичным для него. Беспроводной переключатель может быть размещен аналогично традиционному переключателю в заранее подготовленном месте в стене или может просто быть установлен на поверхности стены посредством приклеивания или привинчивания.
В общем, беспроводной переключатель связывается с микромодулем посредством радиосвязи, а именно, посредством передачи по радиочастотному диапазону.
До этого беспроводные переключатели включали в себя аккумуляторы, чтобы питать передатчик. Однако аккумуляторы нуждаются в замене после некоторого интервала времени, что не очень удобно для пользователей.
Таким образом, беспроводные переключатели в наши дни работают без аккумулятора, но с использованием преобразователя энергии, называемого "харвестером (сборщиком) энергии". Эти преобразователи энергии, в действительности, являются электрическими генераторами, которые используют механическую энергию, прикладываемую пользователем, когда он нажимает кнопку переключателя, для того, чтобы формировать электрический сигнал. Этот электрический сигнал является достаточным по амплитуде, чтобы иметь возможность формировать и отправлять управляющий сигнал удаленно расположенному микромодулю. Хорошо известны преобразователи пьезоэлектрического типа, использующие свойства материала, чтобы формировать электрическое напряжение, когда он испытывает механическое напряжение, и преобразователи электромагнитного типа, использующие движение магнита, чтобы формировать индуцированные токи в схеме.
DE 1 0256 156 раскрывает пример беспроводного и безаккумуляторного переключателя. Преимуществом использования преобразователя энергии в беспроводном переключателе является то, что переключатель является полностью автономным, и что нет необходимости заменять аккумулятор.
Однако недостатком, связанным с беспроводными переключателями, присутствующими в настоящее время на рынке, является то, что кнопку относительно трудно активировать по меньшей мере в сравнении с традиционным переключателем, соединенным с проводом подачи питания. Более конкретно, усилие, необходимое для активации сегодняшних беспроводных переключателей, составляет 7-10 Н, тогда как усилие, требуемое для активации стандартного переключателя, соединенного с проводом составляет порядка 3 Н. Таким образом, беспроводные переключатели, присутствующие в настоящее время на рынке, не подходят, например, для детей.
Это и есть тот недостаток, который изобретение более конкретно намерено устранить посредством предложения нового типа беспроводного безаккумуляторного переключателя, с более низким активирующим усилием, сравнимым с усилием традиционных переключателей, соединенных с проводами.
Поэтому изобретение относится к беспроводному управляющему устройству, содержащему:
- кнопку актуатора,
- электронную управляющую схему, включающую в себя передатчик, приспособленный для беспроводной передачи управляющего сигнала другому управляющему устройству, соединенному с электрическим проводом,
- электрический генератор для подачи питания схеме, причем этот генератор приспособлен для преобразования механической энергии в электрическую энергию,
- блок передачи для передачи механической энергии, приложенной к кнопке актуатора, генератору, кнопка актуатора и блок передачи специально проектируются так, что активирующее усилие кнопки актуатора меньше усилия, передаваемого генератору посредством блока передачи.
Благодаря изобретению усилие, в конечном счете передаваемое генератору через блок передачи переключателя, выше усилия, приложенного на входе, т.е. усилия, оказываемого пользователем, когда он нажимает кнопку. Таким образом, вычисления показали, что усилие около 4,20 Н может быть приложено к генератору просто посредством приложения усилия порядка 2 или 3 Н к кнопке, с учетом трения, и это более или менее соответствует усилию, необходимому для активации традиционного переключателя, присоединенного к проводу. Это достигается благодаря эффектам рычага, встречаемым в кинематической цепи активации переключателя.
Согласно преимущественным, но не обязательным аспектам изобретения, беспроводное устройство управления может включать в себя один или более из следующих признаков, рассматриваемых в каком-либо технически допустимом сочетании:
- Блок передачи является рычагом или ползунком.
- Блок передачи содержит первое средство для механического взаимодействия с кнопкой актуатора и второе средство для механического взаимодействия с электрическим генератором.
- Первое средство содержит две куполообразные поверхности.
- Ось поворота кнопки является перпендикулярной, а предпочтительно пересекающейся, оси поворота блока передачи.
- Кнопка содержит по меньшей мере одну, предпочтительно две, лапки, приспособленные для взаимодействия с блоком передачи.
- Две лапки позиционируются по одной на каждой стороне блока передачи и приспособлены толкать блок передачи в направлении, перпендикулярном оси поворота кнопки.
- Электрический генератор содержит механизм для формирования поступательного движения из поворота блока передачи.
- Механизм содержит рычаг актуатора, один конец которого взаимодействует с блоком передачи, а именно, этот конец размещается внутри паза передающего элемента.
Управляющее устройство не включает в себя аккумулятор.
Изобретение также относится к узлу, содержащему беспроводное управляющее устройство, как определено выше в данном документе, и другое управляющее устройство, которое приспособлено для соединения с электрическим проводом, и которое содержит микроприемник, сконфигурированный с возможностью приема управляющего сигнала, отправленного беспроводным устройством.
Изобретение и дополнительные его преимущества станут более понятными в свете последующего описания двух вариантов осуществления беспроводного управляющего устройства, согласующегося с его принципом, предоставленных исключительно в качестве примера, и выполненных со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- Фиг. 1 является покомпонентным видом беспроводного управляющего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения,
- Фиг. 2 является видом в перспективе управляющего устройства на фиг. 1, в настоящий момент в собранной конфигурации,
- Фиг. 3 является видом сверху управляющего устройства на фиг. 1 и 2, в этом виде кнопка актуатора устройства была исключена для того, чтобы предоставлять более ясный вид других компонентов устройства,
- Фиг. 4 является видом в перспективе блока передачи управляющего устройства, в настоящий момент собранного с электрическим генератором, приспособленным для преобразования механической энергии, передаваемой блоку, в электрическую энергию,
- Фиг. 5 является видом в перспективе, а именно, показывающим нижнюю сторону кнопки,
- Фиг. 6 является видом, сравнимым с видом на фиг. 3, но для второго варианта осуществления изобретения, и
- Фиг. 7 является видом, сравнимым с видом на фиг. 5, и, следовательно, показывает кнопку устройства согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 1-5 изображают первый вариант осуществления управляющего устройства или беспроводного и безаккумуляторного переключателя 2.
Переключатель 2 содержит кнопку 4 актуатора, электронную управляющую схему 10, электрический генератор 12 для подачи питания к схеме 10 и блок 14 передачи для передачи механической энергии, приложенной к кнопке 4 актуатора, генератору 12.
Электронная схема 10 содержит передатчик 16, приспособленный для беспроводной передачи управляющего сигнала другому переключателю (не изображен), соединенному с электрическим проводом, таким как, например, электрический провод, подающий питание к осветительному прибору. Этот другой переключатель может быть лучше известен под названием микромодуля, поскольку он ассоциируется, с одной стороны, с приемником, приспособленным для приема сигналов, отправляемых передатчиком беспроводного переключателя, и, с другой стороны, с процессором. В частности, в случае осветительных приборов, будет упомянут микромодуль освещения.
Следовательно, упоминается узел, содержащий беспроводной переключатель 2 и упомянутый другой переключатель, который приспособлен для соединения с электрическим проводом и который содержит микроприемник, сконфигурированный с возможностью приема управляющего сигнала, отправленного беспроводным переключателем.
Преимущественно передатчик 16 является антенной, а именно, антенной, приспособленной для передачи радиочастотного сигнала, а значит излучения электромагнитных волн. В качестве альтернативы могут быть использованы другие режимы передачи, такие как низкоэнергетическая Bluetooth-технология или протокол ZigBee и т.д.
В настоящем документе электронная управляющая схема 10 состоит из печатной схемы, т.е. электронной платы.
В примере кнопка 4 актуатора является клавишной (качающейся) кнопкой, т.е. кнопкой, предназначенной поворачиваться вокруг оси X4. Тем не менее, в качестве альтернативы кнопка 4 может также быть нажимной кнопкой.
Как видно на фиг. 5, кнопка 4 содержит два держателя 40 круглой формы, каждый из которых выполнен с возможностью приема конца 62 вала. Два конца 62 вала формируют часть отлитой пластмассовой опорной пластины 6.
Генератор 12 приспособлен для преобразования механической энергии в электрическую энергию. В описанном примере генератор 12 является электромагнитным генератором, иногда лучше известным как "харвестер". Этот модуль является известным сам по себе, продаваемым компанией ZF Friedrichshafen AG, и по этой причине он не описывается дополнительно. Его принцип действия является следующим: генератор 12 содержит постоянный магнит и по меньшей мере одну катушку. Любое движение магнита формирует изменение в магнитном поле вокруг витков катушки или катушек. Каждая катушка, как и любая электрическая схема, размещенная в переменном магнитном поле, в этом случае имеет электрический ток, проходящий через нее, этот ток называется индуцированным током.
Как видно на фиг. 4, электрический генератор 12 преимущественно содержит механизм для формирования поступательного движения F4 из поворота F2 блока 14 передачи. Этот механизм содержит рычаг 120 актуатора.
Предпочтительно, рычаг 120 является L-образным и содержит первую часть 120a, сконфигурированную с возможностью взаимодействия с блоком 14 передачи, и вторую часть 120b, соединенную со скользящим блоком 122 генератора 12. Соединение между скользящим блоком 122 и частью 120b рычага 120 является поворотным соединением, ось поворота которого обозначена как Z122. Части 120a и 120b рычага 120, каждая, состоят из двух практически параллельных ветвей.
В примере рычаг 120 устанавливается, чтобы поворачиваться вокруг оси Z120, параллельной оси Z122, в своей промежуточной части, а именно, между частями 120a и 120b. Типично, рычаг 120 вставляется между двумя ветвями U-образной пластины 18, которая формирует шарнирную опору.
Преимущественно, скользящий блок 122 содержит один или более постоянных магнитов, делая возможным формирование магнитного поля вокруг одной или более катушек (не изображены). Скользящий блок 122 направляется в U-образной рельсовой направляющей 124. Направление движения скользящего блока 122 является перпендикулярным оси Z122.
Генератор 12 прикрепляется к опорной пластине 6 посредством дополнительного компонента (не виден на чертежах), который зажимается (или прикрепляется с помощью зажима), то есть упруго блокируется, на опорной пластине 6.
В конкретном примере на фиг. 1-5 блок 14 передачи является рычагом, приспособленным поворачиваться вокруг оси Z14. Ось X4 поворота кнопки 4 является перпендикулярной, а предпочтительно, пересекающейся, с осью Z14 поворота блока 14 передачи.
Блок 14 передачи формирует звено между кнопкой 4 и генератором 12. Следовательно, он является компонентом, отдельным от кнопки 4, а также отдельным от генератора 12.
Как правило, блок 14 передачи является рычагом, шарнирно сочлененным вокруг штифта 8, который имеет ножку и шляпку. Шляпка имеет по меньшей мере частично круглое, в этом примере полукруглое, поперечное сечение для шарнирного сочленения рычага. Ножка вставляется в корпус 60 опорной пластины 6 и предохраняется от вращения посредством взаимодополнения форм с корпусом 60.
В примере, и как видно на фиг. 4, блок 14 передачи содержит C-образную часть 14a, сконфигурированную с возможностью взаимодействия со шляпкой штифта 8 и предоставлять возможность блоку 14 передачи шарнирно сочленяться вокруг штифта 8. Блок 14 передачи также преимущественно содержит средство 14b для механического взаимодействия с кнопкой 4 актуатора и средство 14c для механического взаимодействия с электрическим генератором 12.
Как правило, средство 14c содержит паз, внутри которого размещается свободный конец части 120a рычага 120 актуатора.
Предпочтительно, средство 14b содержит две куполообразных поверхности, размещенных друг напротив друга. Каждая из двух куполообразных поверхностей конфигурируется так, чтобы взаимодействовать с лапкой 42 кнопки 4, причем две лапки 42 кнопки 4 являются частично видимыми на фиг. 5. Две лапки 42 проходят на нижней стороне кнопки 4 параллельно оси Z4, перпендикулярной оси X4 качания кнопки 4. Две лапки 42 также выровнены вдоль общей оси Y4, перпендикулярной как оси X4, так и оси Z4.
Преимущественно, ширина L14 рычага, обозначенная на фиг. 4 и измеренная на уровне куполообразных поверхностей, которые формируют средство 14b, является практически идентичной расстоянию между двумя лапками 42 кнопки 4. В частности, когда переключатель 2 находится в собранной конфигурации, лапки 42 позиционируются по одной на каждой стороне блока 14 передачи и соответственно упираются в две куполообразные поверхности.
Кнопка 4 актуатора и блок 14 передачи, в частности, проектируются так, что усилие активации F1 кнопки 4 актуатора ниже усилия F3, передаваемого генератору 12 посредством блока 14 передачи. Усилие F1 активации кнопки актуатора является минимальным усилием, необходимым, чтобы активировать кнопку 4, а именно, в этом примере, чтобы вынуждать кнопку 4 качаться. Таким образом, при условии, что кнопка 4 имеет качающийся тип, минимальное усилие является усилием, прикладываемым на максимальном расстоянии от оси X4 качания, для того, чтобы получать максимальную пользу от эффекта плеча рычага.
Подробно, когда усилие F1 прикладывается к кнопке 4 переключателя 2, в это время в разомкнутой позиции, кнопка 4 качается относительно оси X4, и одна из лапок 42 кнопки 4 толкает куполообразную поверхность 14b, с которой она взаимодействует, в направлении, параллельном оси Y4. Это толкающее усилие вынуждает блок 14 передачи, т.е. рычаг, поворачиваться вокруг оси Z14. Когда он поворачивается, блок 14 передачи удерживает рычаг 120 актуатора электрического генератора 12. Переключатель 2 тогда находится в замкнутой позиции. Рычаг 120 актуатора качается относительно оси Z120 и тянет (или толкает) на себя скользящий блок 122, который затем перемещается поступательно в рельсовой направляющей 124. Магнитное поле в генераторе 12 изменяется, и индуцированный ток формируется.
Этот индуцированный ток преобразуется в форму, которая может быть использована для питания управляющей схемы 10. Электрический импульс, подаваемый электрическим генератором, предоставляет возможность управляющей схеме 10 формировать сигнал, состоящий, например, из электромагнитных волн, и отправлять этот сигнал через антенну 16 удаленно находящемуся микромодулю беспроводным образом, как правило, посредством радиочастотных волн.
Генератор 12 имеет такой размер, что он формирует электроэнергию, как только усилие, прикладываемое к рычагу, равняется 4,20 Н как минимум. Теоретическое вычисление затем показывает, что это усилие достигается, когда кнопка 4 передает блоку 14 передачи усилие около 6,9 Н, а именно, на одной из куполообразных поверхностей 14b блока 14 передачи. Также показано, что такое усилие 6,9 Н может быть достигнуто, когда, как минимум, усилие около 1,7 Н прикладывается к кнопке 4.
Следовательно, будет понятно, что усилие, в конечном счете переданное генератору 12 через блок 14 передачи переключателя 2, выше усилия F1, приложенного на входе, а именно, усилия, оказываемого пользователем при нажатии кнопки 4. Это происходит из-за эффектов плеча рычага, которые встречаются в кинематической цепи активации переключателя 2.
Фиг. 6 и 7 изображают второй вариант осуществления изобретения. В том, что следует далее, описываются только различия в сравнении с первым вариантом осуществления, ради краткости. Аналогично, компоненты переключателя, которые являются идентичными компонентам первого варианта осуществления, имеют те же ссылочные позиции, тогда как компоненты, которые отличаются, имеют символ штриха ('), следующий за их позицией.
В этом варианте осуществления блок 14' передачи является ползунком, приспособленным для поступательного перемещения по оси Y14, перпендикулярной оси X4 качания кнопки 4'. Ось Y14 также является параллельной опорной пластине 6 переключателя.
На фиг. 6 двунаправленная стрелка F5 показывает два возможных направления, в которых блок 14' передачи может перемещаться поступательно, согласно направлению качания кнопки 4'.
Ползунок направляется в его поступательном перемещении стенками опорной пластины 6, причем эти стенки формируют направляющее средство 15. Они также ограничивают паз (не виден на чертежах), размещающий часть 120a рычага 120 актуатора генератора 12.
Ось Y14 в примере является параллельной поверхности опорной пластины 6.
В этом варианте осуществления, и как видно на фиг. 7, кнопка 4' содержит лапки 42', сравнимые с лапками первого варианта осуществления, но расставленные более широко. Интервал между лапками 42' соответствует более или менее длине ползунка, измеренной параллельно его оси перемещения Y14. В частности, когда переключатель 2' находится в собранной конфигурации, лапки 42' позиционируются по одной на каждой стороне блока 14' передачи.
Посредством качания кнопки 4' ползунок, т.е. блок 14' передачи, толкается с одной стороны или другой. Ползунок, следовательно, перемещается параллельно оси Y14 и в своем перемещении несет с собой вращение рычага 120; генератор 12, следовательно, активируется и преобразует механическую энергию рычага 120 в электрическую энергию, которая может быть использована для формирования и отправки сигнала, например, радиосигнала, предназначенного для удаленного переключателя, соединенного с проводом.
В альтернативной форме, которая не была изображена, переключатель 2 содержит средство возврата в разомкнутую позицию, т.е. исходную позицию, причем в этой позиции переключатель не передает какой-либо сигнал, предназначенный для проводного переключателя. Это средство возврата может, например, принимать форму пластинчатой пружины, расположенной в середине и под кнопкой.
Отличительные признаки вариантов осуществления, описанные на чертежах, и альтернативные формы, которые не были изображены, могут быть объединены друг с другом, чтобы формировать новые варианты осуществления изобретения.